Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｅｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．９，２０１０ 基于Ｐ ＬＣ的自动上下料机械手设计 张海英，刘胜明 （宁波职业技术学院，浙江宁波３１５８００） 摘要：在高温、重载、多粉尘的危险环境中，工业机械手的应用就显得尤其重要。为实现注塑机到老化烘箱的物料自动传输，设计了 一套机械手，用ＰＬＣ作为主控制器，用此机械手代替人手来上下物料，不但减轻了工人的劳动强度，还提高了劳动生产率。 关键词：机械手；ＰＬＣ；控制 中图分类号：ＴＰ２４１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１０）０９－－００７０－０２ 机械手是工业生产发展中的必然产物。它能按照规定要 树脂注射机的工作步骤是： 求输送工件或握持工具进行操作，可为企业生产降低成本的 （１）进口门开启（出口门关闭），输送链运转，将物料取 同时提高生产效率。随着科技的发展，机械手的应用领域越来 人一（２）进口门关闭，树脂注射一（３）出口门开启，输送链运 越广泛，特别是在工业自动化生产线上应用尤为突出。例如在 转，将物料送出，然后出口门关闭。 单机自动化的基础上，采用自动机械手装置输送工件，可使一 １．３老化烘箱下料步骤 些单机连接成自动生产线。本文所阐述的自动上下料机械手， （１）老化烘箱门开启； 是根据苏州奥普康科技有限公司的生产线实际情况，将注射 （２）小车Ａ进入老化烘箱，气缸顶起，链条线和小车Ａ同 机和老化烘箱通过该设备连接成自动生产线。 时运转，将托盘送出烘箱（确认托盘出了烘箱后，烘箱门关 闭）； １ 总体概况 （３）小车Ｂ的链条线也同时在运转，托盘就从小车Ａ过 渡到小车Ｂ上，托盘停在预定位置上； １．１机械手的组成 （４）小车Ｂ的气缸顶起，托盘落在滚筒线上，滚筒线运转， 自动上下料机械手装置，由两部分组成：按照树脂注射机 把托盘送到另一条动力滚筒线上。 的节拍需要，完成从老化烘箱下料并送到指定线体上，以及将 １．４老化烘箱的上料步骤 注射好树脂的托盘，从注射机中取出，送入老化烘箱的指定挂 （１）（紧接着上面的动作）小车Ｂ运转，运动到小车Ａ与 钩上。在上料的过程中，动作要求平稳柔和，尽量减少震动，保 树脂注射机之间的中间位置，旋转装置运转，小车Ｂ上的滚筒 证树脂在物料腔体内不至于溢出，或者产生不应有的倾斜。 线和链条线旋转９Ｏ。，此时滚筒线还是在链条线之上； 电气控制部分用以控制整个动作流程，要求逻辑合理，有 （２）树脂注射机出口门开启，托盘送出，小车Ｂ滚筒线运 一定的判断、容错的能力；需要分别与树脂注射机和老化烘箱 转，把托盘接入其上，停在预定位置上； 进行联机，进行相应的信号交换，包括紧急情况的信号交换与 （３）小车Ｂ旋转装置运转，然后气缸落下，托盘落于链条 判断。 线之上，小车Ｂ运转，让小车Ｂ靠近小车Ａ； （４）小车Ａ、Ｂ的链条线同时运转，托盘从小车Ｂ过渡到 小车Ａ上，并到达小车Ａ的尖端处停止； （５）整形气缸动作，然后老化烘箱的门开启； （６）小车Ａ运转（此时小车Ａ的气缸是在顶升位上）小车 Ａ到位后停止，气缸落下，托盘挂人到烘箱的预定装置上； （７）小车Ａ反向运转，退出烘箱，到位后停止，烘箱的门 关闭。 图１物料运送图 １．２工作过程 ２硬件设计 工装板材质为铝合金，加上物料后总质量不超过１２ ｋｇ， 它从树脂注射机里出来时，以长度方向运动；进入老化烘箱 控制系统采用ＯＭＲＯＮ的ＣＰＭ１Ａ－－４０ＣＤＲ—Ａ型ＣＰＵ单 里，是以宽度方向运动。整个过程中，尽量保持工装板的平稳 元和３个ＣＰＭ１Ａ一２０ＥＤＲ型扩展Ｉ／Ｏ单元组成的ＰＬＣ作为主 性，以确保树脂不溢出。 控器，ＣＰＭ１Ａ－４０ＣＤＲ—Ａ型ＣＰＵ单元有２４个输入点和１６个 收稿日期：２０１０－０６－２７ 作者简介：张海英（１９７８一），女，浙江诸暨人，讲师，硕士，主要从事机器人、数控技术方面的研究。 ７０ 《装备制造技术））２０１０年第９期 输出点，ＣＰＭ１Ａ～２０ＥＤＲ型扩展Ｉ／Ｏ单元有１２个输入点和８ ＰＬＣ编程软件进行编程，部分梯形图如图３。 个输出点，整个控制系统共有６０点输入和４Ｏ点输出。控制系 统组成框图如图２。 年曲） 手动） 孚动） 手动） 图２系统组成框图 用ＯＭＲＯＮ的ＰＬＣ控制器进行控制，其输入输出地址分 配如表ｌ、表２。 莩动） 表１输入地址分配表 莩动） 图３梯形图 ４结束语 在静止的等待烘箱下料的时间里，小车及各装置的状态： 小车Ａ停在烘箱的外边，气缸在下降位，小车Ｂ紧靠小车Ａ， 气缸在下降位，滚筒线在链条线之下，而链条线的高度高于小 车Ａ的链条线，只有当小车Ａ的气缸顶起后，两链条线的高 度才一致。