CN107696016A - 一种智能表面处理生产系统的智能机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能表面处理生产系统的智能机械手，包括中央控制系统和吊顶式机械手，中央控制系统设有机械手驱动模块和与表面处理生产系统的工位相对应的活化处理时间模块、第一水洗时间模块、预镀铜时间模块、碱铜处理时间模块、第二水洗时间模块、无镍白处理时间模块、第三水洗时间模块、钝化时间模块、第四水洗时间模块、预脱水啧淋时间模块、热水洗时间模块、干燥时间模块，吊顶式机械手根据各时间模块所设定的时间值夹取滚筒进入对应工位中定时加工，吊顶式机械手安装方便占用空间小，夹取工件移动到相应的工位上完成加工，全过程自动化操作，节约人力物力，减少劳动强度，精确控制加工时间，提高产品合格率，保证品质。

Description

一种智能表面处理生产系统的智能机械手

技术领域

本发明涉及生产领域，具体涉及一种智能表面处理生产系统的智能机械手。

背景技术

在电镀行业，电镀主要分为挂镀、滚镀、连续镀和刷镀几种，其中滚镀指的是把螺丝、箱包配件、纽扣、拉链配件、汽车上小配件等大批小零件置于专用的滚筒内，在滚动状态下用导电线通电到工件上的方式使零件表面沉积金属镀层、以达到表面装饰防护及各种产品不同功能性的要求，是一种电镀加工方式，而是使用上述滚镀方式加工产品的生产线就是滚镀生产线，现在市场上的滚镀生产线主要有以下缺陷：一是人工作业，劳动强度大，自动化程度低，工作效率低下，满足不了生产需求；二是电镀所使用的药水对人体有一定的伤害，人工作业直接与药液相接触，影响身体健康，而且生产过程中酸雾、碱雾，空气中含有的氰化物、铬酐等都会对人体带来严重危害；三是生产车间配备大量人员现场加工产品，一旦某一工序的操作人员操作加工时间不准确，导致产品表面时间过长或过短，就会降低产品品质影响正常生产。

为了解决上述缺陷，有必要研发一种全自动智能表面处理环保生产系统，以减少生产过程中对人力的依赖，而在此生产系统中采用何种搬运工具移动工件和准确控制工件在不同工位的加工时间是急需解决的一大难题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能表面处理生产系统的智能机械手，可减少用人和占用空间小，并可准确控制各工位的加工时间，具体技术方案如下：

一种智能表面处理生产系统的智能机械手，包括中央控制系统和吊顶式机械手， 表面处理生产系统按加工工序先后依次设有上料位、活化处理工位、第一水洗工位、预镀铜工位、碱铜处理工位、第二水洗工位、无镍白处理工位、第三水洗工位、钝化工位、第四水洗工位、预脱水啧淋工位、热水洗工位、干燥工位和输送工位，上料位安装有检测是否有滚筒的传感器，中央控制系统设有机械手驱动模块和与上述工位相对应的活化处理时间模块、第一水洗时间模块、预镀铜时间模块、碱铜处理时间模块、第二水洗时间模块、无镍白处理时间模块、第三水洗时间模块、钝化时间模块、第四水洗时间模块、预脱水啧淋时间模块、热水洗时间模块、干燥时间模块，上料位的传感器检测有工件时，机械手驱动模块驱动吊顶式机械手启动，吊顶式机械手根据各时间模块所设定的时间值夹取滚筒进入对应工位中定时加工。

作为本发明的一种优选方案，所述吊顶式机械手包括立柱、滑轨、移动机构和机械手本体，立柱固定安装在地面上方，立柱上方固定安装滑轨，滑轨滑动连接机械手本体，移动机构驱动机械手本体沿滑轨延伸方向移动，机械手本体包括底座旋转机构、肘部旋转机构、腕部旋转机构、手指旋转机构，底座旋转机构带动肘部旋转机构、腕部旋转机构、手指旋转机构整体旋转，肘部旋转机构带动腕部旋转机构、手指旋转机构整体旋转，腕部旋转机构带动手指旋转机构整体旋转，手指旋转机构带动滚筒旋转。

