本發(fā)明涉及一種機(jī)械手，特別是一種硅鋼片檢驗(yàn)流水線輸送機(jī)械手。

背景技術(shù)：

硅鋼片是一種含碳極低的硅鐵軟磁合金，是制作各種變壓器、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)鐵芯的主要材料，像武鋼這樣的大型鋼廠，每年要生產(chǎn)的硅鋼片可達(dá)幾萬噸，而每幾噸硅鋼片就要從中抽取一些進(jìn)行檢測，檢測過程主要是在硅鋼片上選不同的位置沖幾個(gè)圓片作為樣本，然后對這些樣本進(jìn)行檢測。目前，對硅鋼片的檢驗(yàn)取樣工作還是由人工進(jìn)行操作，由于總產(chǎn)量大，因此檢驗(yàn)采樣的工作量也非常大，并且硅鋼片的尺寸很小且非常薄，人工對硅鋼片進(jìn)行清洗、烘干、沖孔等操作時(shí)，需要將其一片一片的分開，再進(jìn)行操作，工作效率較低，而且也容易出錯(cuò)。隨著制造業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。機(jī)械手是一種模仿人手動(dòng)作，并按設(shè)定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、傳送工件、操持工具或進(jìn)行操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高硅鋼片采樣檢驗(yàn)的工作效率和工作質(zhì)量，本發(fā)明提出了一種硅鋼片檢驗(yàn)流水線輸送機(jī)械手，它可以自動(dòng)運(yùn)送硅鋼片到流水線上各個(gè)工位，使硅鋼片的檢驗(yàn)采樣變得高效、快速、準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述輸送機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置，以同步帶傳動(dòng)和絲杠傳動(dòng)作為主要的傳動(dòng)方式，采用光電傳感器和PLC進(jìn)行控制。整個(gè)輸送機(jī)械手由6個(gè)機(jī)構(gòu)組成：手指機(jī)構(gòu)、手腕機(jī)構(gòu)、小臂伸縮機(jī)構(gòu)、大臂回旋機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用增量旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行實(shí)時(shí)位置校驗(yàn)。直線運(yùn)動(dòng)由行程開關(guān)及機(jī)械限位裝置進(jìn)行位置控制。

為保證精確夾起厚度僅為0.5mm的工件，重量較輕，在運(yùn)送過程中完成清洗、烘干、沖孔、丟棄工作。不至滑落，必須有足夠的夾緊力和靈活可靠的松、夾動(dòng)作。機(jī)械手的手指夾緊機(jī)構(gòu)采用采用杠桿+凸輪傳動(dòng)組合工作原理，抓取工件時(shí)，由電機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到小徑與插銷接觸時(shí)，彈簧伸長，通過手指臂板作為杠桿將指尖的壓塊合攏，壓塊內(nèi)側(cè)的橡膠墊均勻接觸硅鋼片，從而將硅鋼片夾緊；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到大徑與插銷接觸時(shí)，插銷受力，彈簧被壓縮，通過手指臂板的杠桿作用將指尖的壓塊張開，將硅鋼片放下，完成手指的張開與夾緊過程。

所述機(jī)械手的手指夾緊機(jī)構(gòu)由手指壓塊、手指杠桿、手指臂板、凸輪、彈簧、插銷及電機(jī)組成。機(jī)械手的手臂和腕關(guān)節(jié)用來支撐末端執(zhí)行器(手指)。腕關(guān)節(jié)和大臂關(guān)節(jié)的要求實(shí)現(xiàn)繞X、Y，兩軸做90度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，小臂要實(shí)現(xiàn)伸縮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主要采用螺紋傳動(dòng)+齒條運(yùn)動(dòng)組合實(shí)現(xiàn)。電機(jī)帶動(dòng)腕回轉(zhuǎn)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過螺紋傳動(dòng)帶動(dòng)齒條來回移動(dòng)，與齒條相嚙合的齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的擺動(dòng)，腕部關(guān)節(jié)相對于支撐架可旋轉(zhuǎn)90°；大臂關(guān)節(jié)同樣通過螺紋傳動(dòng)的方式帶動(dòng)齒條的來回移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)，轉(zhuǎn)軸相對于支撐架可旋轉(zhuǎn)的總行程為0=900。伸縮運(yùn)送通過絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)與螺母固定的滑動(dòng)軸來回移動(dòng)。

