一种硅钢片检验流水线输送机械手的制作方法

本发明涉及一种机械手，特别是一种硅钢片检验流水线输送机械手。

背景技术：

硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，是制作各种变压器、电动机和发电机铁芯的主要材料，像武钢这样的大型钢厂，每年要生产的硅钢片可达几万吨，而每几吨硅钢片就要从中抽取一些进行检测，检测过程主要是在硅钢片上选不同的位置冲几个圆片作为样本，然后对这些样本进行检测。目前，对硅钢片的检验取样工作还是由人工进行操作，由于总产量大，因此检验采样的工作量也非常大，并且硅钢片的尺寸很小且非常薄，人工对硅钢片进行清洗、烘干、冲孔等操作时，需要将其一片一片的分开，再进行操作，工作效率较低，而且也容易出错。随着制造业自动化水平的不断提高，机械手在工业生产中被广泛应用。机械手是一种模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求实现自动抓取、传送工件、操持工具或进行操作的自动机械装置。

技术实现要素：

为了提高硅钢片采样检验的工作效率和工作质量，本发明提出了一种硅钢片检验流水线输送机械手，它可以自动运送硅钢片到流水线上各个工位，使硅钢片的检验采样变得高效、快速、准确，实现全自动化操作。

本发明所采用的技术方案是：

所述输送机械手的旋转和直线运动由步进电机驱动机械传动装置，以同步带传动和丝杠传动作为主要的传动方式，采用光电传感器和PLC进行控制。整个输送机械手由6个机构组成：手指机构、手腕机构、小臂伸缩机构、大臂回旋机构、升降机构、水平滑动机构。对旋转运动采用增量旋转编码器进行实时位置校验。直线运动由行程开关及机械限位装置进行位置控制。

为保证精确夹起厚度仅为0.5mm的工件，重量较轻，在运送过程中完成清洗、烘干、冲孔、丢弃工作。不至滑落，必须有足够的夹紧力和灵活可靠的松、夹动作。机械手的手指夹紧机构采用采用杠杆+凸轮传动组合工作原理，抓取工件时，由电机带动凸轮转动，转动到小径与插销接触时，弹簧伸长，通过手指臂板作为杠杆将指尖的压块合拢，压块内侧的橡胶垫均匀接触硅钢片，从而将硅钢片夹紧；当凸轮转动到大径与插销接触时，插销受力，弹簧被压缩，通过手指臂板的杠杆作用将指尖的压块张开，将硅钢片放下，完成手指的张开与夹紧过程。

所述机械手的手指夹紧机构由手指压块、手指杠杆、手指臂板、凸轮、弹簧、插销及电机组成。机械手的手臂和腕关节用来支撑末端执行器(手指)。腕关节和大臂关节的要求实现绕X、Y，两轴做90度回转运动，小臂要实现伸缩进给运动。旋转运动主要采用螺纹传动+齿条运动组合实现。电机带动腕回转丝杠旋转，通过螺纹传动带动齿条来回移动，与齿条相啮合的齿轮进行转动，实现腕关节的摆动，腕部关节相对于支撑架可旋转90°；大臂关节同样通过螺纹传动的方式带动齿条的来回移动，实现转轴的摆动，转轴相对于支撑架可旋转的总行程为0=900。伸缩运送通过丝杠旋转，带动与螺母固定的滑动轴来回移动。

所述机械手的控制系统采用16个继电器，通过PLC控制6个电机的正反转，以实现整个运动机构实现预期设计的运动。电机的驱动采用24V直流电源。控制程序由主程序和三个子程序组成，主程序实现系统初始化、判断、定位、检测，子程序分别实现三种控制方式：一是手动控制、二是自动控制、三点触控制。自动工作方式又分为单步、单周期和连续工作方式。三个子程序间用条件跳转指令进行选择。为了保证安全，机械手转动后，只有在工装内没有零件的情况下才能伸出将工件放下若还有工件，则机械手应自动暂停等待。为此设置了一只光电开关，以检测“无工件”的信号。

PC的输入位置检测信号有6个行程开关控制运动极限位置；“无工件”的检测信号，用光电开关作检测元件则需要一个输入端子；2路旋转编码器输入端。根据系统要求，需要“开始”、“停止”、“暂停”、“自动”、“手动”、“复位”、“急停”7个工作方式旋钮开关。PC的输出信号用来控制机械手的下降、上升、伸出、缩回、左移、右移、手臂旋转、手腕旋转、夹紧等9个电磁阀线圈，则需要9个输出点；机械手从原点开始工作，需要一个原点指示，即也需要一个输出点，则需要10个输出点。

本发明的有益效果是：输送机械手工作稳定，效率高，可快速准确完成硅钢片的检验取样工作，达到了设计要求。实现全自动化操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的机械手结构示意图。