作为本发明的一种优选方案，所述移动机构包括移动伺服电机、齿轮、齿条和滑块，移动伺服电机固定安装在滑轨一端，移动伺服电机输出轴连接齿轮，齿轮啮合齿条，齿条固定安装在机械手本体的底座背面，底座两端滑动连接滑轨。

作为本发明的一种优选方案，底座旋转机构包括底座和底座伺服电机，肘部旋转机构包括肘部臂和肘部伺服电机，腕部旋转机构包括腕部臂和腕部伺服电机，手指旋转机构包括手指和手指伺服电机，底座伺服电机安装在底座上方中心处，底座伺服电机驱动肘部臂旋转，肘部臂前端安装肘部伺服电机，肘部伺服电机驱动腕部臂旋转，腕部臂前端安装腕部伺服电机，腕部伺服电机驱动手指旋转，手指前端安装手指伺服电机，手指伺服电机通过连接法兰驱动工件旋转。

作为本发明的一种优选方案，所述底座伺服电机、肘部伺服电机、腕部伺服电机、手指伺服电机控制的模拟电路调制方式为PWM控制。

作为本发明的一种优选方案，吊顶式机械手夹取工件的行走路线为S形或U形或L形或一形或O形或M形或双I I形或E形或T形或J形或H形或F形或V形或Y形或D形或A形或C形或X形。

本发明的有益效果：智能机械手由中央控制系统和吊顶式机械手组成，吊顶式机械手安装方便占用空间小，且吊顶式机械手根据中央控制系统的各时间模块所预先设定好的时间参数，夹取工件移动到相应的工位上完成加工，全过程自动化操作，根据不同产品选取不同的智能机械手行进路轨以适应生产,节约人力物力，减少劳动强度，采用PLC与PCD电脑连接灵活精确控制加工时间，在不同加工工位选取不同程序使用来配合生产，提高产品合格率，加快生产速度提升产值，保证品质。

附图说明

图1是本发明的智能机械手行走路线示意图；

图2是本发明的吊顶机械手安装机构实施例1时的示意图；

图3是本发明的吊顶机械手安装机构实施例2时的示意图；

图4是本发明的吊顶机械手安装机构实施例3时的示意图；

图5是本发明的吊顶机械手安装机构实施例4时的示意图；

图6是本发明的吊顶机械手安装机构实施例5时的示意图；

图7是本发明的方框图；

图8是本发明的吊顶机械手的结构示意图；

图9是本发明的机械手本体的结构示意图；

图10是本发明的移动机构的结构示意简图；

图11是本发明的机械手本体各伺服电机的安装结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～7所示，一种智能表面处理生产系统的智能机械手，包括中央控制系统1和吊顶式机械手2， 表面处理生产系统按加工工序先后依次设有上料位31、活化处理工位32、第一水洗工位33、预镀铜工位34、碱铜处理工位35、第二水洗工位36、无镍白处理工位37、第三水洗工位38、钝化工位39、第四水洗工位310、预脱水啧淋工位311、热水洗工位312、干燥工位313和输送工位314，对于本领域的技术人员来说，上料位1安装有检测是否有滚筒4的传感器，传感器可以为称重传感器或光纤传感器，工件到达上料位1的称重平台上后，称重传感器感应有工件发出指令到中央控制系统1，或者光纤传感器所发出的光束被工件阻挡后，光纤传感器发出指令到中央控制系统1，而活化处理工位32、第一水洗工位33、预镀铜工位34、碱铜处理工位35、第二水洗工位36、无镍白处理工位37、第三水洗工位38、钝化工位39、第四水洗工位310、预脱水啧淋工位311、热水洗工位312、干燥工位313分别安装有活化处理装置、水洗装置、镀铜装置、碱铜处理装置、水洗装置、无镍白处理装置、水洗装置、钝化装置、水洗装置、脱水啧淋装置、热水洗装置、干燥装置是本领域的现有技术，在此不再累述，相应工位的装置如何对工件加工并不影响智能机械手夹取滚筒4移动，输送工位314安装有输送机以便把加工好的工件输送到下一工位。

