一种机械手间距调控设备及其使用方法

1.本发明涉及机械手技术领域，更具体地说，本发明具体为一种机械手间距调控设备及其使用方法。


背景技术：

2.随着工业自动化的普及应用，机械手已被广泛应用于各个领域，工业机械手是一种可编程序的自动机械手，它是在五十年代末出现，近年来迅速发展起来的重要的自动化装置，是实现工业化的重要手段，广泛应用于注塑、冲压、喷涂、压铸等生产中，起到取出成品或上下料的作用，例如，冲压机械手，是一种在自动化设备的基础上，根据冲压生产特点进行物料冲压、搬运、上下料等工作，具有节约人力劳动成本，提高人工及设备安全性，且保证产品产能与质量等优点的机械手。
3.目前的机械手在使用时需要借助间距调节装置进行位置或间距调节，而间距调节装置的种类较多，主要包括4种：液压驱动调节、气压驱动调节、电气驱动调节和机械驱动调节，因气压驱动调节的气源方便，且结构简单、造价较低，同时其维修也方便，故以气压驱动调节的装置较多。
4.但在实际使用中，市场上常见的气压驱动的间距调节装置普遍面临着，因气压驱动调节装置结构简单，进给推进与夹持驱动独立进行独立控制，通过液压或其他启动机构进行推进或夹持驱动的控制，导致传统机械手体积巨大操作不够灵敏，且在使用中安装麻烦控制操作复杂。
5.另外，目前气压驱动控制机械手主要通过节气阀进行控制，利用节气阀的气流通过量以及气压大小进行机械手的间距调控进行精确控制，但随着环境因素的变动气压受温度影响较大，导致气压驱动控制机械手的间距调控易出现误差导致进给量误差或夹持力度的改变，易引发严重的生产事故，因此存在一定缺陷。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种机械手间距调控设备及其使用方法，所述运动进给缸和夹持驱动缸均通过进给气口和夹持气口的进气进行组启动驱动控制，分别通过进给气口和夹持气口端部的节气控制机构进行控制调节进气量实现机械手的进给间距和夹持间距控制，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种机械手间距调控设备及其使用方法，包括运动进给缸、夹持驱动缸和夹头杆，所述夹持驱动缸的一侧固定安装有夹头座，所述夹头杆的表面设有通孔并转动套接有固定销杆，所述固定销杆的一端与夹头座的表面固定连接，所述运动进给缸的两端固定安装有密封端盖，所述密封端盖的内侧设有连接拉杆，所述运动进给缸的内部设有活塞运动腔，所述活塞运动腔的内部滑动安装有活塞阀芯，所述活塞阀芯的一侧固定连接有活塞管杆，所述活塞管杆的另一端贯穿至运动进给缸的外侧并固定连接有连接座头，所述连接座头的端部与夹持驱动缸的一端固定连接，所述运动
进给缸的外侧开设有进给气口和夹持气口，所述进给气口和夹持气口的端部固定连接有节气控制机构，所述夹头杆的端部固定套接有感应夹头，所述感应夹头的内部固定安装有压力传感器；
8.所述夹持驱动缸的内部设有夹持驱动腔，所述夹持驱动腔的内腔与活塞管杆的端部相连通，所述夹持驱动腔的内部滑动安装有驱动活塞，所述驱动活塞的一侧固定安装有轴杆，所述夹持驱动腔的端部螺纹连接有堵头座，所述轴杆的端部贯穿堵头座的表面并固定安装有位于夹持驱动缸外侧的铰接联动机构，所述铰接联动机构与夹头杆的端部活动连接；
9.所述活塞阀芯包括第一活塞端头、进气槽和第二活塞端头，所述第一活塞端头和第二活塞端头分别位于进气槽的两端并与进气槽的端部固定连接，所述进气槽的内部设有空腔，所述进气槽的表面开设有若干与所述空腔相连通的进气孔，所述活塞管杆呈空心管状结构，且所述活塞管杆的两端分别与活塞阀芯和夹持驱动腔的内部相连通；
10.所述活塞运动腔内腔的一端固定安装有距离传感器，所述节气控制机构的输入端电性连接有控制器，所述距离传感器和压力传感器的输出端电性连接有处理器，所述处理器的内部设有校对模块，所述处理器的输入端通信连接有控制终端。
