CN105818139A

CN105818139A - 一种直角坐标系机械手

Info

Publication number: CN105818139A
Application number: CN201610229469.1A
Authority: CN
Inventors: 黄伟; 屈瑜; 李日才; 王周全; 梁肇亮; 周宇虹; 黄宏广
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-08-03

Abstract

本发明公开了一种直角坐标系机械手，包括支架机构、传动机构、执行机构和控制装置；其中支架机构与传动机构相连起支撑作用，传动机构与执行机构相连，控制装置设于机架机构上，通过控制装置中的遥控手柄对传动机构的运动进行控制，到达指定位置后再控制执行机构中的气动机械手完成夹持或松开操作。在高频淬火较差的工作环境下，利用本发明的直角坐标系机械手代替传统的机械式人工操作，不仅能够改善工人的工作环境，节约成本，提高生产效率，还能够降低操作过程中人为的操作误差。

Description

一种直角坐标系机械手

技术领域

本发明涉及自动化生产线技术领域，具体涉及一种直角坐标系机械手。

背景技术

高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。由于高频淬火工作环境差，工作温度高，因此设计一种机械手将需淬火的物体框送至指定位置，如将需淬火的游标卡尺尺框送至指定位置，完成淬火后，再由该机械手将工件放到规定位置。本发明直角坐标系机械手的应用既可减轻工人的劳动强度又提高了工作效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种直角坐标系机械手，实现自动化的同时，降低了工人劳动强度，节约生产成本，提高生产效率。

本发明提供的技术方案是：

一种直角坐标系机械手，包括支架机构、传动机构、执行机构和控制装置；其中支架机构与传动机构相连起支撑作用，传动机构与执行机构相连，控制装置设于机架机构上，通过控制装置中的遥控手柄首先对传动机构的运动进行控制，到达指定位置后再控制执行机构中的气动机械手完成夹持或松开操作。

进一步地，所述控制装置采用单片机控制。

进一步地，所述支架机构包括左支撑架、右支撑架和减振装置；其中左支撑架、右支撑架分别安装在减振装置上，使支撑架增大与地面的接触面积。

进一步地，所述传动机构包括第一步进丝杆装置、第二步进丝杆装置和气缸传动装置；其中第一步进丝杆装置作为骨架部分与支架机构相连固定不动，第一步进丝杆装置的一端设有第一步进电机，第二步进丝杆装置的一端设有第二步进电机，第二步进丝杆装置与第一步进丝杆装置通过滑块相连，使第一步进丝杆装置和第二步进丝杆装置构成了平面直角坐标的x和y轴，气缸传动装置位于第二步进丝杆装置的下方并与第二步进丝杆装置相连，用于完成在z轴上的移动，这样就构成了空间的直角坐标系，可以使得执行机构到达允许空间内的相应地点。

进一步地，所述气缸传动装置上还设有第一通气孔和第二通气孔。

进一步地，所述执行机构包括气动机械手和配套的紧固装置；其中，气动机械手与气缸传动装置通过螺钉连接，紧固装置与气动机械手配合连接，气动机械手可根据需要夹持物品的大小和形状相应更换。

进一步地，所述气动机械手的前端和后端还分别设有第三通气孔和第四通气孔。

进一步地，所述控制装置包括变压器、第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和控制手柄；第一电磁换向阀和第二电磁换向阀分别置于第二步进电机驱动器和第一步进电机驱动器上，变压器均与第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器连接，控制手柄通过对第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀的控制，达到对第一步进丝杆装置、第二步进丝杆装置、气动传动装置及气动机械手的控制，从而使整个机械装置有序运行。

本发明的优点为：在高频淬火较差的工作环境下，用直角坐标系机械手代替传统的机械式人工操作，不仅能够改善工人的工作环境，节约成本，提高生产效率，还能够降低操作过程中人为的操作误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中支架机构的结构示意图；

图3为本发明中传动机构的结构示意图；

图4为本发明中执行机构的结构示意图；

图5为本发明中控制装置的结构示意图。

图中：10.支架机构；20.步进电机和气缸传动机构；30.执行机构；40.单片机控制装置机构；11.减振装置；12.右支撑架；13.左支撑架；21.第一步进丝杆装置；211.第一步进电机；22.第二步进丝杆装置；221.第二步进电机；23.气缸传动装置；231.第一通气孔；232.第二通气孔；31.气动机械手；311.第三通气孔；312.第四通气孔；32.紧固装置；41.第一电磁换向阀；42.第二电磁换向阀；43.变压器；44.第一步进电机驱动器；45.第二步进电机驱动器；46.控制手柄。

