CN104607565B - 一种电子元件冲压原料上料夹持机械手及其夹持方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子元件冲压原料上料夹持机械手及其夹持方法，属于工业机器人技术领域，包括三副呈120°夹角分布在安装板上的支架，每副支架上均设有气缸，气缸的轴端连接有连杆Ⅰ和连杆Ⅱ，连杆Ⅰ和连杆Ⅱ的下端连接有通过铰接的方式固定在支架上的连杆Ⅲ和连杆Ⅳ，连杆Ⅲ、连杆Ⅳ的下端分别设有内圆弧形板、外圆弧形板，外圆弧形板上装有力觉传感器，机械手的夹持方法包括以下步骤：定位，夹紧，搬运。本发明采用三组内圆弧形板、外圆弧形板，同时抓取工件，基于三点成一面的原理，抓取工件过程更加平稳、可靠、定位精确，大大降低了每副手爪的负载，解决了电子元件金属外壳冲压件在上料操作过程中易受损，易脱落的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体地说是一种电子元件冲压原料上料夹持机械手及其夹持方法。
背景技术
电子元件金属外壳冲压件为同心圆形金属卷，体积、重量都较大，人工搬运费时费力。采用机电设备搬运，不仅高效，而且安全可靠。
采用工业机器人搬运电子元件金属外壳冲压件，定位精确，搬运高效，可实现生产自动化，保证夹持搬运质量。其中，搬运机器人可用来上下料、码垛、卸货以及抓取零件定向等作业。
然而，现在常用的工业机器人只有一副手爪，在抓取电子元件金属外壳原料时，夹紧力过大，容易挤压工件，使工件受损。夹紧力不够大，工件也亦从机械手手爪中脱落，摔坏工件。
中国的专利申请号为ZL201110293356.5的专利公开了一种夹持定位的气动手爪，其公开了夹持定位的气动手爪；包括电机I，固定杆I，气缸I，固定挡板I，电机II，固定杆II，旋转板，气缸II，气缸III，固定挡板II，电机III，手爪I，气缸IV，固定挡板III，固定杆III，压力传感器，气缸V，气缸VI，固定挡板IV，电机IV，手爪II，这种手爪只有一副手爪，即手爪I和手爪II，气缸III和气缸VI的支撑分别对应依靠气缸II和气缸V，由于气缸不能承受弯曲力矩，再加上手爪只有一副，所以被抓取的工件极易脱落，更不能抓取体积、重量都较大的金属卷。
中国的专利申请号为ZL200810150724.9的专利公开了一种工业机器人气动手爪，这种手爪含有齿轮、齿条、直线导轨，结构较复杂，适用于抓取圆柱状硬质实心工件，不适合抓取体积、重量都较大的金属卷，金属卷质软，易被夹坏。
发明内容
为了满足提高汽车零部件加工水平的需要，本发明提供一种电子元件冲压原料上料夹持机械手及其夹持方法。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：
一种电子元件冲压原料上料夹持机械手，包括安装板，所述安装板上端面均匀安装有三个气缸，为了降低安装板的重量，在安装板上均匀设有扇形孔，同时扇形孔能分散安装板固定气缸处集中的应力，所述气缸到安装板的轴的距离相同，所述气缸的轴均与安装板的法线平行，所述气缸的进气口、出气口处均分别对应连接有节流阀Ⅰ、节流阀Ⅱ，所述节流阀Ⅰ、节流阀Ⅱ的另一端均连接有电磁换向阀，所述电磁换向阀可以转换气体流动方向，从而控制气缸伸缩，电磁换向阀均连接有气源。
所述安装板上端面中间连接有法兰，所述安装板下端面上对应于气缸均匀分布有三个支架，所述支架为矩形架，支架所在的平面间互成120°夹角，所述气缸的轴端连接有连接滑块，所述连接滑块的下端通过铰接的方式连接有连杆Ⅰ、连杆Ⅱ；所述连杆Ⅰ、连杆Ⅱ的下端分别通过铰接的方式连接有连杆Ⅲ、连杆Ⅳ；所述连杆Ⅲ的上部、连杆Ⅳ的上部分别通过铰接的方式连接在支架的内侧、外侧，为了减少上述各铰接处的磨损，铰接的位置处的销上均应设置套筒和垫片，所述连杆Ⅲ、连杆Ⅳ完全相同，以降低加工成本，且连杆Ⅲ、连杆Ⅳ下端均设有斜面，所述连杆Ⅲ、连杆Ⅳ下端的斜面处对应连接有内圆弧形板、外圆弧形板，所述外圆弧形板上固定有力觉传感器。
