專利名稱：機(jī)械手懸臂稱重裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及動(dòng)態(tài)稱重裝置，具體涉及一種機(jī)械手懸臂稱重裝置。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)于正在搬運(yùn)或運(yùn)輸中物件的動(dòng)態(tài)稱重主要采用輸送皮帶加地秤的方式。 這種裝置在稱量重量較輕的物件時(shí)存在著較大的誤差，而且很難估計(jì)誤差范圍(或者誤差 范圍過(guò)大)；安裝在這類裝置中的稱重傳感器每年都會(huì)發(fā)生零點(diǎn)飄移現(xiàn)象，都需要年檢校 正零位以及自身的精度。即使采用類似于超市用的托盤秤作為稱重工具，也不能避免靜態(tài) (穩(wěn)態(tài))稱重與稱重過(guò)程的完美結(jié)合。這些都給小重量(二千克內(nèi))、高精度(千分之一) 的動(dòng)態(tài)(有加速度)稱重測(cè)量造成了困擾，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)稱重裝置進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，設(shè)計(jì)一種高精度的動(dòng)態(tài)機(jī)械手懸 臂稱重裝置。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用一種機(jī)械手懸臂稱重裝置，包括 垂直直線導(dǎo)軌，在所述垂直直線導(dǎo)軌的下端裝有拉壓力傳感器，在所述拉壓力傳感器的下 端裝有吸盤托架，所述吸盤托架與氣泵、換向閥、管路一起構(gòu)成物件拾取釋放機(jī)構(gòu)，所述拉 壓力傳感器與稱重電路板連接，所述垂直直線導(dǎo)軌與水平直線導(dǎo)軌相配合；所述垂直直線 導(dǎo)軌可沿水平直線導(dǎo)軌左右位移，所述拉壓力傳感器、吸盤托架以及被吸盤托架拾取或釋 放的物件可沿垂直直線導(dǎo)軌上下位移。 其中，在所述垂直直線導(dǎo)軌上裝有垂直絲杠，所述垂直絲杠通過(guò)聯(lián)軸器與第一伺 服電機(jī)連接，所述垂直絲杠與垂直螺母配合，所述垂直螺母與拉壓力傳感器的一端連接，所 述拉壓力傳感器的另一端與所述吸盤托架相連接。 其中，在所述吸盤托架的下端裝有若干個(gè)吸嘴，所述吸嘴經(jīng)過(guò)管路、換向閥與所述 氣泵相連接。 其中，所述換向閥與所述稱重電路板連接，所述稱重電路板可控制換向閥的換向。 其中，所述垂直直線導(dǎo)軌與所述第一伺服電機(jī)固定在L形支架上。 其中，在所述水平直線導(dǎo)軌上裝有水平絲杠，所述水平絲杠通過(guò)聯(lián)軸器與第二伺
服電機(jī)連接，所述水平絲桿與水平螺母配合，所述水平螺母與垂直直線導(dǎo)軌相連接。 其中，所述水平直線導(dǎo)軌與所述第二伺服電機(jī)固定在水平支架上，所述水平支架
還與所述L形支架相連接。 其中，所述拉壓力傳感器為S型拉壓力傳感器。 其中，所述稱重電路板安裝在所述水平支架的一側(cè)。 其中，在所述稱重電路板中設(shè)置有拉壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字信號(hào)處理算 法電路。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于該機(jī)械手懸臂稱重裝置，由于在移動(dòng)機(jī)械臂的下端安裝了稱重傳感器，可以將物件的搬運(yùn)過(guò)程與稱重過(guò)程結(jié)合在一起，既可節(jié)約時(shí)間， 又能快速獲取每個(gè)物件的高精度(千分之一，或者克級(jí)重量精度)重量值。它與傳統(tǒng)的皮 帶秤相比，在稱量精度上有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

圖1是本實(shí)用新型機(jī)械手懸臂稱重裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型機(jī)械手懸臂稱重裝置中垂直直線導(dǎo)軌部分結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、垂直直線導(dǎo)軌；2、拉壓力傳感器；3、吸盤托架；4、物件；5、水平直線導(dǎo)軌；
