一种气动搬运机械手机械机构与控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气动搬运机械手机械结构与控制系统，属于气动搬运机械手领域，是一种定位准确、易于实现的气动搬运搬运手机械结构和控制电路，尤其适用于空调中注塑叶片的点位搬运。
【背景技术】
[0002]传统的机械手应用场合多采用的是电动伺服的驱动方式，这是因为电动伺服技术经历了长时间的发展，已经成为了非常成熟的技术(杨振球，简易型精确定位气动机械手的研宄及其应用[D]武汉:华中科技大学，2006)。驱动电机一股采用步进电机，交、直流伺服电机等。采用电气驱动的机械手的特点是驱动力较大，控制精度非常高，相应快，控制方案灵活，信号检测和处理方便，电源获取容易。但是电机伺服驱动机械手价格昂贵，限制了它的使用范围，人们开始寻找新的，经济的驱动方式来驱动机械手，而气动驱动方式就是符合这一要求的驱动类型。
[0003]气动机械手强调模块化的形式，现代传输技术的气动机械手在控制方面采用了先进的阀岛技术(可重复编程)，气动伺服系统(可实现任意位置上的精确定位)，在执行机构上全部采用模块化的拼装结构(李昌辉，自动上料机器人系统开发[D]哈尔滨:哈尔滨工业大学，2009)。但部分工作场合只需要将零件在两个点位之间进行往复搬运，使用气动伺服系统的机械手定位精度高，虽然能够完成相关功能，但是成本偏高。气动机械手的机械臂若要实现一定角度的旋转，需要使用摆动气缸，而摆动气缸的定位精度一股不高，不能进行较高精度的定位。因此，研制一种不使用摆动气缸，机械臂可以进行一定角度旋转并可以两点较高精度定位的气动机械手对降低气动机械手生产成本具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]为了解决成本问题和满足企业需求的前提下，本发明提出了一种气动搬运机械手机械结构和控制系统。
[0005]本发明的技术方案为:一种气动搬运机械手机械结构与控制系统，包括气动搬运机械手机械机构及其气动搬运机械手控制系统；所述气动搬运机械手机械机构包括水平伸缩气缸固定座、水平伸缩气缸、水平支撑座、转动臂、竖直升降气缸、夹爪固定座、夹爪、转动轴、I接头；所述水平伸缩气缸固定座固定在水平支撑座上，所述水平伸缩气缸固定座的一侧面与水平伸缩气缸一端固定，水平伸缩气缸的另一端通过螺纹连接I接头，I接头与转动臂一端端孔通过螺栓固定连接，转动臂中部能够围绕固定在水平支撑座上的转动轴旋转，转动臂另一端与竖直升降气缸固定，竖直升降气缸下端与夹爪固定座固定，夹爪通过螺钉安装在夹爪固定座上；
[0006]所述气动搬运机械手控制系统包括磁性开关、功能按键、光耦隔离电路、三态缓冲器、单片机STC89C52RC主控电路模块、译码器A、译码器B、开机延时电路、反向电路、锁存器、继电器驱动模块、继电器、电磁阀、执行气缸；所述磁性开关和功能按键接入光耦隔离电路的输入端，光耦隔离电路的输出端与三态缓冲器的数据输入端相连，三态缓冲器的数据输出端与单片机STC89C52RC主控电路模块的数据输入口相连，所述单片机STC89C52RC主控电路模块分别连接译码器A的使能端和地址端、译码器B的使能端和地址端以及锁存器，译码器A的输出端连接三态缓冲器的使能端，译码器B的数据输出口与反向电路的输入端相连，反向电路的输出端与锁存器的锁存使能端相连，开机延时电路的输入端与锁存器的输出使能端相连，锁存器的数据输出端与继电器驱动模块的输入端相连，继电器驱动模块的输出端与继电器的线圈相连，继电器的输出端与电磁阀的线圈相连，电磁阀与执行气缸相连。
[0007]进一步，所述水平伸缩气缸固定座呈L形，底部安装有深沟球轴承，能够围绕其旋转中心在水平支撑座上旋转。
[0008]进一步，所述夹爪由两个单作用气缸即抱具气缸组成，夹爪固定座上面设计了 4条沟槽，使用蝶形螺栓将抱具气缸固定于夹爪固定座上，通过调节蝶形螺栓在沟槽中的位置，使抱具气缸可以位于不同的位置以适应不同尺寸零件的夹取。
[0009]进一步，所述功能按键具有手动/自动档位开关，用于选择机械手的工作模式，单步自复按钮，用于手动控制机械手进行单步运动。
