基于PLC饮料盖拧紧机械手控制系统设计.pdf

机械工 程师 ME CHA NI CAL ENGl NE ER 基于P L C 饮料 盖拧紧 机械手控制系统设 计 李成荣 。 郑雄胜 浙江海洋学院 ， 浙江舟 山 3 1 6 0 2 2 Co n t r o l S y s t e m De s i g n o f Be v e r a g e Li d Ti g ht e n i n g Ma ni lu l a t o r Ba s e d o n PLC LI Che ngr ong。 ZHENG Xi o ng s h e ng Z h e j i a n g Ma r i n e I n s t i t u t e ， Z h o u s h a n 3 1 6 0 2 2， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d e s i g n s a k i n d o f ma n i p u l a t o r f o r t i g h t e n i n g t h e c o v e r o f b e v e r a g e l i d i n f i l l i n g a n d c o n v e y i n g s y s t e m． T h e s t r u c t u r e a n d wo r k i n g p r i n c i p l e o f t h e ma n i p u l a t o r i s i n t r o d u c e d，a n d t h e wo r k i n g p r o c e s s o f t h e ma n i p u l a t o r i s a n a l y z e d ． T h e ma n i p u l a t o r h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m a n d P L C c o n t r o l s y s t e m a r e d e s i g n e d ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c s y s t e m；ma n i p u l a t o r ；P L C c o n t r o l s y s t e mc o v e r t i g h t e n i n g 0引 言 在现代生产过程 中，机械手被广泛运用于 自动生产 线 中，在生产型企业中使用机械手改变生产方式是减轻 企业对用工的依赖性 ， 降低生产成本 ， 实现可持续发展的 转变思路。 在一条 自动生产线上， 由机械手将一条传送带 上的物品传送到其所需加工的工序上。 机械手的上升 、 下 降 、 左转 、 右转 、 夹紧 、 放松 、 旋转动作分别 由电磁阀控制 液压传动 系统工作 ，并用限位开关及光 电开关检测机械 手动作 的状态和物品的位置。本文采用多工位 回转式结 构 ， 机 电气一体化 ， 具有效率高 、 速度快 、 可靠 性好 和 自 动化程度高等特点| 1 ] 。大大降低了劳动力成本 ， 提高 了工 作效率。而可编程控制器 P L C直接应用于工业 ，可靠性 高， 抗干扰能力强 ， 控制变成可变， 具有很好的柔性 、 编程 方法 简单 、 功能强 、 性能价格比高 、 体积小 、 重量轻 、 能耗 低 的优点 。 1 饮料盖拧紧机械手的工作原理 饮料瓶拧紧机械手 的结构简图如图 1 所示 。主要有 机械夹持钳 、 液压马达 、 机械臂、 液压缸等组成 。机械杆 8 固定在转盘 1 2 上 ， 转盘 l 2的转动由内部摆动液压缸 l l 控制 的。液压缸 7的伸缩可控制机械臂 6 在机械杆 8的 上下 限位置作上下往复运动，从而实现机械手的上下运 动 ， 液压马达可以控制夹持机械手的转动 。 传送带上装有 光电感应器 3 可使瓶盖在用过这点时停在此点实现机械 手 4的夹取作业 。 1 5 图 l 饮料瓶拧紧机械手结构简图 1 ． 传送带2 ． 瓶盖3 ． 光 电检测器4 ． 机 械夹持钳5 ． 液压马 达6 ． 机械臂7 ． 液压缸8 ． 机械杆9 ． 机械臂上限位 1 O ． 机 械臂 下 限位l 1 ． 摆动 液 压缸 l 2 ． 转 盘1 3 ． 基 座 1 4 ． 支架 1 5 ． 瓶身 机械手的工作过程为 机械手初始状态为手臂在下 限位 ， 下 限位开关受压 ， 手在传送带上 ， 转盘左限位开关 受压， 手指松开。 启动时按启动按钮， 传送带启动， 传送带 瓶 盖上到达前端 ， 光电开关检测 到物 品时 ， 传送带停止 。 机械手手指夹住物品， 夹紧时， 夹紧开关动作 。