注塑机斜臂式机械手的制作方法

本发明涉及自动注塑制造技术领域，更具体地说，它涉及注塑机斜臂式机械手。

背景技术：

机械手是一种将工件从一个地方搬运至另一个地方的机器，目前，在发达国家中，机械手普遍应用于各个行业。然而，在注塑行业中，由于注塑产品柔软、温度高等特性，普通的机械手无法大量普及在自动注塑生产线上，因此，在一些注塑生产线上，注塑机生产的产品一般是在脱模后经过冷却才能收集或搬运至下一工序进行加工，此过程大大增加了劳动力，降低了生产效率，从而影响了企业的生产效益。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种结构简单，制作方便，有效提高生产效率的可自动化控制抓取注塑件的注塑机斜臂式机械手。

本发明的技术方案是这样的：注塑机斜臂式机械手，包括用于支撑的机体，所述的机体上方设有可相对该机体水平翻转的主臂，所述的主臂上设有可在该主臂上水平往复运动的副臂，所述的副臂底端可拆卸的设有沿该副臂上下往复运动并可进行开合运动以抓取工件的手夹，所述的手夹与副臂之间设有将二者相连并可驱动所述手夹水平旋转的手腕；所述的机械手还包括分别与所述主臂、副臂、手夹以及手腕相连的控制系统。

作为进一步地改进，所述的机体一侧设有可驱动所述主臂运动的摇杆机构，所述的主臂一端设有可驱动所述副臂运动的第一驱动机构，所述的副臂上设有可驱动所述手夹上下运动的第二驱动机构，所述的手夹与手腕之间设有可驱动所述手夹进行开合运动的第三驱动机构。

进一步地，所述的摇杆机构包括活动铰接在所述机体上的可摇摆的伸缩气缸、与该伸缩气缸活动相连的摇板以及与该摇板固定相连并穿过所述机体与所述主臂的一端固定相连的翻转轴，所述的翻转轴可相对旋转的布置于所述机体的上部。

进一步地，所述的摇板为可绕所述机体的横向轴心线进行0°～90°摇摆的三角形薄板，在该三角形薄板的下方设有一弧形导向孔与所述伸缩气缸相连。

进一步地，所述的主臂包括与所述摇杆机构相连的连接架、位于该连接架相对一端的用于支撑所述第一驱动机构的支撑架、位于所述连接架和支撑架两侧并将二者相连的一对主力板、位于二主力板之间的一对导向杆以及可在二导向杆滑动的用于安装所述副臂的滑块。

进一步地，在靠近所述支撑架一端的二主力板之间还设有可防止过载运动而损坏所述主臂的中间架，所述的中间架和滑块上分别设有可减缓冲击力度的缓冲器。

进一步地，所述的副臂与滑块之间通过滚珠相连以形成滚珠直线运动，所述第二驱动机构包括位于所述副臂底端的安装板以及安装在所述安装板与滑块之间的直线气缸。

进一步地，所述的手夹为手夹式手爪，包括一对可张开和闭合的钳板和将二钳板压紧的挡板，所述的钳板分别通过销钉活动铰接在所述挡板的内侧以使所述钳板在自然状态下完成张开的动作，所述的钳板上位于挡板内侧的一端还设有可相对该钳板旋转的滚轮；所述的第三驱动机构包括可插接于所述手夹端部一对滚轮内以使所述钳板闭合的圆锥销以及推动所述圆锥销运动的推动气缸，所述的推动气缸与手夹之间设有将二者相连的连接件。

进一步地，所述的机体为安装在注塑机一侧的固定体，包括用于安装固定的安装座和用于安装所述主臂的中空结构的圆柱体以及将所述安装座和圆柱体相连的用于安装所述控制系统的连接部。

进一步地，所述的控制系统为程序自动控制的PLC模块，包括多个行程开关、光电开关、操作按钮、工作方式选择开关、电磁铁以及指示灯，通过输入不同的程序指令分别完成所述主臂、副臂、手夹以及手腕的动作。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：本发明结构简单，制作方便，由固定安装的机体、可翻转的主臂、可直线运动的副臂、可开合的手夹以及驱动手夹旋转的手腕五部分构成，各个部件之间的摩擦阻力较小，不会产生污染环境的废物，可以按照实际运动，完成对注塑机产品的搬运；可通过PLC来控制，实现自动化控制生产，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，从而降低了生产成本；并且，该机械手的手夹可以更换，用来夹取各种不同形状的工件，使得机械手的用途更加多样化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中主臂的结构放大示意图；