滚筒线的高度也低于小车以外的动力滚筒线的高 表２输出地址分配表 度，只有当小车Ｂ的气缸顶起之后，两滚筒线的高度才一致。 经现场运行调试，该自动上下料机械手运行良好，达到了 设计要求。客户使用后反映，该设备运行稳定性好，可靠性高， 投人生产线后，大大减少了企业劳动力成本，提高了生产效率。 参考文献： 【１］吴鸿平．基于ＰＬＣ的清花生产线自动控制系统［Ｊ】．机电设备， ２００４，（６）：３４—３６ ［２】刘宜，方桂损，等．基于ＰＬＣ的泵站供水控制系统的设计【Ｊ】．排 灌机械，２００７，（１１）：１７—２Ｏ． 【３Ｊ李雪静，杜玉红．小型搬运机械手结构及ＰＬＣ控制系统的设计 ［Ｊ】．装备制造技术，２０１０，（３）：５８—５９． 【４】郭艳萍．基于ＰＬＣ的工业机械手控制系统【Ｊ】．仪表技术与传感器， ２００７，（９）：３１—３２． 【５】熊幸明，曹才开．一种工业机械手的ＰＬＣ控制［Ｊ】．微计算机信息， ３软件设计 ２００６．２２（１１）：１２１—１２２． 【６】张慧鹏，刘小琴，等．基于ＰＬＣ控制的工业机械手【Ｊ】．机械管理开 该控制系统采用日本ＯＭＲＯＮ提供的ＣＸ—ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ 发，２００９，２４（４）：４５—４６． （下转第７４页） ７１ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．９，２０１０ 由于测量输入值和输出值之间是线性关系，对于任意的 为５％。，温度系数为２０ Ｘ １０ ／ Ｃ的精密金属膜电阻。显然测量 测量输入值 ，其实际的电阻值一定在由 ．，Ｙ。）和（ ！，ｙ 所确 温度和环境温度越高，则对测量的精度影响越大。热量表工作的 定的一条直线上，于是由参考电阻、铂电阻本身偏差以及引线 环境温度为一５～５５ ，当热量表在环境温度２５￣Ｃ时进行校准 电阻等带来的一阶误差都被消除，因此可以有效地提高测量 后，对９５℃温度点的测量影响最大，将热量表置于５５ 的恒温 精度。 箱内实测，对测量的影响不超过０．２５℃。 具体实施两点校准时，如果采用恒温槽进行实际温度的 校准，比较费时，但铂电阻在出厂时都标定了０℃、５０ 、１００℃ ５结束语 时的实际电阻值提供给用户，因此用高精度电阻箱分别调出 铂电阻在０℃和１００％时的实际电阻值进行两点校准，快速、 本文设计的对铂电阻传感器的误差线性化设计方案，通 方便，可以有效地减少校表的工作量，提高工作效率。 过实验证明，可以提高铂电阻传感器的温度测量精度，不仅电 在准确测量出铂电阻的阻值后，最后一步就是将铂电阻 路简单，成功解决了铂电阻测温电路的线性化设计时的非线 的阻值转换为对应的温度值，可以很容易地采用查表法和线 性问题，而且减小了调校的工作量，是一种行之有效的测温和 性查值法相结合的方法，实现铂电阻的阻值与对应的温度值 校准方法。 的变换。 参考文献： ４实验结果 【１】刘少强，张靖，庄．三线制铂电阻高精度测温方法【Ｊ】．自动 化仪表，２００２，２３（１１）：２０—２４． 采用本文的铂电阻测量方法，用在热量表的温度测量中 ［２黄金华，许２】秀．工业热电阻测温输入电路们．自动化仪表， （ＰＴ１０００铂电阻）进行实验。对热量表用标准电阻箱在０℃和 １９９８，１９（１１）：３８—４Ｏ． １００℃进行高低点校准后，接ＰＴ１０００铂电阻对实际的恒温槽 ［３】王小兰，王慧中，张勇胜．多路温度测量中热电阻的非线性及引线 电阻的补偿方法［Ｊ】．测控技术，２００２，２１（１０）：９－１０． 进行多个温度点的测量。根据对多块表的实测统计，２５℃时， 在测量范围内（０～９５ ｏＣ），热量表温度测量的总体误差为 【４］黄大勉，徐学奎．基于函数变换原理的铂电阻传感器非线性校正 方法【ＪＪ．传感技术学报，２００６，１９（６）：２４５７—２４５９． ±０．１５℃。 【５】刘少强，黄惟一．基于插值计算与优化的铂电阻非线性校正方法 环境温度对温度测量精度的影响程度，由参考电阻的温 ［Ｊ］．仪器仪表学报，２００３，２４（２）：２１５—２１８． 度系数决定，在热量表的温度测量中，参考电阻选用的是精度 Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃａｌｌｂｒａｔｉｏｎ ｂａｓｅ ｏｎ Ｐｌａｔｉｎｕｍ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ＮＯＮＧ Ｌｉ－ｙｕｎ ，ＬＵ Ｈｕａ２ （１．