CN104858853B - 自动翻料机械手及其搬料方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于材料搬运、定位设备技术领域，提供了一种自动翻料机械手，包括立柱、手臂、取料装置以及可驱动手臂在竖直平面内旋转手臂翻转机构。手臂安装在立柱上，取料装置安装在手臂上。手臂包括错位机构、上手臂以及下手臂。错位机构包括可正、反向旋转的手臂伸缩电机、皮带轮以及传动皮带。上、下手臂分别与传动皮带上的两个运动方向相反的位置固定连接；上、下手臂上均安装有取料装置，上或下手臂上还安装有推动部件，推动部件上安装有取料装置；当上、下手臂运行到彼此相对的位置时，推动部件可驱动其上的取料装置往复运动，将材料转送到下手臂的取料装置上。本发明的自动翻料机械无需人工翻料，节省了人工成本，提高了生产效率。

Description

自动翻料机械手及其搬料方法

技术领域

本发明属于材料搬运、定位设备技术领域，尤其涉及一种自动翻料机械手及其搬料方法。

背景技术

机械手是在自动化设备中实现材料搬运、定位的设备，能取代人工在各个工位上进行物料搬运、定位、上下料等工作。如图1所示，为现有的一种机械手，包括立柱1、手臂2以及取料装置4(例如吸盘)。手臂2安装在立柱1上，立柱1能转动，从而带动手臂2能以立柱1为中心在水平面内旋转。手臂2可沿着立柱1在竖直方向上滑动，同时，手臂2可带动取料装置4在垂直平面内转动，从而可使取料装置4上的材料倾斜某一角度。

然而，现有的机械手只有一组取料装置4，如果搬料过程中，需要对材料进行翻转，那么机械手翻转后，取料装置4在下，产品在上，取料装置4无法将产品放到下一工位上；所以，需要先用一组机械手将产品翻转，然后将翻转之后的产品放在中转台上寄存，由下一组机械手重新抓取放到下一个工位。可见，将上一工位的材料翻转后再搬运至下一工位，需要两组机械手来完成，设备成本高，并且由于中间需要转存，消耗了一定的时间，不利于生产效率的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种自动翻料机械手及其搬料方法，旨在解决现有技术中的机械手翻转物料的搬运时需要中转台辅助翻料，同时需要两个机械手配合才能完成两点之间物料的翻转搬运工作，导致自动化生产升级改造投入成本高及生产效率低的问题。

本发明是这样实现的，一种自动翻料机械手，包括立柱、手臂以及取料装置，所述手臂安装在所述立柱上，所述取料装置安装在所述手臂上；所述自动翻料机械手还包括可驱动所述手臂在竖直平面内旋转的手臂翻转机构，所述手臂包括错位机构、上手臂以及下手臂，所述错位机构包括可正、反向旋转的手臂伸缩电机、皮带轮以及传动皮带，所述上、下手臂分别与所述传动皮带上的两个运动方向相反的位置固定连接；所述上、下手臂上均安装有所述的取料装置，所述上或下手臂上还安装有推动部件，所述推动部件上安装有所述的取料装置；当上、下手臂运行到彼此相对的位置时，所述推动部件可驱动其上的取料装置往复运动，将材料转送到下手臂的取料装置上。

进一步地，所述上、下手臂分别通过一连接件与所述传动皮带上的两个运动方向相反的位置固定连接。

进一步地，所述错位机构还包括上导轨以及下导轨，所述上、下手臂分别卡置在所述上、下导轨上。

进一步地，所述推动部件为气缸，所述气缸的活塞杆与所述上手臂的取料装置固定连接。

进一步地，所述手臂翻转机构包括手臂翻转电机、主动轮、从动轮以及同步带，所述主动轮与所述手臂翻转电机同轴联接，所述同步带绕置于所述主动轮以及从动轮上，所述从动轮与所述手臂固定连接。

