金光輝

（沈陽職業(yè)技術(shù)學院，遼寧 沈陽 110045）

1 氣動機械手概述

氣動機械手教學模型用于可編程序控制器實訓教學，適用于基礎(chǔ)教學與課程設(shè)計教學環(huán)節(jié)，可做學習PLC控制氣動技術(shù)入門的典型應(yīng)用設(shè)備。氣動機械手教學模型主要有氣泵、儲氣罐、壓力開關(guān)組成氣源部分；由雙向電磁閥、分流排組成氣路分配控制部分；由氣缸、氣動手爪組成氣動執(zhí)行部分，由機械零件、工位組成被控對象部分。氣動機械手教學模型可以用鋁合金型材搭建框架，外形尺寸為500mm×300mm×600mm，分層設(shè)計空間，上層為機械手臂執(zhí)行工作區(qū)，由氣缸、手爪、零件、工位組成；下層為氣源及氣路分配區(qū)，由氣泵和電磁閥，分流排組成。氣動機械手教學模型提供外接電氣控制系統(tǒng)端子排。氣動機械手教學模型照片如圖1、2。

圖1 氣動機械手教學模型正面照片

圖2 氣動機械手教學模型背面照片

2 系統(tǒng)介紹

2.1 氣泵

氣泵為靜音微型氣泵，輕便小巧，在美術(shù)噴筆繪畫中作為氣源被大量使用，適合室內(nèi)。

該氣泵供電為220V交流電，能提供0.3MPA的大氣壓（俗稱三個壓），噪音小，安裝在框架底部。

該氣泵通電后，可通過右側(cè)的旋鈕調(diào)節(jié)壓力（順時針調(diào)大，逆時針調(diào)小，調(diào)節(jié)時向上拔出，調(diào)整后再向下摁鎖緊），右側(cè)的壓力表可以實時監(jiān)控氣泵輸出的壓力值。

2.2 儲氣罐

儲氣罐的作用是儲存氣體，緩和氣流，避免氣路執(zhí)行元件用氣造成的氣壓波動。通過單向閥門向電磁閥供氣。

2.3 壓力開關(guān)（暫未接線）

氣泵工作時經(jīng)由一個單向氣閥向儲氣罐提供氣源，當儲氣罐達到設(shè)定的壓力上限時，需要斷開氣泵；氣泵停止工作，由于單向閥的作用，儲氣罐會保壓；當氣路執(zhí)行元件工作時，由于用氣會使得儲氣罐壓力降低到下限值，此時氣泵再投入運行。

因本模型儲氣罐容量小，而且微型氣泵比較耐用，有一定的過壓能力，但長時間運行會發(fā)熱，注意節(jié)約使用，模型氣源主要是具有演示示教作用，實際使用時可直接接電源使用。

壓力開關(guān)壓力值的設(shè)定方法：通過上方螺絲調(diào)節(jié)設(shè)定壓力值，當氣路達到設(shè)定的壓力值后，對應(yīng)的觸點導(dǎo)通，當壓力值小于設(shè)定范圍時，觸點斷開（該觸點在保護殼內(nèi)，外殼卸掉,殼直接觀察到）。

2.4 電磁閥

電磁閥為直流24V控制，共計4組，Q1控制氣缸1，以此類推，當想改變其功能時，將氣管相互調(diào)換即可，電磁閥對應(yīng)的控制線接到了控制端子排上，并有詳細定義。

2.5 氣路插頭（圖3）

氣路插頭也叫氣路接頭，為快速插頭。當氣管更換時，一手壓住藍色部分，一手向外拔出即可拆除氣管。當連接時，手懟氣管插入即可。

圖3

2.6 磁性開關(guān)（圖4）

每一個氣缸兩端安裝2個磁性開關(guān)，可檢測氣缸終端到位信號。磁性開關(guān)信號（負極 信號作為公共端接到一起）接到了端子排上。

圖4

2.7 端子排信號（如圖5、表1）

圖5

表1

（1）電磁閥線圈端子接線。電磁閥線圈端子應(yīng)接PLC輸出信號端，共計8個輸出點。

從左側(cè)開始端子順序定義：

COM：電磁閥輸出公共端（接24V直流，不分正負）

1-1：導(dǎo)通時，Q1向右側(cè)移動

1-2：導(dǎo)通時，Q1向左側(cè)移動

2-1：導(dǎo)通時，Q2向右側(cè)移動

2-2：導(dǎo)通時，Q2向左側(cè)移動

3-1：導(dǎo)通時，Q3向下側(cè)移動

3-2：導(dǎo)通時，Q3向上側(cè)移動

4-1：導(dǎo)通時，Q4向內(nèi)側(cè)爪取

4-2：導(dǎo)通時，Q4向外側(cè)松開

（2）磁性開關(guān)端子接線。磁性開關(guān)端子接PLC輸入信號端，總計8個輸入點。

1-1：Q1氣缸左側(cè)位置磁性開關(guān)

1-2：Q1氣缸右側(cè)位置磁性開關(guān)

2-1：Q2氣缸左側(cè)位置磁性開關(guān)

2-2：Q2氣缸右側(cè)位置磁性開關(guān)

3-1：Q3氣缸上側(cè)位置磁性開關(guān)

3-2：Q3氣缸下側(cè)位置磁性開關(guān)

4-1：Q4氣缸松開位置磁性開關(guān)

4-2：Q4氣缸夾緊位置磁性開關(guān)

COM：磁性開關(guān)輸入公共端（共負，接24V-，PLC公共端接24V+）

3 脫機調(diào)試

氣動機械手教學模型可實現(xiàn)對工件的抓取移動擺放等動作,該機械手動能由小型氣泵壓縮空氣提供，由4個氣缸組合而成，其中Q1和Q2氣缸控制機械手爪的水平位置，Q3氣缸控制手爪的上下動作，Q4氣缸完成工件的抓取放開功能，4個氣缸的開通關(guān)閉可通過PLC驅(qū)動電磁閥控制，同時也可以通過電磁閥的手動觸點，達到手動控制氣缸的功能。為了讓氣流更加柔和持續(xù)，在氣路管路中添加了一個氣體儲存罐，方便在氣缸斷電后作為后續(xù)動力提供保障，同時加入一個機械壓力開關(guān)，當氣路當中的氣壓達到設(shè)定的數(shù)值時，機械開關(guān)觸點導(dǎo)通，對外可以提供信號。

3.1 其他參數(shù)

氣泵壓力：0.3Mpa 可調(diào)節(jié)

壓力開關(guān)：0.1MPa 出廠設(shè)置，可調(diào)節(jié)

3.2 注意事項

（1）嚴禁在實驗過程中將手伸到工作區(qū)域。

（2）氣泵盡量不要頻繁通斷，如果頻繁通斷，可能造成第二次啟動的時候，氣泵自我保護，需等待一段時間才能啟動的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

以上文字材料較為詳細地介紹了氣動機械手工作原理、結(jié)構(gòu)、制作明細等，希望能為機器人愛好者提供寶貴的技術(shù)要點。