一种多自由度自动控制机械手的制作方法

本发明涉及一种多自由度自动控制机械手，属于机电控制技术领域。

背景技术：

随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加了生产成本，原有的生产装料装置也远远不能满足当前高度自动化的需要。基于此，如何减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性、降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。

PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料，在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。

因此，如何设计一种多自由度的机械手，并利用PLC控制技术对其进行灵活控制，对于产品的搬运以及抓取具有极其重要的作用。

技术实现要素：

本发明针对现有的技术问题，提供一种多自由度自动控制机械手，目的是提高机械手操作的灵活性，拟解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多自由度自动控制机械手，其包括安装板、U型支架、水平分度转盘、伸缩气缸、锁扣机构、支撑臂杆、竖直转盘、角度调节盘、机械臂、固定板、机械手气缸、机械手和PLC控制器，其特征在于，所述的安装板上固定设置有U型支架,所述U型支架上固定设置有所述水平分度转盘,所述水平分度转盘上固定设置有所述伸缩气缸,所述的伸缩气缸的活塞杆上固定设置有所述支撑臂杆,所述支撑臂杆上固定设置有所述竖直转盘，所述竖直转盘上设置有所述角度调节盘，所述角度调节盘上设置有机械臂，所述机械臂的端部固定设置有所述固定板，所述固定板上通过所述机械手气缸连接设置有所述机械手，所述水平分度转盘、伸缩气缸、竖直转盘、角度调节盘、机械手气缸和机械手的动作均由所述PLC控制器进行控制。

进一步，作为优选，所述机械手包括底板、抓紧气缸、机械爪、定位弹簧、定位球、定位压紧杆和压力传感器，其中，所述的底板的一端固定设置有一个所述机械爪，所述底板的另一端可滑动的设置有另一个所述机械爪，固定设置的机械爪与滑动设置的机械爪之间采用所述抓紧气缸连接设置，每个所述机械爪上均设置有多个定位凹槽，所述定位凹槽内可滑动的设置有所述定位压紧杆，所述定位压紧杆的底端与所述定位凹槽的底部之间设置有所述定位弹簧，所述定位压紧杆的外端固定设置有所述定位球，所述定位球上设置有所述压力传感器，所述压力传感器、抓紧气缸均与所述PLC连接，以便使得所述机械手由所述PLC进行控制；所述锁扣机构包括锁紧气缸、锁紧固定板、拉簧、锁紧球和锁紧定位块，其中，所述锁紧固定板固定设置在所述U型支架上端面上，所述锁紧气缸的活塞杆穿过所述锁紧固定板设置，所述锁紧气缸的活塞杆的端部固定设置有所述锁紧球，所述锁紧球上设置有所述锁紧定位块，所述锁紧球与所述锁紧固定板之间设置有所述拉簧，所述锁紧气缸固定设置在所述U型支架的上端面上，所述水平分度转盘的圆周壁上阵列设置有多个所述锁紧球凹槽，所述锁紧球凹槽上设置有锁紧定位槽，所述锁紧球与所述锁紧球凹槽配合，所述锁紧定位块与所述锁紧定位槽配合设置。

进一步，作为优选，所述锁紧定位槽的形状为等腰梯形结构。

进一步，作为优选，所述机械爪的前端为锥形尖端。

进一步，作为优选，所述水平分度转盘、竖直转盘和角度调节盘均采用齿轮调节结构，且齿轮调节结构均由步进电机驱动，所述步进电机与所述PLC控制器连接。

进一步，作为优选，所述PLC控制器设置在所述U型支架的U型框内。

进一步，作为优选，所述水平分度转盘、伸缩气缸、竖直转盘、角度调节盘、机械手气缸和机械手均可独立动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用PLC控制器进行控制，提高了机械手控制的灵活性和快速性，通过水平分度转盘和竖直转盘，实现了机械手的多个角度的转动，同时，设置了角度调节盘，实现了机械手在任何角度的抓取，同时，本发明设置了水平分度转盘的锁扣机构，保证了在特殊情况下的分度需求，此外，本发明的机械手上采用拉簧和定位球对工件进行抓紧定位，提高了工件的定位精度，通过设置压力传感器，能够有效的防止抓紧力过大导致损坏物品的情况。