进一步地，所述自动翻料机械手还包括手臂摆动机构，所述手臂摆动机构包括手臂摆动电机以及减速机，所述手臂摆动电机与所述减速机传动连接，所述减速机与所述立柱同轴联接。

进一步地，所述自动翻料机械手还包括手臂升降机构，所述手臂升降机构包括升降马达、皮带传动组件、丝杆以及滑块，所述升降马达通过所述皮带传动组件驱动所述丝杆旋转，所述丝杆与所述的滑块螺纹连接，所述滑块与所述手臂固定连接。

进一步地，所述手臂升降机构还包括导向轴，所述导向轴与所述丝杆平行设置，并且穿过所述的滑块。

进一步地，所述自动翻料机械手还包括取料装置旋动机构，所述取料装置旋动机构包括旋转马达、皮带、第一皮带轮以及第二皮带轮，所述第一皮带轮与所述旋转马达传动连接，所述第二皮带轮与所述取料装置传动连接，所述皮带绕置于所述的第一、第二皮带轮上。

本发明为解决上述技术问题，还提供了一种上述自动翻料机械手的搬料方法，包括以下的步骤：

A、启动手臂伸缩电机，使其正转，皮带轮拉动传动皮带转动，传动皮带带动上手臂伸长到取料位置，手臂伸缩电机停止工作；上手臂的取料装置进行取料工作；

B、上手臂取料装置取料后，启动手臂伸缩电机，使其反转，上手臂缩回，下手臂伸长，当上手臂上的取料装置运动到与下手臂上的取料装置相对的位置时，手臂伸缩电机再次停止工作。推动部件将其上的取料装置推出后，使上手臂取料装置上的材料转送到下手臂的取料装置上；

C、启动手臂翻转机构，使上手臂、下手臂以及材料一同翻转；

D、再次启动手臂伸缩电机，下手臂伸长，上手臂缩回，当下手臂伸长到放料的目标位置时，手臂伸缩电机停止工作，下手臂取料装置松开材料，即完成材料的定位以及搬运工作。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明上手臂的取料装置取料后，通过错位机构运行到与下手臂相对的位置，然后推动部件可将材料转移到下手臂取料装置上，手臂翻转机构可将材料翻转，翻转后，下手臂取料装置将其上的材料搬运至目标位置。本发明的自动翻料机械无需人工翻料，也无需中转台辅助翻料，仅仅通过一个机械手即可完成两点之间物料的翻转搬运工作，可节省成本，提高生产效率。

附图说明

图1是现有技术中的一种机械手的立体结构示意图。

图2是本发明实施例提供的一种自动翻料机械手的立体结构示意图。

图3是图2中的手臂的立体结构示意图。

图4是图2中的自动翻料机械手部分零件的立体结构示意图。

图5是图2中的自动翻料机械手中的手臂伸缩电机工作，上臂伸出，下臂缩回时的立体结构示意图。

图6是图2中的自动翻料机械手中的上臂取料装置取料时的立体结构示意图。

图7是图2中的自动翻料机械手中的上臂取料装置将材料传送至下臂取料装置时的立体结构示意图。

图8是图7中的自动翻料机械手中的手臂翻转电机将手臂翻转180度后的立体结构示意图。

图9是图8中的自动翻料机械手中的手臂伸缩电机工作，下臂伸出，上臂缩回时的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，为本发明的一较佳实施例，一种自动翻料机械手，包括立柱1、手臂2、手臂翻转机构3以及取料装置4。手臂2安装在立柱1上，取料装置4安装在手臂2上，手臂翻转机构3可驱动手臂2在竖直平面内旋转。请一同参见图3、图4，手臂2包括错位机构21、上手臂22以及下手臂23。上、下手臂22、23上均安装有取料装置4。上手臂22或下手臂23上还安装有推动部件221，于本实施例中，推动部件221为气缸，气缸的活塞杆与上手臂22的取料装置4固定连接，推动部件221安装于上手臂22上。推动部件221可驱动上手臂22的取料装置4上下往复运动，使上手臂22取料装置4上的材料100(如图6所示)转移到下手臂23的取料装置4上。上述错位机构21包括可正、反向旋转的手臂伸缩电机211、皮带轮212以及传动皮带213。上、下手臂22、23分别与传动皮带213上的两个运动方向相反的位置通过一连接件214固定连接。错位机构21还包括上导轨215以及下导轨216，上、下手臂22、23分别卡置在上、下导轨215、216上。于本实施例中，上、下导轨215、216上下相对设置，上、下手臂22、23可分别沿着上、下导轨215、216往复运动。在实际应用中，错位机构21不限于上述的实施方式，例如，还可以通过电机控制上手臂22摆动的结构来实现。

