一种气动机械手的制作方法

本实用新型涉及教学器材技术领域，特别是涉及一种气动机械手。

背景技术：

可编程控制器，简称PLC，在工业控制领域中占有极其重要的位置，目前，各类中高等职业技术学校和学院，如技工学校、职业中学、高等职业学校、理工类学院及相关的培训机构等，均需要进行《可编程控制器》课程的学习。为加强学生的感性认识、提高学生的实际动手能力及自我创新意识，需要辅以专业教具进行理论知识的强化训练，此类教具在结构上通常包含以PLC硬件为中心的电气控制部分，以及用于体现PLC控制功能的气动和机械运动部分。

为进行PLC编程教学及培训，现有技术已出现“机电一体化综合实训设备”，设备构成的元器件包括各类电气元器件、标准螺纹连接件及部分机械非标件，为实现更多的教学功能，现有设备通常在功能和结构设计上尽可能多地整合各类元器件，以实现实际自动化设备的控制和运动功能。

现有技术采用多种控制方式融为一体，同一种负载模型通过多种驱动方式进行控制，在进行PLC编程教学及培训过程中，由于PLC编程技术相关的元器件往往与其他技术进行功能交叉，造成学生难以直观地了解装置的运行过程，教学功能不能得到很好的体现；与此同时，由于追求综合性进行多功能复合，使得设备的机械结构和电气线路过于复杂，同时在制造时需按照教学设计的安全和性能标准来做，造成设备运行的稳定性和可靠性降低，设备维护工作量大，对教学进度造成不良影响。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种气动机械手，能直观展现装置的运行动作，同时性能稳定。

本实用新型采用的技术方案是：

一种气动机械手，包括底座，所述底座上设置有支撑板、转盘和操作装置；所述支撑板上设置有水平气缸，所述水平气缸的伸出端与垂直气缸连接、并驱动垂直气缸左右移动，所述垂直气缸的伸出端与手指气缸连接、并驱动手指气缸上下移动；所述转盘设置在手指气缸的底部，所述转盘沿水平方向转动，所述转盘的底部设置有驱动其转动的旋转驱动装置，所述转盘的顶部设置有模拟工件；所述操作装置用于控制水平气缸、垂直气缸及手指气缸的运行。

一种气动机械手，包括底座，所述底座上设置有支撑板、转盘和操作装置；所述支撑板上设置有垂直气缸，所述垂直气缸的伸出端与水平气缸连接、并驱动水平气缸上下移动，所述水平气缸的伸出端与手指气缸连接、并驱动手指气缸左右移动；所述转盘设置在手指气缸的底部，所述转盘沿水平方向转动，所述转盘的底部设置有驱动其转动的旋转驱动装置，所述转盘的顶部设置有模拟工件；所述操作装置用于控制水平气缸、垂直气缸及手指气缸的运行。

优选的，所述底座上还设置有阀岛，所述支撑板上设置有气动单联件；所述阀岛内设置有第一气阀、第二气阀和第三气阀，所述水平气缸与第一气阀串联构成第一支气路，所述垂直气缸与第二气阀串联构成第二支气路，所述手指气缸与第三气阀串联构成第三支气路，所述第一支气路、第二支气路、第三支气路并联构成第四支气路，所述气动单联件的进气口、出气口分别与气源和第四支气路连接。

优选的，还包括控制器、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器和第五传感器，所述底座上还设置有端子台；所述第一传感器、第二传感器分别设置在水平气缸的原位和动作位，所述第三传感器、第四传感器分别设置在垂直气缸的原位和动作位，所述第五传感器设置在手指气缸的原位或动作位；所述控制器的信号输入端通过端子台分别与操作装置、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器和第五传感器连接，控制器的信号输出端通过端子台分别与水平第一气阀、第二气阀、第三气阀和旋转驱动装置连接。

