CN109794925A - 一种用于圆木旋切机的上料机械手臂 - Google Patents
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Abstract
本发明所要解决的技术问题在于一种自动化程度高，方便上料，增加效率和安全性，省时省力的一种应用于圆木旋切机的上料机械手臂。本发明在节省抓取空间、提升抓取精度、改善抓取重心不稳和易滑动等方面较为注重。一种用于圆木旋切机的上料机械手臂，包括实现圆木抓取的手爪结构和标准六自由度机械臂；其中爪部结构包括法兰盘、连接片、角铁、导轨、齿条、爪槽、手爪、紧固爪；六自由度机械臂包括与进料机构连接的机械臂底座、腰部回转座、大臂、肘部关节、小臂与手腕部分。工作时，机械臂根据信号移动到指定位置，两个齿条根据要求调节相对距离来适应抓取重心，半圆形爪槽扣在圆木上后手爪弹出包住圆木，紧固爪弹出对圆木进行固定。
Description
技术领域
本发明涉及工业机械手领域，尤其涉及的是一种用于圆木旋切机的上料机械手臂。
背景技术
随着智能化、自动化工业的发展与推进，越来越多的机械手设备运用于实际生产流水线中，自动化去送物料的机械手种类越来越多，功能越来越强大。目前，多数木材加工设备机械手臂应用面较窄，尤其是旋木机等加工圆木的设备，相关功能的机械手臂更加匮乏。旋切机是一种从设备上方进料的木材加工设备。设备工作时刀具高速运转，人工上料的准度及效率很难提高，同时危险性也成为隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于一种自动化程度高，方便上料，增加效率和安全性，省时省力的一种应用于圆木旋切机的上料机械手臂。本发明在节省抓取空间、提升抓取精度、改善抓取重心不稳和易滑动等方面较为注重。
为了实现上述目的，本发明提高的技术方案是：
一种用于圆木旋切机的上料机械手臂，包括实现圆木抓取的手爪结构和标准六自由度机械臂；其中爪部结构包括法兰盘、连接片、角铁、导轨、齿条、爪槽、手爪、紧固爪；六自由度机械臂包括与进料机构连接的机械臂底座、腰部回转座、大臂、肘部关节、小臂与手腕部分。所述六自由度机械臂和爪部结构通过法兰盘铰接。
所述连接片与法兰盘刚性连接；所述导轨和连接片通过角铁刚性连接；所述导轨两端各滑动连接一个齿条，齿条面上下交错并且可以分别沿导轨T型轨道滑动；所述两侧齿条下部分别与各自的爪槽刚性连接；所述手爪与爪槽的内部轨道滑动连接，手爪可沿爪槽弧面滑动；所述紧固爪与爪槽内部另一轨道滑动连接，紧固爪可沿爪槽竖直面滑动。
所述机械臂底座缺省固定；所述腰部回转座与机械臂底座铰接；所述大臂与腰部回转座铰接；所述肘部关节与大臂铰接；所述小臂与肘部关节铰接；所述手腕部分与小臂铰接。
所述手爪与爪槽连接的轨道处装有气泵，从而推动手爪的伸缩；气泵吹起吸气通过PLC信号控制。
所述紧固爪与爪槽连接的轨道处装有气泵，从而推动紧固爪的伸缩；气泵吹起吸气通过PLC信号控制。
所述爪部结构装有相机，用于识别圆木长度及位置。
所述爪部结构与手腕部的法兰铰接处装有伺服电机；所述伺服电机与PLC模块电性连接，通过PLC控制旋转方向和角度；所述电机旋转方向装有限位电磁阀。
所述手腕部和小臂铰接处装有伺服电机；所述伺服电机与PLC模块电性连接，通过PLC控制旋转方向和角度；所述电机旋转方向装有限位电磁阀。
所述小臂和肘部关节铰接处装有伺服电机；所述伺服电机与PLC模块电性连接，通过PLC控制旋转方向和角度；所述电机旋转方向装有限位电磁阀。
所述肘部关节和大臂铰接处装有伺服电机；所述伺服电机与PLC模块电性连接，通过PLC控制旋转方向和角度；所述电机旋转方向装有限位电磁阀。
所述大臂和腰部回转座铰接处装有液压泵；所述液压泵与PLC模块电性连接，通过PLC控制旋转方向和角度。
所述腰部回转座和机械臂底座铰接处装有伺服电机；所述伺服电机与PLC模块电性连接，通过PLC控制旋转方向和角度；所述电机旋转方向装有限位电磁阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果为；
1本发明设计结构简单，省时省力，可以提升圆木加工设备的效率和稳定性。
2本发明取代了传统的人工上料。
3在实现自动化上料的同时，采用手爪-爪槽结构大幅度减少了夹取圆木时所需的空间。提升了准确度，避免了手爪和设备的相互接触、损伤。
4通过相机识别传递圆木长度信号，从而改变两只手爪的爪距，进一步改善了抓取时重心不稳的弊端。
5通过紧固装置可以在夹取完成后，弹出紧固手爪，从而避免夹取过程中圆木滑动。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的整体机构侧视图。
图3位本发明的爪部结构示意图。
图4为本发明的爪部结构正视图。
图5为本发明的爪部结构侧视图。
