用于搬运翻转工件的四轴机械手设计

用于搬运翻转工件的四轴机械手设计

韩文斌吴夕

韩文斌吴夕

沈阳明匠智能科技研发有限公司辽宁沈阳110000

摘要：通过对产品移动范围及工艺布局的分析，确定了采用四轴机械手输送的方案，即三轴驱动完成输送，第四轴驱动完成翻转程序确定。输送方法采用三轴机械手的结构，实现了三轴机械手在专机输送上的应用，达到了快速、柔性输送工件的目的，提高了产品生产时可靠性、效率化、自动化，从根本上解决了重型产品在移动及翻转中所遇到的笨重、浪费及安全问题。

关键词：搬运翻转上下料四轴机械手结构设计

0引言

在通常的工业机器人系统中，机械手是起到关键作用的传统执行部件，也是机器人的重要部件之一。此四轴专机在物理结构部分包含：滑块、导轨、齿轮、齿条等器件组成，在电气部分包含：电机、变频及各类传感器等部件组成，通过传感器感应专机的工作状态，并经过PLC输出控制信号，分别控制专机在X,Y,Z方向上的位移，并且在适当的时机进行翻转、夹持、放下，具体控制时机由传感器进行感应及传递，从而实现在一定范围内的物料的移动，此四轴专机可以做出灵活多变的动作，实现在一定的空间范围内移动和搬运产品，并且可以根据物料的变化和操作流程的改动随时更新自身参数，实现多用途作用。

1动作流程

（1）、工件来料托盘到达线体指定位置后，发送信号，专机接收到信号后，在原点位置进行复位：卡爪张开，间距调整到最大；卡爪旋转角度复位（保证竖直方向）；X轴、Y轴、Z轴均回到原点，准备夹取车轮；

（2）、提升翻转机构沿Y轴运动，到最大行程，使其轴线与线体的对称面重合；

（3）、提升翻转机构沿Z轴运动，下降特定高度；

（4）、提升翻转机构沿X轴运动，当激光开关检测到车轮时停止运动，根据系统中工件的厚度进行计算沿X轴继续运动的距离，直到提升翻转机构的中心与车轮厚度方向中心重合，准备夹取车轮；

（5）、提升翻转机机构沿Z轴运动，下降至卡爪旋转中心与工件中心同一高度，；

（6）、卡爪闭合，相向运动，当单侧卡爪移动电机扭矩增加时，整个提升翻转机构沿相反方向移动，然后卡爪继续闭合，直到两个卡爪移动电机扭矩值相等并达到设定值，并且卡爪上方一对对射激光开关（用于检测卡爪抓到车轮）被车轮阻挡住，此时认定车轮被卡爪夹持并且已抱紧；

（7）、提升翻转机构沿Z轴运动，提升一定高度（500mm）；

（8）、提升翻转机构沿X轴运动，直到提升翻转机构的中心与放置工件的中心重合，准备翻转、放置工件；

（9）、根据输入信息，判断工件翻转方向，将工件翻转90°（或-90°）；

（10）、提升翻转机构沿Z轴向下运动，直到Z轴电机反馈扭矩增加，表示工件已经和放置面接触，立刻停止Z轴电机运动，卡爪向外运动至最大开度；

（11）、提升翻转机构沿Z轴向上运动至第3步高度，然后卡爪旋转角度复位；

（12）、重复4-11步，当一个托盘上的车轮抓取完成后，提升翻转机构复位，回到初始位置，等待下一个循环的启动信号。

2设计输出

主要分二个方面进行阐述1、卡爪移动和旋转部分计算，其余方面这里暂不作说明。

产品概述：最重产品：900KG，产品形状：圆形，最大直径1000mm。

结构说明：卡爪居中夹取采用伺服驱动滚珠丝杠；卡爪翻转采用电机驱动链条翻转。