一種氣動(dòng)電控搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

慕足鑫+董振宇

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，快遞物流行業(yè)不斷興起和普及，貨物搬運(yùn)工作也越來越繁重?；诖耍O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種由PLC控制的氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手，其具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)、便于采購(gòu)和修配等特點(diǎn)，可以自行檢測(cè)是否存在貨物并完成搬運(yùn)工作，在很大程度上解放了搬運(yùn)生產(chǎn)線的勞動(dòng)力，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)；機(jī)械手；PLC；氣動(dòng)電控

中圖分類號(hào)：TP241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0011-02

1 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械部分主要分為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)。在機(jī)械部分的設(shè)計(jì)中，利用氣缸實(shí)現(xiàn)平動(dòng)、擺動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的機(jī)械手夾緊和松開動(dòng)作。搬運(yùn)機(jī)械手氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)，通過電磁換向閥來控制氣缸的伸出和收縮，然后通過機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)特定動(dòng)作。

1.1 搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配主、側(cè)視圖分別如圖1、圖2所示。

擺臂氣缸1帶動(dòng)擺臂3的抬起和降落，利用氣缸實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，支撐座2起主支撐作用，抓手氣缸4通過連桿機(jī)構(gòu)控制機(jī)械手5的夾緊和松開，完成工件的夾緊和下放。

搬運(yùn)氣缸4推動(dòng)機(jī)械手從一個(gè)工作臺(tái)3到另一個(gè)工作臺(tái)之間運(yùn)動(dòng)，利用氣缸實(shí)現(xiàn)平動(dòng)，完成工件的搬運(yùn)工作。氣缸等氣動(dòng)元件均為外購(gòu)，具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)、便于采購(gòu)和修配等特點(diǎn)。

1.2 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手氣動(dòng)回路是由一個(gè)氣壓源經(jīng)過過濾裝置后分為三路，分別控制三個(gè)氣壓缸（搬運(yùn)氣缸、擺臂氣缸和抓手氣缸）來完成搬運(yùn)機(jī)械手特定的搬運(yùn)。每一支氣壓回路都由一個(gè)二位五通電磁換向閥拉控制氣缸的伸出和收縮，然后再通過機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)特定動(dòng)作。在使用過程中，也可以根據(jù)實(shí)際需要改變氣動(dòng)回路，以擴(kuò)大機(jī)械手的適用范圍。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手除了機(jī)械部分的設(shè)計(jì)外，還要有控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這樣才能使機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)按照計(jì)劃有序進(jìn)行?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括電氣原理圖的設(shè)計(jì)、控制流程圖的設(shè)計(jì)和控制程序的編寫。

2.1 電氣原理圖的設(shè)計(jì)

，PLC采用西門子S7-200作為控制器，其接線簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣，非常適合本設(shè)計(jì)使用。

2.2 控制流程圖的設(shè)計(jì)

通過分析整個(gè)搬運(yùn)機(jī)械手的動(dòng)作流程，繪制出程序流程圖。由于PLC的可控性很好，可以根據(jù)工作需要設(shè)置機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和抓取速度等，以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手的各種動(dòng)作。

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)綜合利用了國(guó)內(nèi)外關(guān)于氣動(dòng)電控搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種具有一定實(shí)用性的氣動(dòng)電控搬運(yùn)機(jī)械手。本設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠，利用四桿機(jī)構(gòu)模擬實(shí)現(xiàn)人手的抓放動(dòng)作，能夠完成搬運(yùn)工作；②氣缸等氣動(dòng)元件均為外購(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)，在元件損耗后也可及時(shí)補(bǔ)充，便于采購(gòu)和修配；③氣動(dòng)回路簡(jiǎn)單可靠，通過PLC控制電磁換向閥完成搬運(yùn)機(jī)械手的抓放和移動(dòng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性好。

參考文獻(xiàn)

[1]索陽陽，黃宇.基于PLC的5自由度倉庫搬運(yùn)機(jī)械手研制[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（03）.

[2]孫兵，趙斌，施永輝.物料搬運(yùn)機(jī)械手的研制[J].機(jī)電一體化，2005（02）.

