一種基于plc控制的機械手上下料裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及龍門式機械手技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，包括龍門框架和垂直設(shè)置于龍門框架底端的底座滑軌，有第一驅(qū)動裝置驅(qū)動龍門框架沿底座滑軌滑動，橫梁設(shè)有豎直滑軌，有第二驅(qū)動裝置驅(qū)動豎直滑軌沿橫梁滑動，豎直軌設(shè)有拿取機構(gòu)，有第三驅(qū)動裝置驅(qū)動拿取機構(gòu)沿豎直滑軌滑動，還包括PLC控制裝置、設(shè)置于橫梁的圖像采集裝置和設(shè)置于拿取機構(gòu)的距離檢測傳感器，PLC控制器根據(jù)圖像采集裝置采集到的圖像信號和距離檢測傳感器采集到的距離信號來控制第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置，通過圖像采集裝置和距離檢測裝置實時獲取目標(biāo)位置，解決了以往需要預(yù)先對上下料過程進行定位操作的問題。
【專利說明】
一種基于PLC控制的機械手上下料裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及龍門式機械手技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PLC控制的機械手上下料裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，生產(chǎn)的自動化程度也在不斷提升，機械手被用于各種工業(yè)生產(chǎn)中來替代工人操作，因此機械手越來越多地應(yīng)用到機械自動化行業(yè)當(dāng)中。目前在龍門數(shù)控加工中心的領(lǐng)域中，以往主要是由人工上料、接料、移料和取料，然而其人工手動上料、接料、移料和取料生產(chǎn)效率低、勞動強度大、質(zhì)量無法保證，而且容易出現(xiàn)工傷等事故，尤其不適宜大批量生產(chǎn)。
[0003]可編程控制器簡稱為PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。在龍門式機械手領(lǐng)域中，基于PLC控制的龍門式機械手模仿人體上肢的部分功能，對其進行自動控制設(shè)定，使其按照預(yù)定要求進行上料和下料的工作，從而增加產(chǎn)能，降低人力成本，其控制簡單、穩(wěn)定，深受其領(lǐng)域人員所偏愛。而現(xiàn)有的基于PLC控制的機械手在上下料過程的應(yīng)用中，絕大多數(shù)機械手都需要預(yù)先對需要拿取的材料進行定位操作，且也需要對工作臺進行定位工作，待上述兩個定位工作完成后，機械手才可以根據(jù)PLC設(shè)定的參數(shù)進行上下料工作，若對工作臺或材料的位置進行調(diào)整后，又需要重新進行上述的定位和設(shè)定參數(shù)的操作，從而使上下料過程不夠方便，費時且導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的之一在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種工作效率較高，上下料位置較為精準(zhǔn)的基于PLC控制的機械手上下料裝置。
[0005]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]提供一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，包括具有立柱和橫梁的龍門框架和垂直設(shè)置于所述龍門框架底端的底座滑軌，有第一驅(qū)動裝置驅(qū)動所述龍門框架沿所述底座滑軌滑動，所述橫梁設(shè)有豎直滑軌，有第二驅(qū)動裝置驅(qū)動所述豎直滑軌沿所述橫梁滑動，所述豎直滑軌設(shè)有拿取機構(gòu)，有第三驅(qū)動裝置驅(qū)動所述拿取機構(gòu)沿所述豎直滑軌滑動，還包括控制電路系統(tǒng)，控制電路系統(tǒng)包括PLC控制裝置、設(shè)置于所述橫梁的圖像采集裝置和設(shè)置于所述拿取機構(gòu)的距離檢測傳感器，所述PLC控制器根據(jù)所述圖像采集裝置采集到的圖像信號和所述距離檢測傳感器采集到的距離信號來控制所述第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置。
