CN106945060A - 一种零件搬运机械手控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种零件搬运机械手控制装置，包括电气控制柜、平移电机、滑块、丝杠、固定导轨、升降气缸、夹松气缸、零件夹、三个平台、检测开关。电气控制柜内放置控制器、触摸屏、控制按钮、指示灯、伺服驱动器、电磁阀，控制器分别与其它部件连接；伺服驱动器与平移电机连接，用于控制平移电机的运动速度和水平位置；电磁阀与升降气缸、夹松气缸气路连接，用于对零件夹进行有效控制；检测开关与控制器连接，保证***安全可靠运行；控制按钮安装在电气控制柜面板上，与触摸屏共同完成整个装置的搬运工作；指示灯与控制器连接，对整个状态进行指示。本发明能够提高工作效率、提高定位准确度；自动化程度高，稳定性好，操作简便，适应性强等特点。

Description

一种零件搬运机械手控制装置

技术领域

本发明属于控制装置领域，具体涉及到一种零件搬运机械手控制装置。

技术背景

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置，在各行各业的生产中机械手是非常关键的常用机械设备。搬运机械手主要用于零部件或成品在固定位置之间的移动，替代人工作业，特别是在有毒、有害、易燃、易爆等恶劣环境内，得到广泛应用。近年来，随着社会的发展、科技的进步以及工业化进程的推进，机械手广泛应用于机械加工、汽车制造、货物搬运等领域，并且在航空航天、生物科技、先进制造技术等领域也得到了普遍的重视。

但目前对于部分工厂大多数零件搬运依然依靠人工进行，搬运效率低、在零件搬运过程中，由于零件不规则，需要两人或多人协同合作才能完成搬运工作，但由于协作配合不好，时常造成不必要的碰伤砸伤，再加上工作频率较快，时常发生不能及时搬运的状况，很多工序迫切需要自动化改造升级，以适应现代自动化工厂建设发展的需要。对于现已有的搬运机械手控制装置存在搬运速度难以提升、实时准确性差、定位精度不高、自动化程度低、成本较高、操作不便，维修改造难、故障率高等一系列问题。研制高精度、高速度、无污染、免维护的搬运机械手对于提高产品质量、提高生产效率、降低劳动强度及其成本具有重要的意义。

发明内容

本发明针对上述问题，综合运用信息采集、逻辑控制、伺服驱动、人机交互技术，提供一种检测和控制精确高、可靠性好、造价低、操作便捷的零件搬运机械手控制装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种零件搬运机械手控制装置，包括电气控制柜、平移电机、滑块、丝杠、固定导轨、升降气缸、夹松气缸、零件夹、平台A、平台B、平台C、检测开关。所述的平移电机、升降气缸、夹松气缸、丝杠、滑块、固定导轨、零件夹、平台A、平台B、平台C构成搬运机械手的机械结构，将电气控制柜安装在搬运机械手机械结构的下部，构成整体控制装置。

所述的电气控制柜内放置控制器、触摸屏、控制按钮、指示灯、伺服驱动器、电磁阀，电气控制柜位于整个装置的下部，便于操作人员使用和维护。所述的控制器分别与触摸屏、控制按钮、指示灯、伺服驱动器、电磁阀和检测开关连接。所述的控制器为PLC控制器。

所述的触摸屏采用直流供电，通过通讯接口与控制器RS232接口连接，进行数据交换，触摸屏上设置手动操作屏、自动操作屏、参数设置操作屏、状态显示操作屏，用于控制零件夹抓取、举升、平移手动控制和自动搬运控制命令、用于水平移动速度参数设置和速度显示、用于显示控制整个装置的运行状态。

所述的伺服驱动器与控制器通过高速脉冲输出接口连接；伺服驱动器与平移电机连接，伺服驱动器与平移电机自带的旋转编码器连接，将采集的位置信息通过伺服驱动器传递给控制器进行处理；平移电机与丝杠采用机械连接，升降气缸与滑块连接，滑块与丝杠连接，滑块位于固定导轨内部，用于控制平移电机的运动速度和水平位置，是平台位置精确定位核心。具体为：控制器通过控制伺服控制器，实现对水平电机的速度和位置控制，水平电机通过丝杠传动带动滑块在固定导轨上运动，进而带动升降气缸作水平移动，完成被搬运的零件在平台A、平台B和平台C相互之间的水平移动(工作台A到工作台B、工作台A到工作台C，工作台B到工作台A、工作台B到工作台C，工作台C到工作台A、工作台C到工作台B)。所述的被搬运的零件放置在平台A、平台B、平台C任一平台上。