优选的，所述操作装置为操作按钮。

优选的，所述水平气缸和垂直气缸为双导杆气缸。

优选的，所述旋转驱动装置为电机。

优选的，所述支撑板与底座通过第一铝角连接件连接，所述支撑板与水平气缸通过第二铝角连接件连接，所述垂直气缸的伸出端与手指气缸通过第三铝角连接件连接，所述垂直气缸的伸出端与水平气缸通过螺纹连接件连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)能直观展现装置的运行动作，教学作用好；具体来说，本实用新型在使用过程中，步骤如下：第一，旋转驱动装置带动转盘旋转，模拟工件到达近侧位置时旋转驱动装置停止；第二，垂直气缸下降，手指气缸闭合并夹住模拟工件；第三，垂直气缸上升，水平气缸伸出；第四，垂直气缸下降，手指气缸打开并放下模拟工件；第五，垂直气缸上升，水平气缸缩回，回到第一步；本实用新型在使用时，学生可以利用学到的知识进行编程，通过PLC控制器使水平气缸、垂直气缸和手指气缸分别运动，从而实现由近侧将模拟工件抓取至远侧等目的，同时转盘可将模拟工件由远侧转回近侧，由此实现整个流程的循环，教学过程更加直观和形象。

2)教学过程更为直观和形象；在使用过程中，通过操作按钮实现装置的手动、自动运行时的启停，当学生编写的PLC程序正确时，装置动作如下：当按下第一按钮时，装置回到初始位置；按下第二按钮时，装置可进行单步动作；按下第三按钮时，装置单循环或连续循环运行；按下第四按钮时，运动暂停；旋转旋钮时，可实现各个动作模式之间的切换；传感器用于检测上一步动作是否到位，并触发下一步动作；

3)成本降低，性能更为稳定；本实用新型采用小型台式设计，主要通过水平气缸、垂直气缸和手指气缸实现教学动作，元器件数量大为减少，同时电器线路较为简单，使得装置的性能更为稳定，可靠性高；

4)通用性强，节省空间；本实用新型的底座上设置端子台，在使用时，可通过端子台连接控制器，有利于最大程度地延伸和扩展用户原有的控制设备，同时有效节省了装置的整体空间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1所示结构的机械结构爆炸图；

图3是本实用新型的气动原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的单元或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面结合附图1～3进一步阐述本实用新型。

实施例一：

一种气动机械手，如图1所示，包括底座1，所述底座1上设置有支撑板2、转盘3和操作装置4；所述支撑板2上设置有水平气缸5，所述水平气缸5的伸出端与垂直气缸6连接、并驱动垂直气缸6左右移动，所述垂直气缸6的伸出端与手指气缸7连接、并驱动手指气缸7上下移动；所述转盘3设置在手指气缸7的底部，所述转盘3沿水平方向转动，所述转盘3的底部设置有驱动其转动的旋转驱动装置8，所述转盘3的顶部设置有模拟工件9；所述操作装置4用于控制水平气缸5、垂直气缸6及手指气缸7的运行。

需要说明的是，所述支撑板2用于进行水平气缸5或垂直气缸6进行固定，并对气缸整体进行支撑；水平气缸5用于产生水平的伸缩动作，垂直气缸6用于产生上下的伸缩动作，手指气缸7用于驱动夹持模拟工件9的夹具；转盘用于将模拟工件9转回，以实现操作过程的循环。

本实用新型在使用过程中，步骤如下：第一，旋转驱动装置8带动转盘3旋转，模拟工件9到达近侧位置时旋转驱动装置8停止；第二，垂直气缸6下降，手指气缸7闭合并夹住模拟工件9；第三，垂直气缸6上升，水平气缸5伸出；第四，垂直气缸6下降，手指气缸7打开并放下模拟工件9；第五，垂直气缸6上升，水平气缸5缩回，回到第一步。

进一步的，所述底座1上还设置有阀岛10，所述支撑板2上设置有气动单联件11；所述阀岛10内设置有第一气阀12、第二气阀13和第三气阀14，优选的，所述第一气阀12、第二气阀13和第三气阀14均为二位五通换向阀；如图3所示，所述水平气缸5与第一气阀12串联构成第一支气路，所述垂直气缸6与第二气阀13串联构成第二支气路，所述手指气缸7与第三气阀14串联构成第三支气路，所述第一支气路、第二支气路、第三支气路并联构成第四支气路，所述气动单联件11的进气口、出气口分别与气源和第四支气路连接。需要说明的是，在使用过程中，第一气阀12用于控制水平气缸5伸出或缩回；第二气阀13用于控制垂直气缸6上升或下降；第三气阀14用于控制手指气缸7闭合或复位。

