CN112830228B - 桁架机器人双机械手多点抓取自动送料系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种桁架机器人双机械手多点抓取自动送料系统，包括：通过桁架拖板设置于X轴桁架上的Z轴桁架、双爪机械手、上料输送机、至少一台加工设备、下料输送机和控制器，其中：Z轴桁架与双爪机械手相连，上料输送机、加工设备和下料输送机依次设置，上料输送机和下料输送机与X轴桁架平行或垂直设置，双爪机械手通过接收控制器传来的控制信号实现转位并通过接收传来的停止信号实现缓冲。本发明实现单一工序多台设备的桁架机器人自动送料，X轴桁架运行一次可运送两个工件，效率成倍提升，且控制灵活，多台设备能够选择性停机，符合现场维护换刀等局部停机而系统工作不间断的要求，最大限度提升了工作效率。

Description

桁架机器人双机械手多点抓取自动送料系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种自动化生产领域的技术，具体是一种桁架机器人双机械手多点抓取自动送料系统及其控制方法。

背景技术

实现生产自动化有较高的经济性，在生产线规划过程中，无人操作的全自动化生产系统成为首选。现有的单元生产或单机生产加工线，也常常通过合理的自动化改造而实现无人自动化生产。自动化输送作为实现自动化生产的基础技术得到重视。实际生产中，因为节拍关系，经常会有一个工序多台设备的情况，这种情况下，采用点到点的单Z轴带单机械手桁架机器人需要多次在取放料点之间来回运行，导致自动化送料系统节拍时间难以匹配生产设备本身的工作节拍；采用多Z轴，往往因为布局限制或者由于多余动作，而限制了提升送料系统节拍能力。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种桁架机器人双机械手多点抓取自动送料系统及其控制方法，为单Z轴桁架机器人，具有多个机械手的输送系统，减少桁架来回运行时间，有效提升节拍。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：通过桁架拖板设置于X轴桁架上的Z轴桁架、双爪机械手、上料输送机、至少一台加工设备、下料输送机和控制器，其中：Z轴桁架与双爪机械手相连，上料输送机、加工设备和下料输送机依次设置，上料输送机和下料输送机与X轴桁架平行或垂直，双爪机械手通过接收控制器传来的控制信号实现转位并通过接收传来的停止信号实现缓冲。

所述的双爪机械手包括：缓冲装置、摆动气缸、两个气爪和四个卡爪手指，其中：缓冲装置、摆动气缸和气爪相连，四个卡爪手指两个一组分别设置于气爪内。

所述的缓冲装置包括：两套缓冲结构，以及摆动气缸连接板、气爪连接板和接近开关，其中：摆动气缸连接板设置于缓冲结构和摆动气缸之间，气爪连接板设置于摆动气缸和气爪之间，接近开关设置于摆动气缸连接板上，当气缸连接板和气爪连接板之间的距离缩短接近开关失去常开信号触发紧急停止以避免设备损坏。

所述的缓冲结构包括：由内而外依次为导向轴、导向套和保护套，以及设置于顶部的限位盖。

所述的上料输送机和下料输送机采用链板输送机，该链板上进一步设有固定的工件支撑装置以保证工件之间的节距与双爪机械手两个气爪的中心距相同。

本发明涉及一种上述系统的控制方法，双爪机械手每次从上料输送机上抓取两个未加工工件，程序控制机械手转位并移动至加工设备上料点放置未加工工件，并取走该加工设备下料点已加工工件，机械手循环上下料直至两个气爪均抓到已加工工件，控制器控制X轴桁架运行至下料输送机，机械手放下已加工工件，控制器通过计算计数器指针实现多台加工设备循环遍历，从而实现双爪机械手多台加工设备的上下料自动输送。

