CN106426121A - 取料机械手控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种取料机械手控制系统及方法，升降驱动气缸缸体（3）固定安装在水平支架（1）上，承载件（5）固定安装在升降驱动气缸活塞杆（4）的顶端；抓取驱动气缸缸体（6）固定安装在承载件（5）上；两个L型机械手臂（8）的顶端均通过铰接轴a（9）铰接在抓取驱动气缸活塞杆（7）上，转角端均通过铰接轴b（10）铰接在支撑凸块（11）上。本发明提高了生产效率，在抓取物料时，能够传感并控制机械手内侧的压力，保持合适的抓取压力，具有自适应调整抓取力的功能，能够适用于不同尺寸大小的物料，物料抓持效果良好，不易脱落，且可避免压力过大造成物料变形，特别适用于面包、蛋糕等软质食品或极易变形不易恢复类产品的取料。

Description

取料机械手控制系统及方法
技术领域
本发明涉及传统机械制造的智能控制领域，特别是涉及一种取料机械手控制系统及方法。
背景技术
随着现代工业的发展，自动化流水线生产设备已经广泛用于各生产领域中，比如能够进行抓取和搬运的机械手，可按照预设的轨迹运动，按固定程序抓取、搬运物料，它可代替人工的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、食品加工、电子、轻工和原子能等领域。
在面包、蛋糕等软质食品的生产流水线中，需要对产品包装进行打码，现有的生产流水线取料机械手控制系统多为日本、欧洲或台湾的进口设备，结构复杂，成本较高。而且，机械手运动控制的精度不够，无法有效控制机械手的抓取压力，压力过大容易造成软质食品的变形甚至损坏。
此外，现有取料机械手控制系统还存在以下问题：（1）只能实现抓取和旋转换位，在抓取物料后未对其进行抬升操作，使得抓手旋转换位时容易刮擦到传送带，设备运行稳定性较差，且容易损坏物料。（2）机械手结构复杂，维修和更换不方便，且抓取效果不理想。（3）抓持力度控制不好，力度太轻物料容易从机械手的两手臂之间掉落。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的结构简单，制造和维护成本低的取料机械手控制系统及方法，将抓取、升降和旋转换位机构集成到一起，能够传感并控制机械手内侧的压力，保持合适的抓取压力，不易脱落，且可避免压力过大造成物料变形。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：取料机械手控制系统，包括水平支架、竖直支架、控制机柜、纵向升降驱动装置、承载件、横向抓取驱动装置和机械手，控制机柜固定安装在竖直支架上，竖直支架上固定安装有移位电机，水平支架的一端固定安装在移位电机的输出转轴上；
所述的纵向升降驱动装置包括升降驱动气缸，升降驱动气缸由升降驱动气缸缸体和升降驱动气缸活塞杆组成，升降驱动气缸缸体固定安装在水平支架上，承载件固定安装在升降驱动气缸活塞杆的顶端；
所述的横向抓取驱动装置包括抓取驱动气缸，抓取驱动气缸由抓取驱动气缸缸体和抓取驱动气缸活塞杆组成，抓取驱动气缸缸体固定安装在承载件上；升降驱动气缸缸体、抓取驱动气缸缸体和移位电机均与控制机柜电连接；机械手包括两个相互对称设置的L型机械手臂，两个L型机械手臂的顶端均通过铰接轴a铰接在抓取驱动气缸活塞杆上，两个L型机械手臂的转角端均通过铰接轴b铰接在支撑凸块上，支撑凸块固定安装在承载件的下方，支撑凸块对称设置于抓取驱动气缸活塞杆的两侧；
所述L型机械手臂的内侧设置有压力传感器，压力传感器与控制机柜的信号输入端相连，控制机柜的信号输出端与抓取驱动气缸缸体相连。
取料机械手控制方法，包括以下步骤：
S1：物料传输到传送带上的取料位；
S2：控制机柜输出信号控制升降驱动气缸活塞杆伸出指定距离，直到L型机械手臂的下端接近传送带；
S3：控制机柜输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆收缩，拖拽L型机械手臂以铰接轴b为中心向内收拢，直到两个L型机械手臂夹紧物料；
S4：压力传感器检测到压力值随两个L型机械手臂的夹紧而变大，当压力值达到预设值时，控制机柜输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆停止收缩，保持该预设压力抓紧物料；
S5：控制机柜输出信号控制升降驱动气缸活塞杆收缩抬起物料；
S6：控制机柜输出信号控制移位电机工作，输出转轴转动，带动水平支架转动，从而带动抓持有物料的机械手进行旋转；
S7：控制机柜输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆伸出，推动L型机械手臂以铰接轴b为中心向外松开，物料从两个L型机械手臂之间落下。
本发明的有益效果是：
1）将抓取、升降和旋转换位机构集成到一起，抓取物料并抬升后送递至打码机进行打码，大大提高了生产效率。
2）通过气缸实现机械手的升降和抓取控制，设计巧妙，控制精度高。
3）机械手结构设计巧妙，通过抓取驱动气缸活塞杆的伸缩即可实现机械手的抓取和卸料动作，结构简单，拆卸和更换方便，且使用效果良好。
4）在抓取物料时，能够传感并控制机械手内侧的压力，保持合适的抓取压力，具有自适应调整抓取力的功能，能够适用于不同尺寸大小的物料，物料抓持效果良好，不易脱落，且可避免压力过大造成物料变形，特别适用于面包、蛋糕等软质食品或极易变形不易恢复类产品的取料。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中，1-水平支架，2-控制机柜，3-升降驱动气缸缸体，4-升降驱动气缸活塞杆，5-承载件，6-抓取驱动气缸缸体，7-抓取驱动气缸活塞杆，8-L型机械手臂，9-铰接轴a，10-铰接轴b，11-支撑凸块，12-压力传感器，13-竖直支架，14-输出转轴。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，取料机械手控制系统，包括水平支架1、竖直支架13、控制机柜2、纵向升降驱动装置、承载件5、横向抓取驱动装置和机械手，控制机柜2固定安装在竖直支架13上，竖直支架13上固定安装有移位电机，水平支架1的一端固定安装在移位电机的输出转轴14上；