图2是本发明的手指夹紧机构结构图。

图3是本发明的控制系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，输送机械手的旋转和直线运动由步进电机驱动机械传动装置，以同步带传动和丝杠传动作为主要的传动方式，采用光电传感器和PLC进行控制。整个输送机械手由6个机构组成：手指机构1、手腕机构2、小臂伸缩机构3、大臂回旋机构4、升降机构5、水平滑动机构6。对旋转运动采用增量旋转编码器进行实时位置校验。直线运动由行程开关及机械限位装置进行位置控制。

机械手在自动线上的输送动作分为六个步骤：夹取硅钢片；送至清洗工位；送至烘干工位；送至冲孔工位；丢弃废料；返回复位。

(1)抓取工件：滑台通过升降机构下降到最低点，手指机构张开抓住硅钢片，然后夹紧。

(2)送至清洗工位：滑台通过升降机构上升到工作平面，机身通过水平滑动机构移动到清洗工位，腕部通过手腕旋转机构逆时针旋转90度摆成水平，硅钢片成垂直状态。

(3)送至烘干工位：机身通过水平滑动机构水平移动到烘干工位。

(4)送至冲孔工位：机身通过水平滑动机构移动到冲孔工位，大臂回转机构通过转轴逆时针旋转90度，硅钢片转成水平状态，等待冲第一个孔，滑动轴通过小臂伸缩机构进行前后移动，等待冲其他检验孔，共在硅钢片上冲5个检验孔。

(5)丢弃废料：滑台通过升降机构上升到最高点，机身通过水平滑动机构移动到丢料位置，大臂回转机构通过转轴顺时针旋转90度，硅钢片转成垂直状态，腕部通过手腕旋转机构顺时针旋转90度，手指夹紧机构松开，废硅钢片掉下。

(6)返回取料工位：机身通过水平滑动机构向后移动到取料工位，至此完成一个运动周期，机械手各机构复位至初始状态。

为保证精确夹起厚度仅为0.5mm的工件，重量较轻，在运送过程中完成清洗、烘干、冲孔、丢弃工作。不至滑落，必须有足够的夹紧力和灵活可靠的松、夹动作。机械手的手指夹紧机构采用采用杠杆+凸轮传动组合工作原理，抓取工件时，由电机带动凸轮转动，转动到小径与插销接触时，弹簧伸长，通过手指臂板作为杠杆将指尖的压块合拢，压块内侧的橡胶垫均匀接触硅钢片，从而将硅钢片夹紧；当凸轮转动到大径与插销接触时，插销受力，弹簧被压缩，通过手指臂板的杠杆作用将指尖的压块张开，将硅钢片放下，完成手指的张开与夹紧过程。

如图2，机械手的手指夹紧机构由手指压块7、手指杠杆8、手指臂板9、凸轮10、弹簧11、插销12及电机13组成。机械手的手臂和腕关节用来支撑末端执行器(手指)。腕关节和大臂关节的要求实现绕X、Y，两轴做90度回转运动，小臂要实现伸缩进给运动。旋转运动主要采用螺纹传动+齿条运动组合实现。电机带动腕回转丝杠旋转，通过螺纹传动带动齿条来回移动，与齿条相啮合的齿轮进行转动，实现腕关节的摆动，腕部关节相对于支撑架可旋转90°；大臂关节同样通过螺纹传动的方式带动齿条的来回移动，实现转轴的摆动，转轴相对于支撑架可旋转的总行程为0=900。伸缩运送通过丝杠旋转，带动与螺母固定的滑动轴来回移动。

如图3，机械手的控制系统采用16个继电器，通过PLC控制6个电机的正反转，以实现整个运动机构实现预期设计的运动。电机的驱动采用24V直流电源。控制程序由主程序和三个子程序组成，主程序实现系统初始化、判断、定位、检测，子程序分别实现三种控制方式：一是手动控制、二是自动控制、三点触控制。自动工作方式又分为单步、单周期和连续工作方式。三个子程序间用条件跳转指令进行选择。为了保证安全，机械手转动后，只有在工装内没有零件的情况下才能伸出将工件放下若还有工件，则机械手应自动暂停等待。为此设置了一只光电开关，以检测“无工件”的信号。

PC的输入位置检测信号有6个行程开关控制运动极限位置；“无工件”的检测信号，用光电开关作检测元件则需要一个输入端子；2路旋转编码器输入端。根据系统要求，需要“开始”、“停止”、“暂停”、“自动”、“手动”、“复位”、“急停”7个工作方式旋钮开关。PC的输出信号用来控制机械手的下降、上升、伸出、缩回、左移、右移、手臂旋转、手腕旋转、夹紧等9个电磁阀线圈，则需要9个输出点；机械手从原点开始工作，需要一个原点指示，即也需要一个输出点，则需要10个输出点。