所述的计算计数器指针具体是指控制算法中的工位变量数列位置下标，用以标记机械手移动X轴目标(如X1，X2，X3...的1,2,3等等)。

所述的机械手转位是指：摆动气缸通过两组电磁阀控制四根气管中的气压组合使机械手停在0°、+90°、-90°三个角度位置中的任意一个以调整工件姿态。

技术效果

与现有技术相比，本发明使单一工序多台设备的桁架机器人自动送料，X轴桁架运行一次可运送两个工件。通过计算计数器指针，实现多台设备循环遍历，从而完成双机械手多台设备的上下料自动输送，效率成倍提升，且控制灵活，多台加工设备能够选择性停机，符合现场维护换刀等局部停机而系统工作不间断的要求，最大限度提升了工作效率。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例的双爪机械手的结构示意图；

图中：a为双爪机械手的示意图；b为双爪机械手的主视图；

图3为本实施例自动送料系统的控制流程图；

图中：X轴桁架1、桁架拖板2、Z轴桁架3、机械手4、工件5、桁架立柱6、下料输送机7、下料输送机下料点8、第一加工设备～第三加工设备9～11、上料输送机12、加工设备下料点13、加工设备上料点14、机械手安装板15、限位盖16、保护套17、导向套18、导向轴19、摆动气缸连接板20、气爪连接板21、气爪22、螺钉23、气爪手指24、接近开关25、摆动气缸26、上料道L1、下料道L2。

具体实施方式

本实施例应用的工件5为轴类零件且两端不相同，双爪机械手4在送料过程中需要适当转位以满足位姿要求。

如图1所示，本实施例包括：X轴桁架1、桁架拖板2、Z轴桁架3、桁架立柱6、双爪机械手4、下料输送机7、第一加工设备至第三加工设备9～11和上料输送机12，其中：Z轴桁架3通过桁架拖板2设置于X轴桁架1上，桁架立柱6与X轴桁架1的两端相连以支撑X轴桁架1，双爪机械手4与Z轴桁架3通过机械手安装板15相连，下料输送机7、第一加工设备至第三加工设备9～11和上料输送机12依次设置，上料输送机12与X轴桁架1垂直设置，下料输送机7与X轴桁架1平行设置。

所述的加工设备为单工序且具有上下料料道、托盘及阻挡器，其中：阻挡器能够挡停或释放工件，料道确保加工具有充裕的缓冲区以减少桁架的等待时间，适应总的节拍要求，工件5能够通过料道自动进入加工区域并在加工完成后到达下料点。

所述的X轴桁架1和Z轴桁架3由伺服电机驱动，下料输送机7由感应电机驱动。

如图2所示，所述的双爪机械手4包括：缓冲装置、摆动气缸26、两个气爪22和四个卡爪手指24，其中：缓冲装置、摆动气缸26和气爪22相连，四个卡爪手指24两个一组分别设置于气爪22内且卡爪手指24的连接面为槽型并由螺钉23与气爪22锁紧以实现定位。

所述的缓冲装置包括：两套缓冲结构，以及摆动气缸连接板20、气爪连接板21和接近开关25，其中：摆动气缸连接板20设置于缓冲结构和摆动气缸26之间，气爪连接板21设置于摆动气缸26和气爪22之间，接近开关25设置于摆动气缸连接板20上，接近开关25摆动气缸连接板20和气爪连接板21之间的距离缩短则失去常开信号并触发紧急停止信号以避免系统损坏。

所述的缓冲结构包括：由内而外依次为导向轴19、导向套18和保护套17，以及设置于顶部的限位盖16。

所述的摆动气缸26能够实现机械手4的0、+90°和-90°三个位置的转位。

所述的上料输送机12和下料输送机7采用链板输送机，该链板上进一步设有固定的V字形工件支撑装置以保证工件5之间的节距与两个气爪22的中心距相同。

如图3所示，本实施例涉及上述系统的控制方法，双爪机械手4每次从上料输送机12的上料道L1上抓取两个未加工工件5，控制器控制机械手4转位并移动至加工设备上料点14放置未加工工件5，并取走该加工设备下料点13已加工工件5，机械手4循环抓取已加工工件5直至两个气爪22均抓到已加工工件5，控制器控制X轴桁架1运行至下料输送机7的下料道L2，机械手4放下两个已加工工件5，控制器通过计算计数器指针实现三台加工设备循环遍历，从而实现上下料自动输送。

