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摘要：启动搬动机械手利用气压传动，运行迅速，反应灵活，运行环境适应性好，不会犹豫环境变化干扰传动和控制作用；阻力损失与泄露很小，不会破坏环境，而且成本较低。由此，本文介绍了一种在电雷管智能包装生产线上使用的四自由度启动机械手的规划。这个搬动平台由机械结构、气动结构及依靠PLC控制平台所构成。结构简洁、操控方便，实现了电雷管包装制造的智能化。
关键词：气动搬动；机械手；设计；应用分析；PLC控制
爆破器材产业是基础性行业，承担着为社会经济发展提供服务的重要责任。而且，爆破器材具备易燃易爆的特性，保证安全生产及社会公共安全非常关键。随着高新科技的进步，有必要提高爆破器材领域产品的科技含量及质量水平、采取现代先进技术及智能化生产与包装设施，以提高产品竞争水平。电雷管属于爆破项目的重要起爆物料，其根本作用在于引爆各类炸药和导爆线、传爆管等。电雷管智能包装加工线是集机、电、液及气为一体的爆破器材产业装置。在PLC控制系统下，整套包装加工设备能智能完成电雷管的包装及产品运输等生产流程。
1、系统介绍
电雷管智能包装系统的作用在于把检验达标的产品进行包装并打包。控制测量对象有：搬运机械手、包装机械手与捆扎机等。
2、气动搬运平台规划
机械手所有的运行都由气缸推动，而气缸又受到相关电磁阀的操控。其中，上升或降低、延伸或收缩、左旋或右旋等分别通过双线圈二位电磁开关操控。降低电磁开关通电时，机械手降低；降低电磁开关断电时，机械手降低停运[1]。唯有提升电磁开关通电，机械手才提升；提升电磁开关断电时，机械手提升停运。而且，延伸或收缩与左旋或右旋等分别通过伸出电磁阀与收缩电磁阀操控。机械手的松开或夹紧等由单个线圈操控。线圈若通电，则机械手夹紧；若线圈断电，则机械手松开。
当机械手延伸到位并开始降低时，为保证安全，一定要在作业台上无操作时才能让机械手降低，即如果上一次搬运至右作业台上的部件还没有搬走时，机械手智能停止降低。
3、气动平台设计
结合机械手的运行要求及PLC系统所具备的控制特征，整个气动平台就需要管理四个气缸的运行流程，此处采取四个双电控先导型电磁阀用作驱动气缸的核心控制阀。此外，为了方便管理各运行速度，每个气路设置了可调控的单一节流阀来调速。
4、控制系统规划
气动搬运平台采取以FX2类型PLC为重点的控制平台，通过控制四个三位五通电磁换向阀与四个二位三通换向阀，实现气动搬动平台的循环运行[2]。结合系统运行环境及安全的独特需要，全部的气动驱动部件都采取24V直流驱动设施，并采取本安设计，以确保平台的安全防爆需要。
4.1气动搬动平台的运行工序
气动搬动机械手在PLC系统下能得到手动、智能循环、单步运转、单周期运转与回原点五种执行模式。
手动：每动一下开关g，机械手能得到正旋、下降、伸出、夹紧、反旋、上升、缩回、松开等顺序运行；气动搬动平台的运行顺序见图2。
智能循环：按以下“启动”开关后，机械手由第一个工序开始智能延伸至最后一个工序，再反复循环以上环节。
手动控制的作用是为了摸索与研究工艺参数，流程简单。但是，正常生产过程采取的是智能控制模式。
4.2控制平台软件规划
采取FXGP或WIN-C软件来贬称，其具有梯形图、信号表、顺序功能图等若干种编程功能。
I/O点的明确：启动搬动机械手中，需要如下输入指令端：八个行程阀传出的信号，分别用于检查机械手的上升和下降极限、伸出和缩回极限及转动极限。此外，结合系统控制标准，要有START、RESET及POSITION三个开关信号，一个STOP开关信号，还要有一个用来管理机械手运转形式的AUTO或MAN旋动阀。
PLC所要求的传输信号端：用于驱动四个气缸的电磁开关需要八个输出信号，三个用于显示运行现状的START、RESET和POSITION指令信号等。因此，选择输入点的数量不少于13点、输出点的数量不少于11的PLC系统。
4.3控制面板规划
搬动机械手PLC系统面板见图3所示。连接PLC电源，一般辅助继电设备M8000关闭。
（1）把选择开关SAI调至手动模式，分别按下点动开关上升、伸出、左旋或夹紧，机械手则分开操作上升、伸出、左旋或夹紧工序。
（2）把选择开关SAI调至回原点模式，进行特殊继电设备M8043的置位与机械手回原点运行。
