一种往复移动式气动机械手的精确位置控制系统的制作方法

本发明涉及一种往复移动式气动机械手的精确位置控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

固定式气动机械手广泛应用于自动装配生产线，在提高生产效率、保障装配精度及降低操作者的劳动强度等方面都发挥了重要作用。随着装配生产线自动化程度的不断提高，固定式的机械手已不能胜任多工位、长距离、宽面域的自动装配生产线的工作，取而代之是往复移动式气动机械手。移动式机械手主要由移动平台和机械手共同组成，与固定式机械手相比较，具有工作范围大、精确的位置控制功能等特点，因此，移动式机械手在工业领域的应用会更加广泛，对移动式机械手的精确位置控制的研究，将有着很重要的实际意义。

技术实现要素：

本发明提出了一种往复移动式气动机械手的精确位置控制系统，该机械手控制系统具有控制简单、运行可靠、位置控制方便、精度准确等特点，已被广泛应用于许多领域。

本发明所采用的技术方案是：所述控制系统中，机械手臂的升降、回转及气动夹头的动作是由气动回路的控制实现的。气动夹头是由直线运动气缸和夹持装置组成，气缸伸出，夹头加紧，气缸回缩，夹头释放；升降气缸负责机械手臂的升降，该气缸与气动夹头气缸，分别由两个两位五通单电控直流24V的电磁阀控制；旋转气缸负责机械手臂的180°的回转，有0和180°两个位置，该气缸由一个双电控两位五通电磁阀控制：在各气缸的进出回路分别设有单向节流阀，用来控制气缸动作的速度及稳定性。该气路组成简单、实用，完全满足移动机械手的动作要求。

所述控制系统共有9个输入及6个输出信号，采用西门子S7-200CPU226满足要求。直流电动机是移动式机械手做往复移动的动力元件，该电机由KM1和KM2控制正转与反转。

所述机械手的移动是通过同步齿形带带动移动平台作往复移动的，齿形带移动的距离通过增量型编码器转换成相应的脉冲信号，此脉冲信号被PLC的高速计数器进行计数，其计数值与齿形带移动的距离存在着对应关系，当齿形带移动达到某一设定值时，通过高速计数器的计数值就可以控制PLC输出，PLC的输出控制电动机停止工作，从而实现了机械手的位置控制。

按照不同的控制要求，机械手可以设计出很多种控制程序，在此不全部给出，在这只给出齿形带移动距离控制程序。为了控制齿形带的移动距离，必须知道编码器的脉冲当量，即一个脉冲对应齿形带移动的距离，也就是控制齿形带的移动精度。

本发明的有益效果是：该机械手控制系统具有控制简单、运行可靠、位置控制方便、精度准确等特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的气路原理图。

图2是本发明的PLC控制系统的硬件电路图。

图3是本发明的齿形带移动距离控制原理图。

图中：1.直流电动机；2.主动齿形带轮；3.同步齿形带；4.移动平台；5.被动齿形带轮；6.旋转编码器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统中，机械手臂的升降、回转及气动夹头的动作是由气动回路的控制实现的。气动夹头是由直线运动气缸和夹持装置组成，气缸伸出，夹头加紧，气缸回缩，夹头释放；升降气缸负责机械手臂的升降，该气缸与气动夹头气缸，分别由两个两位五通单电控直流24V的电磁阀控制；旋转气缸负责机械手臂的180°的回转，有0和180°两个位置，该气缸由一个双电控两位五通电磁阀控制：在各气缸的进出回路分别设有单向节流阀，用来控制气缸动作的速度及稳定性。该气路组成简单、实用，完全满足移动机械手的动作要求。

如图2，控制系统共有9个输入及6个输出信号，采用西门子S7-200CPU226满足要求。直流电动机是移动式机械手做往复移动的动力元件，该电机由KM1和KM2控制正转与反转。直线导轨支撑移动平台，机械手的移动距离由直线导轨的长度决定。承载气动机械手，使之延直线导轨移动。控制气动机械手作180°的往复旋转运动，并在0和180°两个位置设有限位开关。升降气缸控制机械手臂和气动夹头上升和下降。气动夹头夹紧和放松工件，接近开关限制机械手的行程距离，使其移动不要超距。旋转编码器，位置检测元件，采用增量型旋转编码器，与PLC 配合实现精确的位置控制。直流电机是机械手移动的动力元件。

如图3，机械手的移动是通过同步齿形带带动移动平台作往复移动的，齿形带移动的距离通过增量型编码器转换成相应的脉冲信号，此脉冲信号被PLC的高速计数器进行计数，其计数值与齿形带移动的距离存在着对应关系，当齿形带移动达到某一设定值时，通过高速计数器的计数值就可以控制PLC输出，PLC的输出控制电动机停止工作，从而实现了机械手的位置控制。

按照不同的控制要求，机械手可以设计出很多种控制程序，在此不全部给出，在这只给出齿形带移动距离控制程序。为了控制齿形带的移动距离，必须知道编码器的脉冲当量，即一个脉冲对应齿形带移动的距离，也就是控制齿形带的移动精度。