一种机械手及其控制方法
阅读说明：本技术 一种机械手及其控制方法 (Manipulator and control method thereof ) 是由 章钢锋 陈君 于 2021-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种机械手及其控制方法,具有结构简单、成本低的特点,适用于老旧机床的改造,其技术方案要点是一种机械手,包括：固定架；上料机构,上料机构包括可旋转的料盘；取料爪,用于抓取料盘上的物料；平移机构,用于驱动取料爪在固定架上平移；升降机构,用于驱动取料爪的升降移动；其中,平移机构安装于固定架上且与固定架滑动连接,升降机构安装于平移机构上,取料爪安装于升降机构上,本发明适用于机械技术领域。(The invention discloses a manipulator and a control method thereof, which have the characteristics of simple structure and low cost, are suitable for the reconstruction of old machine tools, and have the technical scheme that the manipulator comprises the following components: a fixed mount; the feeding mechanism comprises a rotatable material tray; the material taking claw is used for grabbing materials on the material tray; the translation mechanism is used for driving the material taking claw to translate on the fixed frame; the lifting mechanism is used for driving the material taking claw to lift and move; the feeding device comprises a translation mechanism, a lifting mechanism, a material taking claw and a fixing frame, wherein the translation mechanism is arranged on the fixing frame and is in sliding connection with the fixing frame, the lifting mechanism is arranged on the translation mechanism, and the material taking claw is arranged on the lifting mechanism.)
技术领域
本发明属于机械手
技术领域
，特指一种机械手及其控制方法。背景技术
传统机床都是由人工实现上料和下料，导致人工成本高，加工效率慢，针对这种问题，已经开始了针对传统机床的改造，通过外置平移式机械手的方式实现自动上料和下料；但现有的机械手取料方式多为：料盘只能进行前后运动，而机械手上的取料爪只能进行左右平移和升降运动，且机械手通常由控制程序控制，但现有的取料方式，在进行二次取料时，由于料盘上工件位置发生了变化，因此需要控制程序重新计算位置，实现不同位置的抓料，这种机械手的程序复杂，成本较高，不适用于老旧机床的改造；因此针对这一问题进行了改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械手及其控制方法，具有结构简单、成本低的特点，适用于老旧机床的改造。
本发明的目的是这样实现的：一种机械手，包括：
固定架；
上料机构，上料机构包括可旋转的料盘；
取料爪，用于抓取料盘上的物料；
平移机构，用于驱动取料爪在固定架上平移；
