MPS搬运单元吸吊式手臂结构性能分析

修学强

(陕西国防工业职业技术学院 机电工程学院，陕西 西安 710300)

MPS搬运单元吸吊式手臂结构性能分析

修学强

(陕西国防工业职业技术学院 机电工程学院，陕西 西安 710300)

通过模块化生产加工系统，可以真实地模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。本文结合MPS设备，对其搬运单元的真空吸吊结构进行了性能分析，并对气动回路进行了模拟仿真，达到了良好的应用效果。

MPS；自动生产线；真空吸吊；性能分析

模块化生产加工系统(MPS)集中体现了机电一体化的技术实际应用。MPS设备是一套开放式的设备，用户可根据生产需要选择设备组成单元的数量和类型，最少1个单元也可自成一个独立的控制系统，而由多个单元组成的生产系统可以体现自动生产线的控制特点，较为真实地模拟出一个自动生产加工流水线的工作过程。

MPS系统中每个单元都具有最基本的功能，陕西国防工业职业技术学院机电工程学院的MPS设备由6个基本组成单元组成，分别是上料检测单元、操作手单元、加工单元、安装单元、搬运单元和立体存储单元，具体结构如图1所示。在使用过程中，搬运单元是以气动机械手臂的形式出现的，为了更好地提高其运动的稳定性和控制的精确性，将原设备上的导轨架及附在上面的SMC气动平行手指进行改造，实现吸吊吸取工件并配合导轨完成工件的转运，从而实现其原来的工作过程。

图1 MPS设备各组成单元

1 真空吸吊结构

在低于大气压力下工作的元件称为真空元件，由真空元件组成的系统称为真空系统(或称为负压系统)。以真空压力为动力源，作为实现自动化的一种手段已广泛用于轻工、食品、印刷、医疗、塑料制品以及自动搬运和机械手等各种机械，如真空包装机械中包装纸的吸附、送标、贴标和包装袋的开起，机械手抓取工件，玻璃的搬运和装箱，精密零件的输送，印刷机械中的纸张检测和运输等各种工序作业[1]。

真空发生装置有真空泵和真空发生器2种，真空泵是吸入口形成负压，排气口直接通大气，两端压力比很大的抽除气体的机械，其主要用于连续大流量、适合集中使用且不宜频繁起停的场合；真空发生器是利用压缩空气的流动而形成一定真空度的气动元件，适合从事流量不大的间歇工作和表面光滑的工件。采用真空发生器结构可以更好地实现利用真空负压行程的吸引力完成工件的自动吸放动作，通过使用真空发生器产生真空负压,其结构简单，体积小，使用寿命长，且产生的真空度(负压力)可达88 kPa，吸入流量不大，但可控、可调、可靠，瞬时开关特性好，无残余负压。

MPS搬运单元真空吸吊装置结构简图如图2所示。当检测到工件来料后，真空发生器开始工作，牢固吸取工件，伸缩臂向上缩回，再由电动机旋转，带动整个吸盘结构沿着导轨向左运动，到达左极限位置时电动机停止运动，伸缩臂向下运动，真空发生器停止工作，吸盘释放工件，完成工件的搬运与抓举工作，伸缩臂及真空吸吊结构图如图3所示[2]。

图2 MPS搬运单元真空吸吊装置结构简图

图3 伸缩臂及真空吸吊结构图

2 吸盘结构与工作特点

真空吸盘是直接吸吊物体的元件，是真空系统中的执行元件。吸盘通常是由橡胶材料和金属骨架压制而成，材料通常为丁腈橡胶与聚氨脂橡胶。

控制用真空回路如图4所示，当起动手动阀向真空发生器提供压缩空气即产生真空，对吸盘进行抽吸，当吸盘内的真空度达到调定值时，真空顺序阀打开，推动二位三通阀换向，使控制阀切换，气缸A的活塞杆缩回(吸盘吸着工件移动)。当活塞杆压下行程阀时，延时阀动作，同时手动阀换向，真空断开(吸盘放开工件)，经过设定时间延时后，控制阀换向，气缸A的活塞杆伸出，完成一次吸放工件动作。

图4 真空回路

3 结语

本文针对MPS设备搬运单元的真空吸吊手臂的工作过程与气动控制方式进行了简单的分析，但对于其在PLC控制下的全自动运行、组态监控及数据通信等方面有待进一步分析与论证。

[1] 张金萍.基于自动上料机械手的液压传动系统设计[J].制造业自动化，2013,35(11)：153-156.

[2] 罗湛.基于PLC的卸料机械手设计[J].液压与气动，2011(5):1-3.

责任编辑郑练

MPSHandlingUnitSuctionPerformanceAnalysisofArmStructure

XIU Xueqiang

(Mechanic and Electronic Engineering, Shaanxi Institute of Technology, Xi′an 710300, China)

Through abbreviation of modular production system，an automatic production line of work process can be truly simulate, in combination with MPS equipment, did the handling unit vacuum suction hanging structure performance analysis including the pneumatic circuit simulation, which obtained a good application effects.

MPS, automatic production line, vacuum suction hanging, performance analysis

TH 128

:A

修学强(1972-)，男，硕士，副教授，主要从事机电及模具方面的设计、教学等方面的研究。

2014-07-24