所述连杆Ⅲ、连杆Ⅳ下端的斜面对应与连杆Ⅲ、连杆Ⅳ的长度方向呈30°夹角。
一种电子元件冲压原料上料夹持机械手的夹持方法，包括以下步骤：
(1)定位：将机械手移动到工件上方，将三个内圆弧形板置于工件内侧，将三个外圆弧形板置于工件外侧，完成夹持定位过程；
(2)夹紧：气源泵出气体，气体依次经过对应的电磁换向阀和节流阀Ⅰ通向对应的气缸，所述气缸同时推动对应的连接滑块向下运动，所述连接滑块推动对应的连杆Ⅰ、连杆Ⅱ分别以连接滑块为中心进行摆动，连杆Ⅰ、连杆Ⅱ的下端分别推动对应的连杆Ⅲ、连杆Ⅳ摆动，由于连杆Ⅲ、连杆Ⅳ的上部均通过铰接的方式连接在支架上，在杠杆作用下，连杆Ⅲ、连杆Ⅳ的下端对应通过内圆弧形板、外圆弧形板逐渐夹紧在工件内侧、外侧，当力觉传感器达到指定压力时，电磁换向阀处于中位，完全封闭，不向对应的气缸供气，完成夹紧过程；
(3)搬运：夹紧工件后，机械手在机械臂的控制下将工件搬运到工作台上，然后电磁换向阀换位，对应的气缸内的气体通过对应的电磁换向阀向外排气，对应的内圆弧形板、外圆弧形板松开，机械手回到初始位置，完成搬运过程。
本发明的有益效果是：本发明采用三组内圆弧形板、外圆弧形板，同时抓取工件，基于三点成一面的原理，抓取工件过程更加平稳、可靠、定位精确，大大降低了每副手爪的负载，从而降低了每组手爪的夹紧力，以免夹伤工件。采用弧形板夹取工件，增加了手爪与工件的受力面积，降低了工件表面受到的压力。在夹紧过程中，通过力觉传感器得知手爪能够夹起工件的夹紧力，使夹紧动作迅速可靠，从而很好地解决了电子元件金属外壳冲压件在上料操作过程中易受损，易脱落的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的控制原理图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的右下侧立体视图；
图4为本发明的连杆Ⅱ的立体图；
图5为本发明的连杆Ⅰ的立体图；
图6为本发明的连杆Ⅲ的立体图；
图7为本发明的连接滑块的立体图；
图8为本发明的安装板的主视图；
图9为本发明的支架的立体图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1至图9所示，一种电子元件冲压原料上料夹持机械手，包括安装板3，所述安装板3上端面均匀安装有三个气缸10，所述气缸10到安装板3的轴的距离相同，所述气缸10的轴均与安装板3的法线平行，所述气缸10的进气口、出气口处均分别对应连接有节流阀Ⅰ1、节流阀Ⅱ11，见图1，所述节流阀Ⅰ1、节流阀Ⅱ11的另一端均连接有电磁换向阀4，所述电磁换向阀4均连接有气源5。
所述安装板3上端面中间连接有法兰12，所述安装板3下端面上对应于气缸10均匀分布有三个支架16，见图8，所述支架16为矩形架，支架16上端有方形孔，所述连接滑块9可在方形孔中上下移动。所述支架16所在的平面间互成120°夹角，所述气缸10的轴端连接有连接滑块9，所述连接滑块9的下端通过铰接的方式连接有连杆Ⅰ15、连杆Ⅱ7；所述连杆Ⅰ15、连杆Ⅱ7的下端通过铰接的方式对应连接有连杆Ⅲ14、连杆Ⅳ2；所述连杆Ⅲ14的上部、连杆Ⅳ2的上部通过铰接的方式对应连接在支架16的内侧、外侧，所述连杆Ⅲ14、连杆Ⅳ2下端均设有斜面，所述斜面对应分别与连杆Ⅲ14、连杆Ⅳ2的长度方向呈30°夹角。所述连杆Ⅲ14、连杆Ⅳ2下端的斜面处对应连接有内圆弧形板6、外圆弧形板13，所述外圆弧形板13上固定有力觉传感器8，见图1。
使用时，其操作步骤为：
(1)定位：将机械手移动到工件上方，将三个内圆弧形板6置于工件内侧，将三个外圆弧形板13置于工件外侧，完成夹持定位过程；