升降机构，用于驱动取料爪的升降移动；
其中，平移机构安装于固定架上且与固定架滑动连接，升降机构安装于平移机构上，取料爪安装于升降机构上。
进一步的：所述上料机构还包括：第一驱动电机；
第一同步带轮，第一同步带轮安装于第一驱动电机的驱动轴上；
第二同步带轮，第二同步带轮与料盘之间同轴固定安装设置；
其中，第一同步带轮和第二同步带轮之间通过第一同步带传动。
进一步的：所述平移机构包括：
平移滑座，与固定架滑动连接；
主动同步带轮；
从动同步带轮，从动同步带轮与主动同步带轮之间通过第二同步带传动；
第二驱动电机，第二驱动电机用于驱动主动同步带轮的旋转；
其中，平移滑座与第二同步带固定连接，且固定架上设有导轨，平移滑座上设有与导轨滑动连接的滑槽。
进一步的：所述平移滑座内设有与第二同步带连接的张紧组件，张紧组件包括：
支架，固定于平移滑座内部；
两个副张紧轮，固定安装于支架的两端上；
主张紧轮，位于两个副张紧轮之间；
调节架，主张紧轮固定于调节架的底端；
螺纹杆，位于调节座的顶端；
调节螺母，与螺纹杆螺纹连接；
其中，调节架贯穿支架设置，且螺纹杆贯穿滑座的顶部，调节螺母位于滑座顶部的外侧。
进一步的：所述升降机构包括：
升降导杆，可上下滑动的安装于平移滑座上；
齿条，安装于升降导杆的一侧；
齿轮，与齿条相啮合；
第三驱动电机，安装于平移滑座上；
其中，齿轮安装于第三驱动电机的驱动轴上。
进一步的：所述机械手包括：
旋转气缸，倾斜的安装于升降导杆的底端；
第一气缸夹爪；
第二气缸夹爪；
其中，第一气缸夹爪和第二气缸夹爪呈90°夹角设置，且第一气缸夹爪和第二气缸夹爪共同设置于旋转气缸的旋转端上。
进一步的：所述料盘上设有若干呈环形阵列排布的料槽。
一种机械手的控制方法，包括以下步骤：
一、平移机构驱动取料爪移动至料盘上方；
二、升降机构驱动取料爪下降并通过第一气缸夹爪抓取待加工工件；
三、升降机构驱动取料爪上升，并通过平移机构驱动取料爪移动至机床上方；
四、升降机构驱动取料爪下降，然后通过平移机构的微调并通过第二气缸夹爪抓取已加工完成的成品工件；
五、旋转气缸的旋转端旋转180°，然后通过平移机构的微调并通过第一气缸夹爪将待加工工件送入机床的夹具内；
六、最后平移机构和升降机构驱动取料爪上升复位，并再次移动至料盘上方，在移动至料盘上方前，第二气缸夹爪成品工件，使得成品工件落入料盘前方的下料框内，然后再通过第二气缸夹爪重新抓取待加工工件，并以此循环往复。
通过采用上述技术方案，可以实现自动上下料操作，且采用旋转式料盘的上料方式，取料爪只需要进行定点取料，步骤更加简化，成本更低，适用于老旧机床的改造。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中平移滑座的剖视结构示意图；
图3是本发明中张紧组件的结构示意图；
图4是本发明中料盘的结构示意图；
图中附图标记为：1、固定架；2、料盘；3、第一驱动电机；4、第一同步带轮；5、第二同步带轮；6、平移滑座；7、主动同步带轮；8、从动同步带轮；9、第二同步带；10、导轨；11、支架；12、副张紧轮；13、主张紧轮；14、调节架；15、螺纹杆；16、调节螺母；17、升降导杆；18、齿条；19、齿轮；20、第三驱动电机；21、旋转气缸；22、第一气缸夹爪；23、第二气缸夹爪；24、料槽。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1-4：
一种机械手，包括
固定架1；
上料机构，上料机构包括可旋转的料盘2；
取料爪，用于抓取料盘2上的物料；
平移机构，用于驱动取料爪在固定架1上平移；
升降机构，用于驱动取料爪的升降移动；
其中，平移机构安装于固定架1上且与固定架1滑动连接，升降机构安装于平移机构上，取料爪安装于升降机构上。
可以实现取料爪的升降和平移运动，本结构中，料盘2选用可旋转的方式，使得取料爪在抓料时，料盘2可以带动工件旋转到指定位置，取料爪只需要进行定点抓料，机械手的控制程序可以大大简化，成本下降。
所述上料机构还包括：第一驱动电机3；
第一同步带轮4，第一同步带轮4安装于第一驱动电机3的驱动轴上；
第二同步带9轮5，第二同步带9轮5与料盘2之间同轴固定安装设置；