本装置通过双机械手和长行程机器人，实现一个定距上料输送机和一个定距下料输送机，满足3台相同工序设备的高效上下料，可转位定中心距的双爪机械手的中心距与上下料输送机工件中心距相同，且具有转位和缓冲保护功能。

由上述自动化送料系统，可以选择允许启用或关闭第一加工设备至第三加工设备9～11中的一台或多台，只要保留一台设备，系统仍然可以正常工作。工作时，双爪机械手每次从上料输送机上抓取两个未加工工件，程序控制机械手转位并移动至加工设备上料点放置未加工工件，并取走该加工设备下料点已加工工件，机械手循环上下料直至两个气爪均抓到已加工工件，控制器控制X轴桁架运行至下料输送机，机械手放下已加工工件，控制器通过计算计数器指针(X轴坐标数列下标)实现多台加工设备循环遍历，从而实现双爪机械手多台加工设备的上下料自动输送。

实际运行中，根据由于采用了双爪机械手同时抓取2件工件，桁架X轴一来回实现对2台设备上下料操。对于长20米的桁架机械手，最高运行速度设置到1.5m/s(低于桁架机器人实际限速不大于2m/s)，即可满足每2件80秒，即单件40秒的送料节拍(还要考虑Z轴运动，抓放料等时间)，如果不采用双机械手，这是不可能做到的。

与现有技术相比，本发明具有效率成倍提升且控制灵活的优点，多台加工设备能够选择性停机，符合现场维护换刀等局部停机而系统工作不间断的要求，且合理利用了桁架机械人的工作效率，从而最大限度提升了工作效率。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (1)

1.一种桁架机器人双机械手多点抓取自动送料系统的控制方法，其特征在于，所述的系统包括：通过桁架拖板设置于X轴桁架上的Z轴桁架、双爪机械手、上料输送机、至少一台加工设备、下料输送机和控制器，其中：Z轴桁架与双爪机械手相连，上料输送机、加工设备和下料输送机依次设置，上料输送机和下料输送机与X轴桁架平行或垂直，双爪机械手通过接收控制器传来的控制信号实现转位，并通过接收传来的机械手上的接近开关失去信号触发急停，实现缓冲保护；

所述的控制方法是指：双爪机械手每次从上料输送机上抓取两个未加工工件，控制器控制机械手转位并移动至加工设备上料点放置未加工工件，并取走该加工设备下料点已加工工件，机械手循环上下料直至两个气爪均抓到已加工工件，控制器控制X轴桁架运行至下料输送机，机械手放下已加工工件，控制器通过计算计数器指针实现多台加工设备循环遍历，从而实现双爪机械手多台加工设备的上下料自动输送；

所述的计算计数器指针具体是指控制算法中的工位变量数列位置下标，用以标记机械手移动X轴目标；

所述的机械手转位是指：摆动气缸通过两组电磁阀控制四根气管中的气压组合使机械手停在0°、+90°、-90°三个角度位置中的任意一个以调整工件姿态；

所述的双爪机械手包括：缓冲装置、摆动气缸、两个气爪和四个卡爪手指，其中：缓冲装置、摆动气缸和气爪相连，四个卡爪手指两个一组分别设置于气爪内；

所述的缓冲装置包括：两套缓冲结构，以及摆动气缸连接板、气爪连接板和接近开关，其中：摆动气缸连接板设置于缓冲结构和摆动气缸之间，气爪连接板设置于摆动气缸和气爪之间，接近开关设置于摆动气缸连接板上，接近开关获取气缸连接板和气爪连接板之间的距离缩短则失去常开信号并触发紧急停止信号以避免设备损坏；

所述的缓冲结构包括：由内而外依次为导向轴、导向套和保护套，以及设置于顶部的限位盖；

所述的上料输送机和下料输送机采用链板输送机，链板输送机的链板上进一步设有固定的工件支撑装置以保证工件之间的节距与双爪机械手两个气爪的中心距相同；

所述的卡爪手指的连接面为槽型并由螺钉与气爪锁紧以实现定位；

所述的加工设备为单工序且具有上下料工位。

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