一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手制造技术

一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手，是一种直角坐标式机械手，其执行装置是气缸，电气控制用FXZN‑48 MR/MT系列PLC控制。该机械手可以实现抓取物品、旋紧瓶盖、上下、左右移动、摆动等动作，它是一种五自由度的教学型气动机械手，覆盖了PLC技术、气动技术、传感器技术等，是机电一体化典型设备，可应用于PLC课程、传感器课程、液压与气动课程的学习，也可以作为机电一体化综合实训。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手所属
本专利技术涉及一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手，适用于机械领域。
技术介绍
气动技术是实现现代传送和控制的关键技术之一，随着PLC技术、传感器技术、微电子技术和现代控制技术的发展，用PLC实现的气动控制使控制系统简单明了，促使气动技术的应用领域越来越广泛。气动机械手则是气动技术在现代工业中的典型应用，也成为机电一体化专业课程的经典案例。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手，可以实现抓取物品、旋紧瓶盖、上下、左右移动、摆动等动作，它是一种五自由度的教学型气动机械手，覆盖了PLC技术、气动技术、传感器技术等，是机电一体化典型设备，可应用于PLC课程、传感器课程、液压与气动课程的学习，也可以作为机电一体化综合实训。本专利技术所采用的技术方案是：所述气动机械手是一种直角坐标式机械手，其执行装置是气缸，电气控制用FXZN-48MR/MT系列PLC控制。所述气动机械手总体布置在一个下面带滑轮的可移动台架上，机械装置与电气控制系统分离。为便于学生训练，台架上方有机械装置、气动电磁阀组、按钮开关、电气接头。支架下方放置电源、继电器、PLC、空气压缩机等。把PLC的输入输出端子用电气接头引到支架台面接线端子上，便于电气接线，学生在台面上方可完成机械手的拆装和接线等动作，操作方便。所述气动机械手可以完成：夹紧、旋转、上下、左右、摆动等5个动作，实现五自由度控制，为检测气缸的位置，每个气缸都配有传感器。所述气动机械手的气动驱动系统共有5个气缸，配有5个电磁换向阀，压缩空气经气动二联件向各气缸集中供气，各气缸运动速度由单向节流阀调节，气缸的运动方向由电磁换向阀控制。所述控制系统的摆动旋转缸和水平旋转缸使用带中位机能三位五通双向电磁阀，可以使水平缸摆动和手指旋转时停在任一位置上。垂直缸采用二位三通单向电磁阀，复位靠弹簧复位，电磁阀得电垂直缸下降，电磁阀断电垂直缸通过弹簧复位。手指缸和水平缸用二位五通双向电磁阀，由于手指缸只有开合动作，不需要调速，所以不设节流阀。本专利技术的有益效果是：该气动机械手经机械安装和电气调试，能满足动作要求和控制要求。它具有以下特点：①控制可靠。采用PLC控制，工作可靠，运行稳定，很好地满足教学和实训需要；②操作方便。气动部分、电气接线部分都设置在台面，气缸、传感器和线路都可拆下，便于学生在台面上安装、调试；③按钮设置合理。本设计按钮操作方便，操作面板简洁，配有指示灯，指示清晰；④调试方便。在台面上配置计算机，与PLC通讯，可实现程序在线调试。并且考虑到调试操作方便，模拟工业现场设置按钮，使PLC编程查找问题方便。附图说明图1是本专利技术的气动机械手结构图。图2是本专利技术的气动驱动回路图。图3是本专利技术的程序流程图。图中：1.手指缸；2.手腕旋转缸(270°)；3.垂直缸；4.水平缸；5.立柱；6.底座；7.手臂摆动缸(90°)；8.磁性开关；9.光电接近开关；10.挡位缓冲装里。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，气动机械手是一种直角坐标式机械手，其执行装置是气缸，电气控制用FXZN-48MR/MT系列PLC控制。气动机械手总体布置在一个下面带滑轮的可移动台架上，机械装置与电气控制系统分离。为便于学生训练，台架上方有机械装置、气动电磁阀组、按钮开关、电气接头。支架下方放置电源、继电器、PLC、空气压缩机等。把PLC的输入输出端子用电气接头引到支架台面接线端子上，便于电气接线，学生在台面上方可完成机械手的拆装和接线等动作，操作方便。气动机械手可以完成：夹紧、旋转、上下、左右、摆动等5个动作，实现五自由度控制，为检测气缸的位置，每个气缸都配有传感器。由于本设计用于教学，工作压力不大，在0.7~1MPa之间，所以气缸均选用轻型系列缸。