所述的纵向升降驱动装置包括升降驱动气缸，升降驱动气缸由升降驱动气缸缸体3和升降驱动气缸活塞杆4组成，升降驱动气缸缸体3固定安装在水平支架1上，承载件5固定安装在升降驱动气缸活塞杆4的顶端；
所述的横向抓取驱动装置包括抓取驱动气缸，抓取驱动气缸由抓取驱动气缸缸体6和抓取驱动气缸活塞杆7组成，抓取驱动气缸缸体6固定安装在承载件5上；升降驱动气缸缸体3、抓取驱动气缸缸体6和移位电机均与控制机柜2电连接；机械手包括两个相互对称设置的L型机械手臂8，两个L型机械手臂8的顶端均通过铰接轴a9铰接在抓取驱动气缸活塞杆7上，两个L型机械手臂8的转角端均通过铰接轴b10铰接在支撑凸块11上，支撑凸块11固定安装在承载件5的下方，支撑凸块11对称设置于抓取驱动气缸活塞杆7的两侧；
所述L型机械手臂8的内侧设置有压力传感器12，压力传感器12与控制机柜2的信号输入端相连，控制机柜2的信号输出端与抓取驱动气缸缸体6相连。
取料机械手控制方法，包括以下步骤：
S1：物料传输到传送带上的取料位；
S2：控制机柜2输出信号控制升降驱动气缸活塞杆4伸出指定距离，直到L型机械手臂8的下端接近传送带；
S3：控制机柜2输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆7收缩，拖拽L型机械手臂8以铰接轴b10为中心向内收拢，直到两个L型机械手臂8夹紧物料；
S4：压力传感器12检测到压力值随两个L型机械手臂8的夹紧而变大，当压力值达到预设值时，控制机柜2输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆7停止收缩，保持该预设压力抓紧物料；
S5：控制机柜2输出信号控制升降驱动气缸活塞杆4收缩抬起物料；
S6：控制机柜2输出信号控制移位电机工作，输出转轴14转动，带动水平支架1转动，从而带动抓持有物料的机械手进行旋转；
S7：控制机柜2输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆7伸出，推动L型机械手臂8以铰接轴b10为中心向外松开，物料从两个L型机械手臂8之间落下。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.取料机械手控制系统，其特征在于：包括水平支架（1）、竖直支架（13）、控制机柜（2）、纵向升降驱动装置、承载件（5）、横向抓取驱动装置和机械手，控制机柜（2）固定安装在竖直支架（13）上，竖直支架（13）上固定安装有移位电机，水平支架（1）的一端固定安装在移位电机的输出转轴（14）上；
所述的纵向升降驱动装置包括升降驱动气缸，升降驱动气缸由升降驱动气缸缸体（3）和升降驱动气缸活塞杆（4）组成，升降驱动气缸缸体（3）固定安装在水平支架（1）上，承载件（5）固定安装在升降驱动气缸活塞杆（4）的顶端；
所述的横向抓取驱动装置包括抓取驱动气缸，抓取驱动气缸由抓取驱动气缸缸体（6）和抓取驱动气缸活塞杆（7）组成，抓取驱动气缸缸体（6）固定安装在承载件（5）上；升降驱动气缸缸体（3）、抓取驱动气缸缸体（6）和移位电机均与控制机柜（2）电连接；机械手包括两个相互对称设置的L型机械手臂（8），两个L型机械手臂（8）的顶端均通过铰接轴a（9）铰接在抓取驱动气缸活塞杆（7）上，两个L型机械手臂（8）的转角端均通过铰接轴b（10）铰接在支撑凸块（11）上，支撑凸块（11）固定安装在承载件（5）的下方，支撑凸块（11）对称设置于抓取驱动气缸活塞杆（7）的两侧；
所述L型机械手臂（8）的内侧设置有压力传感器（12），压力传感器（12）与控制机柜（2）的信号输入端相连，控制机柜（2）的信号输出端与抓取驱动气缸缸体（6）相连。
2.取料机械手控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：物料传输到传送带上的取料位；
S2：控制机柜（2）输出信号控制升降驱动气缸活塞杆（4）伸出指定距离，直到L型机械手臂（8）的下端接近传送带；
S3：控制机柜（2）输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆（7）收缩，拖拽L型机械手臂（8）以铰接轴b（10）为中心向内收拢，直到两个L型机械手臂（8）夹紧物料；
S4：压力传感器（12）检测到压力值随两个L型机械手臂（8）的夹紧而变大，当压力值达到预设值时，控制机柜（2）输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆（7）停止收缩，保持该预设压力抓紧物料；
S5：控制机柜（2）输出信号控制升降驱动气缸活塞杆（4）收缩抬起物料；
S6：控制机柜（2）输出信号控制移位电机工作，输出转轴（14）转动，带动水平支架（1）转动，从而带动抓持有物料的机械手进行旋转；
S7：控制机柜（2）输出信号控制抓取驱动气缸活塞杆（7）伸出，推动L型机械手臂（8）以铰接轴b（10）为中心向外松开，物料从两个L型机械手臂（8）之间落下。
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