一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统技术方案

一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统，根据不同类型变送器装配的要求，采用三工位高精度机械定位气缸及二位气缸作为直线驱动元件，组合构造了具有柔性结构的全气动机械手。该机械手采用PLC控制器实现全自动控制，为柔性装配技术提供了重要的参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统
本专利技术涉及一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
精密仪器仪表集约传感器、智能化、集成化等于一体，是发展国民经济、航空航天、民用工业等不可或缺的重要组成。发展精密仪器仪表，是发展现代化装备及其测控系统的核心。当今，作为主流技术，精密仪器仪表正朝着低成本、更高速、更灵敏、更可靠等方向发展，精密仪器仪表的高效自动组装取代人力装配是顺应其发展的重要举措，其意义在于不仅降低劳动成本和人为操作失误，而且可大幅提高其装配的精密化和自动化。然而，精密仪器市场产品多样化，对其自动化装配提出更高的要求。基于气动及数控技术的柔性装配为精密仪器仪表制造提供了新的技术。基于气动技术发展气动机械手作为实现柔性装配的重要手段之一，可避免硬性装配对组装工件的损伤。目前，基于多工位气缸，数字步进电缸等等设备的发展，为气动机械手和柔性组装发展提供了重要保障。气动机械手具有低成本、结构简单、易于控制等优点，而得到广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统，根据不同类型变送器装配的要求，采用三工位高精度机械定位气缸及二位气缸作为直线驱动元件，组合构造了具有柔性结构的全气动机械手。本专利技术所采用的技术方案是：所述柔性装配系统全部采用直线式气动驱动模块，构成直角坐标系气动机械手，其中以三工位气缸作为为沿送料方向的直线驱动元件，水平方向及垂直方向采用二工位直线驱动模块，其工作方式主要是直线运动。所述机械手采用直角坐标式，由4个气缸驱动模块组成，其中3个坐标系直线模块和气抓模块，X轴有3个工位，故采用三工位驱动气缸，它是由四工位气缸改进而成。所述气动电气控制系统由3个三位五通和3个二位三通电磁阀组成，A气缸属于三工位气缸，有三个控制气口，故要采用3个二位三通电磁阀，PLC直接通过相应的I/O口驱动相对应的电磁阀。本专利技术的有益效果是：该机械手采用PLC控制器实现全自动控制，为柔性装配技术提供了重要的参考。附图说明图1是本专利技术的螺杆自动装配整体布局。图2是本专利技术的三工位气缸机构图。图3是本专利技术的气动机械手气动系统回路。图4是本专利技术的装配3工位螺杆位PLC控制顺序功能图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，本文旨在实现轴与孔的自动化装配，因装配后期要采用扭矩扳手拧紧螺栓，故采用基于安装件基件进行装配。对这四个螺杆进行自动化装配进行分析，主要有两个装配方案。方案一，全部采用直线式气动驱动模块，构成直角坐标系气动机械手。其中以三工位气缸作为为沿送料方向的直线驱动元件。水平方向及垂直方向采用二工位直线驱动模块。其工作方式主要是直线运动；方案二，采用旋转式与直线式驱动模块结合。其机械手中心采用多工位摆模块，在水平方向及垂直方向，采用直线驱动模块。通过旋转运动，直线运动，进行定位、装配。基于设计旋转结构复杂，而且旋转结构不稳定性及精度不高的问题，控制较为复杂。而方案一利用气动的迅速特点，采用全直线运动模块，结构简单稳定、精度高控制简单等特点。因此，本文采用气动全直线式驱动方案。如图2，气动机械手结构基于气动技术的柔性快速装配及行程短等优势，该机械手采用直角坐标式，由4个气缸驱动模块组成，其中3个坐标系直线模块和气抓模块。X轴有3个工位，故采用三工位驱动气缸，它是由四工位气缸改进而成。其各个工位控制由三个气口控制。当3进气，1、2排气时，处在A工位。当3状态不变，1进气时，进入B工位，行程AB。在1进气不变，2进气，3排气时，进入工位C，行程BC。与三工位步进气缸相比，其定位精度高，结构和控制简单。其3个工位由机械式定位，因而定位精度高，动作迅速，效率高等特点。Y、Z轴直线模块由二位气缸驱动。抓取模块由气缸和杠杆组成的平行抓取模块。该气动机械手由各个模块快速组合而成，通过调节各模块的行程，适应装配不同变送器产品类型，具有一定的柔性。气动机械手基本参数包括各坐标轴移动速度、行程及手指的行程夹紧力。通过调速阀来实现三个坐标轴移动的平均速度为1m/s。而各个坐标轴的行程由装配的工位决定。不同产品系列，其装配螺杆的工位距离不同。本文以WidePlus-4k系列变送器为例。其装配工位1与工位2距离为52mm，工位1与工位3距离为49mm。基于此，Y轴行程为60mm。而X轴的行程出工位1与送料螺杆的距离。故选其行程为100mm。装配M10x90mm的螺杆。针对螺杆装配进孔的卡住问题，装配插入的长度与孔的直径比应大于摩擦系数。垂直方向上，行程为40mm。每个气抓行程2.9mm及其抓取力为47N。如图3，机械手动作由气缸驱动的直线模块，由PLC控制相应的电磁阀来完成。A为控制X轴的直线驱动器模块SLE的三工位气缸。B为控制y轴的直线驱动模块SLE的二工位气缸。C为控制垂直Z轴方向的直线驱动模块SLE的二位气缸。D为控制手指的平行气爪的气缸。而各个气缸的都接上节流阀并联单向阀构成的调速回路。其调速结构简单，效果好。气动电气控制系统由3个三位五通和3个二位三通电磁阀组成。A气缸属于三工位气缸，有三个控制气口，故要采用3个二位三通电磁阀，PLC直接通过相应的I/O口驱动相对应的电磁阀。如图4，根据顺序控制设计方法及装配工艺的顺序，编写顺序状态功能图和控制梯形图。PLC设计方法具有直、可读好、易于修改及效率高等优点，而得到广泛应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统，其特征是：所述柔性装配系统全部采用直线式气动驱动模块，构成直角坐标系气动机械手，其中以三工位气缸作为为沿送料方向的直线驱动元件，水平方向及垂直方向采用二工位直线驱动模块，其工作方式主要是直线运动。

【技术特征摘要】
1.一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统，其特征是：所述柔性装配系统全部采用直线式气动驱动模块，构成直角坐标系气动机械手，其中以三工位气缸作为为沿送料方向的直线驱动元件，水平方向及垂直方向采用二工位直线驱动模块，其工作方式主要是直线运动。2.根据权利要求1所述的一种基于气动机械手的螺杆柔性自动化装配及其PLC控制系统，其特征是：所述机械手采用直角坐标式，由4个...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝凤娟，
申请(专利权)人：祝凤娟，
类型：发明
国别省市：辽宁,21