一种基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手制造技术

一种基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手，机械手的运动由两个直线运动(垂直手臂方向的运动，沿手臂方向的运动)和一个转动(绕水平轴的俯仰)组成。从机械手工作的可靠性、稳定性、易操作性以及各控制元器件连接的灵活性和方便性角度出发，以气缸和交流伺服电机为动力源的大跨度横梁结构搬运机械手，实现了热压成型体系热塑性复合材料的连续自动化输送操作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手
本专利技术涉及一种机械手，特别是一种基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手。
技术介绍
热塑性复合材料具有轻质高强、抗冲击性和疲劳韧性好、成型周期短且加工性能优、可设计性强以及可重复回收利用等卓越性能，在航空航天、汽车工业、建筑等领域得到了广泛的应用。热压成型工艺是批量化制备热塑性复合材料的主要技术之一，其基本原理是将热塑性复合材料板材加热至热塑性树脂基体的熔点或软化点以上，然后快速放入模腔中合模加压成型为最终的制品形状。
技术实现思路
针对热塑性复合材料热压成型工艺和热压成型体系装备特点，从机械手工作的可靠性、稳定性、易操作性以及各控制元器件连接的灵活性和方便性角度出发，提出了一种由PLC与触摸屏联合控制，以气缸和交流伺服电机为动力源的大跨度横梁结构搬运机械手，实现了热压成型体系热塑性复合材料的连续自动化输送操作。本专利技术所采用的技术方案是：所述机械手以气缸与交流伺服电机为动力源，不仅具有伺服电机传动精度高、定位准确、易于控制的优点，而且结合气动优势，使机械手便于实现预期动作，机械手的运动由两个直线运动(垂直手臂方向的运动，沿手臂方向的运动)和一个转动(绕水平轴的俯仰)组成。由于热塑性复合材料板加热后中间部位在重力作用下会产生一定程度的下垂，因此板材加热一段时间后，需要前后位气缸缩回，使两机械手沿手臂方向作微小的背向运动．拉紧板材以减弱板材的弯曲，避免板材与下加热板表面接触。将板材放入凹模后，为配合合模动作，需要俯仰气缸伸出，使机械手臂俯下，保证复合材料板与凹模下表面充分接触，减小最终制品的内应力。绕水平轴的俯仰运动由俯仰气缸通过连杆机构来实现。由气缸的直线运动转化为机械手的俯仰运动。板材的搬运，要求传动速度快，运行平稳可靠。板材送入加热炉和压机模具时，要求定位准确，过冲量小。垂直手臂方向上，由伺服电机经同步带驱动机械手在横梁上作直线运动。结合热塑性复合材料热压成型工艺，考虑到结构与外观需要，设计了由连杆机构组成的机械手爪。当气缸活塞伸出时，气爪张开；活塞退回时，气爪闭合。此外，机械手爪可根据模具及板材尺寸变化进行更换，从而增强搬运机械手的适应性，实现机械手的柔性化设计。所述气动系统由空气源、气动三联件、气动电磁阀、单向节流阀、前后位气缸、俯仰气缸及手爪开合气缸等组成。整个气动系统要完成气爪开与合、仰与俯、退与进6个动作。机械手各个动作通过相应的电磁阀来控制．电磁阀的控制信号由PLC发出。其中机械手爪的开、合动作由双线圈二位五通电磁阀控制，一旦控制手爪闭合的电磁阀线圈通电，机械手闭合，即使线圈断电，仍保持闭合动作，直到控制手爪开的线圈通电为止。另外，仰与俯、退与进动作均由单线圈二位五通电磁阀控制，线圈通电时分别执行仰、退动作，线圈断电时则分别执行俯、进动作。所述机械手的磁性传感器将气缸工作状态反馈给PLC输入端，PLC控制程序对反馈信号进行处理，判断机械手的运动是否到位，然后发出控制信号给相应的电磁阀，控制气缸运动。此外，气缸动作的快慢对整个机械手的稳定性有很大影响。迅速动作时的冲击力将使整个机械手的振动加大，通过节流阀及气动三联件来调节气体流速和压强，以保证气缸动作的平稳性。根据实际情况，本输送设备中6个气缸的总进气压力调整为0.6MPa。本专利技术的有益效果是：(1)可在高温环境中完成运料冲压工作，减轻工人的劳动强度。(2)可根据热塑性复合材料热压成型工艺的要求，做出相应的机械动作。保证部件成型的质量。(3)通过PLC控制内建龙门结构的双伺服系统，带动左右对称机械手同时动作，保证定位精度。