所述的电磁阀与控制器连接，电磁阀与升降气缸、夹松气缸气路连接，电磁阀包括松夹电磁阀和升降电磁阀；所述的夹松气缸、升降气缸均与零件夹连接；通过控制器发出的指令对电磁阀进行控制，完成对零件搬运的松夹气缸和升降气缸的有效控制。具体为：控制器通过控制松夹电磁阀，实现对夹松气缸的控制，夹松气缸带动零件夹对零件进行抓紧和松开；控制器通过控制升降电磁阀，实现对升降气缸的控制，升降气缸带动零件夹在垂直方向运动，完成对零件的上升和下降。电磁阀的供电电源为直流24V。

所述的检测开关与控制器连接，分别安装在升降气缸的前后极限位置、松夹气缸的前后极限位置、固定导轨的左右极限位置，检测开关用于极限位置检测，并将检测的极限位置信息传输至控制器进行分析处理后，在触摸屏显示，保证***的安全可靠运行。所述的检测开关采用光电开关形式。

所述的控制按钮安装在电气控制柜的面板上，主要包括手动、自动、位置选择和急停按钮，与触摸屏共同完成整个装置的搬运工作。

所述的指示灯与控制器连接，主要包括电源指示、平移电机运行指示、升降气缸上下位置指示、夹松气缸夹松位置指示、设备故障指示，用于对整个***的状态进行指示。同时指示灯的控制回路和动力回路均设有保护措施，保障控制装置安全，并通过调整气路的气阻尼及其水平电机的运行速度，实现搬运速度和效率有效提升。

与现有技术相比，本发明的有益效果为，通过搬运机械手的自动化零件搬运方式，改变以往采用人工搬运模式，提高了工作效率。通过伺服控制克服了以往控制装置定位精度不高的不足，提高位置的定位准确度；利用简单的控制装置完成了***零件的有效搬运、弥补了现有控制装置成本较高的缺陷。且具有自动化程度高，稳定性好，操作简便，适应性强等特点。

附图说明

图1是本发明提供的零件搬运机械手控制装置的结构***框图。

图2是本发明提供的零件搬运机械手控制装置的操作流程图。

图中：1电气控制柜、2平移电机、3滑块、4丝杠、5固定导轨、6升降气缸、7夹松气缸、8零件夹、9平台A、10平台B、11平台C、12检测开关。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对发明专利作进一步的描述，参见图1。

一种零件搬运机械手控制装置包括电气控制柜1、平移电机2、滑块3、丝杠4、固定导轨5、升降气缸6、夹松气缸7、零件夹8、平台A9、平台B10、平台C11、检测开关12；所述的平移电机2、升降气缸6、夹松气缸7、丝杠4、滑块3、固定导轨5、零件夹8、平台A9、平台B10、平台C11构成搬运机械手的机械结构。控制器、触摸屏、伺服驱动器、控制按钮、电磁阀、指示灯等电气元器件安装在电气控制柜1内，电气控制柜1内部器件通过插接端子与外部驱动电机、检测开关12连接，并采用气路连接件与外部的夹松气缸7、升降气缸8连接。将电气控制柜1安装在搬运机械手装置的下部可操作位置，形成一个整体结构，便于操作人员使用操作和维护。

被搬运的零件放置在平台A9、平台B10、平台C11任一平台上，控制器分别连接触摸屏、伺服驱动器、控制按钮、指示灯、检测开关12。伺服驱动器连接平移电机2，伺服驱动器与平移电机2自带的旋转编码器连接，将采集的位置信息通过伺服驱动器传递给控制器进行处理；平移电机2与丝杠4采用机械连接，升降气缸6与滑块3连接，滑块3与丝杠4连接、丝杠4位于固定导轨5上，通过控制平移电机2运动带动丝杠4运动来驱动滑块3在固定导轨5上运动，实现带动升降气缸6作水平移动，最终完成零件在平台A9、平台B10、平台C11相互之间水平搬运的功能。控制器与电磁阀连接、电磁阀与夹松气缸7气路连接，夹松气缸7与零件夹8机械连接，通过控制夹松气缸7带动零件夹8，实现对零件的夹紧和松开的抓取功能。电磁阀与升降气缸6气路连接，升降气缸6与零件夹8连接，通过控制升降气缸6运动带动零件夹8做上升和下降运动，完成零件的举放功能。检测开关12分别安装在升降气缸6、夹松气缸7进退极限位和固定导轨5的左右极限位置，检测开关12采用光电开关，与控制器连接，利用光电开关对极限位置的信号进行检测。在触摸屏上对水平移动搬运速度和位置设置、指示灯对整个装置的状态进行指示。

