CN204712060U - 一种实验用气动机械手的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种实验用气动机械手的控制系统，包括气源、水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸以及PLC控制器，水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸内各设有两个单向节流阀，气源通过三位五通电磁换向阀分别连接至水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸，气缸内的单向节流阀通连接至对应的三位五通电磁换向阀；三位五通电磁换向阀上有两个电磁阀；所有电磁阀连接在PLC控制器的输出端，还包括各种类型限位开关，各种类型限位开关的输出端接入PLC控制器，PLC控制器内置有梯形图程序，PLC控制器的输入端还连接有按钮开关。本实用新型结合水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸以及PLC控制器，形成手动、自动控制方式，形成的自动化控制装置进行研究与推广。
Description
技术领域
本实用新型属于控制系统领域，具体涉及一种实验用气动机械手的控制系统。
背景技术
机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程以变动的多功能机器，在工业自动化生产中占据着重要位置。驱动方式可以液压传动，也可以气压传动，也可以是电气控制等方法。随着传感器技术、气动技术、计算机技术等发展，基于计算机技术为基础的控制技术发展较快，其中气动技术以经济、廉价、灵敏等优点而成为研究热点之一。
实验用气动机械手是一种模仿人手动作，并按设定的程序、轨迹和要求代替人手抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化装置。气动机械手作为机械手的一种，其特点是以空气作为动力传递介质，采用气缸、气马达或其它气动装置作为传动机构。随着现代气动技术、气动伺服控制技术和以计算机技术为核心的控制技术的飞速进步而发展起来的，它代表着现代气动技术发展的成就和方向。气动机械手是典型的机、电、气一体化的产物，以其价廉、简单、维护方便、抗污染能力强等优点，在工业自动化领域中得到愈来愈广泛的应
目前我国机械手的研发和应用还处在一个发展的阶段，跟美国日本等发达国家相比还有很大的差距，很多产品还需进口，特别是高灵活、高精度的机械手。要使我国机械工业更进一步在发展壮大，就必须提高其自动化程度和生产效率，将人手操作变为机械手操作。同时，国家应加大对机械手及机器人的研发投入，积极开发出拥有自主知识产权的产品，从根本上解决对国外产品的进口需求。
实用新型内容
本实用新型针对实验用气动机械手的发展需求，提出一种实验用气动机械手的控制系统。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种实验用气动机械手的控制系统，包括气源、水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸以及PLC控制器，其特征在于：所述水平气缸内设有单向节流阀一和单向节流阀二，所述垂直气缸设有单向节流阀三和单向节流阀四，所述夹紧气缸里设有单向节流阀五和单向节流阀六，所述气源通过设在管道上的三位五通电磁换向阀一、三位五通电磁换向阀二、三位五通电磁换向阀三分别连接至水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸，所述单向节流阀一和单向节流阀二通过管道连接至三位五通电磁换向阀一，其接口附近两侧分别设有消音器一和消音器二；所述单向节流阀三和单向节流阀四通过管道连接至三位五通电磁换向阀二，其接口附近两侧分别设有消音器三和消音器四；所述单向节流阀五和单向节流阀六通过管道连接至三位五通电磁换向阀三，其接口附近两侧分别设有消音器五和消音器六；所述三位五通电磁换向阀一上有电磁线圈CY1-0和电磁线圈CY1-1；所述三位五通电磁换向阀二上有电磁线圈CY2-0和电磁线圈CY2-1；所述三位五通电磁换向阀三上有电磁线圈CY3-0和电磁线圈CY3-1；所述所有电磁线圈通过电线连接在PLC控制器的输出端，还包括上限位开关、下限位开关、右限位开关、左限位开关，所述上限位开关、下限位开关、右限位开关、左限位开关的输出端接入PLC控制器，所述PLC控制器内置有梯形图程序，所述PLC控制器的输入端还连接有按钮开关。
所述按钮开关包括点动、单步、单周期和连续4个工作方式按钮、下降、上升、右移、左移、夹紧、放松6个手动操作按钮、起动按钮、停止按钮自动工作按钮。