(2)夹紧：气源5泵出气体，气体依次经过对应的电磁换向阀4和节流阀Ⅰ1通向对应的气缸10，所述气缸10同时推动对应的连接滑块9向下运动，所述连接滑块9推动对应的连杆Ⅰ15、连杆Ⅱ7分别以连接滑块9为中心进行摆动，连杆Ⅰ15、连杆Ⅱ7的下端分别推动对应的连杆Ⅲ14、连杆Ⅳ2摆动，所述连杆Ⅲ14、连杆Ⅳ2的下端对应通过内圆弧形板6、外圆弧形板13逐渐夹紧在工件内侧、外侧，当力觉传感器8达到指定压力时，电磁换向阀4处于中位，完全封闭，不向对应的气缸10供气，完成夹紧过程；
(3)搬运：夹紧工件后，机械手在机械臂的控制下将工件搬运到工作台上，然后电磁换向阀4换位，对应的气缸10内的气体通过对应的电磁换向阀4向外排气，对应的内圆弧形板6、外圆弧形板13松开，机械手回到初始位置，完成搬运过程。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种电子元件冲压原料上料夹持机械手，包括安装板(3)，所述安装板(3)上端面均匀安装有三个气缸(10)，所述气缸(10)到安装板(3)的轴的距离相同，所述气缸(10)的轴均与安装板(3)的法线平行，其特征在于：所述气缸(10)的进气口、出气口处均分别对应连接有节流阀Ⅰ(1)、节流阀Ⅱ(11)，所述节流阀Ⅰ(1)、节流阀Ⅱ(11)的另一端均连接有电磁换向阀(4)，所述电磁换向阀(4)均连接有气源(5)，所述安装板(3)上端面中间连接有法兰(12)，所述安装板(3)下端面上对应于气缸(10)均匀分布有三个支架(16)，所述支架(16)为矩形架，支架(16)所在的平面间互成120°夹角，所述气缸(10)的轴端连接有连接滑块(9)，所述连接滑块(9)的下端通过铰接的方式连接有连杆Ⅰ(15)、连杆Ⅱ(7)；所述连杆Ⅰ(15)、连杆Ⅱ(7)的下端通过铰接的方式对应连接有连杆Ⅲ(14)、连杆Ⅳ(2)，所述连杆Ⅲ(14)的上部、连杆Ⅳ(2)的上部通过铰接的方式对应连接在支架(16)的内侧、外侧，所述连杆Ⅲ(14)、连杆Ⅳ(2)下端均设有斜面，所述连杆Ⅲ(14)、连杆Ⅳ(2)下端的斜面处对应连接有内圆弧形板(6)、外圆弧形板(13)，所述外圆弧形板(13)上固定有力觉传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种电子元件冲压原料上料夹持机械手，其特征在于：所述连杆Ⅲ(14)、连杆Ⅳ(2)下端的斜面对应与连杆Ⅲ(14)、连杆Ⅳ(2)的长度方向呈30°夹角。
3.根据权利要求1所述的一种电子元件冲压原料上料夹持机械手的夹持方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)定位：将机械手移动到工件上方，将三个内圆弧形板(6)置于工件内侧，将三个外圆弧形板(13)置于工件外侧，完成夹持定位过程；
(2)夹紧：气源(5)泵出气体，气体依次经过对应的电磁换向阀(4)和节流阀Ⅰ(1)通向对应的气缸(10)，所述气缸(10)同时推动对应的连接滑块(9)向下运动，所述连接滑块(9)推动对应的连杆Ⅰ(15)、连杆Ⅱ(7)分别以连接滑块(9)为中心进行摆动，连杆Ⅰ(15)、连杆Ⅱ(7)的下端分别推动对应的连杆Ⅲ(14)、连杆Ⅳ(2)摆动，所述连杆Ⅲ(14)、连杆Ⅳ(2)的下端对应通过内圆弧形板(6)、外圆弧形板(13)逐渐夹紧在工件内侧、外侧，当力觉传感器(8)达到指定压力时，电磁换向阀(4)处于中位，完全封闭，不向对应的气缸(10)供气，完成夹紧过程；
(3)搬运：夹紧工件后，机械手在机械臂的控制下将工件搬运到工作台上，然后电磁换向阀(4)换位，对应的气缸(10)内的气体通过对应的电磁换向阀(4)向外排气，对应的内圆弧形板(6)、外圆弧形板(13)松开，机械手回到初始位置，完成搬运过程。
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