附图说明

图1是本发明的一种多自由度自动控制机械手的结构示意图；

图2是本发明的一种多自由度自动控制机械手的机械手的结构示意图；

图3是本发明的一种多自由度自动控制机械手的锁扣机构的结构示意图；

其中，1、安装板，2、U型支架，3、水平分度转盘，4、伸缩气缸，5、锁扣机构，6、支撑臂杆，7、竖直转盘，8、角度调节盘，9、机械臂，10、固定板，11、机械手气缸，12、机械手，13、底板，14、抓紧气缸，15、机械爪，16、定位弹簧，17、定位球，18、定位压紧杆，19、压力传感器，20、锁紧气缸，21、锁紧固定板，22、拉簧，23、锁紧球，24、锁紧定位块，25、锁紧球凹槽，26、锁紧定位槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种多自由度自动控制机械手，其包括安装板1、U型支架2、水平分度转盘3、伸缩气缸4、锁扣机构5、支撑臂杆6、竖直转盘7、角度调节盘8、机械臂9、固定板10、机械手气缸11、机械手12和PLC控制器，其特征在于，所述的安装板1上固定设置有U型支架2,所述U型支架2上固定设置有所述水平分度转盘3,所述水平分度转盘3上固定设置有所述伸缩气缸4,所述的伸缩气缸4的活塞杆上固定设置有所述支撑臂杆6,所述支撑臂杆6上固定设置有所述竖直转盘7，所述竖直转盘7上设置有所述角度调节盘8，所述角度调节盘8上设置有机械臂9，所述机械臂9的端部固定设置有所述固定板10，所述固定板10上通过所述机械手气缸11连接设置有所述机械手12，所述水平分度转盘、伸缩气缸、竖直转盘、角度调节盘、机械手气缸和机械手的动作均由所述PLC控制器进行控制。

在本实施例中，所述机械手包括底板13、抓紧气缸14、机械爪15、定位弹簧16、定位球17、定位压紧杆18和压力传感器19，其中，所述的底板13的一端固定设置有一个所述机械爪15，所述底板13的另一端可滑动的设置有另一个所述机械爪，固定设置的机械爪与滑动设置的机械爪之间采用所述抓紧气缸14连接设置，每个所述机械爪上均设置有多个定位凹槽，所述定位凹槽内可滑动的设置有所述定位压紧杆18，所述定位压紧杆18的底端与所述定位凹槽的底部之间设置有所述定位弹簧16，所述定位压紧杆的外端固定设置有所述定位球17，所述定位球上设置有所述压力传感器19，所述压力传感器、抓紧气缸均与所述PLC连接，以便使得所述机械手由所述PLC进行控制；所述锁扣机构包括锁紧气缸20、锁紧固定板21、拉簧22、锁紧球23和锁紧定位块24，其中，所述锁紧固定板21固定设置在所述U型支架2上端面上，所述锁紧气缸20的活塞杆穿过所述锁紧固定板设置，所述锁紧气缸20的活塞杆的端部固定设置有所述锁紧球23，所述锁紧球23上设置有所述锁紧定位块24，所述锁紧球与所述锁紧固定板之间设置有所述拉簧22，所述锁紧气缸固定设置在所述U型支架的上端面上，所述水平分度转盘的圆周壁上阵列设置有多个所述锁紧球凹槽26，所述锁紧球凹槽上设置有锁紧定位槽25，所述锁紧球与所述锁紧球凹槽配合，所述锁紧定位块与所述锁紧定位槽配合设置。

此外，所述锁紧定位槽的形状为等腰梯形结构。所述机械爪的前端为锥形尖端。所述水平分度转盘、竖直转盘和角度调节盘均采用齿轮调节结构，且齿轮调节结构均由步进电机驱动，所述步进电机与所述PLC控制器连接。所述PLC控制器设置在所述U型支架的U型框内，所述水平分度转盘、伸缩气缸、竖直转盘、角度调节盘、机械手气缸和机械手均可独立动作。

本发明采用PLC控制器进行控制，提高了机械手控制的灵活性和快速性，通过水平分度转盘和竖直转盘，实现了机械手的多个角度的转动，同时，设置了角度调节盘，实现了机械手在任何角度的抓取，同时，本发明设置了水平分度转盘的锁扣机构，保证了在特殊情况下的分度需求，此外，本发明的机械手上采用拉簧和定位球对工件进行抓紧定位，提高了工件的定位精度，通过设置压力传感器，能够有效的防止抓紧力过大导致损坏物品的情况。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。