所述機(jī)械手的控制系統(tǒng)采用16個(gè)繼電器，通過PLC控制6個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用24V直流電源。控制程序由主程序和三個(gè)子程序組成，主程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)初始化、判斷、定位、檢測，子程序分別實(shí)現(xiàn)三種控制方式：一是手動(dòng)控制、二是自動(dòng)控制、三點(diǎn)觸控制。自動(dòng)工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。三個(gè)子程序間用條件跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行選擇。為了保證安全，機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)后，只有在工裝內(nèi)沒有零件的情況下才能伸出將工件放下若還有工件，則機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停等待。為此設(shè)置了一只光電開關(guān)，以檢測“無工件”的信號。

PC的輸入位置檢測信號有6個(gè)行程開關(guān)控制運(yùn)動(dòng)極限位置；“無工件”的檢測信號，用光電開關(guān)作檢測元件則需要一個(gè)輸入端子；2路旋轉(zhuǎn)編碼器輸入端。根據(jù)系統(tǒng)要求，需要“開始”、“停止”、“暫?！?、“自動(dòng)”、“手動(dòng)”、“復(fù)位”、“急?！?個(gè)工作方式旋鈕開關(guān)。PC的輸出信號用來控制機(jī)械手的下降、上升、伸出、縮回、左移、右移、手臂旋轉(zhuǎn)、手腕旋轉(zhuǎn)、夾緊等9個(gè)電磁閥線圈，則需要9個(gè)輸出點(diǎn)；機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，需要一個(gè)原點(diǎn)指示，即也需要一個(gè)輸出點(diǎn)，則需要10個(gè)輸出點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果是：輸送機(jī)械手工作穩(wěn)定，效率高，可快速準(zhǔn)確完成硅鋼片的檢驗(yàn)取樣工作，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的手指夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，輸送機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置，以同步帶傳動(dòng)和絲杠傳動(dòng)作為主要的傳動(dòng)方式，采用光電傳感器和PLC進(jìn)行控制。整個(gè)輸送機(jī)械手由6個(gè)機(jī)構(gòu)組成：手指機(jī)構(gòu)1、手腕機(jī)構(gòu)2、小臂伸縮機(jī)構(gòu)3、大臂回旋機(jī)構(gòu)4、升降機(jī)構(gòu)5、水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)6。對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用增量旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行實(shí)時(shí)位置校驗(yàn)。直線運(yùn)動(dòng)由行程開關(guān)及機(jī)械限位裝置進(jìn)行位置控制。

機(jī)械手在自動(dòng)線上的輸送動(dòng)作分為六個(gè)步驟：夾取硅鋼片；送至清洗工位；送至烘干工位；送至沖孔工位；丟棄廢料；返回復(fù)位。

(1)抓取工件：滑臺通過升降機(jī)構(gòu)下降到最低點(diǎn)，手指機(jī)構(gòu)張開抓住硅鋼片，然后夾緊。

(2)送至清洗工位：滑臺通過升降機(jī)構(gòu)上升到工作平面，機(jī)身通過水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到清洗工位，腕部通過手腕旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度擺成水平，硅鋼片成垂直狀態(tài)。

(3)送至烘干工位：機(jī)身通過水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)水平移動(dòng)到烘干工位。

(4)送至沖孔工位：機(jī)身通過水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到?jīng)_孔工位，大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，硅鋼片轉(zhuǎn)成水平狀態(tài)，等待沖第一個(gè)孔，滑動(dòng)軸通過小臂伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行前后移動(dòng)，等待沖其他檢驗(yàn)孔，共在硅鋼片上沖5個(gè)檢驗(yàn)孔。

(5)丟棄廢料：滑臺通過升降機(jī)構(gòu)上升到最高點(diǎn)，機(jī)身通過水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到丟料位置，大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，硅鋼片轉(zhuǎn)成垂直狀態(tài)，腕部通過手腕旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，手指夾緊機(jī)構(gòu)松開，廢硅鋼片掉下。