Ｇｕｉｉｌｎ Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４１００３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｗｕｌｉｎｇ Ｌｉｕｊｉ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４５００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｌａｔｉｎｕｍ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔ— ｅｄ．Ｂｙ ａｎａｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｅｈａｒａｃｔｅｉｒｓｉｔｅｅｓ ｏｆ Ｐｌａｉｔｎｕｍ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｅｌＴｏｒ ｏｆ ｒｓｅｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔｃｅｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｌＴｏｒ，Ｐｌａｔｉｎｕｍ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｄ ｅｖｉａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｌｅａｄ ｔｏ ａ ｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒ ｅｒｒｏｒ ｉｎ ａｌｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｂａｎｄｓ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ Ｐｌａｔｉｎｕｍ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄＷａｓｐｒｏｖｅｄｆｅａｓｉｂｌｅｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｔｉｎｕｍ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ￣ａｎｓｄｕｃｅｒｓ；ｅｒｒｏｒ；ｈｎｅａｒ ｅａｌｉｂｒａｔｉｏｎ （上接第７１页） Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｕｔｏ—ｍａｔｅｒｉｅｌ Ｃｏｎｖｅｙｅｄ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ ＺＨＡＮＧ Ｈａｉ—ｙｉｎｇ，ＬＩＵ Ｓｈｅｎｇ－ｍｉｎｇ （Ｎｉｎｇｂｏ Ｐｏｌｙｔｃｅｈｎｉｃ，Ｎｉｎｇｂｏ Ｚｈ￣ｉａｎｇ ３１５８００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｈｉｈｇ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ｏｖｅｒ－ｌｏａｄｉｎｇ、ｍｕｌｔｉ－ｄｕｓｔ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｈａｎｄ ａｐｐｈｅａｆｉｏｎｓ ｉｓ ｍｏｒｅ ｉｍ— ｐｏｒｔａｎｔ．Ｔｏｔｒａｎｓｉｔｍａｔｅｉｒｅｌｆｒｏｍｉ￣ｅｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｔｏ ｏｖｅｎ，Ｄｅｓｉｇｎｓ ａｋｉｎｄ ｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｗｈｉｃｈ ｕｓｅｄＰＩＥａｓｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｕｓｉｎｇｔｈｉｓ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｈａｎｄ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｍａｎｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｉｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉｅｌ，ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｌａｂｏｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｅｒ ａｌｓｏ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｈａｎｄ；ＰＬＣ；ｃｏｎｔｒｏｌ ７４
