一种基于plc控制的机械手上下料装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及龙门式机械手技术领域，具体涉及一种基于PLC控制的机械手上下料装置，包括龙门框架和垂直设置于龙门框架底端的底座滑轨，有第一驱动装置驱动龙门框架沿底座滑轨滑动，横梁设有竖直滑轨，有第二驱动装置驱动竖直滑轨沿横梁滑动，竖直轨设有拿取机构，有第三驱动装置驱动拿取机构沿竖直滑轨滑动，还包括PLC控制装置、设置于横梁的图像采集装置和设置于拿取机构的距离检测传感器，PLC控制器根据图像采集装置采集到的图像信号和距离检测传感器采集到的距离信号来控制第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，通过图像采集装置和距离检测装置实时获取目标位置，解决了以往需要预先对上下料过程进行定位操作的问题。
【专利说明】
一种基于PLC控制的机械手上下料装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及龙门式机械手技术领域，具体涉及一种基于PLC控制的机械手上下料装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的迅速发展，生产的自动化程度也在不断提升，机械手被用于各种工业生产中来替代工人操作，因此机械手越来越多地应用到机械自动化行业当中。目前在龙门数控加工中心的领域中，以往主要是由人工上料、接料、移料和取料，然而其人工手动上料、接料、移料和取料生产效率低、劳动强度大、质量无法保证，而且容易出现工伤等事故，尤其不适宜大批量生产。
[0003]可编程控制器简称为PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。在龙门式机械手领域中，基于PLC控制的龙门式机械手模仿人体上肢的部分功能，对其进行自动控制设定，使其按照预定要求进行上料和下料的工作，从而增加产能，降低人力成本，其控制简单、稳定，深受其领域人员所偏爱。而现有的基于PLC控制的机械手在上下料过程的应用中，绝大多数机械手都需要预先对需要拿取的材料进行定位操作，且也需要对工作台进行定位工作，待上述两个定位工作完成后，机械手才可以根据PLC设定的参数进行上下料工作，若对工作台或材料的位置进行调整后，又需要重新进行上述的定位和设定参数的操作，从而使上下料过程不够方便，费时且导致生产效率低下。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的之一在于针对现有技术中的不足，而提供一种工作效率较高，上下料位置较为精准的基于PLC控制的机械手上下料装置。
[0005]本实用新型的目的通过以下技术方案实现:
[0006]提供一种基于PLC控制的机械手上下料装置，包括具有立柱和横梁的龙门框架和垂直设置于所述龙门框架底端的底座滑轨，有第一驱动装置驱动所述龙门框架沿所述底座滑轨滑动，所述横梁设有竖直滑轨，有第二驱动装置驱动所述竖直滑轨沿所述横梁滑动，所述竖直滑轨设有拿取机构，有第三驱动装置驱动所述拿取机构沿所述竖直滑轨滑动，还包括控制电路系统，控制电路系统包括PLC控制装置、设置于所述横梁的图像采集装置和设置于所述拿取机构的距离检测传感器，所述PLC控制器根据所述图像采集装置采集到的图像信号和所述距离检测传感器采集到的距离信号来控制所述第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。
[0007]其中，所述第一驱动装置包括丝杠、丝杠螺母、伺服电机以及能够沿底座滑轨滑动的移动板，所述移动板与所述立柱底端固接，所述丝杠螺母套设在所述丝杠上，所述丝杠螺母固定安装于所述移动板，所述伺服电机与所述丝杠驱动连接。
[0008]其中，所述控制电路系统还包括DC/DC转换器和用于保护所述伺服电机电压恒定的保护电路，所述PLC控制装置通过保护电路与所述DC/DC转换器电连接，所述DC/DC转换器与所述伺服电机电连接。
[0009]其中，所述第二驱动装置包括在所述横梁上滑动的X轴滑板、固定安装于所述横梁的X轴气缸以及与所述X轴气缸的伸缩杆固接的X轴浮动接头，所述X轴浮动接头与所述X轴滑板固接。
[0010]其中，所述控制电路系统还包括X轴电磁阀，所述X轴电磁阀与所述PLC控制装置电连接，所述电磁阀通过气管与所述X轴气缸连接，所述PLC控制装置通过所述X轴电磁阀来控制所述X轴气缸。