[0007]其中，所述第一驅(qū)動裝置包括絲杠、絲杠螺母、伺服電機以及能夠沿底座滑軌滑動的移動板，所述移動板與所述立柱底端固接，所述絲杠螺母套設(shè)在所述絲杠上，所述絲杠螺母固定安裝于所述移動板，所述伺服電機與所述絲杠驅(qū)動連接。
[0008]其中，所述控制電路系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和用于保護所述伺服電機電壓恒定的保護電路，所述PLC控制裝置通過保護電路與所述DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器與所述伺服電機電連接。
[0009]其中，所述第二驅(qū)動裝置包括在所述橫梁上滑動的X軸滑板、固定安裝于所述橫梁的X軸氣缸以及與所述X軸氣缸的伸縮桿固接的X軸浮動接頭，所述X軸浮動接頭與所述X軸滑板固接。
[0010]其中，所述控制電路系統(tǒng)還包括X軸電磁閥，所述X軸電磁閥與所述PLC控制裝置電連接，所述電磁閥通過氣管與所述X軸氣缸連接，所述PLC控制裝置通過所述X軸電磁閥來控制所述X軸氣缸。
[0011]其中，所述第三驅(qū)動裝置包括在所述豎直滑軌上滑動的第一Z軸滑板、在所述第一Z軸滑板上滑動的第二 Z軸滑板、固定安裝于所述豎直滑軌的第一 Z軸氣缸、固定安裝于所述第一 Z軸滑板的第二 Z軸氣缸、與所述第一 Z軸氣缸的伸縮桿固接的第一 Z軸浮動接頭以及與所述第二 Z軸氣缸的伸縮桿固接的第二軸浮動接頭，所述第一 Z軸浮動接頭與所述第一 Z軸滑板固接，所述第二 Z軸浮動接頭與所述第二 Z軸滑板固接，所述拿取機構(gòu)安裝于所述第二 Z軸滑板。
[0012]其中，所述控制電路系統(tǒng)還包括第一Z軸電磁閥和第二Z軸電磁閥，所述第一Z軸電磁閥和第二 Z軸電磁閥均與所述PLC控制裝置電連接，所述第一 Z軸電磁閥通過氣管與所述第一 Z軸氣缸連接，所述第二 Z軸電磁閥通過氣管與所述第二 Z軸氣缸連接，所述PLC通過控制所述第一 Z軸電磁閥和第二 Z軸電磁閥來控制所述第一 Z軸氣缸和第二 Z軸氣缸。
[0013]其中，所述第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置均設(shè)有用于采集拿取機構(gòu)運動信息的接近傳感器，所述接近傳感器與所述PLC控制裝置電連接，所述PLC控制裝置根據(jù)所述接近傳感器采集的移動信號來控制所述第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置。
[0014]其中，所述拿取機構(gòu)還設(shè)有用于識別材料的識別裝置，所述識別裝置與所述PLC控制裝置電連接，所述識別裝置為用于識別顏色的色彩傳感器。
[0015]本實用新型的有益效果:
[0016]本實用新型的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置中，包括PLC控制裝置、設(shè)置于所述橫梁的圖像采集裝置和設(shè)置于所述拿取機構(gòu)的距離檢測傳感器，所述PLC控制器根據(jù)所述圖像采集裝置采集到的圖像信號和所述距離檢測傳感器采集到的距離信號來控制所述第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置。通過圖像采集裝置采集待拿取的材料或工作臺的位置，把圖像信號發(fā)送至PLC控制裝置，PLC控制裝置控制第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置使拿取機構(gòu)處于待拿取材料或工作臺上方，再通過距離檢測裝置獲取待拿取的材料或工作臺與拿取機構(gòu)之間的距離，把距離信號發(fā)送至PLC控制裝置，PLC控制裝置控制第三驅(qū)動裝置去完成上下料的工作，解決了以往需要預(yù)先對工作臺和待拿取材料進行定位的操作的問題，提高了工作效率，無須接觸工作臺或待拿取材料就能精確檢測出機械手需行進的距離，故本實用新型具有工作效率較高，上下料位置較為精準(zhǔn)的特點。