进一步的，还包括控制器、第一传感器16、第二传感器17、第三传感器18、第四传感器19和第五传感器20，所述底座1上还设置有端子台15；所述第一传感器16、第二传感器17分别设置在水平气缸5的原位和动作位，所述第三传感器18、第四传感器19分别设置在垂直气缸6的原位和动作位，所述第五传感器20设置在手指气缸7的原位或动作位；所述控制器的信号输入端通过端子台15分别与操作装置4、第一传感器16、第二传感器17、第三传感器18、第四传感器19和第五传感器20连接，控制器的信号输出端通过端子台15分别与水平第一气阀12、第二气阀13、第三气阀14和旋转驱动装置8连接。优选的，所述第一传感器16、第二传感器17、第三传感器18、第四传感器19和第五传感器20为设置在气缸上的磁感应开关，也可为其他形式的传感器。需要说明的是，端子台15也可脱离底座设置，将其设置在底座1上，可保证装置的整体性；另外，由于开设了机电一体化专业和电气专业的学校、培训机构等通常都有控制器，只是比较缺乏用来体现其控制功能的运动机构，因而本实施例中，通过端子台15连接控制器，利于最大程度地延伸和扩展用户原有的控制设备，同时有效节省空间；所述控制器为PLC控制器，在使用时，先将学生编程设计的程序烧录至控制器中，然后通过控制器驱动本实用新型的动作，以验证程序是否正确。

进一步的，所述操作装置4为操作按钮，所述操作按钮包括第一按钮41、第二按钮42、第三按钮43、第四按钮44和切换按钮45。需要说明的是，操作装置4也可为触摸屏等，采用操作按钮便于学生观看，可使教学过程更为直观；在使用过程中，通过操作按钮实现装置的手动、自动运行时的启停，当学生编写的PLC程序正确时，装置动作如下：当按下第一按钮41时，装置回到初始位置；按下第二按钮42时，装置可进行单步动作；按下第三按钮43时，装置单循环或连续循环运行；按下第四按钮44时，运动暂停；旋转切换按钮45时，可实现各个动作模式之间的切换；传感器用于检测上一步动作是否到位，并触发下一步动作。

进一步的，所述水平气缸5和垂直气缸6为双导杆气缸。需要说明的是，也可采用单导杆气缸、三导杆气缸等，采用双导杆气缸，在保证气缸运行稳定的同时，结构更为紧凑。

进一步的，所述旋转驱动装置8为电机。需要说明的是，旋转驱动装置8也可采用旋转气缸、油缸等，电机具有实现精确转数控制，运行稳定，同时反应速度较快等优势。

进一步的，如图2所示，所述支撑板2与底座1通过第一铝角连接件21连接，所述支撑板2与水平气缸5通过第二铝角连接件22连接，所述垂直气缸6的伸出端与手指气缸7通过第三铝角连接件23连接，所述垂直气缸6的伸出端与水平气缸5通过螺纹连接件连接。所述螺纹连接件包括螺钉、螺栓等，采用铝角连接件或螺纹连接件，可使得装置间的连接更为稳固，提升本实用新型的稳固性。

实施例二：

一种气动机械手，包括底座1，所述底座1上设置有支撑板2、转盘3和操作装置4；所述支撑板2上设置有垂直气缸6，所述垂直气缸6的伸出端与水平气缸5连接、并驱动水平气缸5上下移动，所述水平气缸5的伸出端与手指气缸7连接、并驱动手指气缸7左右移动；所述转盘3设置在手指气缸7的底部，所述转盘3沿水平方向转动，所述转盘3的底部设置有驱动其转动的旋转驱动装置8，所述转盘3的顶部设置有模拟工件9；所述操作装置4用于控制水平气缸5、垂直气缸6及手指气缸7的运行。

需要说明的是，本实施例中其他设置均与实施例一相同，且其操作流程与实施例一相同。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。