[0011]其中，所述第三驱动装置包括在所述竖直滑轨上滑动的第一Z轴滑板、在所述第一Z轴滑板上滑动的第二 Z轴滑板、固定安装于所述竖直滑轨的第一 Z轴气缸、固定安装于所述第一 Z轴滑板的第二 Z轴气缸、与所述第一 Z轴气缸的伸缩杆固接的第一 Z轴浮动接头以及与所述第二 Z轴气缸的伸缩杆固接的第二轴浮动接头，所述第一 Z轴浮动接头与所述第一 Z轴滑板固接，所述第二 Z轴浮动接头与所述第二 Z轴滑板固接，所述拿取机构安装于所述第二 Z轴滑板。
[0012]其中，所述控制电路系统还包括第一Z轴电磁阀和第二Z轴电磁阀，所述第一Z轴电磁阀和第二 Z轴电磁阀均与所述PLC控制装置电连接，所述第一 Z轴电磁阀通过气管与所述第一 Z轴气缸连接，所述第二 Z轴电磁阀通过气管与所述第二 Z轴气缸连接，所述PLC通过控制所述第一 Z轴电磁阀和第二 Z轴电磁阀来控制所述第一 Z轴气缸和第二 Z轴气缸。
[0013]其中，所述第二驱动装置和第三驱动装置均设有用于采集拿取机构运动信息的接近传感器，所述接近传感器与所述PLC控制装置电连接，所述PLC控制装置根据所述接近传感器采集的移动信号来控制所述第二驱动装置和第三驱动装置。
[0014]其中，所述拿取机构还设有用于识别材料的识别装置，所述识别装置与所述PLC控制装置电连接，所述识别装置为用于识别颜色的色彩传感器。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]本实用新型的一种基于PLC控制的机械手上下料装置中，包括PLC控制装置、设置于所述横梁的图像采集装置和设置于所述拿取机构的距离检测传感器，所述PLC控制器根据所述图像采集装置采集到的图像信号和所述距离检测传感器采集到的距离信号来控制所述第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。通过图像采集装置采集待拿取的材料或工作台的位置，把图像信号发送至PLC控制装置，PLC控制装置控制第一驱动装置和第二驱动装置使拿取机构处于待拿取材料或工作台上方，再通过距离检测装置获取待拿取的材料或工作台与拿取机构之间的距离，把距离信号发送至PLC控制装置，PLC控制装置控制第三驱动装置去完成上下料的工作，解决了以往需要预先对工作台和待拿取材料进行定位的操作的问题，提高了工作效率，无须接触工作台或待拿取材料就能精确检测出机械手需行进的距离，故本实用新型具有工作效率较高，上下料位置较为精准的特点。
【附图说明】
[0017]利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0018]图1为本实用新型所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置的电路控制系统的示意图。
[0019]图2为本实用新型所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置的第一个视角的结构示意图。
[0020]图3为本实用新型图2中A处的局部放大示意图。
[0021]图4为本实用新型所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置的第二个视角的结构示意图。
[0022]图1至图4中包括有:
[0023 ] !-龙门框架，丨丨-横梁，丨2-立柱，11-PLC控制装置；
[0024]21-底座滑轨，22-竖直滑轨；
[0025]3-第一驱动装置，31-丝杠，32-丝杠螺母，33-伺服电机，34-移动板；
[0026]4-第二驱动装置，41-X轴滑板，42-X轴气缸；
[0027]5-第三驱动装置，51-第一 Z轴滑板，52-第二 Z轴滑板，53-第一 Z轴气缸，54-第二 Z轴气缸；
[0028]6-拿取机构；
[0029]7-浮动接头;8-图像采集装置；
[0030]9-距离检测装置。
【具体实施方式】
[0031 ]结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
