一種氣動搬運機械手機械機構(gòu)與控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣動搬運機械手機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)，屬于氣動搬運機械手領(lǐng)域，是一種定位準確、易于實現(xiàn)的氣動搬運搬運手機械結(jié)構(gòu)和控制電路，尤其適用于空調(diào)中注塑葉片的點位搬運。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的機械手應(yīng)用場合多采用的是電動伺服的驅(qū)動方式，這是因為電動伺服技術(shù)經(jīng)歷了長時間的發(fā)展，已經(jīng)成為了非常成熟的技術(shù)(楊振球，簡易型精確定位氣動機械手的研宄及其應(yīng)用[D]武漢:華中科技大學，2006)。驅(qū)動電機一股采用步進電機，交、直流伺服電機等。采用電氣驅(qū)動的機械手的特點是驅(qū)動力較大，控制精度非常高，相應(yīng)快，控制方案靈活，信號檢測和處理方便，電源獲取容易。但是電機伺服驅(qū)動機械手價格昂貴，限制了它的使用范圍，人們開始尋找新的，經(jīng)濟的驅(qū)動方式來驅(qū)動機械手，而氣動驅(qū)動方式就是符合這一要求的驅(qū)動類型。
[0003]氣動機械手強調(diào)模塊化的形式，現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動機械手在控制方面采用了先進的閥島技術(shù)(可重復(fù)編程)，氣動伺服系統(tǒng)(可實現(xiàn)任意位置上的精確定位)，在執(zhí)行機構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)(李昌輝，自動上料機器人系統(tǒng)開發(fā)[D]哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學，2009)。但部分工作場合只需要將零件在兩個點位之間進行往復(fù)搬運，使用氣動伺服系統(tǒng)的機械手定位精度高，雖然能夠完成相關(guān)功能，但是成本偏高。氣動機械手的機械臂若要實現(xiàn)一定角度的旋轉(zhuǎn)，需要使用擺動氣缸，而擺動氣缸的定位精度一股不高，不能進行較高精度的定位。因此，研制一種不使用擺動氣缸，機械臂可以進行一定角度旋轉(zhuǎn)并可以兩點較高精度定位的氣動機械手對降低氣動機械手生產(chǎn)成本具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決成本問題和滿足企業(yè)需求的前提下，本發(fā)明提出了一種氣動搬運機械手機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種氣動搬運機械手機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)，包括氣動搬運機械手機械機構(gòu)及其氣動搬運機械手控制系統(tǒng)；所述氣動搬運機械手機械機構(gòu)包括水平伸縮氣缸固定座、水平伸縮氣缸、水平支撐座、轉(zhuǎn)動臂、豎直升降氣缸、夾爪固定座、夾爪、轉(zhuǎn)動軸、I接頭；所述水平伸縮氣缸固定座固定在水平支撐座上，所述水平伸縮氣缸固定座的一側(cè)面與水平伸縮氣缸一端固定，水平伸縮氣缸的另一端通過螺紋連接I接頭，I接頭與轉(zhuǎn)動臂一端端孔通過螺栓固定連接，轉(zhuǎn)動臂中部能夠圍繞固定在水平支撐座上的轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動臂另一端與豎直升降氣缸固定，豎直升降氣缸下端與夾爪固定座固定，夾爪通過螺釘安裝在夾爪固定座上；
[0006]所述氣動搬運機械手控制系統(tǒng)包括磁性開關(guān)、功能按鍵、光耦隔離電路、三態(tài)緩沖器、單片機STC89C52RC主控電路模塊、譯碼器A、譯碼器B、開機延時電路、反向電路、鎖存器、繼電器驅(qū)動模塊、繼電器、電磁閥、執(zhí)行氣缸；所述磁性開關(guān)和功能按鍵接入光耦隔離電路的輸入端，光耦隔離電路的輸出端與三態(tài)緩沖器的數(shù)據(jù)輸入端相連，三態(tài)緩沖器的數(shù)據(jù)輸出端與單片機STC89C52RC主控電路模塊的數(shù)據(jù)輸入口相連，所述單片機STC89C52RC主控電路模塊分別連接譯碼器A的使能端和地址端、譯碼器B的使能端和地址端以及鎖存器，譯碼器A的輸出端連接三態(tài)緩沖器的使能端，譯碼器B的數(shù)據(jù)輸出口與反向電路的輸入端相連，反向電路的輸出端與鎖存器的鎖存使能端相連，開機延時電路的輸入端與鎖存器的輸出使能端相連，鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端與繼電器驅(qū)動模塊的輸入端相連，繼電器驅(qū)動模塊的輸出端與繼電器的線圈相連，繼電器的輸出端與電磁閥的線圈相連，電磁閥與執(zhí)行氣缸相連。
[0007]進一步，所述水平伸縮氣缸固定座呈L形，底部安裝有深溝球軸承，能夠圍繞其旋轉(zhuǎn)中心在水平支撐座上旋轉(zhuǎn)。
[0008]進一步，所述夾爪由兩個單作用氣缸即抱具氣缸組成，夾爪固定座上面設(shè)計了 4條溝槽，使用蝶形螺栓將抱具氣缸固定于夾爪固定座上，通過調(diào)節(jié)蝶形螺栓在溝槽中的位置，使抱具氣缸可以位于不同的位置以適應(yīng)不同尺寸零件的夾取。
[0009]進一步，所述功能按鍵具有手動/自動檔位開關(guān)，用于選擇機械手的工作模式，單步自復(fù)按鈕，用于手動控制機械手進行單步運動。
