吳云峰，李松年

沈陽機床股份有限公司中捷鉆鏜床廠，遼寧 沈陽 110142

隨著市場向著多維度的發(fā)展，在機械制造行業(yè)出現(xiàn)了很多集靈活性、微小型于一身的零部件產(chǎn)品，為了滿足市場的這種多元化的需求，很多加工企業(yè)都在不斷地更新加工技術(shù)和加工機械，在技術(shù)上追求生產(chǎn)結(jié)構(gòu)柔性化、通用化、智能化。所以，一些傳統(tǒng)的設(shè)計與加工方法都已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前的市場，一個企業(yè)要發(fā)展，就必須要經(jīng)過不斷的更新產(chǎn)品和加工方式，才能滿足市場的競爭要求。六工位機械手就是在這個環(huán)境中產(chǎn)生的，它具有通用型、智能型、靈活型，還能夠模擬人的手臂等高難度動作進(jìn)行加工和生產(chǎn)，在機械的裝配過程中大大地提高了工人裝配的工作效率和加工產(chǎn)品的性能，同時還為節(jié)約成本保證質(zhì)量提供了保障，還在不同程度上滿足所有用戶間的使用特性以及企業(yè)成批生產(chǎn)的要求，由于他的交貨時間比較短，完全適用當(dāng)前市場這種多變性的要求，從而大大提高了在市場中的占有率。

1 六工位機械手的功能與結(jié)構(gòu)

1.1 機器手的概念及功能

機械手就是一種能夠模擬人的手和臂動作的工業(yè)機器人，它能夠依據(jù)設(shè)計者所預(yù)定的軌跡、程序和要求，進(jìn)行準(zhǔn)確靈敏地抓取、搬運和操縱各種工具，屬于一種智能化的自動裝置系統(tǒng)，機器手它有著很大的發(fā)展前景和適用范圍，它屬于機電一體化高科技典型產(chǎn)品，在工業(yè)加工行業(yè)他將逐漸替代人類，走進(jìn)一些柔性自動化生產(chǎn)場所，完成所有惡劣環(huán)境條件人工無法完成的所有工作。

圖1 六工位機械手動作位置與機械手工作流程圖

因為六工位機械手有6條“手臂”，他們依次是閥體工位、安全閥檢測工位、安全閥組裝工位、墊片工位、彈簧工位、閥心工位，根據(jù)這些工位可完成6個工位的裝配、轉(zhuǎn)運和機械手的工作流程，主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，在實際設(shè)計中要結(jié)合機械手的加工的具體功能和特點進(jìn)行組裝，總體結(jié)構(gòu)通常都是大臂、機身、小臂、手爪等幾個部分所組成。

1.2 機械手單元的特點與結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)設(shè)計了關(guān)節(jié)型機械手，手爪屬于懸掛式的手爪，利用氣動和電動聯(lián)合控制進(jìn)行驅(qū)動，大臂、機身、小臂都是選用了步進(jìn)電動機進(jìn)行控制，手爪的抓取和升降選用了氣動的控制裝置。選擇步進(jìn)電動機主要原因就是為了更方便地將機械手和計算機相連接，從而實現(xiàn)數(shù)字控制，選擇步進(jìn)電動機控制的特點是如果輸入1個電脈沖，就會相對應(yīng)只能轉(zhuǎn)動1步，也就是說當(dāng)電動機繞組接受到了幾個電脈沖，轉(zhuǎn)子就會對應(yīng)著轉(zhuǎn)過幾個步距角，他的優(yōu)點就是容易實現(xiàn)開環(huán)控制。

2 六工位機械手的控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)

2.1 驅(qū)動系統(tǒng)

依據(jù)電動機實現(xiàn)驅(qū)動，機械手的大臂、機身、小臂都是選用步進(jìn)電動機進(jìn)行驅(qū)動的；手爪部分的驅(qū)動系統(tǒng)工作原理是機械手的手爪部分的氣動系統(tǒng)。

2.2 控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使用的是PLC控制系統(tǒng)，選擇PLC是因為考慮到PLC的靈活性，如果裝配零件的數(shù)量和尺寸發(fā)生改變的時候，Ⅰ/O繼電器的分配和Ⅰ/O點的接線都會出現(xiàn)不同的變化。控制的具體要求是機械手一定要按設(shè)計的動作順序逐步完成相應(yīng)6個工位上的工件接收和傳送，具體流程圖如圖1所示；PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計主要是依據(jù)機械手手臂和機身的驅(qū)動元件（步進(jìn)電動機）進(jìn)行驅(qū)動的，所以，第一步就是了解步進(jìn)電動機的PLC控制，當(dāng)PLC的移位寄存器指令SHRB之后，就能得到步進(jìn)電動機所需的脈沖序列。DATA數(shù)值輸入，指令執(zhí)行的時候會將該位的值移入移位寄存器；N為移位寄存器的長度（1～64）；S_BⅠT為寄存器的最低位；N為負(fù)值時右移位（由高位到低位），N 為正值時左移位（由低位到高位）。如果10.0“ON”時，使能端EN有效，整個移位寄存器開始移位，從M1.0到M1.5，左移6位，如果10.0為“OFF”則移位結(jié)束。

3 結(jié)論

機械手即工業(yè)機器人是一種能模擬人的手、臂等部分動作，按照預(yù)定的程序、軌跡及其他要求實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置，是具有發(fā)展前途的機電一體化典型產(chǎn)品，將在實現(xiàn)柔性自動化生產(chǎn)、代替人在惡劣環(huán)境條件下工作發(fā)揮重要作用。機械手的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都是采用PLC控制。PLC控制器本身具有通用性、靈活性、可靠性強、易維修、易改裝等特點，從而大大提高了機械手的通用性和靈活性，擴大了機械手的使用范圍，降低了成本。

[1]機械設(shè)計編委會.機械設(shè)計手冊第4卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

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