11.优选地，所述密封端盖通过连接拉杆固定连接，所述密封端盖的内侧设有密封垫，所述密封垫的另一侧与运动进给缸的端部相结合，其中一个所述密封端盖的表面开设有通孔并固定安装有密封轴堵，所述密封轴堵活动套接于活塞管杆的外侧，所述活塞管杆的外侧与密封轴堵的内侧过盈配合。
12.优选地，所述第一活塞端头和第二活塞端头和驱动活塞的外侧套接有活塞环，所述第一活塞端头和第二活塞端头的外侧与活塞运动腔的内壁过盈配合，所述驱动活塞的外侧与夹持驱动腔的内壁过盈配合，所述进给气口的数量为两个且呈对称分布于运动进给缸的两端并与活塞运动腔的内腔相连通，所述夹持气口的端部与第一活塞端头和进气槽之间。
13.优选地，所述铰接联动机构包括铰接座和联动耳片，所述联动耳片的一端与铰接座的一侧活动连接，所述联动耳片的另一端与夹头杆的端部活动连接。
14.优选地，所述节气控制机构包括第一节气控制阀、第二节气控制阀和第三节气控制阀，所述第一节气控制阀和第二节气控制阀固定安装于进给气口的端部，所述第三节气控制阀固定安装于夹持气口的端部，所述第一节气控制阀、第二节气控制阀和第三节气控制阀为电磁控制阀结构。
15.优选地，所述密封端盖的内侧设有安装腔，所述活塞阀芯位于安装腔的内侧，所述距离传感器的感应端朝向活塞阀芯的一侧。
16.机械手间距调控设备的使用方法，包括以下步骤，
17.s1：安装与编程控制：将该机械手进行固定，并分别通过第一节气控制阀、第二节气控制阀和第三节气控制阀将进给气口和夹持气口与高压泵气设备进行连接组装，并在第一节气控制阀、第二节气控制阀和第三节气控制阀的端部设置流量计，根据所需的机械手运动路径和夹持效果利用控制终端编程设定第一节气控制阀、第二节气控制阀和第三节气控制阀的启闭控制流程，通过处理器根据运动路径和夹持效果与进气量的函数关系确定进气量，根据进气量与节气控制机构的启闭控制时间的函数关系确定节气控制机构的启闭控
制流程；
18.s2：夹持操作：第一段通过运动进给缸一侧的第一节气控制阀开启，气流进入活塞运动腔内部驱动活塞阀芯像气流的推动方向运动，从而通过活塞管杆推动夹持驱动缸进行给进运动，第二段，通过第二节气控制阀的开启气流进入活塞运动腔内部并通过密封端盖和进气孔经由活塞管杆送入夹持驱动腔的内部，推动铰接座运动从而利用夹头杆对物体进行夹持，完成整个夹持动作；
19.s3：监测与反馈调控：在活塞阀芯运动的过程中通过距离传感器实时感知活塞阀芯的运动距离，并通过压力传感器实时感知感应夹头与物件的夹持作用力，通过电信号将运动距离和夹持力度的测量结果输送至处理器，通过校对模块将数据与预设的运动路径和夹持效果进行比对，若比对结果不一致，则通过控制器接收距离传感器和压力传感器的输出信号反映在的运动路径和夹持效果，反馈控制节气控制机构的启闭，从而重新调整进气量，完成反馈调控。
20.优选地，在所述步骤s3中控制器通过距离传感器和压力传感器的输出数值实时监控进气量对距离传感器和压力传感器的输出数值的影响，当距离传感器和压力传感器的输出数值所示的运动状态与所需运动路径和夹持效果一致，即通过控制器直接控制对应节气控制机构的关闭。
21.本发明的技术效果和优点：
22.1、上述方案中，所述运动进给缸和夹持驱动缸均通过进给气口和夹持气口的进气进行组启动驱动控制，分别通过进给气口和夹持气口端部的节气控制机构进行控制调节进气量实现机械手的进给间距和夹持间距控制，结构集成度更高，装置体积小巧，便于安装与控制，有效提高设备稳定性；
23.2、上述方案中，所述控制终端通过指令输入控制各个节气控制阀进行预设编程控制，在机械手运动夹持的过程中分别通过距离传感器和压力传感器进行运动进给量的测定和夹持力度的测定，利用测定数值通过校对模块与编程给定的变量进行函数关系比对，调整初始变量从而完成反馈控制，实时调整运动进给量和夹持力度，杜绝环境等外部因素导致的机械手控制失常。
附图说明
24.图1为本发明的整体结构示意图；
25.图2为本发明的运动进给缸内部结构示意图；