具体的，中央控制系统1设有机械手驱动模块11和分别与活化处理工位32、第一水洗工位33、预镀铜工位34、碱铜处理工位35、第二水洗工位36、无镍白处理工位37、第三水洗工位38、钝化工位39、第四水洗工位310、预脱水啧淋工位311、热水洗工位312、干燥工位313相对应的活化处理时间模块12、第一水洗时间模块13、预镀铜时间模块14、碱铜处理时间模块15、第二水洗时间模块16、无镍白处理时间模块17、第三水洗时间模块18、钝化时间模块19、第四水洗时间模块110、预脱水啧淋时间模块111、热水洗时间模块112、干燥时间模块113，操作者可根据不同工件的加工工艺要求，通过程序设定预先在活化处理时间模块12、第一水洗时间模块13、预镀铜时间模块14、碱铜处理时间模块15、第二水洗时间模块16、无镍白处理时间模块17、第三水洗时间模块18、钝化时间模块19、第四水洗时间模块110、预脱水啧淋时间模块111、热水洗时间模块112、干燥时间模块113中设定好各模块的时间，上料位31的传感器检测装有工件的滚筒4到位时，机械手驱动模块11驱动吊顶式机械手2启动，吊顶式机械手2根据各时间模块所设定的时间值夹取滚筒4进入对应工位中定时加工，精确控制加工时间，减少误差，提高产品品质、合格率。

具体的，吊顶式机械手3夹取工件的行走路线为S形或U形或L形或一形或O形或M形或双I I形或E形或T形或J形或H形或F形或V形或Y形或D形或A形或C形或X形等多种，形式多样,适用范围广,工件的行走路线是根据上料位31、活化处理工位32、第一水洗工位33、预镀铜工位34、碱铜处理工位35、第二水洗工位36、无镍白处理工位37、第三水洗工位38、钝化工位39、第四水洗工位310、预脱水啧淋工位311、热水洗工位312、干燥工位313和输送工位314的布局而设置的路轨来配合生产要求，图1为S形路线示意图，当这些工位排列成一条直线时，吊顶式机械手3只需一台，行走路线一形。最优的行走路线为S形为图1中虚线部分，工位布局设置为S形，吊顶式机械手3采用3台，在相邻机械手之间设置交换位，以防出现干涉，3台机械手可同时动作驱动滚筒4在不同工位进行加工，互不影响，有效利用空间，加快生产速度。

如图8和9所示，吊顶式机械手2包括立柱21、滑轨22、移动机构23和机械手本体24，立柱21固定安装在地面上方，立柱21上方固定安装滑轨22，滑轨22滑动连接机械手本体24，移动机构23驱动机械手本体24沿滑轨22延伸方向移动，机械手本体24包括底座旋转机构241、肘部旋转机构242、腕部旋转机构243、手指旋转机构244，底座旋转机构241带动肘部旋转机构242、腕部旋转机构243、手指旋转机构244整体旋转，肘部旋转机构242带动腕部旋转机构243、手指旋转机构244整体旋转，腕部旋转机构243带动手指旋转机构244整体旋转，手指旋转机构244带动滚筒4旋转。

如图10所示，移动机构23包括移动伺服电机23a、齿轮23b、齿条23c和滑块23d，移动伺服电机23a固定安装在滑轨22一端，移动伺服电机输出轴连接齿轮23b，齿轮23b啮合齿条23c，齿条23c固定安装在机械手本体24的底座241a背面，底座241a两端滑动连接滑轨22，伺服电机23a驱动齿轮23b转动，齿轮23b驱动齿条23c移动，齿条23c带着机械手本体24整体移动从而夹取滚筒4在移动到相应加工工位。

如图9和11所示，底座旋转机构241包括底座241a和底座伺服电机241b，肘部旋转机构242包括肘部臂242a和肘部伺服电机242b，腕部旋转机构243包括腕部臂243a和腕部伺服电机243b，手指旋转机构244包括手指244a和手指伺服电机244b，底座伺服电机安装241b在底座241a上方中心处，底座伺服电机241b驱动肘部臂242a旋转，肘部臂242a前端安装肘部伺服电机242b，肘部伺服电机242b驱动腕部臂243a旋转，腕部臂243a前端安装腕部伺服电机243b，腕部伺服电机243b驱动手指244a旋转，手指244a前端安装手指伺服电机244b，手指伺服电机244b通过连接法兰连接滚筒4后驱动工件旋转。