[0032]本实施例的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，如图1至4所示，包括龙门框架I，龙门框架I包括立柱12和与立柱12固接的横梁11，底座滑轨21垂直设置于龙门框架1(图1的Y轴方向)，立柱12底端设有能沿底座滑轨21滑动的第一驱动装置3，具体的，第一驱动装置3包括固接于立柱12底端的移动板34，移动板34设有滑槽能在底座滑轨21上滑动，丝杠31套设有丝杠螺母32，丝杠螺母32与移动板34固定连接，伺服电机33与丝杠31驱动连接，若伺服电机33被驱动，进而驱动第一驱动装置3使龙门框架I能沿底座滑轨21滑动(沿图1Y轴方向滑动)，而且采用丝杠31机构，因克服负载较重移动困难的问题。横梁11设有竖直滑轨22和驱动竖直滑轨22沿横梁11滑动的第二驱动装置4，具体的，第二驱动装置4包括X轴滑板41，X轴滑板41设有滑槽能够沿横梁11滑动，X轴气缸42固定安装于横梁11的一侧，X轴气缸42的伸缩杆通过浮动接头7与X轴滑板41固接，通过驱动气缸运动，进而实现驱动第二驱动装置4沿横梁11(图1的X轴方向)滑动，竖直滑轨22与X轴滑板41固接，进而使竖直滑轨22能够沿横梁11滑动。竖直滑轨22安装有拿取机构6和驱动拿取机构6沿竖直滑轨22滑动的第三驱动装置5，具体的，第三驱动装置5包括在竖直滑轨22上滑动(图1的Z轴方向)的第一Z轴滑板51和在第一 Z轴滑板51上滑动的第二 Z轴滑板52，竖直滑轨22固定安装有第一 Z轴气缸53，第一Z轴气缸53的伸缩杆通过浮动接头7与第一Z轴滑板51固接，第一Z轴滑板51固定安装有第二 Z轴气缸54，第二 Z轴气缸54的伸缩杆通过浮动接头7与第二 Z轴滑板52固接，第二 Z轴滑板52的底端安装有拿取机构6 ο其中机械手在Z轴和X轴方向上采用了气动传动机构，增加机械手在Z轴和X轴方向上传动的精度。
[0033]在本实施的机械手还包括电路控制系统，请见图1和图2，电路控制系统具体包括PLC控制装置101、X轴电磁阀、第一 Z轴电磁阀、第二 Z轴电磁阀、设置于横梁11的图像采集装置8和设置于拿取机构6的距离检测传感器，其中图像采集装置8可以安装于X轴滑板41上或可以通过另一个第一驱动装置3在横梁11上滑动。在机械手上料的过程中，通过图像采集装置8采集待拿取的材料的位置，把图像信号发送至PLC控制装置101，PLC控制装置101控制伺服电机和X轴电磁阀，进而驱动第一驱动装置3和第二驱动装置4，使拿取机构6移动至待拿取材料的上方，再通过安装在拿取机构6上的距离检测装置9获取待拿取的材料与拿取机构6之间的距离，把距离信号传送至PLC控制装置101，PLC控制装置101控制第一 Z轴电磁阀和第二 Z轴电磁阀，进而实现驱动第三驱动装置5实现拿取材料;然后再通过图像采集装置8采集工作台的位置，把工作台位置的位置信号发送至PLC控制装置101进而控制机械手在X轴和Y轴方向的移动，待机械手拿取材料并且处于工作台上方，距离检测装置9再检测工作台与拿取机构6之间的距离，PLC控制装置101控制第三驱动装置5从而实现把材料输送至工作台，实现上料的工作，其中下料的过程与上料的原理相同，在此不再进行赘述。该机械手解决了以往需要预先对工作台和待拿取材料进行定位的操作的问题，提高了工作效率，无须接触工作台或待拿取材料就能精确检测出机械手需行进的距离，故本实用新型具有工作效率较高，上下料位置较为精准的特点。
[0034]在本实施例中，第二驱动装置4以及第三驱动装置5都设有接近传感器，接近传感器与PLC控制装置101电连接，接近传感器通过检测第二驱动装置4和第三驱动装置5移动信息，将检测到的位移信号转化为电信号反馈至PLC控制装置101，PLC控制装置101再通过反馈的信号去对第二驱动装置4以及第三驱动装置5进行控制。接近传感器的作用就相当于一个运动信息记录器，对PLC控制装置101进行实时反馈运动信息，起到实时检测的作用。
[0035]在本实施例中，控制电路系统还包括DC/DC转换器和用于保护伺服电机33电压恒定保护电路，DC/DC转换器主要一种开关电源芯片，转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器，其作用主要联合保护电路对第一驱动装置3的伺服电机33的高频开关动作进行保护工作，保证输送给伺服电机33的电压是一个固定电压，具体的，PLC控制装置101通过保护电路与DC/DC转换器电连接，DC/DC转换器与Y轴伺服电机33电连接，有效地保证了伺服电机33输入的都是固定电压，以保证了第一驱动装置3的使用寿命。
[0036]在本实施例中，拿取机构6还设有用于识别材料的识别装置，识别装置与PLC控制装置101电连接，具体地，识别装置为用于识别颜色的色彩传感器，由此，可以先通过在材料上裹上一层颜色薄膜，进而可通过色彩传感器去对材料进行筛选，再配合图像采集装置8的图像获取功能，在传送图像信号的同时再加入色彩信号，对待拿取材料有进一步筛选效果，进一步增加了该机械手的自动化，使其适用于更多不同类型的上下料。
[0037]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【主权项】