[3]王建軍.搬運(yùn)機(jī)械手仿真設(shè)計(jì)和制作[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（09）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，快遞物流行業(yè)不斷興起和普及，貨物搬運(yùn)工作也越來越繁重?；诖?，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種由PLC控制的氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手，其具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)、便于采購(gòu)和修配等特點(diǎn)，可以自行檢測(cè)是否存在貨物并完成搬運(yùn)工作，在很大程度上解放了搬運(yùn)生產(chǎn)線的勞動(dòng)力，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)；機(jī)械手；PLC；氣動(dòng)電控

中圖分類號(hào)：TP241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0011-02

1 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械部分主要分為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)。在機(jī)械部分的設(shè)計(jì)中，利用氣缸實(shí)現(xiàn)平動(dòng)、擺動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的機(jī)械手夾緊和松開動(dòng)作。搬運(yùn)機(jī)械手氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)，通過電磁換向閥來控制氣缸的伸出和收縮，然后通過機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)特定動(dòng)作。

1.1 搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配主、側(cè)視圖分別如圖1、圖2所示。

擺臂氣缸1帶動(dòng)擺臂3的抬起和降落，利用氣缸實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，支撐座2起主支撐作用，抓手氣缸4通過連桿機(jī)構(gòu)控制機(jī)械手5的夾緊和松開，完成工件的夾緊和下放。

搬運(yùn)氣缸4推動(dòng)機(jī)械手從一個(gè)工作臺(tái)3到另一個(gè)工作臺(tái)之間運(yùn)動(dòng)，利用氣缸實(shí)現(xiàn)平動(dòng)，完成工件的搬運(yùn)工作。氣缸等氣動(dòng)元件均為外購(gòu)，具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)、便于采購(gòu)和修配等特點(diǎn)。

1.2 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手氣動(dòng)回路是由一個(gè)氣壓源經(jīng)過過濾裝置后分為三路，分別控制三個(gè)氣壓缸（搬運(yùn)氣缸、擺臂氣缸和抓手氣缸）來完成搬運(yùn)機(jī)械手特定的搬運(yùn)。每一支氣壓回路都由一個(gè)二位五通電磁換向閥拉控制氣缸的伸出和收縮，然后再通過機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)特定動(dòng)作。在使用過程中，也可以根據(jù)實(shí)際需要改變氣動(dòng)回路，以擴(kuò)大機(jī)械手的適用范圍。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手除了機(jī)械部分的設(shè)計(jì)外，還要有控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這樣才能使機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)按照計(jì)劃有序進(jìn)行?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括電氣原理圖的設(shè)計(jì)、控制流程圖的設(shè)計(jì)和控制程序的編寫。

2.1 電氣原理圖的設(shè)計(jì)

，PLC采用西門子S7-200作為控制器，其接線簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣，非常適合本設(shè)計(jì)使用。

2.2 控制流程圖的設(shè)計(jì)

通過分析整個(gè)搬運(yùn)機(jī)械手的動(dòng)作流程，繪制出程序流程圖。由于PLC的可控性很好，可以根據(jù)工作需要設(shè)置機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和抓取速度等，以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手的各種動(dòng)作。

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)綜合利用了國(guó)內(nèi)外關(guān)于氣動(dòng)電控搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種具有一定實(shí)用性的氣動(dòng)電控搬運(yùn)機(jī)械手。本設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠，利用四桿機(jī)構(gòu)模擬實(shí)現(xiàn)人手的抓放動(dòng)作，能夠完成搬運(yùn)工作；②氣缸等氣動(dòng)元件均為外購(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)，在元件損耗后也可及時(shí)補(bǔ)充，便于采購(gòu)和修配；③氣動(dòng)回路簡(jiǎn)單可靠，通過PLC控制電磁換向閥完成搬運(yùn)機(jī)械手的抓放和移動(dòng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性好。

參考文獻(xiàn)

[1]索陽陽，黃宇.基于PLC的5自由度倉庫搬運(yùn)機(jī)械手研制[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（03）.

[2]孫兵，趙斌，施永輝.物料搬運(yùn)機(jī)械手的研制[J].機(jī)電一體化，2005（02）.

[3]王建軍.搬運(yùn)機(jī)械手仿真設(shè)計(jì)和制作[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（09）.