所述气源的输出口还连接有气动三大件，所述气动三大件包括依次相连的空气过滤器 、减压阀、油雾器 ，其中空气过滤器连接在气源上，减压阀和油雾器之间设有压力表。
所述水平气缸为MY1B63G-200水平无杆气缸；所述垂直气缸为MY1B50G-200垂直无杆气缸；所有单向节流阀均为JSC L 型节流阀；所有三位五通电磁换向阀均为TG2512-06三位五通电磁换向阀；所述PLC控制器是FX2N-48MR继电器型PLC控制器。
本实用新型的工作过程如下，其中原位为水平气缸活塞杆缩回、垂直气缸活塞杆缩回、气爪松开。
（1）垂直气缸伸出：从原点开始，按下起动按钮时，电磁线圈CY2-0通电，气源经二次调压回路后，经换向阀11，气流再经单向节流阀3进入垂直气缸左侧，推动垂直气缸伸出（下降），下降到底时，碰到下限位开关，电磁线圈CY2-0断电，机械手停止下降。
（2）气爪抓紧工件：当机械手停止下降后，给电磁线圈CY3-0通电，气源经二次调压回路后，经换向阀12，气流再经单向节流阀5进入夹紧气缸，机械手夹紧。
（3）垂直气缸缩回: 当机械手夹紧到位（把工件夹稳时），压力继电器动合触点闭合，电磁线圈CY2-1通电，气源经二次调压回路后，经换向阀11，气流再经单向节流阀4进入垂直气缸右侧，推动垂直气缸缩回（上升）。机械手垂直气缸上升到顶时，碰到上限位开关，电磁线圈CY2-1断电，机械手停止上升。
（4）水平气缸伸出：机械手停止上升后，当电磁线圈CY1-0通电时，气源经二次调压回路后，经换向阀10，气流再经单向节流阀1进入水平气缸，推动水平气缸向前伸出，伸出到位时，碰到右限位开关，电磁线圈CY1-0断电，向右伸出停止。
（5）垂直气缸伸出：当机械手向右伸出到位时，垂直气缸下降，下降到底时，碰到下限位开关，电磁线圈CY2-0断电，下降停止，同时电磁线圈CY3-0断电，机械手松开。
（6）放松工件：机械手垂直气缸下降到位，通过开关使工件松开。
（7）垂直气缸缩回：工件松开后，电磁线圈CY2-1通电，机械手上升，上升到顶时，碰到下限位开关，电磁线圈CY2-1断电，上升停止，同时接通电磁线圈CY1-0。
（8）水平气缸缩回到原位：机械手上升到极限位置时，水平气缸缩回，回退到原点位置。
到此，机械手经过8步动作完成了一个周期。
本实用新型的有益效果体现在：
本实用新型结合水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸以及PLC控制器，形成手动、自动控制方式，对越来越广泛应用的“机-电-气”形成的自动化控制装置进行研究与推广。
附图说明
图1本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型的工作流程图；
图3为本实用新型PLC控制器的连接图；
图4为本实用新型PLC控制器的I/O接口分配图
图5为本实用新型PLC控制器的控制程序图；
其中：1、单向节流阀一；2、单向节流阀二；3、单向节流阀三；4、单向节流阀四；5、单向节流阀五；6、单向节流阀六；7、水平气缸；8、垂直气缸；9、夹紧气缸；10、三位五通电磁换向阀一；11、三位五通电磁换向阀二；12、三位五通电磁换向阀三；13、消音器一；14、消音器二；15、消音器三；16、消音器四；17、消音器五；18、消音器六；19、气源。
具体实施方式
一种实验用气动机械手的控制系统，包括气源19、水平气缸7、垂直气缸8、夹紧气缸9以及PLC控制器，所述水平气缸7内设有单向节流阀一1和单向节流阀二2，所述垂直气缸8设有单向节流阀三3和单向节流阀四4，所述夹紧气缸9里设有单向节流阀五5和单向节流阀六6，所述气源19通过设在管道上的三位五通电磁换向阀一10、三位五通电磁换向阀二11、三位五通电磁换向阀三12分别连接至水平气缸7、垂直气缸8、夹紧气缸9，所述单向节流阀一1和单向节流阀二2通过管道连接至三位五通电磁换向阀一10，其接口附近两侧分别设有消音器一13和消音器二14；所述单向节流阀三3和单向节流阀四4通过管道连接至三位五通电磁换向阀二11，其接口附近两侧分别设有消音器三15和消音器四16；所述单向节流阀五5和单向节流阀六6通过管道连接至三位五通电磁换向阀三12，其接口附近两侧分别设有消音器五17和消音器六18；所述三位五通电磁换向阀一10上有电磁线圈CY1-0和电磁线圈CY1-1；所述三位五通电磁换向阀二11上有电磁线圈CY2-0和电磁线圈CY2-1；所述三位五通电磁换向阀三12上有电磁线圈CY3-0和电磁线圈CY3-1；所述所有电磁线圈通过电线连接在PLC控制器的输出端，还包括上限位开关、下限位开关、右限位开关、左限位开关，所述上限位开关、下限位开关、右限位开关、左限位开关的输出端接入PLC控制器，所述PLC控制器内置有梯形图程序，所述PLC控制器的输入端还连接有按钮开关。
所述按钮开关包括点动、单步、单周期和连续4个工作方式按钮、下降、上升、右移、左移、夹紧、放松6个手动操作按钮、起动按钮、停止按钮自动工作按钮。