【附圖說明】
[0017]利用附圖對本實用新型作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本實用新型的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1為本實用新型所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置的電路控制系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖2為本實用新型所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置的第一個視角的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本實用新型圖2中A處的局部放大示意圖。
[0021]圖4為本實用新型所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置的第二個視角的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖1至圖4中包括有:
[0023 ] !-龍門框架，丨丨-橫梁，丨2-立柱，11-PLC控制裝置；
[0024]21-底座滑軌，22-豎直滑軌；
[0025]3-第一驅(qū)動裝置，31-絲杠，32-絲杠螺母，33-伺服電機，34-移動板；
[0026]4-第二驅(qū)動裝置，41-X軸滑板，42-X軸氣缸；
[0027]5-第三驅(qū)動裝置，51-第一 Z軸滑板，52-第二 Z軸滑板，53-第一 Z軸氣缸，54-第二 Z軸氣缸；
[0028]6-拿取機構(gòu)；
[0029]7-浮動接頭;8-圖像采集裝置；
[0030]9-距離檢測裝置。
【具體實施方式】
[0031 ]結(jié)合以下實施例對本實用新型作進一步描述。
[0032]本實施例的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，如圖1至4所示，包括龍門框架I，龍門框架I包括立柱12和與立柱12固接的橫梁11，底座滑軌21垂直設(shè)置于龍門框架1(圖1的Y軸方向)，立柱12底端設(shè)有能沿底座滑軌21滑動的第一驅(qū)動裝置3，具體的，第一驅(qū)動裝置3包括固接于立柱12底端的移動板34，移動板34設(shè)有滑槽能在底座滑軌21上滑動，絲杠31套設(shè)有絲杠螺母32，絲杠螺母32與移動板34固定連接，伺服電機33與絲杠31驅(qū)動連接，若伺服電機33被驅(qū)動，進而驅(qū)動第一驅(qū)動裝置3使龍門框架I能沿底座滑軌21滑動(沿圖1Y軸方向滑動)，而且采用絲杠31機構(gòu)，因克服負載較重移動困難的問題。橫梁11設(shè)有豎直滑軌22和驅(qū)動豎直滑軌22沿橫梁11滑動的第二驅(qū)動裝置4，具體的，第二驅(qū)動裝置4包括X軸滑板41，X軸滑板41設(shè)有滑槽能夠沿橫梁11滑動，X軸氣缸42固定安裝于橫梁11的一側(cè)，X軸氣缸42的伸縮桿通過浮動接頭7與X軸滑板41固接，通過驅(qū)動氣缸運動，進而實現(xiàn)驅(qū)動第二驅(qū)動裝置4沿橫梁11(圖1的X軸方向)滑動，豎直滑軌22與X軸滑板41固接，進而使豎直滑軌22能夠沿橫梁11滑動。豎直滑軌22安裝有拿取機構(gòu)6和驅(qū)動拿取機構(gòu)6沿豎直滑軌22滑動的第三驅(qū)動裝置5，具體的，第三驅(qū)動裝置5包括在豎直滑軌22上滑動(圖1的Z軸方向)的第一Z軸滑板51和在第一 Z軸滑板51上滑動的第二 Z軸滑板52，豎直滑軌22固定安裝有第一 Z軸氣缸53，第一Z軸氣缸53的伸縮桿通過浮動接頭7與第一Z軸滑板51固接，第一Z軸滑板51固定安裝有第二 Z軸氣缸54，第二 Z軸氣缸54的伸縮桿通過浮動接頭7與第二 Z軸滑板52固接，第二 Z軸滑板52的底端安裝有拿取機構(gòu)6 ο其中機械手在Z軸和X軸方向上采用了氣動傳動機構(gòu)，增加機械手在Z軸和X軸方向上傳動的精度。