具体实施方式

实施例

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步地描述，但本发明并不仅限与此。

参见图1-图5，一种直角坐标系机械手，包括支架机构10、传动机构20、执行机构30和单片机控制装置40；其中支架机构10与传动机构20中的第一步进丝杆装置21相连起支撑作用，同时作为单片机控制装置40的载体，传动机构20中的气缸传动装置23与执行机构30中的气动机械手31相连，单片机控制装置40设于机架机构10上，通过单片机控制装置40上的遥控手柄46对步进电机和气缸伸缩运动进行控制，从而对传动机构20中的第一步进丝杆电机装置21、第二步进丝杆装置22和气缸传动装置23的整体运动进行控制，到达指定位置后再控制气动机械手31，从完成夹持或松开操作。

所述支架机构10包括左支撑架13、右支撑架12和减振装置11；其中左支撑架13、右支撑架12分别安装在减振装置11之上，减振装置11使左支撑架13和右支撑架12形成的支撑架增大了与地面的接触面积，有利于减轻步进电机在运动过程中产生的振动和降低噪音。

所述传动机构20包括第一步进丝杆装置21、第二步进丝杆装置22和气缸传动装置23；其中第一步进丝杆装置21作为骨架部分与支架机构10相连固定不动，第一步进丝杆装置21的一端设有第一步进电机211，第二步进丝杆装置22的一端设有第二步进电机221，第二步进丝杆装置22与第一步进丝杆装置21通过滑块相连，这样使第一步进丝杆装置21和第二步进丝杆装置22构成了平面直角坐标的x和y轴，通过控制第二步进电机的正反转可使第二步进丝杆装置22移动，到达在丝杆长度允许范围内的任意一点，气缸传动装置23位于第二步进丝杆装置22的下方并与第二步进丝杆装置22相连，气缸传动装置23上还设有第一通气孔231和第二通气孔232；气缸传动装置23用于完成在z轴上的移动，这样第一步进丝杆装置21、第二步进丝杆装置22和气缸传动装置23就构成了空间的直角坐标系，可以使得执行机构30到达允许空间内的相应地点。

所述执行机构30包括气动机械手31和配套的紧固装置32；其中，气动机械手31与气缸传动装置23通过螺钉连接，紧固装置32与气动机械手31配合连接，气动机械手31的前端和后端还分别设有第三通气孔311和第四通气孔312，气动机械手31可根据需要夹持物品的大小和形状相应更换，这样大大提高了整个机械的灵活性和实用性。

其中，第一通气孔231、第二通气孔232、第三通气孔311和第四通气孔312均与气源连接，为气缸执行装置和气动机械手提供能源。

所述单片机控制装置40包括第一电磁换向阀41、第二电磁换向阀42、变压器43、第一步进电机驱动器44、第二步进电机驱动器45和控制手柄46；其中第一电磁换向阀41和第二电磁换向阀42分别置于第二步进电机驱动器45和第一步进电机驱动器44上，变压器43均与第一电磁换向阀41、第二电磁换向阀42、第一步进电机驱动器44、第二步进电机驱动器45连接，电磁换向阀中阀芯的移动可以实现气体导向的改变，变压器43为整个装置提供适用的电压，第一步进电机驱动器44与第二步进电机221通过导线电连接，第二步进电机驱动器45与第一步进电机211通过导线电连接，控制手柄46为整个装置的核心控制部分，其通过对第一步进电机驱动器44、第二步进电机驱动器45、第一电磁换向阀41和第二电磁换向阀42的控制，达到对第一步进丝杆装置21、第二步进丝杆装置22、气动传动装置23及气动机械手31的控制，从而使整个机械装置有序运行。

本发明的工作原理是：

首先通电后经过变压器43将电压变为使用的电压值，同时第一电磁换向阀41和第二电磁换向阀42的入气口与气源相连，通过控制手柄46开关键开启设备。其中控制过程如下所述：

1.通过控制手柄46上的开关键开启设备，使设备处于就绪状态；

2.通过控制手柄46上的左键和右键对第二步进电机驱动器45进行控制，其中左键使得第二步进电机驱动器45产生一个负脉冲，使得第一步进丝杆装置21中的第一步进电机211逆时针转动；右键使得第二步进电机驱动器45产生一个正脉冲，使得第一步进丝杆装置21中的第一步进电机211顺时针转动，这样就可以使得第二步进丝杆装置22、气缸传动装置23和气动机械手31整体的左右移动；其中第一步进电机211逆时针转动时，第二步进丝杆装置22、气缸传动装置23和气动机械手31整体向左移动，反之，则整体向右移动。

