[發明專利]一種基于PLC控制的教學型五自由度氣動機械手

在審

• 申請號: 201610691766.8
• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN107767757A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 王小義
• 申請（專利權）人: 王小義
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種基于PLC控制的教學型五自由度氣動機械手，適用于機械領域。

背景技術

氣動機械手由于具有易實現直線運動、控制簡便、介質便宜、傳動快速、壓力低、安全無污染、環境適應性強等特點，從而廣泛應用于電子工業、包裝機械、印染機械、食品機械、農業機械等領域。

可編程序控制器(即PLC)作為一種工業環境下的計算機控制裝置，由于其極高的可靠性及應用極為方便，國內外正在迅速普及，并高速發展，日益成為機電控制及過程控制不可缺少的核心部件。

目前國內高校的電氣自動化、機械制造與自動化、數控技術、機電一體化等專業普遍開設液壓與氣壓傳動、可編程控制器、傳感器等課程，傳統的實驗實訓裝置無法滿足培養機電綜合知識應用能力的教學要求，迫切需要體現行業特點、技術先進的機電一體化實驗實訓設備。

發明內容

本發明提出了一種基于PLC控制的教學型五自由度氣動機械手，應用工業標準的機械、電氣和氣動元件，能夠實現抓取物品、旋轉、左右、前后、上下移動。通過它能夠為以上課程提供演示實驗，同時還可開展機電綜合實訓，培養學生的機電綜合技能。

本發明所采用的技術方案是。

所述機械手采用直角坐標式，總體尺寸為600×300×500(mm，長×寬×高)，純氣壓傳動，執行裝置為氣缸，電氣控制采用某公司S7-300系列PLC控制。

所述機械手左右移動組件采用兩個并列的同型號磁性無桿缸，無桿氣缸的特點是占用空間比普通氣缸減少一半，無油潤滑，結構簡單。選用某公司生產的QGCW系列磁性無桿氣缸，行程為500 mm，缸徑25mm，帶導桿，配磁性開關。

機械手前后移動組件也采用無桿缸，邊座固定，兩個邊座通過法蘭連接在左右方向兩個無桿缸的滑臺上。選用無桿滑臺氣缸，行程為175mm，缸徑為20mm，埋入式磁性開關，機械手上下移動組件采用導桿氣缸，安裝在前后方向氣缸的滑臺上，完成上下移動。選用含油軸承經濟型導桿氣缸，行程為L50mm，缸徑為25mm。導桿上安裝后支撐板，可調節向上移動極限位置。

所述機械手手腕旋轉組件采用旋轉氣缸，安裝在上下方向導桿氣缸上，做旋轉運動。選用氣壓轉角缸，旋轉角度最大為180°，缸徑為16mm，雙齒條機構，角度可任意調整，可附加感性開關。

所述機械手的抓取組件選用手指氣缸，安裝在旋轉氣缸缸體上，隨旋轉氣缸旋轉。選用V型氣壓夾，夾指開閉角度為-100和+300,缸徑為16mm，V型開閉，可附加感應開關。

所述底板選用具有T型安裝槽的鋁合金面板，連接螺釘和氣缸安裝孔尺寸配套。其他零件自行設計加工制造，立柱采用一端封口的鍍鋅方管，連接法蘭采用鋁合金加工件。

所述電磁閥組選用VE系列電磁閥，左右方向為保證兩個氣缸同步，采用同一電磁閥控制，在進氣和回氣部分采用三通接頭，采用Y型中位機能的三位五通電磁閥，型號為VE1310型。控制前后方向的閥選用0型中位機能的VE1510型。由于左右、前后方向無桿氣缸活塞兩面受力面積相等，通過電磁閥控制，機械手可在兩個方向任意位置簡單停止。控制上下方向的閥選用二位五通電磁閥，型號為VE1110型，彈簧復位。控制旋轉運動和手指夾合的閥也選用二位五通電磁閥，型號為VE1210型，有記憶功能。

所述左右、前后、上下、旋轉運動速度由出氣口和氣缸配套的單向節流閥控制，采用集中供氣，壓縮空氣經氣動二聯件向各分支氣路供氣。

本發明的有益效果是：該氣動機械手經安裝、調試，能夠良好運行，各項機械、氣動、電氣性能指標均達到預期要求。應用于氣壓傳動、可編程控制器、傳感器等課程實驗演示教學和機電綜合實訓教學中，取得了很好的教學效果，獲學生好評。

附圖說明

圖1是本發明的機械手結構示意圖。

圖2是本發明的機械手氣壓傳動回路圖。

圖3是本發明的程序流程示意圖。

圖中：1.底板；2、5、9、11.聯接件；3.立柱；4.左右移動無桿氣缸；6.磁性傳感器；7.前后移動無桿氣缸；8，上下移動導桿氣缸；11.旋轉氣缸；12.手指氣缸。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，機械手采用直角坐標式，總體尺寸為600×300×500(mm，長×寬×高)，純氣壓傳動，執行裝置為氣缸，電氣控制采用某公司S7-300系列PLC控制。