[0033]在本實施的機械手還包括電路控制系統(tǒng)，請見圖1和圖2，電路控制系統(tǒng)具體包括PLC控制裝置101、X軸電磁閥、第一 Z軸電磁閥、第二 Z軸電磁閥、設(shè)置于橫梁11的圖像采集裝置8和設(shè)置于拿取機構(gòu)6的距離檢測傳感器，其中圖像采集裝置8可以安裝于X軸滑板41上或可以通過另一個第一驅(qū)動裝置3在橫梁11上滑動。在機械手上料的過程中，通過圖像采集裝置8采集待拿取的材料的位置，把圖像信號發(fā)送至PLC控制裝置101，PLC控制裝置101控制伺服電機和X軸電磁閥，進而驅(qū)動第一驅(qū)動裝置3和第二驅(qū)動裝置4，使拿取機構(gòu)6移動至待拿取材料的上方，再通過安裝在拿取機構(gòu)6上的距離檢測裝置9獲取待拿取的材料與拿取機構(gòu)6之間的距離，把距離信號傳送至PLC控制裝置101，PLC控制裝置101控制第一 Z軸電磁閥和第二 Z軸電磁閥，進而實現(xiàn)驅(qū)動第三驅(qū)動裝置5實現(xiàn)拿取材料;然后再通過圖像采集裝置8采集工作臺的位置，把工作臺位置的位置信號發(fā)送至PLC控制裝置101進而控制機械手在X軸和Y軸方向的移動，待機械手拿取材料并且處于工作臺上方，距離檢測裝置9再檢測工作臺與拿取機構(gòu)6之間的距離，PLC控制裝置101控制第三驅(qū)動裝置5從而實現(xiàn)把材料輸送至工作臺，實現(xiàn)上料的工作，其中下料的過程與上料的原理相同，在此不再進行贅述。該機械手解決了以往需要預(yù)先對工作臺和待拿取材料進行定位的操作的問題，提高了工作效率，無須接觸工作臺或待拿取材料就能精確檢測出機械手需行進的距離，故本實用新型具有工作效率較高，上下料位置較為精準(zhǔn)的特點。
[0034]在本實施例中，第二驅(qū)動裝置4以及第三驅(qū)動裝置5都設(shè)有接近傳感器，接近傳感器與PLC控制裝置101電連接，接近傳感器通過檢測第二驅(qū)動裝置4和第三驅(qū)動裝置5移動信息，將檢測到的位移信號轉(zhuǎn)化為電信號反饋至PLC控制裝置101，PLC控制裝置101再通過反饋的信號去對第二驅(qū)動裝置4以及第三驅(qū)動裝置5進行控制。接近傳感器的作用就相當(dāng)于一個運動信息記錄器，對PLC控制裝置101進行實時反饋運動信息，起到實時檢測的作用。
[0035]在本實施例中，控制電路系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和用于保護伺服電機33電壓恒定保護電路，DC/DC轉(zhuǎn)換器主要一種開關(guān)電源芯片，轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器，其作用主要聯(lián)合保護電路對第一驅(qū)動裝置3的伺服電機33的高頻開關(guān)動作進行保護工作，保證輸送給伺服電機33的電壓是一個固定電壓，具體的，PLC控制裝置101通過保護電路與DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接，DC/DC轉(zhuǎn)換器與Y軸伺服電機33電連接，有效地保證了伺服電機33輸入的都是固定電壓，以保證了第一驅(qū)動裝置3的使用壽命。
[0036]在本實施例中，拿取機構(gòu)6還設(shè)有用于識別材料的識別裝置，識別裝置與PLC控制裝置101電連接，具體地，識別裝置為用于識別顏色的色彩傳感器，由此，可以先通過在材料上裹上一層顏色薄膜，進而可通過色彩傳感器去對材料進行篩選，再配合圖像采集裝置8的圖像獲取功能，在傳送圖像信號的同時再加入色彩信號，對待拿取材料有進一步篩選效果，進一步增加了該機械手的自動化，使其適用于更多不同類型的上下料。
[0037]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，包括具有立柱和橫梁的龍門框架和垂直設(shè)置于所述龍門框架底端的底座滑軌，有第一驅(qū)動裝置驅(qū)動所述龍門框架沿所述底座滑軌滑動，所述橫梁設(shè)有豎直滑軌，有第二驅(qū)動裝置驅(qū)動所述豎直滑軌沿所述橫梁滑動，所述豎直滑軌設(shè)有拿取機構(gòu)，有第三驅(qū)動裝置驅(qū)動所述拿取機構(gòu)沿所述豎直滑軌滑動，其特征在于:還包括控制電路系統(tǒng)，控制電路系統(tǒng)包括PLC控制裝置、設(shè)置于所述橫梁的圖像采集裝置和設(shè)置于所述拿取機構(