基于机械手的自动上料系统的开发与研究

张卫军

摘 要：利用机械手的自动定点搬运功能，为机械手提供自动上料，以实现工件或货物的自动化搬运解决方案，研制具有一定适用范围的供料及搬运装置，极大地提高生产效率并减轻劳动强度。

关键词：自动上料系统；机械手

0 引言

机械手在自动化生产中以其高效、精确，被广泛应用。与机械手的定点搬运功能相配合的自动送料系统是保证生产线自动化的重要环节。针对自动上料的研究，很多人根据不同场合和用途，也都进行了诸多探索。核心目的都是解决无人值守的全自动或者是半自动供料装置及其系统化功能的完成或改善。鉴于此，设计为机械手提供自动上料的系统完成生产线局部甚至是全部自动化。

1 系统总体设计

1.1 系统结构设计 基于机械手的自动上料系统主要包括搬运机械手、自动上料机构。

上料机构由竖直方向举升气缸三、托举板、水平纵向气缸一、水平横向气缸二、光电传感器、限位开关、延时继电器、出料平台构成。这一上料机构是基于PLC控制的自动化装置，用于完成自动化送料功能。物料搬运是由机械手完成。搬运机械手机构由步进电动机及驱动器、机械手臂伸缩螺杆、机械手气动手爪、机械手臂升降螺杆、限位开关、磁性传感器等组成，主要完成将物料从上料机构的出料平台输送到指定位置待加工或直接装夹于机床。

1.2 系统工作原理

竖直方向举升气缸通过托举板将物料向上推举，到达储料车顶部时阻断光电传感器，触发启动信号给水平横向气缸二动作，将物料向出料平台推送，到达出料平台限位开关SQ3后，触发水平横向气缸二退回动作，极限开关为SQ4，机械手于出料平台处抓取物料，返回后触发水平横向气缸二继续动作。当横向物料全部推送完成后，水平纵向前端出现空置，水平纵向气缸一的阻力消失，且SQ1断开，通过推板推动整排物料纵向前进到达储料车前端，储料车前端壁上限位开关SQ1被重新接通，再次启动横向推送物料。水平方向物料全部推送完毕后，储料车上部空置，光电传感器光感信号被接通，竖直方向气缸三开始向上的推举动作，到达顶端并阻断光电传感器，停止动作，同时水平推送再一次开始。系统中水平横向气缸的复位极限位置由限位开关SQ4控制，水平纵向气缸的复位极限位置由限位开关SQ2控制。竖直方向气缸的复位极限位置由限位开关SQ6控制。

2 系统硬件设计

2.1 PLC控制模块

根据统的控制要求，选用三菱FX2N PLC作为控制器，电路中PLC控制I/O接线图如图1所示。

2.2 气动控制模块

自动上料系统采用气动控制方式，主要由竖直方向推送气缸、水平横向推送气缸、水平纵向推送气缸及电气控制单元组成，控制原理图如图2所示。

竖直方向推送气缸Q3通过托举盘将物料向上托起，由光电传感器控制Q3停止，由行程开关控制复位退回；水平横向推送由Q2完成，由出料平台上的限位开关控制停止，由行程开关控制复位退回；水平纵向推送由Q1完成，由储料车上纵向顶端壁上的限位开关控制停止，由行程开关控制复位退回。

3 自动上料程序设计

自动上料系统的控制程序如下：

4 结束语

本系统采用三菱PLC控制物料的自动输送，详细介绍了系统的总体结构设计、硬件设计和软件设计。该系统能够自动连续对物料进行定位输送，是与机械手配合的一种非常实用的自动上料系统，劳动生产率显著提高，劳动强度大大降低。

参考文献：

[1]崔保春，单鹏.基于PLC的物料分拣控制的设计[J].科技信息，2010（32）：640.

[2]李海雯.基于PLC的物料分揀系统设计[J].电工技术，2012（6）：47-48.