浅析自动化生产线操作手单元的机械结构及控制程序设计

浅析自动化生产线操作手单元的机械结构及控制程序设计

夏义俊

深圳市光大激光科技股份有限公司

摘要：我国社会经济的不断发展，促使各类物资需求随之也日益增加，特别是家电、汽车、电子等工业生产为代表的需求量日益突显。先进的自动化生产线已逐渐取代了粗放型的传统生产方式。自动化生产线在提高了产品质量及生产效率的同时，还降低人工劳动力的强度，以及节约了人工投入的成本，使企业整体获得了较好的经济效益。在结合工业机器人不断发展技术和电子技术管控的基础上，现代自动化生产线整合工业生产流程的各方经验中，运用科学细分化的操作设计以达到生产的自动化。本文针对自动化生产线操作手单元的机械设备结构，和相关的程序设计方面进行了分析和研究。

[关键词]自动化生产线；操作手单元；机械设备结构；控制程序设计?

引言

现阶段，在科学技术的高速发展为依托的新时代环境中，自动化的生产线在机械设备制造领域中受到了普遍的推广和运用，也逐渐突显出重要的地位。现如今，在电子电气行业、化工行业、食品业、汽车制造业等领域都在运用各不相同的自动化生产模式进行制造和使用，提高了产品的生产效率和获得了更好的质量保障，另外也改善了工作人员操作环境，节约了原料和成本，降低了能源的消耗，在各方面都有着突出的进步和成效。

一、自动化生产线机械手设备的发展概述?

科学技术的进步和推动下，机械化生产的耐用度和灵活度得以不断加强，生产工作中有了机械手的出现更是加大了生产效率的飞跃性的进步。自动化的机械手可以形象模枋真实的人臂和手的动作和行为，按设计程序操作如搬送物品，或将物品拿取，及工具操控的自动行为功能等。这些动作的设置只需技术人员编写相关的程序就能达到各不相同的设想功能和动作，使功能及结构上拥有和人类似的或是机械手独有的各种功能特点。

一般的机械手构造有活动机构和手部两部分构成。实现工件的拿取是手部构件的主要任务。再按拿取到的工件的大小、材质、重量以及动作的需要编写设计成如吸贴型、托取型或是夹持型不同的达到要求的不同构造形态。另外运动构件是令手部依各种不同的运动轨迹或是角度实行转移、翻转或是综合的运动，使之达到产品生产的程序要求。其中的运动机构的上升与下降，收缩与伸展，或是单独活动或是旋转等不同的活动方式，称之为机械手的自由度。如果具备六个及以上的自由度的机械手就可以做到灵活的拿取不同状态下的工件。所以最初设计机械手的自由度时要科学合理的谨慎考虑，结合相关的重要参数进行设计编写程序。自由度越多，机械手的灵活操作性就越大，适用性就越广，相应的其结构设计也会更复杂。2到3个的自由度是一般普通的专用机械手。在生产线中投入机械手技术，可让生产进行自动化，大大减轻人工量，降低工人劳动强度，另外其使用方便有着较好的稳定系统，还可以兼顾监控检查实际的生产过程情况。依企业角度来看，降低人工成本，带来高效率和利润是其最大的优点。

二、操作手单元的机械设备结构

操作手单元其具体结构由滑槽模块、I/O接线端口、支架模块、控制面板、CPV阀组、PicAlfa模块组成。

2.1滑槽模块。此单元中存在两个滑槽模块，可储存多个工件，可任意调节倾斜度。

2.2支架模块。它主要接收和执行上个单元传送来的工件，结合漫反射的光电传感器对工件进行颜色的检测。

2.3CPV阀组.阀组组成有三个，它们分别各自控制提升缸、无杆气缸、气动夹手。结构上分析来看，三个阀组都带有单控的手控装置的电磁阀。

2.4PicAlfa模块。此模块由气动无杆气缸、气动夹手、光电传感器等构造而成。它的主要工作是完成传送和提取工件。PicAlfa模块有着较高的灵活度，传感器在末端位置的安装能进行相应灵活的调节。提取装置设计有气动夹手，运用送气给各不同的缸体，从而控制气动夹手的关闭和打开。

三、操作手单元的程序设计

到达支架的工件，在漫射式的支架上，光电传感器对工件颜色进行检测。工件检测完之后，相应的气动夹手会自动打开，然后机械设备操作手臂会下行，再到达要求的具体位置。对于漫射式的气动夹手上的光电传感器，当工件检测过后，工件在气动夹手闭合后被夹住，再在手臂的操作下将工件提取。再进行水平的轨道移动至下个工位，手臂操作至工位处，打开在ROBOTINO的检测区域放置工件。一旦手臂上升，进而闭合气动夹手，机械手臂回到开始左方的位置。根据这样的流程控制程序，采用PLC编写程序，在CPU存入通信电缆下载过来的编写的程序。再调试运行，进一步的修改完善程序的操作控制。

四、自动化生产线的设计原则?

在达到使用功能的基础上，自动化的生产线设计中，要注意尽可能的优化工艺流程和步骤，尽量让设计成本投入最小化，设计过程简易化。对于自动生产线所需的各零部件，如PLC、传感器等，在设计过程中尽量标准达到统一化，进而有效节约自动化生产投入成本，还能较方便的对其开展互换和管理。

五、自动化生产线设计流程

必须在熟悉产品生产制造工艺流程的前提下，才能实现自动化生产线设计。产品生产是装配工作的全面体现，每一道工序都要进行详细的说明与要求，且要对规格标准加以具体的说明。所以首先对生产工艺展开全面的研究分析，是自动化生产进行设计开展的必要前提工作。

六、自动化生产线的特点及其组成部分

6.1特点：系统性与综合性是自动生产线的最明显的一大特点。其中系统性是在微处理单元的有效控制下，自动生产线中的传输和处理、驱动与执行、传感检测及控制等机构能进行有序协调工作，融合于一体的开展工作。此系统完成工件的分拣及拆卸工作，模拟出流水线生产形式的过程；另外，综合性是因为其涉及电工电子技术、接口技术、微电子技术、机械设备技术、信息变换技术、传感测试技术以及网络信息技术等不同的技术领域，并使之进行了科学的整合，综合运用到实际的生产机械设备中。

6.2组成部分：?1）机械设备本体部分。2）控制部分。?3）执行机构部分。4）动力源部分。?5）检测机传感器部分。

七、自动化生产线在未来发展中的认识?

科技的不断发展进步，自动化生产机械设备应达到以下几点趋势要求：

7.1综合性应具备更强的功能，一台机械设备应该有不同和多种用途和功能，例如铣床和钻床可以合并使用，或是与其他更多的机械设备结构进行组合，一台机器上接通一个元件就能生产出来所需的成品。

7.2机械设备的体积应适当的缩小，如此才能更好的节约用地面积和节约资源。

7.3在机械设备的稳定性、可靠性、灵活性、轻巧性精密性上应达到更作出更高的要求。比如灵活性的体现上，可以不再只是仅加工出一件简单的元部件，而能加工出一些相对复杂的完整产品。

结语?

自动化生产线控制技术的发展和大力的推广及运用，需不断对自动化生产线的操作手单元和机械设备组成的优化进行不断的研究与探索，为以后自动化机械设备的维护，调试及故障的排除作好充分的基础技术准备工作。同时自动化程序的设计和分析，也能有利的拓展延伸机械设备自动化的关联功能，为更好的服务于生产效率而作出不断的努力与创新。

参考文献?

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