gòu)的距離檢測傳感器，所述PLC控制器根據(jù)所述圖像采集裝置采集到的圖像信號和所述距離檢測傳感器采集到的距離信號來控制所述第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述第一驅(qū)動裝置包括絲杠、絲杠螺母、伺服電機以及能夠沿底座滑軌滑動的移動板，所述移動板與所述立柱底端固接，所述絲杠螺母套設(shè)在所述絲杠上，所述絲杠螺母固定安裝于所述移動板，所述伺服電機與所述絲杠驅(qū)動連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述控制電路系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和用于保護所述伺服電機電壓恒定的保護電路，所述PLC控制裝置通過保護電路與所述DC/DC轉(zhuǎn)換器電連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器與所述伺服電機電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述第二驅(qū)動裝置包括在所述橫梁上滑動的X軸滑板、固定安裝于所述橫梁的X軸氣缸以及與所述X軸氣缸的伸縮桿固接的X軸浮動接頭，所述X軸浮動接頭與所述X軸滑板固接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述控制電路系統(tǒng)還包括X軸電磁閥，所述X軸電磁閥與所述PLC控制裝置電連接，所述電磁閥通過氣管與所述X軸氣缸連接，所述PLC控制裝置通過所述X軸電磁閥來控制所述X軸氣缸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述第三驅(qū)動裝置包括在所述豎直滑軌上滑動的第一 Z軸滑板、在所述第一 Z軸滑板上滑動的第二Z軸滑板、固定安裝于所述豎直滑軌的第一 Z軸氣缸、固定安裝于所述第一 Z軸滑板的第二 Z軸氣缸、與所述第一 Z軸氣缸的伸縮桿固接的第一 Z軸浮動接頭以及與所述第二 Z軸氣缸的伸縮桿固接的第二軸浮動接頭，所述第一 Z軸浮動接頭與所述第一 Z軸滑板固接，所述第二 Z軸浮動接頭與所述第二Z軸滑板固接，所述拿取機構(gòu)安裝于所述第二Z軸滑板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述控制電路系統(tǒng)還包括第一Z軸電磁閥和第二Z軸電磁閥，所述第一Z軸電磁閥和第二Z軸電磁閥均與所述PLC控制裝置電連接，所述第一 Z軸電磁閥通過氣管與所述第一 Z軸氣缸連接，所述第二 Z軸電磁閥通過氣管與所述第二 Z軸氣缸連接，所述PLC通過控制所述第一 Z軸電磁閥和第二 Z軸電磁閥來控制所述第一 Z軸氣缸和第二 Z軸氣缸。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置均設(shè)有用于采集拿取機構(gòu)運動信息的接近傳感器，所述接近傳感器與所述PLC控制裝置電連接，所述PLC控制裝置根據(jù)所述接近傳感器采集的移動信號來控制所述第二驅(qū)動裝置和第三驅(qū)動裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PLC控制的機械手上下料裝置，其特征在于:所述拿取機構(gòu)還設(shè)有用于識別材料的識別裝置，所述識別裝置與所述PLC控制裝置電連接，所述識 別裝置為用于識別顏色的色彩傳感器。
【文檔編號】B23Q7/04GK205673935SQ201620392443
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月4日 公開號201620392443.4, CN 201620392443, CN 205673935 U, CN 205673935U, CN-U-205673935, CN201620392443, CN201620392443.4, CN205673935 U, CN205673935U
【發(fā)明人】王榮華, 張燕斌, 韓淑芬, 楊宇, 王金銑, 姜明磊
【申請人】內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院