其中，第一同步带轮4和第二同步带9轮5之间通过第一同步带传动。
第二同步带9轮5与料盘2安装于同一转轴上，通过同步带的传动方式，可以根据选择两个同步带轮的直径大小，调节传动比，因此第一驱动电机3上不再需要额外设置减速电机，可以降低成本。
所述平移机构包括：
平移滑座6，与固定架1滑动连接；
主动同步带轮7；
从动同步带轮8，从动同步带轮8与主动同步带轮7之间通过第二同步带9传动；
第二驱动电机，第二驱动电机用于驱动主动同步带轮7的旋转；
其中，平移滑座6与第二同步带9固定连接，且固定架1上设有导轨10，平移滑座6上设有与导轨10滑动连接的滑槽。
通过第二同步带9的传动，可以带动平移滑座6在固定架1上滑移，且通过同步带的传动方式，相比传统齿轮19传动装置，成本更低。
所述平移滑座6内设有与第二同步带9连接的张紧组件，张紧组件包括：
支架11，固定于平移滑座6内部；
两个副张紧轮12，固定安装于支架11的两端上；
主张紧轮13，位于两个副张紧轮12之间；
调节架14，主张紧轮13固定于调节架14的底端；
螺纹杆15，位于调节座的顶端；
调节螺母16，与螺纹杆15螺纹连接；
其中，调节架14贯穿支架11设置，且螺纹杆15贯穿滑座的顶部，调节螺母16位于滑座顶部的外侧。
支架11与平移滑座6内壁可以为焊接固定，张紧组件与同步带连接，使得副张紧轮12位于第二同步带9的外侧，主张紧轮13位于第二同步带9的内侧，且副张紧轮12和主张紧轮13均为固定安装，无法自主旋转，既能使得第二同步带9能够带动平移滑座6滑移，又能通过张紧组件调节第二同步带9的张力，避免因第二同步带9松动，而影响传动精度；
其原理为：当旋拧调节螺母16时，由于调节架14被支架11周向限位，调节架14只能实现升降运动，因此主张紧轮13可以实现升降，当主张紧轮13上升时，对第二同步带9能够实现张紧的作用，避免第二同步带9松动造成平移滑座6滑动精度不高的问题。
所述升降机构包括：
升降导杆17，可上下滑动的安装于平移滑座6上；
齿条18，安装于升降导杆17的一侧；
齿轮19，与齿条18相啮合；
第三驱动电机20，安装于平移滑座6上；
其中，齿轮19安装于第三驱动电机20的驱动轴上。
平移滑座6上设有导套，升降导杆17可以相对导套上下滑动，且通过第三驱动电机20驱动齿轮19旋转，并带动齿条18升降，再通过齿条18带动升降导杆17实现升降。
所述机械手包括：
旋转气缸21，倾斜的安装于升降导杆17的底端；
第一气缸夹爪22；
第二气缸夹爪23；
其中，第一气缸夹爪22和第二气缸夹爪23呈90°夹角设置，且第一气缸夹爪22和第二气缸夹爪23共同设置于旋转气缸21的旋转端上。
由于在料盘2上抓料时，需要由上下运动进行抓取，而在抓取机床夹具上已加工完成的工件需要左右运动抓取，因此设置了两个呈90°夹角的气缸夹爪，且可以旋转替换，方便上下料。
所述料盘2上设有若干呈环形阵列排布的料槽24，料槽21用于放置待加工工件，由于其呈环形阵列排布，因此每取料一个后，可通过旋转一定角度，使得下一待加工工件移动至指定位置。
一种机械手的控制方法，包括以下步骤：
一、平移机构驱动取料爪移动至料盘2上方；
二、升降机构驱动取料爪下降并通过第一气缸夹爪22抓取待加工工件；
三、升降机构驱动取料爪上升，并通过平移机构驱动取料爪移动至机床上方；
四、升降机构驱动取料爪下降，然后通过平移机构的微调并通过第二气缸夹爪23抓取已加工完成的成品工件；
五、旋转气缸21的旋转端旋转180°，然后通过平移机构的微调并通过第一气缸夹爪22将待加工工件送入机床的夹具内；
六、最后平移机构和升降机构驱动取料爪上升复位，并再次移动至料盘2上方，在移动至料盘2上方前，第二气缸夹爪23成品工件，使得成品工件落入料盘2前方的下料框内，然后再通过第二气缸夹爪23重新抓取待加工工件，并以此循环往复。
上料过程中，取料爪只需要进行定点取料，控制程序不再需要计算取料位置，控制步骤简化，适用性好。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
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