图3为本发明中主臂与副臂连接的局部结构放大示意图；

图4为本发明中手腕与副臂连接的局部结构放大示意图；

图5为本发明中摇杆机构的结构放大示意图；

图6为本发明中手夹的剖面结构放大示意图；

图7为本发明中机械手的运动示意图；

图8为本发明中控制系统的接线电路图；

图9为本发明中电磁铁的动作顺序图。

其中：1-机体、2-主臂、3-副臂、4-手夹、5-手腕、6-控制系统、7-摇杆机构、8-第一驱动机构、9-第二驱动机构、10-第三驱动机构、1a-安装座、1b-圆柱体、1c-连接部、2a-连接架、2b-支撑架、2c-主力板、2d-导向杆、2e-滑块、2f-中间架、2g-缓冲器、4a-钳板、4b-挡板、4c-销钉、4d-滚轮、7a-伸缩气缸、7b-摇板、7c-翻转轴、9a-安装板、9b-直线气缸、10a-圆锥销、10b-推动气缸、10c-连接件。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-9，本发明的注塑机斜臂式机械手，该机械手安装在注塑机或者注塑机旁边，用于对注塑产品的实时夹取以搬运至相应的位置，包括用于支撑的机体1，在机体1的上方设有可相对该机体1水平翻转的主臂2，在主臂2上设有可在该主臂2上水平往复运动的副臂3，在该副臂3的底端可拆卸的设有沿该副臂3上下往复运动并可进行开合运动以抓取工件的手夹4，在手夹4与副臂3之间设有将二者相连并可驱动手夹4水平旋转的手腕5，其中，机体1承受整个机械手及工件的重量，由于该机械手应用于注塑机，抓取的对象为质量较轻的塑料件，因此，机体1采用铝型材制作即可满足使用要求，大大降低了机体1的重量和制作成本，主臂2为机械手的执行机构之一，承载着副臂3、手腕5、手夹4以及工件等的重量，负责驱使手夹4在水平方向上的翻转以使手夹4驶离注塑机，确保抓取的工件移动到指定的位置，由于该机械手专用于注塑机生产，因此，主臂2采用铝合金制作即可满足要求，大大降低了主臂2的质量和制作成本，便于加工制作，副臂3负责驱使手夹4在竖直方向上上下运动，为了确保运行的平稳和精度，副臂3采用直线导轨的形式驱动，手腕5为一个单叶片的回转气缸，负责驱动手夹4围绕竖直方向往复旋转，以改变手夹4的抓取方向，本发明的机械手专用于注塑机，抓取外形小、质量轻的塑料件，手夹4采用手夹式的口水夹即可满足要求；本发明的机械手还包括分别与主臂2、副臂3、手夹4以及手腕5相连的控制系统6，用于控制主臂2翻转、副臂3上下运动、手腕5旋转以及手夹4开合，实现自动化控制，操作十分方便。本发明结构简单，制作方便，由固定安装的机体1、可翻转的主臂2、可直线运动的副臂3、可开合的手夹4以及驱动手夹4旋转的手腕5五部分构成，各个部件之间的摩擦阻力较小，不会产生污染环境的废物，可以按照实际运动，完成对注塑机产品的搬运；可通过PLC来控制，实现自动化控制生产，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，从而降低了生产成本；并且，该机械手的手夹4可以更换，用来夹取各种不同形状的工件，使得机械手的用途更加多样化。

本实施例中，在机体1的一侧还设有可驱动主臂2运动的摇杆机构7，在主臂2的一端还设有可驱动副臂3运动的第一驱动机构8，在副臂3上设有可驱动手夹4上下运动的第二驱动机构9，在手夹4与手腕5之间设有可驱动手夹4进行开合运动的第三驱动机构10，上述的摇杆机构7、第一驱动机构8、第二驱动机构9以及第三驱动机构10的驱动装置分别通过导线与控制系统6相连，形成一电路回路。

其中，摇杆机构7包括活动铰接在机体1上的可摇摆的伸缩气缸7a、与该伸缩气缸7a活动相连的摇板7b以及与该摇板7b固定相连并穿过机体1与主臂2的一端固定相连的翻转轴7c，翻转轴7c可相对旋转的布置于机体1的上部，该翻转轴7c需要承受较大的压力及受到较大的扭力力矩和弯力力矩，因此该翻转轴7c为采用45钢制作的轴类零件，摇板7b为可绕机体1的横向轴心线进行0°～90°摇摆的三角形薄板，在该三角形薄板的下方设有一弧形导向孔与伸缩气缸7a的推杆相连，伸缩气缸7a的推杆伸长或缩短带动摇板7b的下方绕摇板7b上方摆动，由于翻转轴7c与摇板7b的上方固定相连，因此，翻转轴7c随摇板7b摆动，从而带动了主臂2摆动。