3.通过控制手柄46上的前键和后键对第一步进电机驱动器44进行控制，其中前键使得第一步进电机驱动器44产生一个正脉冲，正脉冲使得第二步进丝杆装置22中的第二步进电机221顺时针转动；后键使得第一步进电机驱动器44产生一个负脉冲，负脉冲使得第二步进丝杆装置22中的第二电机步进221逆时针转动，这样就可以使得气缸传动装置23和气动机械手31整体的前后移动；其中第一电机221逆时针转动时，气缸传动装置23和气动机械手31整体向后移动，反之，则整体向前移动。

通过控制手柄46上的上键和下键对第一电磁换向阀41进行控制，其中上键使得第一电磁换向阀41的阀芯左移，使得气缸传动装置23下端的第二通气孔232与气源接通，从而使得气动机械手31上升，下键使得第一电磁换向阀41的阀芯右移，使得气缸传动装置23上端的第一通气孔231与气源接通，从而使得气动机械手31下降，这样就可以使得气动机械手31整体的上下移动。

通过控制手柄46上的松键和紧键对第二电磁换向阀42进行控制，其中松键使得第二电磁换向阀42的阀芯左移，使得气动机械手31前端的第三通气孔311与气源接通，从而使得气动机械手31松开，紧键使得第二电磁换向阀42的阀芯右移，使得气动机械手31后端的第四通气孔312与气源接通，从而使得气动机械手31夹紧，这样就可以使得气动机械手31完成对物体的夹持和松开。

综上，通过遥控手柄46完成对整个设备的控制。

本发明实施例主要用于高温淬火环境下将需淬火的游标卡尺尺框送至指定位置，完成淬火后，再由该机械手将工件放到规定位置。直角坐标系机械手的应用既可减轻工人的劳动强度又能提高工作的效率。

Claims

1.一种直角坐标系机械手，其特征在于，包括支架机构、传动机构、执行机构和控制装置；其中支架机构与传动机构相连起支撑作用，传动机构与执行机构相连，控制装置设于机架机构上，通过控制装置中的遥控手柄首先对传动机构的运动进行控制，再控制执行机构中的气动机械手完成夹持或松开操作。

2.根据权利要求1所述的直角坐标系机械手，其特征在于，所述控制装置采用单片机控制。

3.根据权利要求1所述的直角坐标系机械手，其特征在于，所述支架机构包括左支撑架、右支撑架和减振装置；其中左支撑架、右支撑架分别安装在减振装置上，使支撑架增大与地面的接触面积。

4.根据权利要求1所述的直角坐标系机械手，其特征在于，所述传动机构包括第一步进丝杆装置、第二步进丝杆装置和气缸传动装置；其中第一步进丝杆装置作为骨架部分与支架机构相连固定不动，第一步进丝杆装置的一端设有第一步进电机，第二步进丝杆装置的一端设有第二步进电机，第二步进丝杆装置与第一步进丝杆装置通过滑块相连，使第一步进丝杆装置和第二步进丝杆装置构成了平面直角坐标的x和y轴，气缸传动装置位于第二步进丝杆装置的下方并与第二步进丝杆装置相连，用于完成在z轴上的移动，这样就构成了空间的直角坐标系。

5.根据权利要求4所述的直角坐标系机械手，其特征在于，所述气缸传动装置上还设有第一通气孔和第二通气孔。

6.根据权利要求1所述的直角坐标系机械手，其特征在于，所述执行机构包括气动机械手和配套的紧固装置；其中，气动机械手与气缸传动装置连接，紧固装置与气动机械手配合连接，气动机械手可根据需要夹持物品的大小和形状相应更换。

7.根据权利要求6所述的直角坐标系机械手，其特征在于，所述气动机械手的前端和后端还分别设有第三通气孔和第四通气孔。

8.根据权利要求1所述的直角坐标系机械手，其特征在于，所述控制装置包括变压器、第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和控制手柄；第一电磁换向阀和第二电磁换向阀分别置于第二步进电机驱动器和第一步进电机驱动器上，变压器均与第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器连接，控制手柄通过对第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀的控制，达到对第一步进丝杆装置、第二步进丝杆装置、气动传动装置及气动机械手的控制，从而使整个机械装置有序运行。