6、垂直絲杠；7、第一伺服電機(jī)；8、垂直螺母；9、吸嘴；10、 L型支架；11、水平絲杠；12、第二
伺服電機(jī)；13、水平螺母；14、水平支架。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施 例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。 如附圖1和圖2所示，本實(shí)用新型具體實(shí)施的技術(shù)方案是 —種機(jī)械手懸臂稱重裝置，包括垂直直線導(dǎo)軌l，在所述垂直直線導(dǎo)軌1的下端裝 有拉壓力傳感器2，在所述拉壓力傳感器2的下端裝有吸盤托架3，所述吸盤托架3與氣泵、 換向閥、管路一起構(gòu)成物件4拾取釋放機(jī)構(gòu)，所述拉壓力傳感器2與稱重電路板連接，所述 垂直直線導(dǎo)軌1與水平直線導(dǎo)軌5相配合；所述垂直直線導(dǎo)軌1可沿水平直線導(dǎo)軌5左右 位移，所述拉壓力傳感器2、吸盤托架3以及被吸盤托架3拾取或釋放的物件4可沿垂直直 線導(dǎo)軌l上下位移。 在本實(shí)施例中，在所述垂直直線導(dǎo)軌1上裝有垂直絲杠6，所述垂直絲杠6通過(guò)聯(lián)
軸器與第一伺服電機(jī)7連接，所述垂直絲杠6與垂直螺母8配合，所述垂直螺母8與拉壓力
傳感器2的一端連接，所述拉壓力傳感器2的另一端與所述吸盤托架3相連接。 在本實(shí)施例中，在所述吸盤托架3的下端裝有若干個(gè)吸嘴9，所述吸嘴9經(jīng)過(guò)管路、
換向閥與所述氣泵相連接。 在本實(shí)施例中，所述換向閥與所述稱重電路板電氣連接，所述稱重電路板可控制 換向閥的換向。 在本實(shí)施例中，所述垂直直線導(dǎo)軌1與所述第一伺服電機(jī)7固定在L形支架10上。 在本實(shí)施例中，在所述水平直線導(dǎo)軌5上裝有水平絲杠ll，所述水平絲杠11通過(guò) 聯(lián)軸器與第二伺服電機(jī)12連接，所述水平絲桿11與水平螺母13配合，所述水平螺母13與 垂直直線導(dǎo)軌l相連接。 在本實(shí)施例中，所述水平直線導(dǎo)軌5與所述第二伺服電機(jī)12固定在水平支架14
上，所述水平支架14還與所述L形支架IO相連接。 在本實(shí)施例中，所述拉壓力傳感器2為S型拉壓力傳感器。 在本實(shí)施例中，所述稱重電路板安裝在所述水平支架14的一側(cè)。 在本實(shí)施例中，在所述稱重電路板中設(shè)置有拉壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字信
號(hào)處理算法電路。[0030] 在本實(shí)施例中，為了達(dá)到有加速度下的，小重量、高精度的稱重目的，本實(shí)用新型 提供了一種解決方法，在搬運(yùn)物件4過(guò)程中，稍作停頓、阻尼晃動(dòng)情況下依次拋下多個(gè)所要 稱重的物件4，其中所述的稍作停頓是指垂直直線導(dǎo)軌1及其附屬部件(真空吸盤架等)在 水平直線導(dǎo)軌5搬運(yùn)到輸送皮帶上方停車，停留0. 5秒至1秒之間，此時(shí)被拾取的物件4依 然處于低頻搖晃狀態(tài)。阻尼晃動(dòng)是指吸盤托架的吸盤被抽真空后，將物件4拾取起，與此同 時(shí)吸盤托架3收縮，將物件4依靠在吸盤托架3周圍的阻尼材料(減震材料如包裝箱內(nèi)的 包裝墊)上。那么在搬運(yùn)/停頓過(guò)程中，物件4會(huì)依附在吸盤托架3下粘接的阻尼材料作 低頻減幅晃動(dòng)。 它有效地減少了稱重誤差、節(jié)約了搬運(yùn)時(shí)間。分別獲取全重?cái)?shù)值、依次減重?cái)?shù)值和 空重?cái)?shù)值。該系列數(shù)值作差后，進(jìn)而得到誤差范圍可預(yù)知的每個(gè)物件的重量值。例如同時(shí) 搬運(yùn)4個(gè)物件，停頓在搬運(yùn)皮帶上方時(shí)，S型拉壓力傳感器2稱重?cái)?shù)值是全重?cái)?shù)值，即4個(gè) 物件的重量加上吸盤托架重量以及管路對(duì)S型拉壓力傳感器2施加的內(nèi)應(yīng)力。