CN106989601B - 一种机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械手，包括固定座、旋转座、第一伸缩件、第二伸缩件、第三伸缩件、第一升降臂、第二升降臂、水平臂、第一传动杆、第二传动杆、第一夹钳组件和第二夹钳组件，第一升降臂的一端铰接在所述旋转座的顶部，另一端铰接所述第二升降臂上；所述第一伸缩件的一端铰接所述旋转座，另一端铰接所述第一升降臂；所述第二伸缩件的一端铰接于所述第一升降臂上，所述第二伸缩件的另一端铰接所述第二升降臂的一端，所述第二升降臂远离所述第二伸缩件的一端铰接所述水平臂的一端，所述第一夹钳组件和第二夹钳组件设置于所述水平臂上。本发明旨在解决现有中频炉加料时间不准确以及高温环境对操作工的健康危害问题。

Description

一种机械手

技术领域

本发明属于生产工具领域，具体涉及一种机械手。

背景技术

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至1000HZ)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应线圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。利用电磁感应原理加热金属。

原中频炉加料都时，利用行车吊料，加料时间都是操作工凭借经验加料。造成电耗大，出钢时间不一致。操作工要用观看炉内料的溶解速度，长期在高温区域附近工作，事故危险系数太，也对操作工身体危害大。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种机械手，以解决现有中频炉加料时间不准确以及高温环境对操作工的健康危害问题，该机械手实现对中频炉的自动加料，同时可以使操作工远离热源，减低安全隐患。

一种机械手，包括固定座、旋转座、第一伸缩件、第二伸缩件、第三伸缩件、第一升降臂、第二升降臂、水平臂、第一传动杆、第二传动杆、第一夹钳组件和第二夹钳组件，旋转座可沿竖直轴旋转地连接于所述固定座的顶部，所述第一升降臂的一端可沿水平轴旋转地铰接在所述旋转座的顶部，所述第一升降臂的另一端铰接所述第二升降臂的中间位置；所述第一伸缩件的一端铰接所述旋转座，所述第一伸缩件的另一端铰接所述第一升降臂；所述第二伸缩件的一端铰接于所述第一升降臂背离所述第一伸缩件的一侧，所述第二伸缩件的另一端铰接所述第二升降臂的一端，所述第二升降臂远离所述第二伸缩件的一端铰接所述水平臂的一端，所述第一传动杆的一端和第二传动杆的一端铰接，且第一传动杆和第二传动杆的另一端分别铰接至所述第二升降臂和水平臂上，所述第三伸缩件的一端铰接所述第二升降臂背离所述第一升降臂的一侧，所述第三伸缩件的另一端铰接至所述第一传动杆和第二传动杆的铰接位置，所述第一夹钳组件和第二夹钳组件设置于所述水平臂上，以对物品进行夹持。

进一步的，所述第一夹钳组件和所述第二夹钳组件分别位于所述水平臂的两侧面，所述第一夹钳组件包括第四伸缩件和第一钳臂，所述第四伸缩件的一端和第一钳臂的一端分别铰接所述水平臂的两端，所述第四伸缩件的另一端和第一钳臂的另一端铰接；所述第二夹钳组件包括第五伸缩件和第二钳臂，所述第五伸缩件的一端和第二钳臂的一端分别铰接所述水平臂的两端，所述第五伸缩件的另一端和第二钳臂的另一端铰接。

进一步的，所述第一伸缩件、第二伸缩件、第三伸缩件、第四伸缩件和第五伸缩件为液压推杆。

进一步的，所述固定座上固定有外齿轮圈，所述旋转座上设置有驱动电机，所述驱动电机连接有主动轮，所述主动轮与所述外齿轮圈啮合。

进一步的，所述驱动电机为伺服电机。

进一步的，所述旋转座与所述固定座之间设置有第一角度传感器，所述第一升降臂与所述旋转座的铰接位置设置有第二角度传感器，所述第二升降臂与所述第一升降臂的铰接位置设置有第三角度传感器，所述水平臂与所述第二升降臂的铰接位置设置有第四角度传感器。

本机械手设置了可相对所述固定座绕竖直轴转动的旋转座，通过所述旋转座的旋转能够调节所述水平臂的水平方向角度，另一方面，在所述旋转座和水平臂之间还设置了第一升降臂和第二升降臂，所述第一升降臂可绕水平轴进行转动，即所述第一升降臂能够在竖直面上调节其旋转角度，从而带动其上的第二升降臂和水平臂上下位移，所述第二升降臂的作用与所述第一升降臂类似，能够带动所述水平臂的上下位移，同时通过所述第二升降臂的转动能够调节所述水平臂与所述旋转座的水平位置，从而实现所述水平臂在空间上可移动位置的可调性，所述第一夹持组件和第二夹持组件对原料进行夹持固定，所述第二升降臂与所述水平臂之间连接的第三伸缩件用于保持所述水平臂处于水平位置，从而能够较好的对原料进行夹持，本机械手可操作性强，维护简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为机械手的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种机械手，该机械手实现对中频炉的自动加料，同时可以使操作工远离热源，减低安全隐患。

