一种气动式装箱机械手控制系统技术方案

一种气动式装箱机械手控制系统，利用主控制器作为整个装箱机械手的控制核心，利用触摸屏设备完成人机指令交流，利用电磁换向阀控制气缸运动，同步电机的正反转及转速用调速器控制，检测传送带上方物体需要光电传感器来实现。该控制系统通过PLC编程实现对一次性餐具气动装箱机械手的自动化控制，提高了一次性餐具的自动化生产水平，其应用具有非常广阔的市场前景。

A pneumatic packing manipulator control system

A pneumatic packing manipulator control system, using the main controller as the control core of the whole packing manipulator, using the touch screen equipment to complete the communication of man-machine instruction, using the electromagnetic reversing valve to control the cylinder movement, the synchronous motor's positive inversion and speed control with the speed governor, and the detection of the object above the conveyor belt needs photoelectric sensing. The device is implemented. This control system realizes the automatic control of the disposable tableware pneumatic boxing manipulator through PLC programming, and improves the automatic production level of disposable tableware, and its application has a very broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种气动式装箱机械手控制系统
本专利技术涉及一种气动式装箱机械手控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
气动机械手作为机械手其中的一大类，其特点为：动作迅速、结构简单、重量轻、平稳、节能、可靠和不污染环境等优点，所以被越来越多行业所接受。根据一次性餐具自动装箱的需要，设计了一套基于PLC控制的气动装箱机械手，完成对一次性消毒餐具抓取装箱路线的规划，实现装箱机在实际工作环境中高效率的运行。
技术实现思路
本专利技术提出了一种气动式装箱机械手控制系统，利用主控制器作为整个装箱机械手的控制核心，利用触摸屏设备完成人机指令交流，利用电磁换向阀控制气缸运动，同步电机的正反转及转速用调速器控制，检测传送带上方物体需要光电传感器来实现。本专利技术所采用的技术方案是：所述装箱机械手控制系统需要由控制器、触摸屏、执行元件以及传感器几部分组成。所述控制系统中，三位五通电磁阀使用三个，两位五通电磁阀使用一个，则电磁转换接头使用七个，由于装箱机在工作时电磁阀需要频繁开启和断开，瞬时电压较高，为保护PLC输出口不受瞬时高电压冲击，在电磁换向阀与PLC输出口回路中使用中间继电器进行调节保护。所述装箱机控制程序设置抓取时间尽量短，避免造成定位不准确带来的效率问题，机械手检测到传送带物体以后开始下降至传送带上方，抓取0.3s后上升，保证抓手可以稳定的抓取物体，PLC程序中入量的使用了起保停电路，简单易懂，可读性好，容易修改。本专利技术的有益效果是：该控制系统通过PLC编程实现对一次性餐具气动装箱机械手的自动化控制，提高了一次性餐具的自动化生产水平，其应用具有非常广阔的市场前景。附图说明图1是本专利技术的装箱机械手组成图。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，装箱机械手由机械系统和控制系统两大部分组成，机械手需要抓取传送带上方的物体，通过机械手的运送放置在箱子内，所以要求机械手具有横入横出、可以升降及伸缩运动，所以采用直角三坐标式，即横向自由度(横入和横出)、升降自由度(上升和下降)和伸缩自由度(伸出和缩回)。根据三坐标装箱机结构特点，分析机械手动作过程，每个箱子可装12套餐具，分三层放置，每层放4套；先从最底层码放，依次放置到第三层。因此纵向气缸和横向气缸要求设计在中间位置停止；所以设计使用三位五通电磁换向阀与安装磁环的双作用气缸配合使用，利用磁性开关反馈气缸内活塞的位置，可以完成气缸在中间位置的停止。气动装箱机械手包括纵向气缸、纵向导轨、水平导轨、横向导轨、横向气缸、机械手连接机构、张紧机构、同步电机等。不同方向的导向机构和驱动元件的配合使用可以完成横向或纵向的直线运动，使机械手能实现三坐标的运动功能。