一种工业生产用自动化夹持装置的制作方法

1.本发明涉及夹持设备技术领域，特别是一种工业生产用自动化夹持装置。


背景技术：

2.在工业、物流等领域使用的夹持设备，一般采用电动丝杆机构、液压驱动机构、电动齿轮减速机构等作为驱动夹臂的动力。随着工业技术的进步和发展，且为了达到节省成本以及安全等因素考量，现有技术中有些工作场所会采用基于plc控制的六轴机器人控制夹持设备的工作方式，或者采用经plc控制的天车机构等控制夹持设备的工作方式，将货物从一个区域转移到另一个区域。
3.现有技术中，任何一种基于plc控制的驱动机构其控制夹臂的行程变化，也就是控制两只夹臂对物品两侧端的夹持力，是安装在plc内部固定编程实现的，技术人员只要没有改变plc内部的编程，那么两只夹臂相向而行的距离是固定的，这样，当因各种原因同一批次货物的外径发生改变时，比如同等大小的物品包装纸箱，有可能内部货物装的较少，两只夹臂相向而行的夹距过小、由于包装纸箱两侧向内形变大，就有可能造成两只夹臂无法夹稳货物，导致转移过程中包装纸箱掉落；反之，当包装纸箱内部货物装的较多，由于包装纸箱两侧向内形变小，就有可能造成两只夹臂夹坏货物，给生产方带来不必要的损失。还有就是，现有的夹持设备在夹持力过小以及货物掉落时、无法提示相关工作人员，这样存在货物掉落、损坏货物自身及损坏其他生产设备，给地面工作人员人身安全带来隐患的问题。最后就是，相关工作人员无法了解夹臂的具体夹持力，无法为改进调节plc相关控制相关参数起到技术支持。综上，提供一种能自动恒定保持夹臂对货物的夹持力，且能在夹持力不够、货物掉落时能提示工作人员，工作人员能在任何地方掌握夹臂具体夹持力的装置显得尤为必要。


技术实现要素：

4.为了克服现有夹持设备因结构所限存在如背景所述弊端，本发明提供了在相关机构及电路共同作用下，能自动控制两只夹臂对货物的夹持力，且不会因为夹持力过大损坏货物、或者夹持力过小夹不稳货物，相关人员能在任何地方经手机等了解具体的夹持力数据，为后续改进plc程序起到技术支持，并在极端情况下(比如相关设备损坏)，夹持货物力矩过小，或者货物夹持后掉落能及时提示工作人员，尽可能防止了造成人员伤害的一种工业生产用自动化夹持装置。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种工业生产用自动化夹持装置，包括六轴机器人、plc、夹持设备本体、电源模块、压力传感器；其特征在于还具有检测电路、数据发送电路和报警电路；所述夹持设备本体包括具有两个滑动块的电动丝杆滑台、夹持板，电动丝杆滑台的丝杆两侧的螺纹方向相反；所述电动丝杆滑台安装在壳体内、且电动丝杆滑台的滑动块位于壳体下端外，夹持板安装在电动丝杆滑台的滑动块下端；所述壳体的上端和六轴机器人的机械手臂安装在一起；
所述夹持板内侧具有安装槽，压力传感安装在安装槽内；所述电源模块、检测电路、数据发送电路和报警电路安装在元件仓内；所述数据发送电路的信号输入端和检测电路的信号输出端电性连接，plc的其中多路电源输出端和电动丝杠滑台、检测电路、报警电路、压力传感器的电源输入端分别电性连接；所述压力传感器的信号输出端和检测电路、报警电路的信号输入端电性连接；所述检测电路的两个信号端电性串联在电动丝杆滑台的其中一个电源输入端和plc其中一个电源输出端之间。
7.进一步地，所述夹持板内侧端具有防滑齿。
8.进一步地，所述压力传感器的受力面安装有防滑垫。
9.进一步地，所述检测电路包括电性连接的继电器、npn三极管、电阻、可调电阻，可调电阻一端和第一只电阻一端、第二只电阻一端连接，继电器负极电源输入端和npn三极管集电极连接，第二只电阻另一端和npn三极管基极连接，可调电阻另一端和npn三极管发射极连接。
10.进一步地，所述数据发送电路包括电性连接的单片机模块和gprs模块，gprs模块的信号输入端和单片机模块的信号输出端连接。
11.进一步地，所述报警电路包括电性连接的光电开关、蜂鸣器、可调电阻、电阻、npn三极管、pnp三极管，光电开关横向经螺杆螺母安装在夹持板的下部，光电开关正极电源输入端和pnp三极管发射极连接，第一只电阻一端和第二只电阻一端、可调电阻一端连接，第二只电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和pnp三极管基极连接，光电开关的负极电源输入端和蜂鸣器负极电源输入端、可调电阻另一端、npn三极管发射极连接，光电开关的电源输出端、pnp三极管集电极和蜂鸣器正极电源输入端连接。