机械手手 臂上升 ，升到上限位时碰到上限开关 。机械手手臂 向右 转 ，同时传送带又启动 ，直到光电开关检测到物品时停 体设计 ，并重点分析 了电机驱动方案和发球与击球控制 方案 。实践证明 ， 所研制的羽毛球机器人系统性能优 良， 在赛场上发挥稳定 、 运行可靠 ， 取得了令人满意的成绩。 [ 参考文献] [ 1 ] 朱政帆， 司慧． A B U r o b o c o n 2 0 0 9自动机器人钩子装置的设计与 制作[ J ] ． 机械研究与应用 ， 2 0 0 9 5 9 0 9 2 ． [ 2 ] 钱炳锋 ， 程时毅， 姚崇毅． 竞赛机器人控制系统的设计研究[ J ] ． 上海 电机学 院学报 ， 2 0 0 8 ， 1 1 4 2 8 3 2 8 6 编辑 明 涛 作 者简介 陈晓楷 1 9 9 2 ～ ， 男， 本科 生， 主要研 究移动机 器人控制 ； 容 爱琼 1 9 8 7 ～ ， 女 ， 硕士研 究生 ， 主要研 究方向为机器人 控制。 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 2 2 1 42 l 2 0 1 5 年第1 2 期 网 址 w w w j x g c s c o m 电邮． h r b e n g i n e e r 1 6 3 ． c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 机械 工程师 MECHANI CAL ENGI NEER 止， 手臂转到传送带上时碰到右限位开关 。机械手 手臂下降同时夹持机械手也转 动直到下限位 时碰 到下 限位开关后夹持机械手松开复位 。机械 手手 臂上升 ， 到上限位时碰到上 限开关 。机械手手臂向 左转 ， 转到传送带上时碰到左限位开关。机械手手 臂 3下降 ， 到下限位时碰到下限位开关 。在传送带 上 ， 如果有物品， 机械手重复操作 。 2 机械手液压控制系统设计 机械手 的液压控制 系统见 图 2 所示 。系统采 用 电磁换向阀控制油路换向 ，电磁换 向阀控 制方 便 ， 应用广泛 ， 但 由于液压通过 阀芯时所产生 的液 压动力使阀芯移动受到阻碍 ，受到电磁吸合 力限 制 ， 电磁换向阀只能用于控制流量小 的回路 口 ] 。摆 表 1 P L C控制顺序 表 说 明 “ ” 为 电磁铁得 电； “ 一 ” 为电磁铁失 电。 动液压缸旋转方向由换向阀上的电磁铁 1 Y A 、 2 Y A控制 ， 电磁铁 1 Y A得 电时 ， 液压缸活塞伸出 ， 转盘逆时针转动 ； 电磁铁 2 Y A得 电时 ， 液压缸 活塞缩 回， 转盘顺时针转动 r 4 ] 。机械臂液 压缸 的伸 缩由电磁换 向器 3 Y A和 4 Y A控 制 ， 当 3 Y A得 电时通过换 向器的换位原理左端接入即液 压缸活塞伸 出， 机械臂上升 ； 反之机械臂下 降 ； 机械夹持 钳的开合通过 电磁换 向器 5 Y A和 6 Y A控制 ， 相 同原理 可 知 ， 当 5 YA得电时夹持钳张开 ， 当 6 YA得电时夹持钳 闭 合 。当夹持钳闭合时且机械臂下 降同时 7 Y A得电通过换 向器机械夹持钳马达转动使瓶盖快速旋转进入瓶身 ， 直 到碰到下限位开关停止下降且同时停止旋转。 上 限 行 程 开 关 厂一 S Q 4 、 夹 持 钳 放 松} ； 到 位 行 程 开 关 f S Q 5和夹紧到行 } 程开关 S Q 6 j 、 光 1 S Q 2 电 检 测 器 开 关 1 S Q 3 S B 2 ， 当光电检测 I S Q 4 器检测 到货物时 ，l s Q 5 输出高电平 。P L C l s Q 6 输出信号分别控 l S B 制液压 系统 的电 I 磁 阀控 制端 的电 L一 X0 Y1 广 X 1 2 Y2 X 1 Y3 X2 X 3 Y 4 X4 P L C Y 5 X5 Y6 X6 X1 3 Y7 C 0M 图 4 I ， o 分配图 于起始按钮 S B 0 、 停止按钮 S B 1 、 机械杆的原位行 程开关 S Q1 和终点行程开关 S Q 2 、机械臂下限行程开关 S Q 3和 郑雄 胜 1 9 7 2 一 ， 男， 副教授 ， 研 究方 向为液压技 术。 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 2 2 网 址 w w w ． j x g c s ．c o m 电邮 h r b e n g i n e e r 1 6 3 c o rn 2 0 1 5 年第1 2 期 l 1 4 3 l 2 3 4 5 6 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m