（3）把选择开关SAI调至智能循环模式，原始状态IST信号让转移开始辅助设备M8041始终位置ON，机械手调至原点后，M8044为ON，因此智能循环动作可以始终不间断运转。
5、气动搬动机械手的发展方向
5.1高精准性
精度主要指机器人、机械手抵达特殊点的精确性，其和驱动器的辨别率和反馈设备相关。重复精度主要是指动作反复多次、机械手抵达相同部位的精确性。重复精度更为关键，若一个机器人定位不精准，一般会显现一个固定偏差，该偏差是能够预计的，所以能够通过编程来调整[3]。重复精度确定的是一个随机偏差的范围，其通过多次反复运转机器人进行检测。伴随微电子科技与现代控制系统的进步，和气动伺服科技走出实验室与气动伺服定位结构的成套化。气动搬动机械手具有更高的重复精度，其使用领域也会更加宽广，像核工业与军事领域等。
5.3模块化
有些企业将含有系列导向驱动设备的气动机械手称作简单的传输方式，而将模块化组装的气动机械手称作现代传输方式。模块化组装的气动机械手较组装导向驱动设备有更加灵活的安装系统。其集成电接口与带电缆和气管的导向软件装置，让机械手自动运转。因为模块化的机械手驱动器件采取了特殊规划的滚珠轴承，使之具备高强度、高刚度和精准的导向性。良好的定位精度也属于新型气动机械手的主要特征。
模块化的机械手让同种机械手可能因为采用不一样的模块也具备不同功能，拓展了机械手的使用范围，属于气动搬动机械手的主要发展趋势之一。
自动阀岛的产生对提升模块化气动搬动机械手及气动机器人的功能起到了非常重要的推动作用。由于自动阀岛原就是模块式设施，尤其是紧凑式的CP阀岛，其对分散上的综合控制起到了非常显著的作用，尤其是对机械手上的转动模块。
6、结束语
综上所述，针对PLC系统的启动机械手可以实现物体的智能循环搬动，并且PLC具有较强的灵活性，便于实现模块化。当机械手运行流程变化时，仅对I/O位置的接线进行稍微调整，或I/O继电设备充分配置，程序上进行简单调整，补充扩展就行，提升了电雷管包装的智能化流程与生产稳定性。
参考文献：
[1]王小娟，胡兵.PLC和触摸屏在多自由度气动机械手系统中的应用[J].组合机床与自动化加工技术，2016（03）：58-60+63.
[2]汪歡欢，胡国清，周青辉.基于PLC的气动机械手控制系统设计与研究[J].液压与气动，2012（09）：38-40.
[3]彭国庆，陈柏金.基于气动机械手的自动化冲压生产线的设计[J].锻压技术，2012，37（03）：85-88.
关键词：气动搬动；机械手；设计；应用分析；PLC控制
爆破器材产业是基础性行业，承担着为社会经济发展提供服务的重要责任。而且，爆破器材具备易燃易爆的特性，保证安全生产及社会公共安全非常关键。随着高新科技的进步，有必要提高爆破器材领域产品的科技含量及质量水平、采取现代先进技术及智能化生产与包装设施，以提高产品竞争水平。电雷管属于爆破项目的重要起爆物料，其根本作用在于引爆各类炸药和导爆线、传爆管等。电雷管智能包装加工线是集机、电、液及气为一体的爆破器材产业装置。在PLC控制系统下，整套包装加工设备能智能完成电雷管的包装及产品运输等生产流程。
1、系统介绍
电雷管智能包装系统的作用在于把检验达标的产品进行包装并打包。控制测量对象有：搬运机械手、包装机械手与捆扎机等。
2、气动搬运平台规划
机械手所有的运行都由气缸推动，而气缸又受到相关电磁阀的操控。其中，上升或降低、延伸或收缩、左旋或右旋等分别通过双线圈二位电磁开关操控。降低电磁开关通电时，机械手降低；降低电磁开关断电时，机械手降低停运[1]。唯有提升电磁开关通电，机械手才提升；提升电磁开关断电时，机械手提升停运。而且，延伸或收缩与左旋或右旋等分别通过伸出电磁阀与收缩电磁阀操控。机械手的松开或夹紧等由单个线圈操控。线圈若通电，则机械手夹紧；若线圈断电，则机械手松开。
当机械手延伸到位并开始降低时，为保证安全，一定要在作业台上无操作时才能让机械手降低，即如果上一次搬运至右作业台上的部件还没有搬走时，机械手智能停止降低。
3、气动平台设计
结合机械手的运行要求及PLC系统所具备的控制特征，整个气动平台就需要管理四个气缸的运行流程，此处采取四个双电控先导型电磁阀用作驱动气缸的核心控制阀。此外，为了方便管理各运行速度，每个气路设置了可调控的单一节流阀来调速。
4、控制系统规划