主臂2包括与摇杆机构7相连的连接架2a、位于该连接架2a相对一端的用于支撑第一驱动机构8的支撑架2b、位于连接架2a和支撑架2b两侧并将二者相连的一对主力板2c、位于二主力板2c之间的一对导向杆2d以及可在二导向杆2d滑动的用于安装副臂3的滑块2e，即主臂2为由连接架2a、支撑架2b、主力板2c、导向杆2d以及滑块2e构成的框架式悬臂，提高了副臂3运动稳定性和精度的同时，还降低了主臂2的质量，有效节约了生产成本，第一驱动机构8为一个安装在支撑架2b上的气动气缸，该气缸的推杆与主臂2的滑块2e相连，通过该气缸的伸缩，推动滑块2e直线位移，从而带动副臂3在水平方向的往复运动。在靠近支撑架2b一端的二主力板2c之间还设有可防止过载运动而损坏主臂2的中间架2f，在中间架2f和滑块2e上分别设有可减缓冲击力度的油压缓冲器2g，有效保护了主臂2和副臂3不受损伤，提高了手夹4的位置精度。

副臂3为一根与主臂2上滑块2e相适配的滑杆，并且副臂3与滑块2e之间通过滚珠相连以形成滚珠直线运动，确保副臂3的上下滑动的平稳，有效提高了手夹4的位置精度，防止手夹4在进行抓取时发生抖动；第二驱动机构9包括位于副臂3底端的安装板9a以及安装在该安装板9a与滑块2e之间的直线气缸9b，直线气缸9b的推杆与安装板9a固定相连，直线气缸9b的缸体与主臂2上的滑块2e固定相连，直线气缸9b的往复伸缩，实现推动手夹4上下往复位移。

手夹4为手夹式手爪，包括一对可张开和闭合的钳板4a和将二钳板4a压紧的挡板4b，并且，钳板4a分别通过销钉4c活动铰接在挡板4b的内侧以使钳板4a在自然状态下完成张开的动作，即销钉4c为偏离钳板4a重心的设置，在钳板4a上位于挡板4b内侧的一端还设有可相对该钳板4a旋转的滚轮4d，二滚轮4d之间存在间隙；第三驱动机构10包括可插接于手夹4端部一对滚轮4d的间隙内以使钳板4a闭合的圆锥销10a以及推动圆锥销10a运动的推动气缸10b，通过推动气缸10b的推杆推动圆锥销10a往复运动，驱动手夹4的钳板4a张开和闭合，实现抓取和放下工件，在推动气缸10b与手夹4之间还设有将二者相连的连接件10c，实现推动气缸10b与手夹4的平稳衔接。

机体1为安装在注塑机上或者注塑机一侧的固定体，包括用于安装固定的安装座1a和用于安装主臂2的中空结构的圆柱体1b以及将安装座1a和圆柱体1b相连的用于安装控制系统6的连接部1c，安装座1a底部设有多个用于安装的螺栓孔以及加强筋，连接部1c为中空的结构，控制系统6的各种线束集成设置与连接部1c的内腔中，摇杆机构7的翻转轴7c插接于圆柱体1b的内腔。

控制系统6为程序自动控制的PLC模块，包括多个行程开关、光电开关、操作按钮、工作方式选择开关、电磁铁以及指示灯，优选的，行程开关为6个，光电开关1个，操作按钮9个，工作方式选择开关2个，输出点数为12，其中电磁铁8个，指示灯4个，并且，该PLC模块上具有22个输入点数，12个输出点数，通过输入不同的程序指令分别完成主臂2、副臂3、手夹4以及手腕5的动作。

本发明的自动控制原理为：运动开始之前，所有的部件都在初始的位置；当接收到开始的命令时，控制副臂3水平前移的电磁铁4YA开始接通，副臂3开始向前平移，当副臂3移动到指定的地方时，电磁铁4YA断开，副臂3将会停止移动；断电后紧接着控制手夹4向下移动的电磁铁2YA接通，控制手腕5旋转的电磁铁8YA也同时接通，手夹4通过副臂3上的导轨向下移动的同时手腕5旋转180°，当手夹4向下移动到指定的位置时，电磁铁2YA断开，手夹4停止向下移动；控制钳板4a闭合的电磁铁3YA接通，钳板4a闭合，完成工件夹取；当钳板4a夹稳工件后，控制手夹4向上移动的电磁铁1YA接通，手夹4顺着副臂3的导轨向上移动，当手夹4上升到指定高度后，1YA断开，手夹4停止向上移动；控制副臂3水平后移的电磁铁1YA接通，副臂3移动到指定位置时，6YA断开，副臂3停止移动；控制主臂2旋转的电磁铁7YA接通，主臂2旋转45°后，7YA断开，主臂2停止旋转；控制手夹4向下移动的电磁铁2YA接通，手夹4向下移动到距堆料区平台10mm处，电磁铁2YA断开，手夹4停止移动；控制钳板4a松开的电磁铁4YA接通，钳板4a松开工件掉落在堆料区，完成工件松开；所有动作做完，所有的机构都回到了初始的位置。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。