本实施例的上手臂22的取料装置4取料后，通过错位机构21运行到与下手臂23相对的位置，然后推动部件221可将材料100转移到下手臂23取料装置4上，手臂翻转机构3可将材料100翻转，翻转后，下手臂23取料装置4将其上的材料100搬运至目标位置。本发明的自动翻料机械无需人工翻料，节省了人工成本，提高了生产效率。

手臂翻转机构3包括手臂翻转电机31、主动轮32、从动轮33以及同步带34。主动轮32与手臂翻转电机31同轴联接，同步带34绕置于主动轮32以及从动轮33上，从动轮33与手臂2固定连接。启动手臂翻转电机31，主动轮32旋转，带动同步带34以及从动轮33旋转，从而与从动轮33固定的上、下手臂22、23也一起旋转，控制手臂翻转电机31旋转180度，即可控制上、下手臂22、23翻转180度。

上述自动翻料机械手还包括手臂摆动机构5、手臂升降机构6以及取料装置旋动机构7(如图8所示)。

手臂摆动机构5包括手臂摆动电机51以及减速机(图中未示出)，手臂摆动电机51与减速机传动连接，减速机与立柱1同轴联接。通过控制手臂摆动电机51旋转的角度可控制手臂2在水平面内摆动的角度。

手臂升降机构6包括升降马达61、皮带传动组件62、丝杆63、滑块64以及导向轴65。升降马达61通过皮带传动组件62驱动丝杆63旋转，丝杆63与滑块64螺纹连接，滑块64与手臂2固定连接。导向轴65与丝杆63平行设置，并且穿过滑块64。启动升降马达61后，在皮带传动组件62的带动下，丝杆63旋转，从而带动滑块64沿着导向轴65移动。通过手臂升降机构6，可控制手臂2的高度，从而可对材料100进行高度调节。

取料装置旋动机构7包括旋转马达71、皮带72、第一皮带轮(图中未示出)以及第二皮带轮(图中未示出)。第一皮带轮与旋转马达71传动连接，第二皮带轮与下手臂23取料装置4传动连接，皮带72绕置于第一皮带轮以及第二皮带轮上。通过取料装置旋动机构7，可使下手臂23取料装置4在水平面内摆动，从而可对材料100进行角度的调节。

请参见图5至图9，应用本实施例的自动翻料机械手搬料的方法如下：

A、启动手臂伸缩电机211，使其正转，皮带轮212拉动传动皮带213转动，传动皮带213带动上手臂22伸长到取料位置(如图5所示)，手臂伸缩电机211停止工作；上手臂22的取料装置4进行取料工作(如图6所示)；于本实施例中，上、下手臂22、23的取料装置4均为吸盘，材料100为片料；

B、上手臂22取料装置4取料后，启动手臂伸缩电机211，使其反转，上手臂22缩回，下手臂23伸长，当上手臂22上的取料装置4运动到与下手臂23上的取料装置4相对的位置时(如图7所示)，手臂伸缩电机211再次停止工作。推动部件221将其上的取料装置4推出后，使上手臂22取料装置4上的材料100转送到下手臂23的取料装置4上；