12.本发明有益效果是：本发明工作时，两套压力传感器能实时检测两只夹持板对货物两侧端的夹持力，当夹持力合适后能自动断开电动丝杆滑台的电源，这样，就能自动控制两只夹持板对货物的夹持力，且不会因为夹持力过大损坏货物、或者夹持力过小夹不稳货物；相关人员能在任何地方经手机等了解经数据发送电路发送的具体夹持板夹持力数据，为后续改进plc程序起到技术支持。在极端情况下(比如相关设备plc等损坏)，夹持货物力矩过小，或者货物夹持后掉落时，报警电路能及时提示工作人员，尽可能防止了造成人员伤害。基于上述，本发明具有极好的推广价值。
附图说明
13.以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
14.图1是本发明整体结构示意图。
15.图2是本发明局部结构示意图。
16.图3是本发明电路图。
具体实施方式
17.图1、2、3中所示，一种工业生产用自动化夹持装置，包括六轴机器人(图中未画出)、plcu2、夹持设备本体、电源模块u1(交流220v转直流24v开关电源模块成品，输出功率5kw)、压力传感器u3及u7；还具有检测电路1、数据发送电路2和报警电路3；所述夹持设备本体包括两套各具有两个滑动块的电动丝杆滑台m1、夹持板4，电动丝杆滑台m1的丝杆中部为
界限左侧和右侧的螺纹方向相反，两个滑动块5在丝杆带动作用下会同步向内侧运动或向外侧运动；所述夹持板4有两套，两套电动丝杆滑台m1横向分布前后间隔一定距离经螺杆螺母安装在壳体6内、且两套电动丝杆滑台的滑动块5位于壳体6下端外，两套夹持板4纵向分布上端分别焊接在左端两套、右端两套电动丝杆滑台m1的滑动块下端；所述壳体6的上端连接座和六轴机器人的机械手臂前端经螺杆螺母连接在一起；所述压力传感器有两套，两套夹持板4内侧中部分别具有一个安装槽，两套压力传感器u3及u7分别经螺杆螺母安装在两套夹持板4内侧的安装槽内；所述电源模块u1、检测电路1、数据发送电路2和报警电路3安装在壳体上端的元件仓7内电路板上，plcu2安装在六轴机器人的电控箱内。
18.图1、2、3所示，两只夹持板4内侧端具有多根防滑齿。两套压力传感器u3及u7的受力面处于面对面位于内侧状态，压力传感器的受力面用胶粘接有一只防滑胶垫8(对压力传感器的受力面起到保护作用并起到对货物防滑作用)、且胶垫8的厚度略大于安装槽内侧端高度。两套夹持板4运动到外止点、内侧的间距大于需要夹持的货物左右宽度，两套夹持板4运动到内止、点内侧的间距小于需要夹持的货物左右宽度。检测电路包括经电路板布线连接的继电器k1、npn三极管q1、电阻r1及r2、可调电阻rp，可调电阻rp一端和第一只电阻r1一端、第二只电阻r2一端连接，继电器k1负极电源输入端和npn三极管q1集电极连接，第二只电阻r2另一端和npn三极管q1基极连接，可调电阻rp另一端和npn三极管q1发射极连接。数据发送电路包括经电路板布线连接的单片机模块u3和gprs模块u4，gprs模块u4的信号输入端和单片机模块u3的信号输出端连接。报警电路包括经电路板布线连接的光电开关u5、蜂鸣器b1、可调电阻rp1、电阻r3及r4、npn三极管q2、继电器k2，光电开关u5横向经螺杆螺母安装在壳体6左端下夹持板的下部且其探测头朝向右端，光电开关u5正极电源输入端1脚和继电器k2正极电源输入端及控制电源输入端连接，第一只电阻r3一端和第二只电阻r4一端、可调电阻rp1一端连接，第二只电阻r4另一端和npn三极管q2基极连接，npn三极管q2集电极和继电器k2负极电源输入端连接，光电开关u5的负极电源输入端2脚和蜂鸣器b负极电源输入端、可调电阻rp1另一端、npn三极管q2发射极连接，光电开关u5的电源输出端3脚、继电器k2常闭触点端和蜂鸣器b1正极电源输入端连接。