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本发明提供了一种机械手，包括固定座2、旋转座1、第一伸缩件7、第二伸缩件6、第三伸缩件9、第一升降臂5、第二升降臂8、水平臂18、第一传动杆10、第二传动杆11、第一夹钳组件14和第二夹钳组件16，旋转座1可沿竖直轴旋转地连接于所述固定座2的顶部，且所述旋转座1与所述固定座2之间设置有轴承，所述第一升降臂5的一端可沿水平轴旋转地铰接在所述旋转座1的顶部，所述第一升降臂5的另一端铰接所述第二升降臂8的中间位置；所述第一伸缩件7的一端铰接所述旋转座1，所述第一伸缩件7的另一端铰接所述第一升降臂5；所述第二伸缩件6的一端铰接于所述第一升降臂5背离所述第一伸缩件7的一侧，所述第二伸缩件6的另一端铰接所述第二升降臂8的一端，所述第二升降臂8远离所述第二伸缩件6的一端铰接所述水平臂18的一端，所述第一传动杆10的一端和第二传动杆11的一端铰接，且第一传动杆10和第二传动杆11的另一端分别铰接至所述第二升降臂8和水平臂18上，所述第三伸缩件9的一端铰接所述第二升降臂8背离所述第一升降臂5的一侧，所述第三伸缩件9的另一端铰接至所述第一传动杆10和第二传动杆11的铰接位置，所述第一夹钳组件14和第二夹钳组件16设置于所述水平臂18上，以对物品进行夹持。

本机械手设置了可相对所述固定座2绕竖直轴转动的旋转座1，通过所述旋转座1的旋转能够调节所述水平臂18的水平方向角度，另一方面，在所述旋转座1和水平臂18之间还设置了第一升降臂5和第二升降臂8，所述第一升降臂5可绕水平轴进行转动，即所述第一升降臂5能够在竖直面上调节其旋转角度，从而带动其上的第二升降臂8和水平臂18上下位移，所述第二升降臂8的作用与所述第一升降臂5类似，能够带动所述水平臂18的上下位移，同时通过所述第二升降臂8的转动能够调节所述水平臂18与所述旋转座1的水平距离，从而实现所述水平臂18在空间上可移动位置的可调性，所述第一夹持组件14和第二夹持组件16对原料进行夹持固定，所述第二升降臂8与所述水平臂18之间连接的第三伸缩件9用于保持所述水平臂18处于水平位置，从而能够较好的对原料进行夹持，本机械手可操作性强，维护简单方便。

本发明应用液压原理和机械原理在有限制的范围内运行设备用于取代人工吊加原料工作的自动化机械。它是一种受数据、机械、时间、距离的限制和固定动作及准确周期时间内运行的一种自动化运作的机器。可应用在中频炉设备上，取代以往人工加料的工作。能够使整个生产线更有规律性、稳定性，持续性。

所述第一夹钳组件14和所述第二夹钳组件16分别位于所述水平臂18的两侧面，所述第一夹钳组件14包括第四伸缩件13和第一钳臂15，所述第四伸缩件13的一端和第一钳臂15的一端分别铰接所述水平臂18的两端，所述第四伸缩件13的另一端和第一钳臂15的另一端铰接；所述第二夹钳组件16包括第五伸缩件12和第二钳臂17，所述第五伸缩件12的一端和第二钳臂17的一端分别铰接所述水平臂18的两端，所述第五伸缩件12的另一端和第二钳臂17的另一端铰接。

所述第一伸缩件7、第二伸缩件6、第三伸缩件9、第四伸缩件13和第五伸缩件12为液压推杆。

所述固定座2上固定有外齿轮圈3，所述旋转座1上设置有驱动电机4，所述驱动电机4连接有主动轮，所述主动轮与所述外齿轮圈3啮合。

所述驱动电机4为伺服电机。

所述旋转座1与所述固定座2之间设置有第一角度传感器，所述第一升降臂5与所述旋转座1的铰接位置设置有第二角度传感器，所述第二升降臂8与所述第一升降臂5的铰接位置设置有第三角度传感器，所述水平臂18与所述第二升降臂8的铰接位置设置有第四角度传感器。

所述机械手工作时，由旋转座上的两台伺服电机，带动轴承旋转。当水平臂移动到指定的物料斗后，第四伸缩件和第五伸缩件会自动同步推动第一钳臂和第二钳臂，夹紧物料。物料夹紧后，第一升降臂与第二升降臂的油缸会自动提起水平臂，水平臂上的第三伸缩组件主要是在提升物料时使物料保持水平状态。机械臂工作时在第一升降臂和第二升降臂做升降动作时，各链接关节位都按装有高精密的角度传感器，角度传感器会提供数据给控制系统，由控制系统提供修正命令。当夹起的物料升到额定的高度后，由伺服电机驱动旋转座转动并带动水平臂到炉口位置。第一升降臂和第二升降臂开始下降。在下降到物料与上一个物料接触时，机械臂还会机械压下。继续压下是为了更快的溶解上一块物料(机械臂夹臂周围温度1000度以上)。当压到一定的位置，第一夹持组件和第二夹持组件松开物料，第一升降臂、第二升降臂抬起回到料斗夹第二个料。