其中，手指缸完成物品的夹紧动作，选用V型手指缸MHZ2-100，配1个磁性开关。机械手的手腕完成旋转扭紧动作，选用旋转缸CDRBIBW20，配2个磁性开关，因为普通瓶盖一般要旋转540°才能完全盖紧，所以旋转缸的旋转角度为270°，夹紧转1次，再松开后夹紧又转1次，可完成瓶盖的拧紧。垂直缸选用CDJ2KB16-45-A，在气缸两端配有2个磁性开关检测气缸的上下位置。水平缸选用CXSM15-100气缸，气缸两端配有2个磁性开关。摆动缸选用旋转缸CDRB1BW30-1805，摆动缸的摆动角度为90°，在立柱上焊接一个L型直角角钢，角钢两边分别安装有光电接近开关，检测水平缸是否摆动到位，为防止摆动缸直接碰到光电开关，在2个光电开关的旁边分别设置了1个挡位缓冲装置，缓冲装置内装有弹簧起缓冲作用。光电开关选用LE4-K型。以上选用气缸的最大使用压力均不超过1.0MPa。立柱是一个倒U型的方钢，在立柱里面布置有旋转气缸，旋转气缸与立柱用螺栓固定。立柱与底座之间有用螺栓连接。底座采用铝合金材料，底座做成T型，下面用螺栓与台面固定。如图2，气动驱动系统共有5个气缸，配有5个电磁换向阀，压缩空气经气动二联件向各气缸集中供气，各气缸运动速度由单向节流阀调节，气缸的运动方向由电磁换向阀控制。摆动旋转缸和水平旋转缸使用带中位机能三位五通双向电磁阀，可以使水平缸摆动和手指旋转时停在任一位置上。垂直缸采用二位三通单向电磁阀，复位靠弹簧复位，电磁阀得电垂直缸下降，电磁阀断电垂直缸通过弹簧复位。手指缸和水平缸用二位五通双向电磁阀，由于手指缸只有开合动作，不需要调速，所以不设节流阀。5个气缸上共有7个磁性开关和2个光电开关检测气缸位置，另有启动按钮、急停按钮、单循环/联动、手动/自动、复位按钮、停止按钮、上电等7个按钮控制气动机械手的工作方式，其中手动/自动、单循环/联动为组合旋钮，磁性开关、光电开关和按钮均为PLC输入点，PLC输入点共计16个，均为开关量输人点。PLC输出点为气缸电磁换向阀的电信号共9个，另外加上开始、复位、停止、上电按钮的指示灯共4个，输出点共为13个。根据输入输出点分析，此处选用FXZK-48MR/MT系列，它是目前常用的整体式小型PLC，其输人点27个，输出点17个，均大余要求的输入输出点，满足控制要求。如图3，为模拟真实的气动机械手系统，本设计共设有复位、手动/自动、单循环/联动等工作方式。复位操作可使机械手从任一位置回原点。手动方式便于机械手维修时调整使用，当把组合旋钮转到手动和单循环工作方式，只连续循环一个完整的工作过程便自动停下。自动方式是气动机械手正常的工作方式，把组合旋钮转到自动和联动时一起执行自动循环，自动循环是周而复始的进行，直到按停止按钮才能停下。虽然机械手的动作步骤较多，但按顺序依次动作，所以PLC程序设计采用顺序步进指令，顺序步进指令编程具有思路清晰的优点。在PLC程序中，复位控制可以在程序的初始步前设置，按复位按钮时，摆动缸回旋到位、垂直缸上升、水平缸收回、手指松开4个条件同时满足才达到复位状态。摆动缸回转90°后，如是自动/联动控制，则程序又从水平缸伸出开始，不需要按启动按钮。手动/单循环控制时，程序回到初始步，必须按启动按钮，才能再进行下一个循环。在PLC程序设计时，要注意手指合拢后，直到把物品放下都必须要保持合拢状态，所以采用步进指令时要在每步加手指合拢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手，其特征是：所述气动机械手是一种直角坐标式机械手，其执行装置是气缸，电气控制用FXZN‑48 MR/MT系列PLC控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手，其特征是：所述气动机械手是一种直角坐标式机械手，其执行装置是气缸，电气控制用FXZN-48MR/MT系列PLC控制。2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手，其特征是：所述气动机械手总体布置在一个下面带滑轮的可移动台架上，机械装置与电气控制系统分离，为便于学生训练，台架上方有机械装置、气动电磁阀组、按钮开关、电气接头，支架下方放置电源、继电器、PLC、空气压缩机等，把PLC的输入输出端子用电气接头引到支架台面接线端子上，便于电气接线，学生在台面上方可完成机械手的拆装和接线等动作，操作方便。3.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手，其特征是：所述气动机械手可以完成：夹紧、旋转、上下、左右、...

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