本发明的工作原理为：控制装置分为控制和检测两个部分。

控制部分包括抓取、举升、平移三个功能；其中抓取是通过控制器对电磁阀实现对夹松气缸7进行控制，进而带动零件夹8对零件进行抓紧和松开的功能；其中举升是通过控制器对电磁阀实现对升降气缸6进行控制，并带动零件夹8在垂直方向的运动，完成对零件的上升和下降的功能；其中平移是通过控制器对伺服控制器进行控制，进而控制水平电机2，水平电机2通过丝杠传动带动滑块3运动在固定导轨5上运动，最终实现零件在在平台A9、平台B10和平台C11的水平移动。将被搬运的零件放置在平台A9、平台B10、平台C11的任一位置，利用该控制装置的触摸屏和控制按钮的操作，实现对零件的有效搬运控制。

检测部分包括对三个平台的水平位置检测，极限位置检测。水平位置检测通过水平电机的内置旋转编码器实现，通过利用水平电机2运动带动旋转编码器旋转，将旋转编码器采集的数据接入控制器中，利用控制器对编码器输出脉冲信号采集，通过控制器采集的编码器输出计数脉冲个数计算水平移动的位置，即为被放置零件的平台A9、平台B10、平台C11的位置，在触摸屏上将位置数据显示。极限位置检测通过检测开关12完成，检测开关12分别安装在升降气缸、夹松气缸进退极限位和固定导轨的左右极限位置，须检测的光电开关与控制器连接，利用光电开关对极限位置的信号检测，保障***的安全和可靠性。

本发明的操作流程如图2所示，主要操作步骤如下：(1)接通搬运机械手控制装置单向交流220V电源，控制柜上电源指示灯亮，且触摸屏正常显示；(2)在触摸屏上设置目标平台、平移电机2移动速度等参数；(3)按下触摸屏进行有效设置，按下自动启动按钮后，控制装置完成以下动作：零件夹8打开、升降气缸6上升、水平移动到待放零件的工作台，升降气缸6下降、零件夹8夹紧零件、升降气缸6上升，水平移动到零件搬运目标的工作台、升降气缸6下降、零件夹8松开零件、升降气缸6上升；(4)进行零件搬运工作；(5)搬运完成后，等待下一次的操作，完成整个流程，***完成使用后，切断供给电源。通过上述操作，实现对零件的有效搬运，提高搬运的效率和质量。

Claims (5)

1.一种零件搬运机械手控制装置，其特征在于，所述的零件搬运机械手控制装置包括电气控制柜、平移电机、滑块、丝杠、固定导轨、升降气缸、夹松气缸、零件夹、平台A、平台B、平台C、检测开关；

所述的电气控制柜内放置控制器、触摸屏、控制按钮、指示灯、伺服驱动器、电磁阀，电气控制柜位于整个装置下部；

所述的触摸屏采用直流供电，通过通讯接口与控制器RS232接口连接进行数据交换，触摸屏上设置手动操作屏、自动操作屏、参数设置操作屏、状态显示操作屏，用于控制零件夹抓取、举升、平移手动控制和自动搬运控制命令、用于水平移动速度参数设置和速度显示、用于显示控制整个装置的运行状态；

所述的伺服驱动器与控制器通过高速脉冲输出接口连接，伺服驱动器与平移电机连接，平移电机与丝杠连接，升降气缸与滑块连接，滑块与丝杠连接，滑块位于固定导轨上；控制器通过控制伺服控制器，实现对水平电机的速度和位置控制，水平电机通过丝杠传动带动滑块在固定导轨上运动，进而带动升降气缸作水平移动，完成零件在平台A、平台B和平台C相互之间的水平移动；

所述的电磁阀与控制器连接，电磁阀与升降气缸、夹松气缸气路连接，电磁阀包括松夹电磁阀和升降电磁阀；所述的夹松气缸、升降气缸均与零件夹连接；通过控制器发出的指令对电磁阀进行控制，完成对零件搬运的松夹气缸和升降气缸的有效控制；

所述的检测开关与控制器连接，分别安装在升降气缸的前后极限位置、松夹气缸的前后极限位置、固定导轨的左右极限位置，用于将检测的极限位置信息传输至控制器分析处理后，在触摸屏显示；

所述的控制按钮安装在电气控制柜的面板上，主要包括手动、自动、位置选择和急停按钮，与触摸屏共同完成整个装置的搬运工作；

所述的指示灯与控制器连接，主要包括电源指示、平移电机运行指示、升降气缸上下位置指示、夹松气缸夹松位置指示、设备故障指示，对整个装置的状态进行指示。

2.根据权利要求1所述的一种零件搬运机械手控制装置，其特征在于，所述的控制器为PLC控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种零件搬运机械手控制装置，其特征在于，所述的检测开关采用光电开关形式。

4.根据权利要求1或2所述的一种零件搬运机械手控制装置，其特征在于，所述的指示灯的控制回路和动力回路均设有保护措施，保障整个装置安全。

5.根据权利要求3所述的一种零件搬运机械手控制装置，其特征在于，所述的指示灯的控制回路和动力回路均设有保护措施，保障整个装置安全。