[0010]进一步，所述开机延时电路是阻容延时电路。
[0011]进一步，所述反向电路是NPN三级管组成的反向电路。
[0012]进一步，所述继电器采用的是双刀双掷类型，用于控制两个相同类型气缸同时作相同的动作。
[0013]进一步，所述单片机STC89C52RC主控电路模块用于处理所采集的磁性开关、功能按键输入信号，并按照预先设定的程序控制电磁阀的通断，使得执行气缸完成相应的动作。
[0014]进一步，所述磁性开关用来检测水平伸缩气缸和竖直升降气缸是否运动到位。
[0015]本发明的有益效果为:该机械手的机械结构中包含平面连杆机构中的摇块机构，水平伸缩气缸的直线运动可以推动转动臂进行一定角度的旋转，代替了一股机械手中的电机或者旋转气缸，简化了机械手的控制系统并且这种机械结构还具有较高的旋转定位精度。本系统的控制系统的核心则采用了成本较低，运行速度快，实时性好的单片机，所有的电路模块按照工业现场应用的要求进行设计，具有较强的抗干扰能力与稳定性。
【附图说明】
[0016]图1为本发明中气动搬运机械手控制系统原理框图；
[0017]图2为本发明中气动搬运机械手机械结构示意图；
[0018]图3为本发明实施例中气动搬运机械手搬运对象即空调中的注塑叶片示意图；
[0019]图4为本发明中的气动搬运机械手组成注塑叶片自动化生产线示意图；
[0020]图5为本发明中气动搬运机械手自动运行动作流程图。
[0021]图中:1磁性开关；2功能按键；3光耦隔离电路；4三态缓冲器；5单片机STC89C52RC主控电路模块；6译码器I ;7译码器2 ；8开机延时电路；9反向电路；10锁存器；11继电器驱动模块；12继电器；13电磁阀；14执行气缸；15水平伸缩气缸固定座；16水平伸缩气缸；17水平支撑座；18转动臂；19竖直升降气缸；20夹爪固定座；21夹爪；22转动轴；231接头；24螺栓；25转盘；26电机；27气动搬运机械手A ；28注塑叶片缺料缺陷诊断装置；29支架I ;30气动搬运机械手B ；31滑块；32气缸I ;33支架2 ；34滑槽。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明“，多个”的含义是两个或两个以上。
[0024]如图1-2所示，气动搬运机械手的机械机构主要包括:水平伸缩气缸固定座15、水平伸缩气缸16、水平支撑座17、转动臂18、竖直升降气缸19、夹爪固定座20、夹爪21、转动轴22、I接头23、螺栓24。水平伸缩气缸固定座15底部安装有深沟球轴承，可以围绕其旋转中心在水平支撑座17上旋转，这可以使得水平伸缩气缸16的直线运动推动转动臂18进行一定角度的旋转，具有较高的旋转定位精度。夹爪21由两个单作用气缸即抱具气缸组成，夹爪21固定座上面设计了 4条沟槽，使用蝶形螺栓将抱具气缸固定于夹爪固定座上，通过调节蝶形螺栓在沟槽中的位置，使抱具气缸可以位于不同的位置以适应不同尺寸零件的夹取。
[0025]气动搬运机械手的控制系统主要包括:磁性开关1、功能按键2、光耦隔离电路3、三态缓冲器4、单片机STC89C52RC主控电路模块5、译码器A6、译码器B7、开机延时电路8、反向电路9、锁存器10、继电器驱动模块11、继电器12、电磁阀13、执行气缸14，所述执行气缸14包括上述气动搬运机械手的机械机构中的水平伸缩气缸16、竖直升降气缸19、夹爪21的两个抱具气缸。
[0026]光耦隔离电路3将磁性开关I与功能按键2的信号转换成单片机可以接收的信号，同时光耦隔离电路3实现了其输入端与输出端的电气隔离，使得控制电路具有较强的抗干扰能力。数据向单片机传送时需要经过数据总线，但数据总线也承担着输出数据的任务，为了实现输入数据只在输入传送过程中占用数据总线，因此使用三态缓冲器4来使能输出数据进入单片机的数据总线。译码器A6的输出端用于控制三态缓冲器4的使能端，一共可以拓展8个三态缓冲器4，使得输入信号的个数最多可以达到64个。
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