按照0. 5秒 吸盤托架釋放1個(gè)物件4，在2秒鐘內(nèi)將吸盤托架3上搬運(yùn)的物件4全部釋放到輸送皮帶上 并運(yùn)輸?shù)紺CD攝像機(jī)鏡頭前。那么每次扔下1個(gè)物件，S型拉壓力傳感器2都測(cè)量出一個(gè) 減重?cái)?shù)值。當(dāng)全部物件4都放到輸送皮帶上后，吸盤托架3重量以及管路對(duì)S型拉壓力傳 感器2的內(nèi)應(yīng)力之和就是空重?cái)?shù)值。所述列數(shù)值作差的目的是利用上面得到的全重?cái)?shù)值、 減重?cái)?shù)值和空重?cái)?shù)值作減法后得到每個(gè)物件的實(shí)際被測(cè)重量。此種方法不僅可以解決上述 稱重難題，而且將緊密排列的物件沿運(yùn)轉(zhuǎn)的輸送皮帶系統(tǒng)進(jìn)行等間距的疏松排列，有利于 下個(gè)工序的處理。所述S型傳感器是拉壓力傳感器的一種類型。S型金屬鋼/鋁的形狀在 承受拉壓力之后會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱性形變，這種形變作用在內(nèi)部貼的形變傳感器上，并配以全橋 測(cè)量電路，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出。之所以S型拉壓力傳感器應(yīng)用廣泛并性價(jià)比高，就是因?yàn)殡?信號(hào)輸出比值大，受力變形對(duì)稱均勻。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在垂直軸機(jī)械臂下安裝一 S型 拉壓力傳感器2、物件4 (例如4組)拾取釋放機(jī)構(gòu)、以及在垂直軸機(jī)械臂側(cè)面的動(dòng)態(tài)稱重電 路板構(gòu)成稱重子系統(tǒng)。 S型拉壓力傳感器連同物件、物件拾取釋放機(jī)構(gòu)一起稱重，即給該傳感器一個(gè)預(yù)重 量值(大約1公斤多)，避免了該傳感器在小量程時(shí)，由于阻抗輸出與動(dòng)態(tài)稱重電路最佳輸 入阻抗不匹配造成的大誤差，使所要測(cè)量物件重量組合在該傳感器量程的中間段，利用該 傳感器中間線形度最好、輸入輸出阻抗匹配最佳的拉壓力_電壓信號(hào)曲線進(jìn)行測(cè)量。該做 法使得動(dòng)態(tài)稱重電路簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了有效并快速稱重。消除經(jīng)常的零點(diǎn)飄移和應(yīng)力蠕動(dòng)，恢復(fù) S型拉壓力傳感器稱重精度也是該實(shí)用新型考慮到的問(wèn)題。 所采用的方法是該傳感器平時(shí)處于拉力狀態(tài)，物件拾取釋放機(jī)構(gòu)同時(shí)抓取起多 枚物件時(shí)，讓該傳感器輕微過(guò)載，所受的拉力減至零、變成壓力，消除該傳感器的應(yīng)力遲滯 和削減零點(diǎn)飄移量。其中，平時(shí)狀態(tài)，S型拉壓力傳感器因?yàn)橄虏繎覓斓奈P托架等(有重 量)處于拉力狀態(tài)。那么時(shí)間長(zhǎng)了， S型拉壓力傳感器的零點(diǎn)肯定漂移且S型拉壓力傳感 器也輕微變形，線形度也變化了影響測(cè)量精度。輕微過(guò)載就是垂直直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，將吸盤組 件放在被吸物件上，并且向下施加一定量的壓力。那么對(duì)于S型拉壓力傳感器來(lái)講，它處于 壓力狀態(tài)，即由拉力狀態(tài)首先變成不受力狀態(tài)，進(jìn)而變成壓力狀態(tài)。此壓力狀態(tài)不大于S型 拉壓力傳感器的受力上限。讓S型拉壓力傳感器經(jīng)常性地接受拉力、壓力這種對(duì)稱性的受