附图中的零部件名称为：1机械臂底座；2腰部回转座；3大臂；4肘部关节；5小臂；6手腕部分；7法兰盘；8连接片；9角铁；10导轨；11齿条；12爪槽；13手爪；14紧固爪。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便充分理解本发明，但是本发明还可以采用不同于在此描绘的其他方法来实施，因此本发明不受下面公开的具体实例的限制。
结合图1、图2、图3、图4和图5，本实施例的一种六自由度上料机械手臂，包括1机械臂底座；2腰部回转座；3大臂；4肘部关节；5小臂；6手腕部分；7法兰盘；8连接片；9角铁；10导轨；11齿条；12爪槽；13手爪；14紧固爪。所述底座1通过竖直方向放置的第一轴与腰部回转座2铰连接；所述的腰部回转座2通过水平方向放置的第二轴与大臂3一端进行铰连接；所述大臂3另一端通过水平放置的第三轴与肘部关节4的一端铰连接，第三轴与第二轴相互平行放置；所述肘部关节4的另一端通过水平放置的第四轴与小臂5的一端铰连接，第四轴与第三轴相互垂直放置；所述的小臂5的另一端通过水平放置的第五轴与手腕部6的一端铰连接，第五轴与第四轴相互垂直放置；所述手腕部6的另一端与法兰盘7铰连接，第六轴与第五轴相互垂直放置；所述连接片8与法兰盘7刚性连接；所述导轨10和连接片8通过角铁9刚性连接；所述导轨10两端各滑动连接一个齿条11，齿条面上下交错并且可以分别沿导轨T型轨道滑动；所述两侧齿条11下部分别与各自的爪槽12刚性连接；所述手爪13与爪槽12的内部轨道滑动连接，手爪13可沿爪槽弧面滑动；所述紧固爪14与爪槽12内部另一轨道滑动连接，紧固爪14可沿爪槽12竖直面滑动。
参见图1，机械手臂底座1刚性连接在进料桌面上，安装有PLC控制模块、伺服电机。所述腰部回转座2和大臂3连接处装有液压缸，为大臂提供所需较大动力；所述大臂3和肘部关节4铰接后，通过连接处装有的伺服电机驱动；肘部关节4和小臂5连接处装有小型伺服电机；小臂5与手腕部分6连接处装有小型伺服电机；所述伺服电机和液压缸都通过PLC发出的电信号控制，根据实际要求完成动作。
参见图3，齿条11与导轨10滑动连接，齿条11下端有凹形槽，半包围连接到导轨10的T型轨道上；所述齿条11共两个，分别安装在导轨两侧；所述两侧齿条沿导轨10上下错开，增大了相对移动距离，避免在移动在产生碰撞；导轨10上两个圆孔处分别装有伺服电机，通过电机控制所述齿条11的相对距离，进一步的来调节夹取圆木时的重心位置；爪槽12与齿条11刚性连接，从而带动手爪13和紧固爪14跟随齿条进行移动；所述爪槽内部有沿爪槽曲面的弧形内槽，手爪13与爪槽内部滑动连接，爪槽内部装有气泵；工作时，手爪收缩在爪槽内部；通过PLC信号控制机械手臂带动爪部机构，从而沿正确方向将半圆形爪槽扣到圆木上；进一步的气缸充气，把手爪弹出，整个爪部机构包住圆木；紧固爪14是一种优化夹取的装置，它可以在上述夹取动作完成时，通过气缸充气弹出，弹出的圆弧面挤压在圆木上起到紧固的作用，防止圆木侧滑；由于旋木机是从上方进料，且进料口较窄不易操作，用这种爪槽-手爪夹取方法可以节省夹取空间，也可以在上料时更靠近进料口，增强准确度和安全性；整套夹取动作完成后，通过PLC电信号控制机械手臂移动，带动圆木对准进料口；上述动作完成后，爪槽内部气缸吸气，手爪13和紧固爪14收缩，圆木自由落体进入进料口。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于圆木旋切机的上料机械手臂，包括实现圆木抓取的手爪结构和标准六自由度机械臂；其中爪部结构包括法兰盘、连接片、角铁、导轨、齿条、爪槽、手爪、紧固爪；所述连接片与法兰盘刚性连接；所述导轨和连接片通过角铁刚性连接；所述导轨两端各滑动连接一个齿条，齿条面上下交错并且可以分别沿导轨T型轨道滑动；所述两侧齿条下部分别与各自的爪槽刚性连接；所述手爪与爪槽的内部轨道滑动连接，手爪可沿爪槽弧面滑动；所述紧固爪与爪槽内部另一轨道滑动连接，紧固爪可沿爪槽竖直面滑动。
2.如权利要求1所述的一种用于圆木旋切机的上料机械手臂，其特征在于：所述爪槽与导轨水平方向滑动连接；齿条下端有凹形槽，半包围连接到导轨的T型轨道上；所述导轨两侧各有一个爪槽与其滑动连接；所述两侧爪槽分别连有相同长度的齿条；所述两个齿条位于导轨的上、下两端，从而避免相对移动时发生碰撞；所述导轨两侧分别装有伺服电机和控制器；所述电机与齿条进行齿轮连接；所述电机通过PLC系统控制，从而进一步控制两个齿槽之间的距离。
3.如权利要求1所述的一种用于圆木旋切机的上料机械手臂，其特征在于：所述手爪沿爪槽内侧曲面与齿槽滑动连接；爪槽中装有气缸和电磁阀，通过PLC信号控制气缸从而进一步控制手爪的伸出和收缩。工作时，半圆形爪槽先放置在圆木上，然后手爪弹出完成抓取。
4.如权利要求1所述的一种用于圆木旋切机的上料机械手臂，其特征在于：所述紧固爪与爪槽沿垂直方向滑动连接在爪槽中部；所述紧固爪上方装有气缸，气缸通过PLC信号控制吸气放气来控制紧固爪的伸缩。工作时，手爪弹出后紧固爪再弹出，完成紧固。
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