4.5.2 输送单元搬运机械手单步动作测试
1.任务引入
本任务主要完成搬运机械手单步动作调试，在了解搬运机械手功能的基础上，学习搬运机械手的PLC编程调试方法。
2.任务目标
1）知识目标
（1）掌握搬运机械手动作的工序。
（2）掌握PLC编程调试方法。
2）技能目标
能够按照步骤完成搬运机械手单步动作测试。
3）素养目标
培养学生分析、推理判断、总结归纳的能力。
3.任务分析
本任务要实现下述功能。按下按钮/指示灯模块上的SB2按钮，搬运机械手各气缸执行复位操作。复位后气缸状态为：升降气缸下降、伸缩气缸缩回、回转气缸右旋、手爪松开。按下SB1按钮，进行气缸抓取单步动作测试，顺序为：伸出→夹紧→提升→缩回，完成搬运机械手的抓取工件动作。3 s后，再将所抓取的工件放下，放下顺序为：伸出→下降→松开→缩回。
4.相关知识
输送单元的气动执行元件主要用于驱动搬运机械手的抓放料动作，包括伸缩气缸、升降气缸、摆动气缸和气动手指，摆动角度应调整为90°。
气动手指用于夹取大工件，气动手指开度应较大，因此使用支点开闭型的气动手指（MHC2-20D）。升降气缸用于提升整个搬运机械手，因此使用的是薄型气缸，其型号和加工单元的薄型气缸一样。
伸缩气缸用于驱动搬运机械手的伸出和缩回，伸出端安装了气动手指和手爪，保障伸出力和气爪的平稳性，伸缩缸使用双导杆气缸。
摆动气缸和气动手指使用二位五通双控电磁换向阀进行控制，其余气缸使用单控电磁换向阀控制。
双控电磁换向阀与单控电磁换向阀的区别在于：对于单控电磁换向阀，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会被复位，而对于双控电磁换向阀，在两端都无电控信号时，阀芯的位置取决于前一个电控信号。
双控电磁换向阀有两个电磁线圈，其工作原理如下：给正动作电磁线圈通电，则正动作气路接通（正动作出气孔有气），即使给正动作电磁线圈断电，正动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给反动作电磁线圈通电为止。给反动作电磁线圈通电，则反动作气路接通（反动作出气孔有气），即使给反动作电磁线圈断电，反动作气路仍然是接通的，将会一直维持到给正动作电磁线圈通电为止，这相当于“自锁”。
搬运机械手气动控制回路如图4-55所示。
图4-55 搬运机械手气动控制回路(https://www.daowen.com)
5.任务实施
1）I/O地址分配
搬运机械手的动作测试控制信号包括来自按钮/指示灯模块的按钮、开关等主令信号，检测信号包括各构件的传感器信号等；输出信号包括输出到搬运机械手各电磁换向阀的控制信号。此外尚须考虑在需要时输出信号到按钮/指示灯模块的指示灯，以显示搬运机械手的工作状态。
由于在后面的任务中要进行搬运机械手的移动和定位，需要输出驱动伺服电动机的高速脉冲，因此，PLC应采用晶体管输出型FX3U-48MT PLC，Y0～Y3用于高速脉冲。输送单元的PLC的I/O地址分配表见表4-45。
表4-45 输送单元的PLC的I/O地址分配表
续表
2）电路连接和气路连接
输送单元的搬运机械手上的所有气缸连接的气管和磁性开关的引出线都要沿拖链敷设，气管敷设后插接到电磁阀组上，连接时要考虑线管敷设要求，因此气管要足够长，双控电磁换向阀的气管不要接反。电路配线敷设后接到装置侧的端子排上。当搬运机械手做往复运动时，连接到搬运机械手上的气管和电路配线也随之运动。确保这些气管和电路配线运动顺畅，以免在移动过程拉伤或脱落。
首先将连接到搬运机械手上的管线绑扎在拖链安装支架上，然后沿拖链敷设，进入管线线槽。绑扎管线时，要注意管线引出端到绑扎处保持足够长度，以免机构运动时管线被拉紧造成脱落。沿拖链敷设时，注意管线不要相互交叉。
3）搬运机械手控制程序设计
搬运机械手抓放料动作，可以利用步进顺序控制指令实现，它是两个独立的动作流程，在程序设计过程应注意。由于二位五通双控电磁换向阀的自锁特性，在设计PLC程序时，可以让电磁换向阀线圈动作1～2 s。这样可以保护电磁换向阀线圈不被损坏，另外，双控电磁换向阀的两个电控信号不能同时为“1”，即在控制过程中不允许两个线圈同时得电，否则可能会造成线圈烧毁，当然，在这种情况下阀芯的位置是不确定的。
4）设备调试
将编写好的程序下载到PLC中进行设备调试，在调试过程中，要注意观察气缸和传感器的动作是否合理。在调试设备之前，首先将搬运机械手置于供料单元的正前方，在供料单元的物料回转台上放置一个工件，调试完成后，将调试后的程序保存，以备使用。设备调试步骤见表4-46。
表4-46 设备调试步骤
6.任务评价
任务评价见表4-47。
表4-47 任务评价