26.图3为本发明的活塞阀芯结构示意图；
27.图4为本发明的夹持驱动缸内部结构示意图；
28.图5为本发明的夹头杆结构示意图；
29.图6为本发明的控制结构示意图。
30.附图标记为：
31.1、运动进给缸；2、活塞管杆；3、夹持驱动缸；4、铰接联动机构；5、夹头杆；6、感应夹头；7、节气控制机构；8、距离传感器；9、活塞阀芯；10、压力传感器；11、连接拉杆；12、密封端盖；13、活塞运动腔；14、密封轴堵；15、进给气口；16、夹持气口；21、连接座头；31、夹持驱动腔；32、轴杆；33、堵头座；34、驱动活塞；35、夹头座；41、铰接座；42、联动耳片；51、固定销杆；
71、第一节气控制阀；72、第二节气控制阀；73、第三节气控制阀；91、第一活塞端头；92、进气槽；93、第二活塞端头；921、进气孔。
具体实施方式
32.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如附图1至附图6本发明的实施例提供一种机械手间距调控设备及其使用方法，包括运动进给缸1、夹持驱动缸3和夹头杆5，夹持驱动缸3的一侧固定安装有夹头座35，夹头杆5的表面设有通孔并转动套接有固定销杆51，固定销杆51的一端与夹头座35的表面固定连接，运动进给缸1的两端固定安装有密封端盖12，密封端盖12的内侧设有连接拉杆11，运动进给缸1的内部设有活塞运动腔13，活塞运动腔13的内部滑动安装有活塞阀芯9，活塞阀芯9的一侧固定连接有活塞管杆2，活塞管杆2的另一端贯穿至运动进给缸1的外侧并固定连接有连接座头21，连接座头21的端部与夹持驱动缸3的一端固定连接，运动进给缸1的外侧开设有进给气口15和夹持气口16，进给气口15和夹持气口16的端部固定连接有节气控制机构7，夹头杆5的端部固定套接有感应夹头6，感应夹头6的内部固定安装有压力传感器10；
34.夹持驱动缸3的内部设有夹持驱动腔31，夹持驱动腔31的内腔与活塞管杆2的端部相连通，夹持驱动腔31的内部滑动安装有驱动活塞34，驱动活塞34的一侧固定安装有轴杆32，夹持驱动腔31的端部螺纹连接有堵头座33，轴杆32的端部贯穿堵头座33的表面并固定安装有位于夹持驱动缸3外侧的铰接联动机构4，铰接联动机构4与夹头杆5的端部活动连接，铰接联动机构4包括铰接座41和联动耳片42，联动耳片42的一端与铰接座41的一侧活动连接，联动耳片42的另一端与夹头杆5的端部活动连接；
35.活塞阀芯9包括第一活塞端头91、进气槽92和第二活塞端头93，第一活塞端头91和第二活塞端头93分别位于进气槽92的两端并与进气槽92的端部固定连接，进气槽92的内部设有空腔，进气槽92的表面开设有若干与空腔相连通的进气孔921，活塞管杆2呈空心管状结构，且活塞管杆2的两端分别与活塞阀芯9和夹持驱动腔31的内部相连通；
36.活塞运动腔13内腔的一端固定安装有距离传感器8，节气控制机构7的输入端电性连接有控制器，距离传感器8和压力传感器10的输出端电性连接有处理器，处理器的内部设有校对模块，处理器的输入端通信连接有控制终端，密封端盖12的内侧设有安装腔，活塞阀芯9位于安装腔的内侧，距离传感器8的感应端朝向活塞阀芯9的一侧。
37.其中，密封端盖12通过连接拉杆11固定连接，密封端盖12的内侧设有密封垫，密封垫的另一侧与运动进给缸1的端部相结合，其中一个密封端盖12的表面开设有通孔并固定安装有密封轴堵14，密封轴堵14活动套接于活塞管杆2的外侧，活塞管杆2的外侧与密封轴堵14的内侧过盈配合，实现运动进给缸1和夹持驱动缸3的密封，防止夹持过程中出现气体泄漏物件松脱的问题。
38.如图3所示，第一活塞端头91和第二活塞端头93和驱动活塞34的外侧套接有活塞环，第一活塞端头91和第二活塞端头93的外侧与活塞运动腔13的内壁过盈配合，驱动活塞34的外侧与夹持驱动腔31的内壁过盈配合，进给气口15的数量为两个且呈对称分布于运动