5力肯定能削減零點(diǎn)漂移量。應(yīng)力遲滯實(shí)際上更多地表現(xiàn)在S型金屬鋼/鋁的彈性變形范圍 變小，使用上述方法也有效地恢復(fù)其彈性變形范圍。 在拾取若干個(gè)物件，吊起至輸送皮帶位置，采用沿皮帶運(yùn)動(dòng)方向依次釋放物件，稱 重子系統(tǒng)采集S型拉壓力傳感器的電信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換獲得重量差值。此方法借用電子天平的減 砝碼快速稱重法，在其中加入數(shù)字信號(hào)處理算法。第一，其消除晃動(dòng)物件重量值的誤差，第 二消除傳感器輸出信號(hào)的誤差。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的重量值用數(shù)字通信的方式發(fā)送出去，作為合 格與否的依據(jù)和存檔之用。所述減砝碼稱重是有一種千分之一克稱重天平，可以快速稱量 重量。其外形像一個(gè)玻璃方盒子，底部表面是一個(gè)托盤，盛放被測(cè)物體。內(nèi)部是一套放置/ 拾取砝碼機(jī)構(gòu)。在稱量開(kāi)始前，托盤與砝碼組構(gòu)成一個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)。砝碼組默認(rèn)狀態(tài)是放在 杠桿一端。將被測(cè)物體放在托盤上，內(nèi)部的放置/拾取砝碼機(jī)構(gòu)作折半操作，即先減下一半 重量的砝碼，看是大于還是小于被測(cè)重量。如果大于則接著減下剩下一半重量的砝碼，再次 看是否大于還是小于；小于則加上剩下一半重量的砝碼。依此類推經(jīng)過(guò)很少幾次砝碼重量 就可以接近被測(cè)物的實(shí)際重量。 其中，消除晃動(dòng)物件重量值的誤差的方法是，首先S型拉壓力傳感器實(shí)際只能對(duì) 一個(gè)方向作受力/稱重測(cè)量，晃動(dòng)物體重量的測(cè)量實(shí)際上可以被分解為上述方向和某個(gè)方 向的合力，即晃動(dòng)物體重量的測(cè)量數(shù)據(jù)之后很少一部分比較接近實(shí)際靜態(tài)物體重量，這也 就是f(t) =e—at這個(gè)經(jīng)典公式的來(lái)源。換句話講，晃動(dòng)物體以吸盤為圓心，在吸盤托架下 作圓弧往復(fù)阻尼運(yùn)動(dòng)(幅度越來(lái)越小接近靜止)，S型拉壓力傳感器輸出垂直方向受力的電 信號(hào)。其數(shù)據(jù)特征曲線無(wú)限逼近真實(shí)值。因?yàn)椴捎米枘嵛P托架的緣故，大概0.5秒鐘內(nèi) 基本上停止晃動(dòng)。所以我們可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，獲得所有測(cè)量數(shù)值，排序、選取大數(shù)值范圍， 接近實(shí)際重量的數(shù)值就存在那里邊；然后修正后得到誤差允許的重量值。 消除傳感器輸出信號(hào)的誤差的方法是，第一，縮短S型拉壓力傳感器引線長(zhǎng)度，減 少了被電磁干擾的機(jī)會(huì)。第二，稱重電路板與S型拉壓力傳感器就近放置，信號(hào)用通信方式 以數(shù)字量傳輸。第三，稱重電路板配套S型傳感器的輸出重量/電壓表，智能消除應(yīng)力遲滯 以及零點(diǎn)漂移。 本實(shí)施例優(yōu)點(diǎn)在于可以將物件的搬運(yùn)過(guò)程與稱重過(guò)程組合在一起，節(jié)約時(shí)間，快 速獲取每個(gè)物件的高精度(千分之一，或者克級(jí)重量精度)重量值。它與傳統(tǒng)的皮帶秤相 比，在稱量精度上有著顯著的優(yōu)勢(shì)。為了達(dá)到有加速度下的，小重量、高精度的稱重目的， 本實(shí)用新型提供了一種解決方法，在搬運(yùn)物件過(guò)程中，稍作停頓、阻尼晃動(dòng)情況下依次拋下 多個(gè)所要稱重的物件，分別獲取全重?cái)?shù)值、依次減重?cái)?shù)值和空重?cái)?shù)值。該系列數(shù)值作差后， 進(jìn)而得到誤差范圍可預(yù)知的每個(gè)物件的重量值。此種方法不僅可以解決上述稱重難題，而 且將緊密排列的物件沿運(yùn)轉(zhuǎn)的輸送皮帶系統(tǒng)進(jìn)行等間距的疏松排列，有利于下個(gè)工序的處 理。 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改 進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，包括垂直直線導(dǎo)軌，在所述垂直直線導(dǎo)軌的下端裝有拉壓力傳感器，在所述拉壓力傳感器的下端裝有吸盤托架，所述吸盤托架與氣泵、換向閥、管路一起構(gòu)成物件拾取釋放機(jī)構(gòu)，所述拉壓力傳感器與稱重電路板連接，所述垂直直線導(dǎo)軌與水平直線導(dǎo)軌相配合；所述垂直直線導(dǎo)軌可沿水平直線導(dǎo)軌左右位移，所述拉壓力傳感器、吸盤托架以及被吸盤托架拾取或釋放的物件可沿垂直直線導(dǎo)軌上下位移。
