隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使桁架機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動(dòng)桁架機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來(lái)源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。桁架機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度、加減速度等。桁架機(jī)械手的控制分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種。

任務(wù)分析

我們要設(shè)計(jì)的桁架機(jī)械手能把工件從A工作臺(tái)搬運(yùn)到B工作臺(tái)，某簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)桁架機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意如下圖所示。機(jī)構(gòu)的上升、下降和左移、右移是由電機(jī)推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)某一線圈得電，機(jī)構(gòu)便單方向移動(dòng)，直到線圈斷電才停止在當(dāng)前位置。夾緊和放松是由單線圈磁性開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，線圈通電則夾緊，失電則為放松。設(shè)備上裝有上、下限位和左右限位開(kāi)關(guān)，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行行程控制。

桁架機(jī)械手的動(dòng)作順序和檢測(cè)元件、執(zhí)行元件的布置及工藝過(guò)程如圖2所示。桁架機(jī)械手初始位置停在原點(diǎn)，按下起動(dòng)按鈕后，桁架機(jī)械手完成8個(gè)動(dòng)作。桁架機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制的，而夾緊、放松動(dòng)作是由時(shí)間來(lái)控制的。

系統(tǒng)要求

為了滿足生產(chǎn)需要，桁架機(jī)械手應(yīng)設(shè)置單步工作方式、連續(xù)工作方式和回原點(diǎn)工作方式。

1、單步工作方式

從原點(diǎn)開(kāi)始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按下一次起動(dòng)按鈕，桁架機(jī)械手完成一步的工作后，自動(dòng)停止。

2、循環(huán)工作方式

按下起動(dòng)按鈕，桁架機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按工序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)工作，直到按下停止按鈕，桁架機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的動(dòng)作后，返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)。

3、回原點(diǎn)工作方式

桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)在原點(diǎn)時(shí)，各檢測(cè)元件和執(zhí)行元件的狀態(tài)為：左限位開(kāi)關(guān)壓下，上限位開(kāi)關(guān)壓下，工作鉗處于放松狀態(tài)。在原位處應(yīng)有信號(hào)燈指示。當(dāng)桁架機(jī)械手不在原點(diǎn)時(shí)，可選擇回原點(diǎn)工作方式，然后按回原點(diǎn)起動(dòng)按鈕，使系統(tǒng)自動(dòng)返回原點(diǎn)狀態(tài)。

控制系統(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制桁架機(jī)械手進(jìn)行工作程序的存儲(chǔ)方式有分離存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)兩種。分離存儲(chǔ)是將各種控制因素的信息分別存儲(chǔ)于兩種以上的存儲(chǔ)裝置中，如順序信息存儲(chǔ)于插銷板、凸輪轉(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi)；位置信息存儲(chǔ)于時(shí)間繼電器、定速回轉(zhuǎn)鼓等；集中存儲(chǔ)是將各種控制因素的信息全部存儲(chǔ)于一種存儲(chǔ)裝置內(nèi)，如磁帶、磁鼓等。這種方式使用于順序、位置、時(shí)間、速度等必須同時(shí)控制的場(chǎng)合，即連續(xù)控制的情況下使用。

其中插銷板使用于需要迅速改變程序的場(chǎng)合。換一種程序只需抽換一種插銷板限可，而同一插件又可以反復(fù)使用；穿孔帶容納的程序長(zhǎng)度可不受限制，但如果發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)就要全部更換；穿孔卡的信息容量有限，但便于更換、保存，可重復(fù)使用；磁蕊和磁鼓僅適用于存儲(chǔ)容量較大的場(chǎng)合。至于選擇哪一種控制元件，則根據(jù)動(dòng)作的復(fù)雜程序和精準(zhǔn)程序來(lái)確定。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的桁架機(jī)械手，采用求教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。

更復(fù)雜的桁架機(jī)械手采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。控制系統(tǒng)以插銷板用的最多，其次是凸輪轉(zhuǎn)鼓。它裝有許多凸輪，每一個(gè)凸輪分配給一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)鼓運(yùn)動(dòng)一周便完成一個(gè)循環(huán)。

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