(6)返回取料工位：機(jī)身通過水平滑動(dòng)機(jī)構(gòu)向后移動(dòng)到取料工位，至此完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，機(jī)械手各機(jī)構(gòu)復(fù)位至初始狀態(tài)。

為保證精確夾起厚度僅為0.5mm的工件，重量較輕，在運(yùn)送過程中完成清洗、烘干、沖孔、丟棄工作。不至滑落，必須有足夠的夾緊力和靈活可靠的松、夾動(dòng)作。機(jī)械手的手指夾緊機(jī)構(gòu)采用采用杠桿+凸輪傳動(dòng)組合工作原理，抓取工件時(shí)，由電機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到小徑與插銷接觸時(shí)，彈簧伸長，通過手指臂板作為杠桿將指尖的壓塊合攏，壓塊內(nèi)側(cè)的橡膠墊均勻接觸硅鋼片，從而將硅鋼片夾緊；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到大徑與插銷接觸時(shí)，插銷受力，彈簧被壓縮，通過手指臂板的杠桿作用將指尖的壓塊張開，將硅鋼片放下，完成手指的張開與夾緊過程。

如圖2，機(jī)械手的手指夾緊機(jī)構(gòu)由手指壓塊7、手指杠桿8、手指臂板9、凸輪10、彈簧11、插銷12及電機(jī)13組成。機(jī)械手的手臂和腕關(guān)節(jié)用來支撐末端執(zhí)行器(手指)。腕關(guān)節(jié)和大臂關(guān)節(jié)的要求實(shí)現(xiàn)繞X、Y，兩軸做90度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，小臂要實(shí)現(xiàn)伸縮進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)主要采用螺紋傳動(dòng)+齒條運(yùn)動(dòng)組合實(shí)現(xiàn)。電機(jī)帶動(dòng)腕回轉(zhuǎn)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過螺紋傳動(dòng)帶動(dòng)齒條來回移動(dòng)，與齒條相嚙合的齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)腕關(guān)節(jié)的擺動(dòng)，腕部關(guān)節(jié)相對于支撐架可旋轉(zhuǎn)90°；大臂關(guān)節(jié)同樣通過螺紋傳動(dòng)的方式帶動(dòng)齒條的來回移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的擺動(dòng)，轉(zhuǎn)軸相對于支撐架可旋轉(zhuǎn)的總行程為0=900。伸縮運(yùn)送通過絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)與螺母固定的滑動(dòng)軸來回移動(dòng)。

如圖3，機(jī)械手的控制系統(tǒng)采用16個(gè)繼電器，通過PLC控制6個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用24V直流電源。控制程序由主程序和三個(gè)子程序組成，主程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)初始化、判斷、定位、檢測，子程序分別實(shí)現(xiàn)三種控制方式：一是手動(dòng)控制、二是自動(dòng)控制、三點(diǎn)觸控制。自動(dòng)工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。三個(gè)子程序間用條件跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行選擇。為了保證安全，機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)后，只有在工裝內(nèi)沒有零件的情況下才能伸出將工件放下若還有工件，則機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停等待。為此設(shè)置了一只光電開關(guān)，以檢測“無工件”的信號。

PC的輸入位置檢測信號有6個(gè)行程開關(guān)控制運(yùn)動(dòng)極限位置；“無工件”的檢測信號，用光電開關(guān)作檢測元件則需要一個(gè)輸入端子；2路旋轉(zhuǎn)編碼器輸入端。根據(jù)系統(tǒng)要求，需要“開始”、“停止”、“暫?！薄ⅰ白詣?dòng)”、“手動(dòng)”、“復(fù)位”、“急?！?個(gè)工作方式旋鈕開關(guān)。PC的輸出信號用來控制機(jī)械手的下降、上升、伸出、縮回、左移、右移、手臂旋轉(zhuǎn)、手腕旋轉(zhuǎn)、夾緊等9個(gè)電磁閥線圈，則需要9個(gè)輸出點(diǎn)；機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，需要一個(gè)原點(diǎn)指示，即也需要一個(gè)輸出點(diǎn)，則需要10個(gè)輸出點(diǎn)。