1.一种基于PLC控制的机械手上下料装置，包括具有立柱和横梁的龙门框架和垂直设置于所述龙门框架底端的底座滑轨，有第一驱动装置驱动所述龙门框架沿所述底座滑轨滑动，所述横梁设有竖直滑轨，有第二驱动装置驱动所述竖直滑轨沿所述横梁滑动，所述竖直滑轨设有拿取机构，有第三驱动装置驱动所述拿取机构沿所述竖直滑轨滑动，其特征在于:还包括控制电路系统，控制电路系统包括PLC控制装置、设置于所述横梁的图像采集装置和设置于所述拿取机构的距离检测传感器，所述PLC控制器根据所述图像采集装置采集到的图像信号和所述距离检测传感器采集到的距离信号来控制所述第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述第一驱动装置包括丝杠、丝杠螺母、伺服电机以及能够沿底座滑轨滑动的移动板，所述移动板与所述立柱底端固接，所述丝杠螺母套设在所述丝杠上，所述丝杠螺母固定安装于所述移动板，所述伺服电机与所述丝杠驱动连接。3.根据权利要求2所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述控制电路系统还包括DC/DC转换器和用于保护所述伺服电机电压恒定的保护电路，所述PLC控制装置通过保护电路与所述DC/DC转换器电连接，所述DC/DC转换器与所述伺服电机电连接。4.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述第二驱动装置包括在所述横梁上滑动的X轴滑板、固定安装于所述横梁的X轴气缸以及与所述X轴气缸的伸缩杆固接的X轴浮动接头，所述X轴浮动接头与所述X轴滑板固接。5.根据权利要求4所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述控制电路系统还包括X轴电磁阀，所述X轴电磁阀与所述PLC控制装置电连接，所述电磁阀通过气管与所述X轴气缸连接，所述PLC控制装置通过所述X轴电磁阀来控制所述X轴气缸。6.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述第三驱动装置包括在所述竖直滑轨上滑动的第一 Z轴滑板、在所述第一 Z轴滑板上滑动的第二Z轴滑板、固定安装于所述竖直滑轨的第一 Z轴气缸、固定安装于所述第一 Z轴滑板的第二 Z轴气缸、与所述第一 Z轴气缸的伸缩杆固接的第一 Z轴浮动接头以及与所述第二 Z轴气缸的伸缩杆固接的第二轴浮动接头，所述第一 Z轴浮动接头与所述第一 Z轴滑板固接，所述第二 Z轴浮动接头与所述第二Z轴滑板固接，所述拿取机构安装于所述第二Z轴滑板。7.根据权利要求6所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述控制电路系统还包括第一Z轴电磁阀和第二Z轴电磁阀，所述第一Z轴电磁阀和第二Z轴电磁阀均与所述PLC控制装置电连接，所述第一 Z轴电磁阀通过气管与所述第一 Z轴气缸连接，所述第二 Z轴电磁阀通过气管与所述第二 Z轴气缸连接，所述PLC通过控制所述第一 Z轴电磁阀和第二 Z轴电磁阀来控制所述第一 Z轴气缸和第二 Z轴气缸。8.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述第二驱动装置和第三驱动装置均设有用于采集拿取机构运动信息的接近传感器，所述接近传感器与所述PLC控制装置电连接，所述PLC控制装置根据所述接近传感器采集的移动信号来控制所述第二驱动装置和第三驱动装置。9.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的机械手上下料装置，其特征在于:所述拿取机构还设有用于识别材料的识别装置，所述识别装置与所述PLC控制装置电连接，所述识 别装置为用于识别颜色的色彩传感器。
【文档编号】B23Q7/04GK205673935SQ201620392443
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月4日 公开号201620392443.4, CN 201620392443, CN 205673935 U, CN 205673935U, CN-U-205673935, CN201620392443, CN201620392443.4, CN205673935 U, CN205673935U
【发明人】王荣华, 张燕斌, 韩淑芬, 杨宇, 王金铣, 姜明磊
【申请人】内蒙古机电职业技术学院