19.图1、2、3所示，电源模块u1的电源输入端1及2脚和交流220v电源两极分别经导线连接，电源模块u1的电源输出端3、4脚和plcu2的电源输入端1及2脚、数据发送电路的电源输入端单片机模块u3的1及2脚分别经导线连接，数据发送电路的信号输入端单片机模块u3的3脚和检测电路的信号输出端电阻r1一端经导线连接，plcu2的其中七路电源输出端3及4脚、5及6脚、7脚、8脚和电动丝杠滑台m1的正负及负正两极电源输入端、检测电路的电源输入端继电器k1正极电源输入端及npn三极管q1发射极、报警电路的电源输入端继电器k2正极电源输入端及npn三极管q2发射极、两套压力传感器的u3及u7电源输入两端1及脚分别经导线连接；两套压力传感器u3及u7的信号输出端3脚和检测电路的信号输入端电阻r1另一端、报警电路的信号输入端电阻r3另一端分别经导线连接；检测电路的两个信号端继电器k1控制触点端及常闭触点端分别经导线串联在两套电动丝杆滑台m1的其中一个电源输入端和plc的4之间；检测电路的触发信号输出端电阻r2一端和数据发送电路的信号输入端单片机模块u3的3脚经导线连接。
20.图1、2、3所示，本发明其他工作原理和现有基于plc控制的六轴机器人、控制夹持设备本体夹持货物及转移货物后放下货物过程完全一致，本发明不再做赘述。本发明工作
时，当plc控制六轴机器人的机械臂运动且两只夹持板4位于货物两侧端后，plcu2的3及4脚先输出一段时间电源(比如10秒钟，该时间能保证两套夹持板运动到内侧止点)到两套电动丝杠滑台m1的正负两极电源输入端，这样，两套电动丝杠滑台m1得电后其两个滑动块5相向而行间距缩小，两只夹持板4就会逐渐把货物两侧夹住。plcu2的3、4脚输出电源时间的同时，其7、8脚还会同步输出一段时间电源(比如分别输出7秒钟、60秒钟电源进入继电器k1正极电源输入端、继电器k2正极电源输入端，60秒钟该时间段是夹持板夹持货物后转移到下一个工位卸完货物的全部时间)到压力检测模块u7的电源输入端及检测电路的电源输入端、报警电路及压力传感器u6的电源输入端，于是上述电路得电工作。实际情况下，两只夹持板4夹持货物两侧后，两套压力传感器u7及u6的受力面会接触货物两侧端，当夹持力过小时，左端压力传感器u7的受力面受力相对小其3脚输出的电压信号相对低，这样电压信号经电阻r1、可调电阻rp分压，电阻r2限流降压后进入npn三极管q1基极低于0.7v，npn三极管q1截止，继电器k1失电其控制电源输入端和常闭触点端继续闭合，这样，plcu2的3、4脚输出的电源继续进入电动丝杠滑台m1的电源输入端，两套电动丝杆滑台的滑动块继续向内运动夹紧货物。当两只夹持板4对货物的夹持力过大时，左端压力传感器u7的受力面受力相对大其3脚输出的电压信号相对大，这样电压信号经电阻r1、可调电阻rp分压，电阻r2限流降压后进入npn三极管q1基极高于0.7v，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入继电器k2负极电源输入端，继电器k2得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，这样，plcu2的3、4脚输出的电源不再进入电动丝杠滑台m1的电源输入端，两套电动丝杆滑台的滑动块不再继续向内运动夹紧货物。通过上述，本发明就能有效保持两套夹持板对货物的夹持力，并防止夹持力过小无法夹紧货物。技术人员通过调节可调电阻rp的不同电阻值，能设定两套夹持板4夹持货物的夹持力矩，当可调电阻rp的电阻值调节得相对大时分压大，这样两套夹持板4夹持货物力量相对小，压力传感器u7的3脚输出的电压信号相对小时，继电器k1就会得电吸合，也就是说，本发明的夹持力矩阈值变小。当可调电阻rp的电阻值调节得相对小时分压小，这样两套夹持板4夹持货物力量相对大，压力传感器u7的3脚输出的电压信号相对大时，继电器k1才会得电吸合，也就是说，本发明的夹持力矩阈值变大。
21.图1、2、3所示，本新型夹持板夹持货物，plcu2的7脚输出电源到压力传感器u7及检测电路电源输入端的同时，压力传感器u7的3脚输出的电压信号还会进入单片机模块u3的信号输入端3脚，单片机模块u3将输入的动态变化模拟量电压信号转换为数字信号，然后通过gprs模块u4经无线移动网络远传，远端相关人员经身边pc机或智能手机的应用接收到数据后，能将数据转换为数字或波形图方式展示出来，远端人员经手机或pc机屏幕的数字大小变化、波形图大小变化就能直观了解现场的设备夹持力处于什么状态，为后续改进调节两只夹持板4的夹持力起到数据支持(也就是设定plc输出电源时间的模式)。本发明中，当pcu2的7脚输出电源到压力传感器u7及检测电路电源输入端的同时，压力传感器u6的3脚输出的电压信号还会进入电阻r3另一端。