具体的，机械手驱动模块11由PID控制单元、高速计算器以及带速度补偿的模拟单元组成，底座伺服电机、肘部伺服电机、腕部伺服电机、手指伺服电机控制的模拟电路调制方式为PWM控制，为保证各伺服电机的转动精度，调制脉冲的极性选择双极性控制模式，SPWM波的载波频率采用5KHz，变频传感器和变频功率分析装置选用30 KHz。

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)

1.一种智能表面处理生产系统的智能机械手，其特征在于：包括中央控制系统和吊顶式机械手， 表面处理生产系统按加工工序先后依次设有上料位、活化处理工位、第一水洗工位、预镀铜工位、碱铜处理工位、第二水洗工位、无镍白处理工位、第三水洗工位、钝化工位、第四水洗工位、预脱水啧淋工位、热水洗工位、干燥工位和输送工位，上料位安装有检测是否有滚筒的传感器，中央控制系统设有机械手驱动模块和与上述工位相对应的活化处理时间模块、第一水洗时间模块、预镀铜时间模块、碱铜处理时间模块、第二水洗时间模块、无镍白处理时间模块、第三水洗时间模块、钝化时间模块、第四水洗时间模块、预脱水啧淋时间模块、热水洗时间模块、干燥时间模块，上料位的传感器检测有工件时，机械手驱动模块驱动吊顶式机械手启动，吊顶式机械手根据各时间模块所设定的时间值夹取滚筒进入对应工位中定时加工。

2.根据权利要求1所述的一种智能表面处理生产系统的智能机械手，其特征在于：所述吊顶式机械手包括立柱、滑轨、移动机构和机械手本体，立柱固定安装在地面上方，立柱上方固定安装滑轨，滑轨滑动连接机械手本体，移动机构驱动机械手本体沿滑轨延伸方向移动，机械手本体包括底座旋转机构、肘部旋转机构、腕部旋转机构、手指旋转机构，底座旋转机构带动肘部旋转机构、腕部旋转机构、手指旋转机构整体旋转，肘部旋转机构带动腕部旋转机构、手指旋转机构整体旋转，腕部旋转机构带动手指旋转机构整体旋转，手指旋转机构带动滚筒旋转。

3.根据权利要求2所述的一种智能表面处理生产系统的智能机械手，其特征在于：所述移动机构包括移动伺服电机、齿轮、齿条和滑块，移动伺服电机固定安装在滑轨一端，移动伺服电机输出轴连接齿轮，齿轮啮合齿条，齿条固定安装在机械手本体的底座背面，底座两端滑动连接滑轨。

4.根据权利要求2所述的一种智能表面处理生产系统的智能机械手，其特征在于：底座旋转机构包括底座和底座伺服电机，肘部旋转机构包括肘部臂和肘部伺服电机，腕部旋转机构包括腕部臂和腕部伺服电机，手指旋转机构包括手指和手指伺服电机，底座伺服电机安装在底座上方中心处，底座伺服电机驱动肘部臂旋转，肘部臂前端安装肘部伺服电机，肘部伺服电机驱动腕部臂旋转，腕部臂前端安装腕部伺服电机，腕部伺服电机驱动手指旋转，手指前端安装手指伺服电机，手指伺服电机通过连接法兰驱动工件旋转。

5.根据权利要求4所述的一种智能表面处理生产系统的智能机械手，其特征在于：所述底座伺服电机、肘部伺服电机、腕部伺服电机、手指伺服电机控制的模拟电路调制方式为PWM控制。

6.根据权利要求2所述的一种智能表面处理生产系统的智能机械手，其特征在于：吊顶式机械手夹取工件的行走路线为S形或U形或L形或一形或O形或M形或双I I形或E形或T形或J形或H形或F形或V形或Y形或D形或A形或C形或X形。