四軸聯動簡易機械手的各個(ge) 動作和 狀態都由plc控製，不僅(jin) 能滿足機械手的手動、半自動 、自動等操作方式所需的大量按扭、開關(guan) 、位置檢測點的要求，更可通過接口元器件與(yu) 計算機組成PLC工業(ye) 局域網，實現網絡通信與(yu) 網絡控製。使四軸聯動簡易機 械手能方便地嵌入到工業(ye) 生產(chan) 流水線中。

　　一 四軸聯動簡易機械手的結構及動作過程

　　機械手結構如下圖1所示，有氣控機械手(1)、XY軸絲(si) 杠組(2)、轉盤機構(3)、旋轉基座(4)等組成。

　　其運動控製方式為(wei) ：(1)由伺服 電機驅動可旋轉角度為(wei) 360°的氣控機械手(有光電傳(chuan) 感器確定起始0點);(2)由步進電機驅動絲(si) 杠組件使機械手沿X、Y軸移動(有x、y軸限位開關(guan) ); (3)可回旋360°的轉盤機構能帶動機械手

　　及絲(si) 杠組自由旋轉(其電氣拖動部分由直流電動機、光電編碼器、接近開關(guan) 等組成);(4)旋轉基座主 要支撐以上3部分;(5)氣控機械手的張合由氣壓控製(充氣時機械手抓緊，放氣時機械手鬆開)。

　　其工作過程為(wei) ：當貨物到達時，機械手係統開始 動作;步進電機控製開始向下運動，同時另一路步進電機控製橫軸開始向前運動;伺服電機驅動機械手旋轉到達正好抓取貨物的方位處，然後充氣，機械手夾住貨物。

　　步進電機驅動縱軸上升，另一個(ge) 步進電機驅動橫軸開始向前走;轉盤直流電機轉動使機械手整體(ti) 運動，轉到貨物接收處;步進電機再次驅動縱軸下 降，到達指定位置後，氣閥放氣，機械手鬆開貨物;係統回位準備下一次動作。

　　二 控製器件選型

　　為(wei) 達 到精確控製的目的，根據市場情況，對各種關(guan) 鍵器件選型如下：

　　1. 步進電機及其驅動器

　　機械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是 北京四通電機技術有限公司的42BYG250C型兩(liang) 相混合式步進電機，步距角為(wei) 0.9°/1.8°，電流1.5A。M1是橫軸電機，帶動機械手機構伸、縮;M2是縱軸電機，帶動機械手機構上升、下降。所選用的步進電機驅動器是SH-20403型，該驅動器采用10～40V直流供電，H橋雙極恒相電流驅動，最大3A的8種輸出電流可選，最大64細分的7種細分模式可選，輸入信號光電隔離，標準單脈衝(chong) 接口，有脫機保持功能，半密閉式機殼可適應更惡劣的工況環境，提供節能的自動半電流方式。驅動器內(nei) 部的開關(guan) 電源設計，保證了驅動器可適應較寬的電壓範圍，用戶可根據各自情況在10～40VDC之間選擇。一般來 說較高的額定電源電壓有利於(yu) 提高電機的高速力矩，但卻會(hui) 加大驅動器的損耗和溫升。本驅動器最大輸出電流值為(wei) 3A/相(峰值)，通過驅動器麵板上六位撥碼開關(guan) 的第5、6、7三位可組合出8種狀態，對應8種輸出電流，從(cong) 0.9A到3A以配合不同的電機使用。本驅動器可提供整步、改善半步、4細分、8細分、16 細分、32細分和64細分7種運行模式，利用驅動器麵板上六位撥碼開關(guan) 的第1、2、3三位可組合出不同的狀態。

　　2. 伺服電機及其驅動器

　　機械手的旋轉動作采用鬆下伺服電機A係列小慣量 MSMA5AZA1G，其額定輸出50W、100/200V共用，旋轉編碼器規格為(wei) 增量式(脈衝(chong) 數2500p/r、分辨率10000p/r、引出線11 線);有油封，無製動器，軸采用鍵槽連接。該電機采用鬆下公司獨特算法，使速度頻率響應提高2倍，達到500Hz ;定位超調整定時間縮短為(wei) 以往鬆下伺服電機產(chan) 品V係列的1/4。具有共振抑製功能、控製功能、全閉環控製功能，可彌補機械的剛性不足，從(cong) 而實現高速定位，也可通過外接高精度的光柵尺，構成全閉環控製，進一步提高係統精度。具有常規自動增益調整和實時自動增益調整兩(liang) 種自動增益調整方式，還配有RS-485、 RS-232C 通信口，使上位控製器可同時控製多達16個(ge) 軸。伺服電機驅動器為(wei) A係列MSDA5A3A1A，適用於(yu) 小慣量電動機。

　　3. 直流電機

　　可回旋360°的轉盤機構有直流無刷電機帶動，係統選用的是北京和時利公司生產(chan) 的57BL1010H1無刷直流電機，其調速範圍寬、 低速力矩大、運行平穩、低噪音、效率高。無刷直流電機驅動器使用北京和時利公司生產(chan) 的BL-0408驅動器，其采用24～48V直流供電，有起停及轉向控製、過流、過壓及堵轉保護，且有故障報警輸出、外部模擬量調速、製動快速停機等特點。

　　4. 旋轉編碼器

　　在可回旋360°的轉盤機 構上，安裝有OMRON公司生產(chan) 的E6A2增量型旋轉編碼器，

　　5. PLC的選型

　　根據係統的設計要求，選用OMRON公司生產(chan) 的 CPM2A小型機。CPM2A在一個(ge) 小巧的單元內(nei) 綜合有各種性能，包括同步脈衝(chong) 控製、中斷輸入、脈衝(chong) 輸出、模擬量設定和時鍾功能等。CPM2A的CPU單 元又是一個(ge) 獨立單元，能處理廣泛的機械控製應用問題，所以它是在設備內(nei) 用作內(nei) 裝控製單元的理想產(chan) 品。完整的通信功能保證了與(yu) 個(ge) 人計算機、其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使四軸聯動簡易機械手能方便的融合到工業(ye) 控製係統中。

　　三 軟件編程

　　1. 軟件流程圖

　　流程圖是PLC程序設計的基礎。隻有設計出流程圖，才可能順利而便捷地編寫(xie) 出梯形圖並寫(xie) 出語句表，最終完成程序的設計。所以寫(xie) 出流程圖非常關(guan) 鍵也是程序設計首先要做的任務。依據四軸聯動簡易機械手的控製要求，繪製流程圖如圖2所示。

　　軟件流程圖

　　2. 程序部分

　　由於(yu) 論文篇幅有限，這裏隻列出了開始兩(liang) 段程序，供讀者參閱，見圖 3。

 
　　程序列表

　　四 結束語

　　四軸聯動簡易機械手的各個(ge) 動作和 狀態都由PLC控製，不僅(jin) 能滿足機械手的手動、半自動 、自動等操作方式所需的大量按扭、開關(guan) 、位置檢測點的要求，更可通過接口元器件與(yu) 計算機組成PLC工業(ye) 局域網，實現網絡通信與(yu) 網絡控製。使四軸聯動簡易機 械手能方便地嵌入到工業(ye) 生產(chan) 流水線中。