0 引言

　機械手和機器人是工業自動化的重要裝置。在機械制造和加工企業中，機械手常被用于單機或自動線上專區傳送工件、刀具、材料等，以減輕操作工人的勞動強度，同時還可以大大提升生產效率。

本文以深孔專用鏜床的上、下料工業機械手為例，用PLC控制系統實現控制。該機械手可用于汽車底盤廠自卸車舉升油缸的專用深孔鏜床的上料和下料，以實現單機自動化。

1 確定控制對象的控制要求

　　(1)機械手的結構和運動

　　機械手的外形及料架配置如圖1所示。機械手主要由手指、手腕、小臂和大臂等組成。料架為旋轉式，由托料盤和刺輪機構等組成，托料架上能放六個待加工的缸筒，料架每送一次料要單向運轉60度。以實現待加工工件的轉換。機械手的運動主要包括：手指的夾緊和松開，手腕的橫移，小臂的伸縮，大臂的擺動。

　　機械手的動作順序：原始位置(大臂豎立，小臂伸

　　出并處于水平、手腕橫移向右、手指松開)→手指夾緊(抓住卡盤上的工件)→手腕橫移向左(從卡盤上卸下工件)→小臂上擺→大臂下擺→手指松開(將工件放在料架上)→小臂縮回→料架轉位→小臂伸出→手指夾緊(抓住待加工的工件)→大臂上擺(從料架上取走工件)→小臂下擺→手腕橫移向右(機械手把工件裝到深孔鏜床的卡盤上)→手指松開(原位)。

　　(2)上、下料機械手的主電路

　　電動機M為油泵電動機，機械手工作時必須先起動油泵電動機M，提供壓力油使液壓系統操作電磁閥驅動機械手動作。由熱繼電器FR進行長期過載保護，通過變壓器向信號燈提供6.3V交流電。

　　(3)上、下料機械手的工作方式

　　上、下料機械手有手動、回原點、單周期(半自動)和自動四種工作方式，由選擇開關SA進行選擇。開關扳到自動位置，按起動按鈕，機械手按順序自動工作，完成一個上下料自動循環后機械手停下來處于原始位置。此時，深孔鏜床開始進行加工，加工完畢，機械手又重復上述動作。

　　(4)上、下料機械手的液壓系統

　　上、下料機械手的各個運動部分均由液壓系統直接驅動，動作順序通過控制液壓系統的電磁閥來實現。

2 I／O端子分配

　　按照機械手控制和工藝流程的要求，確定PLC的輸入信號有21個，輸出信號有26個。根據I／O端子的數量和種類，選擇FX：-32MR基本單元和FX，32ER擴展單元，PLC的I／O分配。

3 繪制狀態流程圖

　　上、下料機械手在自動工作時各個動作為順序動作，完成一個動作后自動轉到下個動作，所以在程序設計時采用功能圖法，用步迸指令實現狀態與狀態之間的自動轉換。

4 設計梯形圖

　　機械手控制的全過程包括初始化、手動、回原位等控制內容。

　　(1)初始化程序

　　在初始化程序中，設置了機械手初始狀態和原點位置條件，運用功能指令FNC60(IST)，通過輔助繼電器M0-M7將不連續的輸入信號轉換為連續的輸入信號。若機械手選擇手動方式(X6=ON)，則手動初始狀態SO被置位，可以進行手動操作；若機械手選擇自動或單周期方式，應先在手動方式或回原點方式下使機械手先回原點，然后是X5=ON(自動)或使X4=ON(單周期)，自動進入自動方式初始狀態，S2被置位，可進行自動或單周期操作；若開關SA在回原點位置(X3=ON)，程序自動進入回原點初始狀態，S1被置位，可進行回原點操作。

　　(2)回原點程序

　　上、下料機械手自動工作狀態時，若機械手不在原始位置，先將轉換開關扳在回原點位置，然后按回原點按鈕SB5(X7=ON)，則回原點程序自動進行，使機械手回到原始位置。回原位程序采用各電磁閥同時動作來完成，必須先起動油泵電動機，為保證能回到要求的原點位置。由定時器11D延時控制動作完成。

　　(3)手動方式程序

　　S0為手動方式的初始狀態，機械手各個動作均由點動按鈕控制相應的電磁閥而實現。

　　(4)自動方式程序

　　在自動方式的狀態流程圖中，S2為自動方式的初始狀態，特殊輔助繼電器M8044和M8041的狀態都在初始化程序中設定。機械手的各個動作順序用步進指令控制，狀態轉換條件由各動作對應的定時器給出。

　　按起動按鈕SB3(X23=ON)，機械手從原始位置按動作順序進行自動循環工作，當完成一次自動循環后，機械手重新回到原點位置，若機械手選擇單周期方式，為第二次循環做準備。若選擇自動方式，機械手自動進入第二次循環。

　　(5)其它方面

　　油泵電動機和機械手起動工作為順序起動關系。油泵電動機停轉時，機械手工作停止；但機械手停止工作時。油泵電動機仍運轉。如圖中初始化程序。油泵電動機停車或過載、機械手由自動工作方式轉換為手動工作方式、或按下機械手停止按鈕時，機械手均應停止工作。

5 結束語

　　PLC裝置作為工業控制器，具有可靠性高、體積小、功能強等優點。應用PLC控制工業機械手實現各種規定的工序動作，可以在有害環境下代替人的繁重勞動，提高生產效率。當系統控制要求發生變化時，不需要改變硬件，只需重新編程。有利于擴展維護。同時，采用步進順序控制編程，可使程序簡化，便于調試，具有較強的可操作性和實用性。