所述气源19的输出口还连接有气动三大件，所述气动三大件包括依次相连的空气过滤器 、减压阀、油雾器 ，其中空气过滤器连接在气源上，减压阀和油雾器之间设有压力表。
所述水平气缸为MY1B63G-200水平无杆气缸；所述垂直气缸为MY1B50G-200垂直无杆气缸；所有单向节流阀均为JSC L 型节流阀；所有三位五通电磁换向阀均为TG2512-06三位五通电磁换向阀；所述PLC控制器是FX2N-48MR继电器型PLC控制器。
本实用新型的工作过程如下，其中原位为水平气缸活塞杆缩回、垂直气缸活塞杆缩回、气爪松开。
（1）垂直气缸伸出：从原点开始，按下起动按钮时，电磁线圈CY2-0通电，气源经二次调压回路后，经换向阀11，气流再经单向节流阀3进入垂直气缸左侧，推动垂直气缸伸出（下降），下降到底时，碰到下限位开关，电磁线圈CY2-0断电，机械手停止下降。
（2）气爪抓紧工件：当机械手停止下降后，给电磁线圈CY3-0通电，气源经二次调压回路后，经换向阀12，气流再经单向节流阀5进入夹紧气缸，机械手夹紧。
（3）垂直气缸缩回: 当机械手夹紧到位（把工件夹稳时），压力继电器动合触点闭合，电磁线圈CY2-1通电，气源经二次调压回路后，经换向阀11，气流再经单向节流阀4进入垂直气缸右侧，推动垂直气缸缩回（上升）。机械手垂直气缸上升到顶时，碰到上限位开关，电磁线圈CY2-1断电，机械手停止上升。
（4）水平气缸伸出：机械手停止上升后，当电磁线圈CY1-0通电时，气源经二次调压回路后，经换向阀10，气流再经单向节流阀1进入水平气缸，推动水平气缸向前伸出，伸出到位时，碰到右限位开关，电磁线圈CY1-0断电，向右伸出停止。
（5）垂直气缸伸出：当机械手向右伸出到位时，垂直气缸下降，下降到底时，碰到下限位开关，电磁线圈CY2-0断电，下降停止，同时电磁线圈CY3-0断电，机械手松开。
（6）放松工件：机械手垂直气缸下降到位，通过开关使工件松开。
（7）垂直气缸缩回：工件松开后，电磁线圈CY2-1通电，机械手上升，上升到顶时，碰到下限位开关，电磁线圈CY2-1断电，上升停止，同时接通电磁线圈CY1-0。
（8）水平气缸缩回到原位：机械手上升到极限位置时，水平气缸缩回，回退到原点位置。
到此，机械手经过8步动作完成了一个周期。
Claims (4)
1.一种实验用气动机械手的控制系统，包括气源、水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸以及PLC控制器，其特征在于：所述水平气缸内设有单向节流阀一和单向节流阀二，所述垂直气缸设有单向节流阀三和单向节流阀四，所述夹紧气缸里设有单向节流阀五和单向节流阀六，所述气源通过设在管道上的三位五通电磁换向阀一、三位五通电磁换向阀二、三位五通电磁换向阀三分别连接至水平气缸、垂直气缸、夹紧气缸，所述单向节流阀一和单向节流阀二通过管道连接至三位五通电磁换向阀一，其接口附近两侧分别设有消音器一和消音器二；所述单向节流阀三和单向节流阀四通过管道连接至三位五通电磁换向阀二，其接口附近两侧分别设有消音器三和消音器四；所述单向节流阀五和单向节流阀六通过管道连接至三位五通电磁换向阀三，其接口附近两侧分别设有消音器五和消音器六；所述三位五通电磁换向阀一上有电磁线圈CY1-0和电磁线圈CY1-1；所述三位五通电磁换向阀二上有电磁线圈CY2-0和电磁线圈阀CY2-1；所述三位五通电磁换向阀三上有电磁线圈CY3-0和电磁线圈CY3-1；所述所有电磁线圈通过电线连接在PLC控制器的输出端，还包括上限位开关、下限位开关、右限位开关、左限位开关，所述上限位开关、下限位开关、右限位开关、左限位开关的输出端接入PLC控制器，所述PLC控制器内置有梯形图程序，所述PLC控制器的输入端还连接有按钮开关。
2.根据权利要求1所述的一种实验用气动机械手的控制系统，其特征在于：所述按钮开关包括点动、单步、单周期和连续4个工作方式按钮、下降、上升、右移、左移、夹紧、放松6个手动操作按钮、起动按钮、停止按钮自动工作按钮。
3.根据权利要求1所述的一种实验用气动机械手的控制系统，其特征在于：所述气源的输出口还连接有气动三大件，所述气动三大件包括依次相连的空气过滤器 、减压阀、油雾器 ，其中空气过滤器连接在气源上，减压阀和油雾器之间设有压力表。
4.根据权利要求1所述的一种实验用气动机械手的控制系统，其特征在于：所述水平气缸为MY1B63G-200水平无杆气缸；所述垂直气缸为MY1B50G-200垂直无杆气缸；所有单向节流阀均为JSC L 型节流阀；所有三位五通电磁换向阀均为TG2512-06三位五通电磁换向阀；所述PLC控制器是FX2N-48MR继电器型PLC控制器。
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