C、启动手臂翻转机构3，使上手臂22、下手臂23以及材料100一同翻转(如图8所示)；

D、再次启动手臂伸缩电机211，下手臂23伸长，上手臂22缩回(如图9所示)，当下手臂23伸长到放料的目标位置时，手臂伸缩电机211停止工作，下手臂23取料装置4松开材料，即完成材料100的定位以及搬运工作。

本实施例的自动翻料机械手不但可以自动地完成翻料工作，而且可对材料100进行三维空间各个方向的定量调节，能将材料100准确地、全自动地搬运至目标位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动翻料机械手，包括立柱、手臂以及取料装置，所述手臂安装在所述立柱上，所述取料装置安装在所述手臂上；其特征在于，所述自动翻料机械手还包括可驱动所述手臂在竖直平面内旋转的手臂翻转机构，所述手臂包括错位机构、上手臂以及下手臂，所述错位机构包括可正、反向旋转的手臂伸缩电机、皮带轮以及传动皮带，所述上、下手臂分别与所述传动皮带上的两个运动方向相反的位置固定连接；所述上、下手臂上均安装有所述的取料装置，所述上或下手臂上还安装有推动部件，所述推动部件上安装有所述的取料装置；当上、下手臂运行到彼此相对的位置时，所述推动部件可驱动其上的取料装置往复运动，将材料转送到下手臂的取料装置上。

2.如权利要求1所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述上、下手臂分别通过一连接件与所述传动皮带上的两个运动方向相反的位置固定连接。

3.如权利要求1所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述错位机构还包括上导轨以及下导轨，所述上、下手臂分别卡置在所述上、下导轨上。

4.如权利要求1所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述推动部件为气缸，所述气缸的活塞杆与所述上手臂的取料装置固定连接。

5.如权利要求1所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述手臂翻转机构包括手臂翻转电机、主动轮、从动轮以及同步带，所述主动轮与所述手臂翻转电机同轴联接，所述同步带绕置于所述主动轮以及从动轮上，所述从动轮与所述手臂固定连接。

6.如权利要求1所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述自动翻料机械手还包括手臂摆动机构，所述手臂摆动机构包括手臂摆动电机以及减速机，所述手臂摆动电机与所述减速机传动连接，所述减速机与所述立柱同轴联接。

7.如权利要求1所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述自动翻料机械手还包括手臂升降机构，所述手臂升降机构包括升降马达、皮带传动组件、丝杆以及滑块，所述升降马达通过所述皮带传动组件驱动所述丝杆旋转，所述丝杆与所述的滑块螺纹连接，所述滑块与所述手臂固定连接。

8.如权利要求7所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述手臂升降机构还包括导向轴，所述导向轴与所述丝杆平行设置，并且穿过所述的滑块。

9.如权利要求1所述的自动翻料机械手，其特征在于，所述自动翻料机械手还包括取料装置旋动机构，所述取料装置旋动机构包括旋转马达、皮带、第一皮带轮以及第二皮带轮，所述第一皮带轮与所述旋转马达传动连接，所述第二皮带轮与所述取料装置传动连接，所述皮带绕置于所述的第一、第二皮带轮上。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的自动翻料机械手的搬料方法，包括以下的步骤：

A、启动手臂伸缩电机，使其正转，皮带轮拉动传动皮带转动，传动皮带带动上手臂伸长到取料位置，手臂伸缩电机停止工作；上手臂的取料装置进行取料工作；

B、上手臂取料装置取料后，启动手臂伸缩电机，使其反转，上手臂缩回，下手臂伸长，当上手臂上的取料装置运动到与下手臂上的取料装置相对的位置时，手臂伸缩电机再次停止工作；推动部件将其上的取料装置推出后，使上手臂取料装置上的材料转送到下手臂的取料装置上；

C、启动手臂翻转机构，使上手臂、下手臂以及材料一同翻转；

D、再次启动手臂伸缩电机，下手臂伸长，上手臂缩回，当下手臂伸长到放料的目标位置时，手臂伸缩电机停止工作，下手臂取料装置松开材料，即完成材料的定位以及搬运工作。