[0010]進一步，所述開機延時電路是阻容延時電路。
[0011]進一步，所述反向電路是NPN三級管組成的反向電路。
[0012]進一步，所述繼電器采用的是雙刀雙擲類型，用于控制兩個相同類型氣缸同時作相同的動作。
[0013]進一步，所述單片機STC89C52RC主控電路模塊用于處理所采集的磁性開關(guān)、功能按鍵輸入信號，并按照預(yù)先設(shè)定的程序控制電磁閥的通斷，使得執(zhí)行氣缸完成相應(yīng)的動作。
[0014]進一步，所述磁性開關(guān)用來檢測水平伸縮氣缸和豎直升降氣缸是否運動到位。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:該機械手的機械結(jié)構(gòu)中包含平面連桿機構(gòu)中的搖塊機構(gòu)，水平伸縮氣缸的直線運動可以推動轉(zhuǎn)動臂進行一定角度的旋轉(zhuǎn)，代替了一股機械手中的電機或者旋轉(zhuǎn)氣缸，簡化了機械手的控制系統(tǒng)并且這種機械結(jié)構(gòu)還具有較高的旋轉(zhuǎn)定位精度。本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的核心則采用了成本較低，運行速度快，實時性好的單片機，所有的電路模塊按照工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的要求進行設(shè)計，具有較強的抗干擾能力與穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明中氣動搬運機械手控制系統(tǒng)原理框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明中氣動搬運機械手機械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實施例中氣動搬運機械手搬運對象即空調(diào)中的注塑葉片示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明中的氣動搬運機械手組成注塑葉片自動化生產(chǎn)線示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明中氣動搬運機械手自動運行動作流程圖。
[0021]圖中:1磁性開關(guān)；2功能按鍵；3光耦隔離電路；4三態(tài)緩沖器；5單片機STC89C52RC主控電路模塊；6譯碼器I ;7譯碼器2 ；8開機延時電路；9反向電路；10鎖存器；11繼電器驅(qū)動模塊；12繼電器；13電磁閥；14執(zhí)行氣缸；15水平伸縮氣缸固定座；16水平伸縮氣缸；17水平支撐座；18轉(zhuǎn)動臂；19豎直升降氣缸；20夾爪固定座；21夾爪；22轉(zhuǎn)動軸；231接頭；24螺栓；25轉(zhuǎn)盤；26電機；27氣動搬運機械手A ；28注塑葉片缺料缺陷診斷裝置；29支架I ;30氣動搬運機械手B ；31滑塊；32氣缸I ;33支架2 ；34滑槽。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明“，多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0024]如圖1-2所示，氣動搬運機械手的機械機構(gòu)主要包括:水平伸縮氣缸固定座15、水平伸縮氣缸16、水平支撐座17、轉(zhuǎn)動臂18、豎直升降氣缸19、夾爪固定座20、夾爪21、轉(zhuǎn)動軸22、I接頭23、螺栓24。水平伸縮氣缸固定座15底部安裝有深溝球軸承，可以圍繞其旋轉(zhuǎn)中心在水平支撐座17上旋轉(zhuǎn)，這可以使得水平伸縮氣缸16的直線運動推動轉(zhuǎn)動臂18進行一定角度的旋轉(zhuǎn)，具有較高的旋轉(zhuǎn)定位精度。夾爪21由兩個單作用氣缸即抱具氣缸組成，夾爪21固定座上面設(shè)計了 4條溝槽，使用蝶形螺栓將抱具氣缸固定于夾爪固定座上，通過調(diào)節(jié)蝶形螺栓在溝槽中的位置，使抱具氣缸可以位于不同的位置以適應(yīng)不同尺寸零件的夾取。
[0025]氣動搬運機械手的控制系統(tǒng)主要包括:磁性開關(guān)1、功能按鍵2、光耦隔離電路3、三態(tài)緩沖器4、單片機STC89C52RC主控電路模塊5、譯碼器A6、譯碼器B7、開機延時電路8、反向電路9、鎖存器10、繼電器驅(qū)動模塊11、繼電器12、電磁閥13、執(zhí)行氣缸14，所述執(zhí)行氣缸14包括上述氣動搬運機械手的機械機構(gòu)中的水平伸縮氣缸16、豎直升降氣缸19、夾爪21的兩個抱具氣缸。
[0026]光耦隔離電路3將磁性開關(guān)I與功能按鍵2的信號轉(zhuǎn)換成單片機可以接收的信號，同時光耦隔離電路3實現(xiàn)了其輸入端與輸出端的電氣隔離，使得控制電路具有較強的抗干擾能力。數(shù)據(jù)向單片機傳送時需要經(jīng)過數(shù)據(jù)總線，但數(shù)據(jù)總線也承擔著輸出數(shù)據(jù)的任務(wù)，為了實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)只在輸入傳送過程中占用數(shù)據(jù)總線，因此使用三態(tài)緩沖器4來使能輸出數(shù)據(jù)進入單片機的數(shù)據(jù)總線。譯碼器A6的輸出端用于控制三態(tài)緩沖器4的使能端，一共可以拓展8個三態(tài)緩沖器4，使得輸入信號的個數(shù)最多可以達到64個。
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