口服液生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，遼寧錦州 121001）

目前在一些藥品生產(chǎn)線的裝盒過程中仍然需要人工參與，在口服液制成到包裝完畢過程中，口服液數(shù)量較多并且不希望發(fā)生人與藥品的接觸，當(dāng)需要將整齊排列的口服液從一個(gè)工位轉(zhuǎn)移到另一工位時(shí)，就需要這樣一臺(tái)專業(yè)設(shè)備來完成。在給料傳送帶上擺放著整齊的需要裝盒的瓶裝口服液，如果使用人工來完成不能保證速度和精度，采用可以大批量抓取口服液的全自動(dòng)高效率高精度機(jī)械手，既保證了抓取的準(zhǔn)確度也提高了生產(chǎn)效率。采用PLC控制，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)送瓶、取瓶、轉(zhuǎn)移、放瓶的自動(dòng)化和搬運(yùn)的高效率與高精度。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要完成從一傳送帶上運(yùn)過來的瓶裝口服液，搬運(yùn)并放到另外一條生產(chǎn)線上，并且口服液的擺放方向旋轉(zhuǎn)90度，裝入到包裝槽內(nèi)。根據(jù)工藝分析，確定該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，主要由以下幾部分組成：底座旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，吸盤機(jī)械手旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和吸盤機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)。底座旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)直接由底座步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸帶動(dòng)機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)整體旋轉(zhuǎn)。吸盤機(jī)械手旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和吸盤機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)械臂上，吸盤機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)采用升降步進(jìn)電機(jī)通過同步帶驅(qū)動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的升降運(yùn)動(dòng)。為使結(jié)構(gòu)緊湊，吸盤機(jī)械手旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)通過同步帶驅(qū)動(dòng)花鍵副實(shí)現(xiàn)吸盤機(jī)械手旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保證機(jī)械手的直線上升下降。由于瓶子比較小，采用真空吸盤來吸取口服液瓶，一次可吸附72瓶。

圖1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)圖

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

機(jī)械手選用了S7-200系列CPU226作為主控制器完成自動(dòng)化控制。手動(dòng)/自動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制切換。真空電子壓力表主要是檢測(cè)吸盤的力是否能吸取口服液瓶。電磁方向閥信號(hào)是用來控制吸瓶和放瓶動(dòng)作。根據(jù)計(jì)算、校核，底座旋轉(zhuǎn)電機(jī)型號(hào)為110BYGH350D，配套驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為：3M2060H；旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)和升降步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為7BYGH93-401A，配套驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為：2M542-N。真空發(fā)器型號(hào)為ZH10DS-06-06-08型，真空吸盤選用SMC公司的ZPT16BF-A6型。輸入輸出地址單元分配表如表1所示。

表1輸入輸出地址單元分配表

軟件自動(dòng)化程序流程圖如圖2所示。首先系統(tǒng)上電復(fù)位，然后按下啟動(dòng)按鈕，如果口服液瓶已到位，吸盤機(jī)械手下降，吸取工件，是否吸住可通過壓力傳感器檢測(cè)，吸好后吸盤機(jī)械手上升，底座步進(jìn)電機(jī)使機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)到放瓶上方，同時(shí)在機(jī)械臂上的吸盤機(jī)械手旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，使口服液瓶同時(shí)旋轉(zhuǎn)90度，與另一傳輸線方向一致，吸盤機(jī)械手下降，放下口服液瓶，之后吸盤機(jī)械手上升，上升到位后，吸盤機(jī)械手旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)底座步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械臂反向旋轉(zhuǎn)到原位，旋轉(zhuǎn)到待抓取口服液上方，準(zhǔn)備下一循環(huán)。

圖2程序流程圖

3 結(jié)論

根據(jù)口服液自動(dòng)化生產(chǎn)工藝選確定傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方案，確定出結(jié)構(gòu)緊湊的搬運(yùn)機(jī)械手，給出了系統(tǒng)I/O分配，編制了控制軟件，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化搬運(yùn)過程，提高了生產(chǎn)效率。

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