2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，在所述垂直直線導(dǎo)軌上裝 有垂直絲杠，所述垂直絲杠通過(guò)聯(lián)軸器與第一伺服電機(jī)連接，所述垂直絲杠與垂直螺母配 合，所述垂直螺母與拉壓力傳感器的一端連接，所述拉壓力傳感器的另一端與所述吸盤托 架相連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，在所述吸盤托架的下端裝 有若干個(gè)吸嘴，所述吸嘴經(jīng)過(guò)管路、換向閥與所述氣泵相連接。
4. 如權(quán)利要求3所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，所述換向閥與所述稱重電 路板電氣連接，所述稱重電路板可控制換向閥的換向。
5. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，所述垂直直線導(dǎo)軌與所述 第一伺服電機(jī)固定在L形支架上。
6. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，在所述水平直線導(dǎo)軌上裝 有水平絲杠，所述水平絲杠通過(guò)聯(lián)軸器與第二伺服電機(jī)連接，所述水平絲桿與水平螺母配 合，所述水平螺母與垂直直線導(dǎo)軌相連接。
7. 如權(quán)利要求6所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，所述水平直線導(dǎo)軌與所述 第二伺服電機(jī)固定在水平支架上，所述水平支架還與所述L形支架相連接。
8. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，所述拉壓力傳感器為S型拉 壓力傳感器。
9. 如權(quán)利要求4所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，所述稱重電路板安裝在所 述水平支架的一側(cè)。
10. 如權(quán)利要求7所述的機(jī)械手懸臂稱重裝置，其特征在于，在所述稱重電路板中設(shè)置 有拉壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字信號(hào)處理算法電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及動(dòng)態(tài)稱重裝置，具體涉及一種機(jī)械手懸臂稱重裝置，包括垂直直線導(dǎo)軌，所述垂直直線導(dǎo)軌的下端裝有拉壓力傳感器，在所述拉壓力傳感器的下端裝有吸盤托架，所述吸盤托架與氣泵、換向閥、管路一起構(gòu)成物件拾取釋放機(jī)構(gòu)，所述拉壓力傳感器與稱重電路板連接，所述垂直直線導(dǎo)軌與水平直線導(dǎo)軌相配合；所述垂直直線導(dǎo)軌可沿水平直線導(dǎo)軌左右位移，所述拉壓力傳感器、吸盤托架以及被吸盤托架拾取或釋放的物件可沿垂直直線導(dǎo)軌上下位移。該機(jī)械手懸臂稱重裝置可以將物件的搬運(yùn)過(guò)程與稱重過(guò)程結(jié)合在一起，既可節(jié)約時(shí)間，又能快速獲取每個(gè)物件的高精度(千分之一，或者克級(jí)重量精度)重量值。它與傳統(tǒng)的皮帶秤相比，在稱量精度上有著顯著的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)G01G19/18GK201464014SQ200920106489
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者白旭, 羅志強(qiáng), 韓亞峰, 韓振江 申請(qǐng)人:北京兆維電子(集團(tuán))有限責(zé)任公司