(4)机械手爪可根据模具及板材尺寸的变化进行更换，从而增强了搬运机械手的适应性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的机械手结构示意图。图2是本专利技术的气动控制回路原理图。图中：1．连杆；2．手爪铰链；3．4个机械手爪；4．手爪滑块；5．连杆；6.翻转铰链；7.机械手底座；8.滑块；9.俯仰气缸；10.移动支架；11.滑块；12.前后位气缸；13.同步齿条；14.滑块；15.手爪开合气缸；16.移动支架。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，机械手以气缸与交流伺服电机为动力源，不仅具有伺服电机传动精度高、定位准确、易于控制的优点，而且结合气动优势，使机械手便于实现预期动作，机械手的运动由两个直线运动(垂直手臂方向的运动，沿手臂方向的运动)和一个转动(绕水平轴的俯仰)组成。由于热塑性复合材料板加热后中间部位在重力作用下会产生一定程度的下垂，因此板材加热一段时间后，需要前后位气缸缩回，使两机械手沿手臂方向作微小的背向运动．拉紧板材以减弱板材的弯曲，避免板材与下加热板表面接触。将板材放入凹模后，为配合合模动作，需要俯仰气缸伸出，使机械手臂俯下，保证复合材料板与凹模下表面充分接触，减小最终制品的内应力。绕水平轴的俯仰运动由俯仰气缸通过连杆机构来实现。由气缸的直线运动转化为机械手的俯仰运动。板材的搬运，要求传动速度快，运行平稳可靠。板材送入加热炉和压机模具时，要求定位准确，过冲量小。垂直手臂方向上，由伺服电机经同步带驱动机械手在横梁上作直线运动。结合热塑性复合材料热压成型工艺，考虑到结构与外观需要，设计了由连杆机构组成的机械手爪。当气缸活塞伸出时，气爪张开；活塞退回时，气爪闭合。此外，机械手爪可根据模具及板材尺寸变化进行更换，从而增强搬运机械手的适应性，实现机械手的柔性化设计。如图2，气动系统由空气源、气动三联件、气动电磁阀、单向节流阀、前后位气缸、俯仰气缸及手爪开合气缸等组成。整个气动系统要完成气爪开与合、仰与俯、退与进6个动作。机械手各个动作通过相应的电磁阀来控制．电磁阀的控制信号由PLC发出。其中机械手爪的开、合动作由双线圈二位五通电磁阀控制，一旦控制手爪闭合的电磁阀线圈通电，机械手闭合，即使线圈断电，仍保持闭合动作，直到控制手爪开的线圈通电为止。另外，仰与俯、退与进动作均由单线圈二位五通电磁阀控制，线圈通电时分别执行仰、退动作，线圈断电时则分别执行俯、进动作。B1、B2为安装在各气缸两极限位置的磁性传感器，将气缸工作状态反馈给PLC输入端，PLC控制程序对反馈信号进行处理，判断机械手的运动是否到位，然后发出控制信号给相应的电磁阀，控制气缸运动。此外，气缸动作的快慢对整个机械手的稳定性有很大影响。迅速动作时的冲击力将使整个机械手的振动加大，通过节流阀及气动三联件来调节气体流速和压强，以保证气缸动作的平稳性。根据实际情况，本输送设备中6个气缸的总进气压力调整为0.6MPa。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手，其特征是：所述机械手以气缸与交流伺服电机为动力源，不仅具有伺服电机传动精度高、定位准确、易于控制的优点，而且结合气动优势，使机械手便于实现预期动作，机械手的运动由两个直线运动(垂直手臂方向的运动，沿手臂方向的运动)和一个转动(绕水平轴的俯仰)组成。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手，其特征是：所述机械手以气缸与交流伺服电机为动力源，不仅具有伺服电机传动精度高、定位准确、易于控制的优点，而且结合气动优势，使机械手便于实现预期动作，机械手的运动由两个直线运动(垂直手臂方向的运动，沿手臂方向的运动)和一个转动(绕水平轴的俯仰)组成。2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的热塑性复合材料热压成型用机械手，其特征是：所述机械手结合热塑性复合材料热压成型工艺，考虑到结构与外观需要，设计了...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂春，
申请(专利权)人：张桂春，
类型：发明
国别省市：辽宁,21