〔編輯：李玨〕

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，快遞物流行業(yè)不斷興起和普及，貨物搬運(yùn)工作也越來越繁重?；诖?，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種由PLC控制的氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手，其具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)、便于采購(gòu)和修配等特點(diǎn)，可以自行檢測(cè)是否存在貨物并完成搬運(yùn)工作，在很大程度上解放了搬運(yùn)生產(chǎn)線的勞動(dòng)力，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)；機(jī)械手；PLC；氣動(dòng)電控

中圖分類號(hào)：TP241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0011-02

1 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械部分主要分為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)。在機(jī)械部分的設(shè)計(jì)中，利用氣缸實(shí)現(xiàn)平動(dòng)、擺動(dòng)，通過連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的機(jī)械手夾緊和松開動(dòng)作。搬運(yùn)機(jī)械手氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)，通過電磁換向閥來控制氣缸的伸出和收縮，然后通過機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)特定動(dòng)作。

1.1 搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配主、側(cè)視圖分別如圖1、圖2所示。

擺臂氣缸1帶動(dòng)擺臂3的抬起和降落，利用氣缸實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，支撐座2起主支撐作用，抓手氣缸4通過連桿機(jī)構(gòu)控制機(jī)械手5的夾緊和松開，完成工件的夾緊和下放。

搬運(yùn)氣缸4推動(dòng)機(jī)械手從一個(gè)工作臺(tái)3到另一個(gè)工作臺(tái)之間運(yùn)動(dòng)，利用氣缸實(shí)現(xiàn)平動(dòng)，完成工件的搬運(yùn)工作。氣缸等氣動(dòng)元件均為外購(gòu)，具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)、便于采購(gòu)和修配等特點(diǎn)。

1.2 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手氣動(dòng)回路是由一個(gè)氣壓源經(jīng)過過濾裝置后分為三路，分別控制三個(gè)氣壓缸（搬運(yùn)氣缸、擺臂氣缸和抓手氣缸）來完成搬運(yùn)機(jī)械手特定的搬運(yùn)。每一支氣壓回路都由一個(gè)二位五通電磁換向閥拉控制氣缸的伸出和收縮，然后再通過機(jī)械傳動(dòng)部分實(shí)現(xiàn)特定動(dòng)作。在使用過程中，也可以根據(jù)實(shí)際需要改變氣動(dòng)回路，以擴(kuò)大機(jī)械手的適用范圍。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手除了機(jī)械部分的設(shè)計(jì)外，還要有控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這樣才能使機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)按照計(jì)劃有序進(jìn)行?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括電氣原理圖的設(shè)計(jì)、控制流程圖的設(shè)計(jì)和控制程序的編寫。

2.1 電氣原理圖的設(shè)計(jì)

，PLC采用西門子S7-200作為控制器，其接線簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣，非常適合本設(shè)計(jì)使用。

2.2 控制流程圖的設(shè)計(jì)

通過分析整個(gè)搬運(yùn)機(jī)械手的動(dòng)作流程，繪制出程序流程圖。由于PLC的可控性很好，可以根據(jù)工作需要設(shè)置機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和抓取速度等，以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手的各種動(dòng)作。

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)綜合利用了國(guó)內(nèi)外關(guān)于氣動(dòng)電控搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種具有一定實(shí)用性的氣動(dòng)電控搬運(yùn)機(jī)械手。本設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠，利用四桿機(jī)構(gòu)模擬實(shí)現(xiàn)人手的抓放動(dòng)作，能夠完成搬運(yùn)工作；②氣缸等氣動(dòng)元件均為外購(gòu)，其標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性強(qiáng)，在元件損耗后也可及時(shí)補(bǔ)充，便于采購(gòu)和修配；③氣動(dòng)回路簡(jiǎn)單可靠，通過PLC控制電磁換向閥完成搬運(yùn)機(jī)械手的抓放和移動(dòng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性好。

參考文獻(xiàn)

[1]索陽陽，黃宇.基于PLC的5自由度倉庫搬運(yùn)機(jī)械手研制[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（03）.

[2]孫兵，趙斌，施永輝.物料搬運(yùn)機(jī)械手的研制[J].機(jī)電一體化，2005（02）.

[3]王建軍.搬運(yùn)機(jī)械手仿真設(shè)計(jì)和制作[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（09）.

〔編輯：李玨〕