气动搬运平台采取以FX2类型PLC为重点的控制平台，通过控制四个三位五通电磁换向阀与四个二位三通换向阀，实现气动搬动平台的循环运行[2]。结合系统运行环境及安全的独特需要，全部的气动驱动部件都采取24V直流驱动设施，并采取本安设计，以确保平台的安全防爆需要。
4.1气动搬动平台的运行工序
气动搬动机械手在PLC系统下能得到手动、智能循环、单步运转、单周期运转与回原点五种执行模式。
手动：每动一下开关g，机械手能得到正旋、下降、伸出、夹紧、反旋、上升、缩回、松开等顺序运行；气动搬动平台的运行顺序见图2。
智能循环：按以下“启动”开关后，机械手由第一个工序开始智能延伸至最后一个工序，再反复循环以上环节。
手动控制的作用是为了摸索与研究工艺参数，流程简单。但是，正常生产过程采取的是智能控制模式。
4.2控制平台软件规划
采取FXGP或WIN-C软件来贬称，其具有梯形图、信号表、顺序功能图等若干种编程功能。
I/O点的明确：启动搬动机械手中，需要如下输入指令端：八个行程阀传出的信号，分别用于检查机械手的上升和下降极限、伸出和缩回极限及转动极限。此外，结合系统控制标准，要有START、RESET及POSITION三个开关信号，一个STOP开关信号，还要有一个用来管理机械手运转形式的AUTO或MAN旋动阀。
PLC所要求的传输信号端：用于驱动四个气缸的电磁开关需要八个输出信号，三个用于显示运行现状的START、RESET和POSITION指令信号等。因此，选择输入点的数量不少于13点、输出点的数量不少于11的PLC系统。
4.3控制面板规划
搬动机械手PLC系统面板见图3所示。连接PLC电源，一般辅助继电设备M8000关闭。
（1）把选择开关SAI调至手动模式，分别按下点动开关上升、伸出、左旋或夹紧，机械手则分开操作上升、伸出、左旋或夹紧工序。
（2）把选择开关SAI调至回原点模式，进行特殊继电设备M8043的置位与机械手回原点运行。
（3）把选择开关SAI调至智能循环模式，原始状态IST信号让转移开始辅助设备M8041始终位置ON，机械手调至原点后，M8044为ON，因此智能循环动作可以始终不间断运转。
5、气动搬动机械手的发展方向
5.1高精准性
精度主要指机器人、机械手抵达特殊点的精确性，其和驱动器的辨别率和反馈设备相关。重复精度主要是指动作反复多次、机械手抵达相同部位的精确性。重复精度更为关键，若一个机器人定位不精准，一般会显现一个固定偏差，该偏差是能够预计的，所以能够通过编程来调整[3]。重复精度确定的是一个随机偏差的范围，其通过多次反复运转机器人进行检测。伴随微电子科技与现代控制系统的进步，和气动伺服科技走出实验室与气动伺服定位结构的成套化。气动搬动机械手具有更高的重复精度，其使用领域也会更加宽广，像核工业与军事领域等。
5.3模块化
有些企业将含有系列导向驱动设备的气动机械手称作简单的传输方式，而将模块化组装的气动机械手称作现代传输方式。模块化组装的气动机械手较组装导向驱动设备有更加灵活的安装系统。其集成电接口与带电缆和气管的导向软件装置，让机械手自动运转。因为模块化的机械手驱动器件采取了特殊规划的滚珠轴承，使之具备高强度、高刚度和精准的导向性。良好的定位精度也属于新型气动机械手的主要特征。
模块化的机械手让同种机械手可能因为采用不一样的模块也具备不同功能，拓展了机械手的使用范围，属于气动搬动机械手的主要发展趋势之一。
自动阀岛的产生对提升模块化气动搬动机械手及气动机器人的功能起到了非常重要的推动作用。由于自动阀岛原就是模块式设施，尤其是紧凑式的CP阀岛，其对分散上的综合控制起到了非常显著的作用，尤其是对机械手上的转动模块。
6、结束语
综上所述，针对PLC系统的启动机械手可以实现物体的智能循环搬动，并且PLC具有较强的灵活性，便于实现模块化。当机械手运行流程变化时，仅对I/O位置的接线进行稍微调整，或I/O继电设备充分配置，程序上进行简单调整，补充扩展就行，提升了电雷管包装的智能化流程与生产稳定性。
参考文献：
[1]王小娟，胡兵.PLC和触摸屏在多自由度气动机械手系统中的应用[J].组合机床与自动化加工技术，2016（03）：58-60+63.
[2]汪歡欢，胡国清，周青辉.基于PLC的气动机械手控制系统设计与研究[J].液压与气动，2012（09）：38-40.
[3]彭国庆，陈柏金.基于气动机械手的自动化冲压生产线的设计[J].锻压技术，2012，37（03）：85-88.