装箱机械手动作紧凑，能够在不间断的情况下连续工作，要求机械手动作效率高，各个模块在保证安全的情况下提高动作效率。根据机械手实际操作规划。为了使机械手各部分能分别完成不同的动作，需要有多种执行元件联合完成；其中主要利用主控制器作为整个装箱机械手的控制核心，利用触摸屏设备完成人机指令交流，利用电磁换向阀控制气缸运动，同步电机的正反转及转速用调速器控制，检测传送带上方物体需要光电传感器来实现。如上述所知，装箱机械手控制系统需要由几部分组成：控制器、触摸屏、执行元件以及传感器组成。系统开始运行时，各气缸首先回归原点(即移动至抓取物上方)、抓手打开，待磁性开关检测到气缸回归原点时，系统便等待传送带上餐具;传送带处传感器检测到餐具时，抓手下降，至最低处抓手抓取；此时计数器加1，判断计数器数值是否，12(设计装箱个数为12个装一箱)；若是，程序根据计数器数值判断码放位置；若否，计数器清零加1判断码放位置；判断位置后机械手上升，然后横向移动至箱体上方，下降至不同位置，松开、上升、回归原点，继续等待下一套餐具。根据机械手设计运动方案，机械手各气缸动作为:下降、抓取、上升、仲出、下降、放松、上升、缩回、下一循环。机械手各气缸安装的磁性开关是机械手位置控制的重要环节，机械手的行程及码放位置都依靠磁性开关的安装位置，要确保磁性开关有充分的调节空间，便于机械手在不同尺寸箱体的码放。同时，为了保证机械手执行动作时不造成机械干涉、碰撞等因素，在动作执行的过程中只允许一个气缸动作。为了控制机械手的启停，需要分别设置开始、停止按钮，但是为了节约PLC的I/O点数量，尽量减少不必要的浪费，在控制系统设计时将开始和停止合并为一个输入口，并在PLC程序中加以区分(即第一次按下开始动作，动作开始后按下按钮动作停止)便可以节省输入口的个数。为方便调试需要在触摸屏设计连续运动按钮，在连续运动关闭时执行单气缸点动，对机械手的各个自由度进行手动控制；启动连续运动，当按下开始按钮时，气动机械手自动执行装箱工作。上文所述将启动按钮和停止按钮合并为一个输入口，应当区分正常停止还是急停，并作了如下设计：在连续模式下按停止按钮设定为正常工作停止；在非连续模式下按停止按钮设定为故障急停。上述两种情况的区别在于：连续运行中停止时，机械手要完成本次装箱动作回归原点时停止；非连续运行中停止时，机械手运行会立即停止，可以保证调试过程安全进行。当再次按下开始按钮时，如在连续运行状态下机械手会记忆此前连续运行状态下，如在非连续运行状态下则立即停止气缸运动，再次启动的时候不会继续工作。开始停止按钮输入信号需要处理使用，由于该输入信号为手动开关，每个操作者的操作习惯不同，按按钮的持续时间不同，或民或短，这样就会使相应按钮输入是产生各种不同的情况，这种不确定因素对整个系统程序是非常不利的，所以要使用微分指令调整按钮的动作信号；可以将所有的手动按钮都进行上升沿处理，不但可以保证按钮响应的准确性，还可以使程序变得简洁明了，可读性高。机械手在正常工作时都要处于初始位置(即原点：升降气缸上限位，伸缩气缸仲出限位，抓手张开)，在连续模式下按下开始按钮首先系统检查各气缸位置，如果不在原点位置各气缸移动至初始位置;如果已在初始位置系统将进行下一步动作。另外，在程序编写的过程中，要保证PLC内部辅助继电器的互锁，如气缸上升和下降互锁，仲出和收缩互锁，抓手夹紧和放松互锁，这样不仅保证了PLC程序上的逻辑性，而且还保护了机械结构不会损坏。装箱机控制程序中主要的就是对装箱位置的控制，由于整个气路系统中存在少量漏气现象及重力作用，纵向气缸不能长时间停留在中间位置，否则气缸会向下滑，会造成位置不准确。因此设置抓取时间尽量短，避免造成定位不准确带来的效率问题。机械手检测到传送带物体以后开始下降至传送带上方，抓取0.3s后上升，保证抓手可以稳定的抓取物体。PLC程序中大量的使用了起保停电路，简单易懂，可读性好，容易修改。一个箱子里需要装12个装箱物，机械手需要分别在12个不同位置进行放置。因此在PLC编程时，利用一个计数器对码放个数进行计数;当机械手抓取时，计数器从数字1开始计数，每抓取一个物体时计数器内部数字加1;当计数器内部计数值为12时，计数器清零，开始下一循环。再利用数值比较器比较计数器的数字，例:如果编号为1的数值比较器的比较值为1，跟计数器内部数字比较结果，当计数器内部数字为1时，1号数值比较器接通变为通路，在比较器后串联使用一个中间继电器线圈；如果中间继电器线圈得电，则说明对应的机械手正在码放不同的位置，在PLC程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气动式装箱机械手控制系统，其特征是：所述装箱机械手控制系统需要由控制器、触摸屏、执行元件以及传感器几部分组成。

【技术特征摘要】
1.一种气动式装箱机械手控制系统，其特征是：所述装箱机械手控制系统需要由控制器、触摸屏、执行元件以及传感器几部分组成。2.根据权利要求1所述的一种气动式装箱机械手控制系统，其特征是：所述控制系统中，三位五通电磁阀使用三个，两位五通电磁阀使用一个，则电磁转换接头使用七个，由于装箱机在工作时电磁阀需要频繁开启和断开，瞬时电压较高，为保护PLC输出口不受瞬时高电压冲...

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