需要说明的是，本发明还提供了所述机械手的控制系统，所述控制系统如下：

电气系统配置包括：基础自动化PLC系统、伺服传动控制系统、仪表检测控制系统及HMI人机交互系统，含软件的编制。

自动化系统(PLC系统)采用以德国SIEMENS公司S7-1200系列PLC为核心，通过搭配高速脉冲输入输出板和模拟量输入输出模块采集信号可实时监测机械臂在三维空间的具体位置并加以控制；通过Profinet网络与上位机HMI通信，实现系统的人机交互。

伺服传动控制系统：采用双伺服驱动，并将伺服电机编码器信号反馈回PLC，通过PLC逻辑运算，实现平台回转的灵活精确定位和故障报警反馈；块料输送车自动将料斗定位到夹料位，并通过料车上的称重机构统计加入炉内的块料总重，反馈回PLC运算得出所需要加合金的种类和重量；合金送料机构将合金加入到合金料斗，机械臂自动定位到合金料斗位，执行加合金指令动作。

仪表检测控制系统：机械臂在各个位置的状态，通过其关节部位的角度传感器信号反馈回PLC，同时PLC控制电磁阀的开闭状态确定机械臂下一步动作；料车称重机构通过称重传感器将实时信号反馈回PLC，计算夹料总量；压料过程通过视觉识别系统，监测块料入炉的实时位置，确定是继续压料还是松夹返回；

HMI人机界面：通过设定选择中频，选择料位等参数对整个加料过程中可实现不间断自动运行；故障报警时，可及时切换手动状态；执行平台回零和角度传感器回零动作的控制；故障信息的及时反馈等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机械手，其特征在于，包括固定座、旋转座、第一伸缩件、第二伸缩件、第三伸缩件、第一升降臂、第二升降臂、水平臂、第一传动杆、第二传动杆、第一夹钳组件和第二夹钳组件，旋转座可沿竖直轴旋转地连接于所述固定座的顶部，所述第一升降臂的一端可沿水平轴旋转地铰接在所述旋转座的顶部，所述第一升降臂的另一端铰接所述第二升降臂的中间位置；所述第一伸缩件的一端铰接所述旋转座，所述第一伸缩件的另一端铰接所述第一升降臂；所述第二伸缩件的一端铰接于所述第一升降臂背离所述第一伸缩件的一侧，所述第二伸缩件的另一端铰接所述第二升降臂的一端，所述第二升降臂远离所述第二伸缩件的一端铰接所述水平臂的一端，所述第一传动杆的一端和第二传动杆的一端铰接，且第一传动杆和第二传动杆的另一端分别铰接至所述第二升降臂和水平臂上，所述第三伸缩件的一端铰接所述第二升降臂背离所述第一升降臂的一侧，所述第三伸缩件的另一端铰接至所述第一传动杆和第二传动杆的铰接位置，所述第一夹钳组件和第二夹钳组件设置于所述水平臂上，以对物品进行夹持。

2.根据所述权利要求1所述的一种机械手，其特征在于，所述第一夹钳组件和所述第二夹钳组件分别位于所述水平臂的两侧面，所述第一夹钳组件包括第四伸缩件和第一钳臂，所述第四伸缩件的一端和第一钳臂的一端分别铰接所述水平臂的两端，所述第四伸缩件的另一端和第一钳臂的另一端铰接；所述第二夹钳组件包括第五伸缩件和第二钳臂，所述第五伸缩件的一端和第二钳臂的一端分别铰接所述水平臂的两端，所述第五伸缩件的另一端和第二钳臂的另一端铰接。

3.根据所述权利要求2所述的一种机械手，其特征在于，所述第一伸缩件、第二伸缩件、第三伸缩件、第四伸缩件和第五伸缩件为液压推杆。

4.根据所述权利要求1所述的一种机械手，其特征在于，所述固定座上固定有外齿轮圈，所述旋转座上设置有驱动电机，所述驱动电机连接有主动轮，所述主动轮与所述外齿轮圈啮合。

5.根据所述权利要求4所述的一种机械手，其特征在于，所述驱动电机为伺服电机。

6.根据所述权利要求1所述的一种机械手，其特征在于，所述旋转座与所述固定座之间设置有第一角度传感器，所述第一升降臂与所述旋转座的铰接位置设置有第二角度传感器，所述第二升降臂与所述第一升降臂的铰接位置设置有第三角度传感器，所述水平臂与所述第二升降臂的铰接位置设置有第四角度传感器。