进给缸1的两端并与活塞运动腔13的内腔相连通，夹持气口16的端部与第一活塞端头91和进气槽92之间。
39.具体的，通过运动进给缸1将气流通过活塞阀芯9和活塞管杆2输送至夹持驱动缸3的内部，保证气流在夹持驱动缸3运动过程中进行持续的气流流通，便于夹持驱动缸3的动态驱动。
40.其中，节气控制机构7包括第一节气控制阀71、第二节气控制阀72和第三节气控制阀73，第一节气控制阀71和第二节气控制阀72固定安装于进给气口15的端部，第三节气控制阀73固定安装于夹持气口16的端部，第一节气控制阀71、第二节气控制阀72和第三节气控制阀73为电磁控制阀结构。
41.具体的，利用第一节气控制阀71、第二节气控制阀72和第三节气控制阀73对各个进气端口进行独立控制，从而完成进给和夹持操作。
42.机械手间距调控设备的使用方法，包括以下步骤，
43.s1：安装与编程控制：将该机械手进行固定，并分别通过第一节气控制阀71、第二节气控制阀72和第三节气控制阀73将进给气口15和夹持气口16与高压泵气设备进行连接组装，并在第一节气控制阀71、第二节气控制阀72和第三节气控制阀73的端部设置流量计，根据所需的机械手运动路径和夹持效果利用控制终端编程设定第一节气控制阀71、第二节气控制阀72和第三节气控制阀73的启闭控制流程，通过处理器根据运动路径和夹持效果与进气量的函数关系确定进气量，根据进气量与节气控制机构7的启闭控制时间的函数关系确定节气控制机构7的启闭控制流程；
44.s2：夹持操作：第一段通过运动进给缸1一侧的第一节气控制阀71开启，气流进入活塞运动腔13内部驱动活塞阀芯9像气流的推动方向运动，从而通过活塞管杆2推动夹持驱动缸3进行给进运动，第二段，通过第二节气控制阀72的开启气流进入活塞运动腔13内部并通过密封端盖12和进气孔921经由活塞管杆2送入夹持驱动腔31的内部，推动铰接座41运动从而利用夹头杆5对物体进行夹持，完成整个夹持动作；
45.s3：监测与反馈调控：在活塞阀芯9运动的过程中通过距离传感器8实时感知活塞阀芯9的运动距离，并通过压力传感器10实时感知感应夹头6与物件的夹持作用力，通过电信号将运动距离和夹持力度的测量结果输送至处理器，通过校对模块将数据与预设的运动路径和夹持效果进行比对，若比对结果不一致，则通过控制器接收距离传感器8和压力传感器10的输出信号反映在的运动路径和夹持效果，反馈控制节气控制机构7的启闭，从而重新调整进气量，完成反馈调控。
46.优选地，在步骤s3中控制器通过距离传感器8和压力传感器10的输出数值实时监控进气量对距离传感器8和压力传感器10的输出数值的影响，当距离传感器8和压力传感器10的输出数值所示的运动状态与所需运动路径和夹持效果一致，即通过控制器直接控制对应节气控制机构7的关闭。
47.本发明的工作过程如下：
48.上述方案，运动进给缸1和夹持驱动缸3均通过进给气口15和夹持气口16的进气进行组启动驱动控制，分别通过进给气口15和夹持气口16端部的节气控制机构7进行控制调节进气量实现机械手的进给间距和夹持间距控制，结构集成度更高，装置体积小巧，便于安装与控制，有效提高设备稳定性；且通过控制终端通过指令输入控制各个节气控制阀进行
预设编程控制，在机械手运动夹持的过程中分别通过距离传感器8和压力传感器10进行运动进给量的测定和夹持力度的测定，利用测定数值通过校对模块与编程给定的变量进行函数关系比对，调整初始变量从而完成反馈控制，实时调整运动进给量和夹持力度，杜绝环境等外部因素导致的机械手控制失常。
49.最后应说明的几点是，首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
50.其次，本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
51.最后，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。