实际情况下，两只夹持板4夹持货物两侧后，两套压力传感器u7及u6的受力面会接触货物两侧端，当夹持力较大时，右端压力传感器u6的受力面受力相对大其3脚输出的电压信号相对高，这样电压信号经电阻r3、可调电阻rp1分压，电阻r4限流降压后进入npn三极管q2基极高于0.7v，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入继电器k2负极电源输入端，继电器k2得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，那么，蜂鸣器b1不会得电发声，代表夹持力足够。当夹持力较小时，右端压力传感器u3的受力面受
力相对大其3脚输出的电压信号相对低，这样电压信号经电阻r3、可调电阻rp1分压，电阻r4限流降压后进入npn三极管q2基极低于0.7v，npn三极管q1截止集电极不再输出低电平进入继电器k2负极电源输入端，继电器k2失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合，那么，蜂鸣器b1会得电发声，代表夹持力不够(工作人员听到声音后可及时进行处理，防止夹持货物掉落)。技术人员通过调节可调电阻rp1的不同电阻值，能设定两套夹持板4夹持货物的夹持报警力矩，当可调电阻rp1的电阻值调节得相对大时分压大，这样两套夹持板4夹持货物力量相对小，压力传感器u6的3脚输出的电压信号相对小时，继电器k2就会得电吸合，也就是说，本发明的报警夹持力矩阈值变小。当可调电阻rp1的电阻值调节得相对小时分压小，这样两套夹持板4夹持货物力量相对大，压力传感器u6的3脚输出的电压信号相对大时，继电器k2才会得电吸合，也就是说，本发明的报警夹持力矩阈值变大。
22.图1、2、3所示，当plc控制六轴机器人的机械臂运动且货物位于卸货点上端后，plcu2的5及6脚输出一段时间电源(比如6秒钟)到两套电动丝杠滑台m1的负正两极电源输入端，这样，两套电动丝杠滑台m1得电后其两个滑动块5向外侧端运动、间距扩大，这样货物就会卸在码货区域，完成货物的全部夹持、转移、卸货流程；和上述所有过程一致，plcu2又会控制夹持板运动到下一个货物上对其进行夹持、转移和卸货。实际情况下，plcu2的8脚输出电源，光电开关u5得电工作后，当两套夹持板4夹持的货物没有掉落时，光电开关u5的探测头由于有物品阻挡3脚不输出高电平、蜂鸣器b1不发声；当两套夹持板4夹持的货物掉落时，光电开关u5的探测头由于没有物品阻挡3脚会输出高电平进入蜂鸣器b1负极电源输入端，于是、蜂鸣器b1得电发声，代表货物掉落或夹持力不够。
23.图3中，电阻r1、r2、r3、r4阻值分别是10k、4.7k、10k、4.7k；npn三极管q1、q2型号是s9013；蜂鸣器b1是型号fm24v的有源连续声蜂鸣报警器成品；继电器k1、k2型号是dc24v；单片机模块u3的主控芯片型号是stc12c5a60s2；gprs模块u4型号是zlan8100，gprs模块成品u4上有rs485数据输入端口(两个电源输入端、一路信号输出端、压力传感器u7、u6是型号sbt674的压力变送器成品，其具有两个电源输入端、一个信号输出端，工作时随检测的压力不同，信号输出端3脚会输出0-5v之间变化的电压信号；光电开关u5是型号e3k100-60的pnp型红外反射光电开关成品，工作电压直流24v，其具有三根连接线，其中两根1、2脚是电源输入线，另一根3脚是信号输出线，光电开关的上端具有一个探测头，工作时其探测头的发射头会发射出红外光束，当最远60厘米范围内，探测头发射出的红外光束被物品阻挡、经探测头并列的接收头接收到后，信号输出线3脚不输出高电平，无物品阻挡时其信号输出线3脚输出高电平，在光电开关的壳体后端外具有调节旋钮，调节旋钮向左调节其探测头的探测距离变近，向右调节时其探测头的探测距离变远(本实施例调节到探测距离20厘米)；可调电阻rp、rp1型号是100k(分别调节到14k、15k)。
24.以上仅为本技术实施例的具体实施方式，但本技术实施例的保护范围并不局限于此，任何在本技术实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本技术实施例的保护范围之内。因此，本技术实施例的保护范围应以的权利要求的保护范围为准。