多自由度移載機械手的製作方法

2023-05-22 13:05:31

專利名稱：多自由度移載機械手的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機械手，特別是一種多自由度移載機械手，主要適用於多自 由度(三維定長度、一維定角度)抓取、移載和放置單一的矩形物體。
背景技術：
隨著社會的進步，科學的發展，自動化工序以其高效、節能、出錯率低等優點已經 在社會生產中佔據重要的作用。然而現有技術中，當需要多自由度抓取、移載和放置物體 時，通常採用機器人來完成，機器人通過計算機和伺服控制技術可實現多自由度任意位置 和角度的位移(簡稱柔性系統)，但其價格昂貴、技術支持較複雜。然而，當機械手只需在三 維定長度定角度位移時，若選用機器人來完成此項任務就會出現功能過剩，引起投資的極 大浪費，況且國內市場尚未找到具有這種多自由度的機械手。發明一種專用於矩形物體多 自由度(三維定長度、一維定角度)抓取、移載和放置的機械手顯得十分必要。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是針對上述存在的問題提供一種結構簡單、成本 低，能實現三維定長度、一維定角度抓取、移載和放置單一矩形物體的多自由度移載機械 手，旨在使被傳送物體的長度位移和角位移準確，抓取與放置的動作更加簡化、快捷和可罪。本實用新型所採用的技術方案是多自由度移載機械手，具有機架，其特徵在於 所述機架上安裝可實現多自由度動作的連接件，該連接件另一端與手爪連接。所述連接件包括垂直安裝在機架上的Y軸無杆氣缸，Y軸無杆氣缸的滑塊上固定 安裝與之垂直的X軸無杆氣缸，X軸無杆氣缸的滑塊上安裝迴轉機構，該迴轉機構的迴轉中 心線同時垂直於Y軸無杆氣缸和X軸無杆氣缸的軸線，迴轉機構的輸出端通過伸縮氣缸與 手爪連接。利用X軸無杆氣缸和Y軸無杆氣缸的工作行程實現機械手在χ、γ 二維方向上的 動作。所述迴轉機構包括固定架和安裝在固定架上的氣缸，其活塞杆通過驅動板與齒條 連接，該齒條長度方向的軸線與活塞杆軸線位於同一平面內且相互平行，齒條與齒輪嚙合， 齒輪一側端面上安裝伸縮氣缸。工作時，由氣缸驅動，通過齒輪齒條傳動，實現角度任意可 調的迴轉機構，比目前市場上的迴轉氣缸體積小力矩大。所述驅動板上設置導向杆，其軸線與活塞杆軸線位於同一平面內且相互平行，導 向杆外套與之匹配且固定安裝在固定架上的導向套，利用相互匹配的導向杆和導向套，克 服氣缸和齒輪齒條工作時產生的力不平衡，確保迴轉機構工作的穩定性。所述手爪包括與伸縮氣缸連接的氣爪，該氣爪的動作端連接手指，主要用於抓取 矩形物體，可抓取的最大尺寸約為180 X 120 X 65 (mm)，最大質量為2kg。所述機架底部安裝一組導向滑塊，該組導向滑塊的滑動方向與迴轉機構的迴轉中 心線長度方向相同，可通過伺服系統控制整個機架在導向滑塊的帶動下，實現機械手在Z軸上任意位置的準確定位。本實用新型的有益效果是本實用新型將X、Y軸無杆氣缸、機架導向滑塊、迴轉機 構以及手爪等單元合理組合和配置，使機械手能簡潔快速的完成多自由度(三維定長度、 一維定角度)抓取、移載和放置矩形物體，較之現有技術中所採用的柔性系統，大大降低了 工作成本，減輕了技術支持負擔，同時避免了因任務較簡單(相對於柔性系統所能完成的 任務來說)引起的資源浪費。

圖1是本實用新型的主視圖。圖2是本實用新型的左視圖。圖3是本實用新型中迴轉機構氣缸壓縮狀態的剖視圖。圖4是本實用新型中迴轉機構氣缸拉伸狀態的主視圖。圖5是圖3的A-A向剖視圖。圖6是圖5的B-B向剖視圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實施例包括機架2，其上通過四支等高立柱垂直安裝Y軸無杆 氣缸7，Y軸無杆氣缸7的滑塊上固定安裝與之垂直的X軸無杆氣缸8，X軸無杆氣缸8的滑 塊上安裝迴轉機構6，該迴轉機構的迴轉中心線同時垂直於Y軸無杆氣缸7和X軸無杆氣缸 8的軸線，迴轉機構6的輸出端通過伸縮氣缸5與手爪連接；本例中，手爪包括與伸縮氣缸 5連接的氣爪4，該氣爪的動作端連接手指3，主要用於抓取矩形物體(例如電能表)，可抓 取的最大尺寸約為180 X 120 X 65 (mm)，最大質量為2kg ；機架2底部安裝一組導向滑塊1， 該組導向滑塊的滑動方向與迴轉機構6的迴轉中心線長度方向相同。其中Y軸無杆氣缸7 用於實現機械手在垂直方向(Y軸)的定長移動，使機械手能夠在垂直方向(Y軸)上的兩 個特定位置A、B進行抓取、移載和放置物品；X軸無杆氣缸8用於實現機械手在水平橫向(X 軸)的定長移動，使機械手能夠在水平橫向(X軸)上的兩個特定位置C、D進行抓取、移載 和放置物品，機械手在水平橫向(X軸)和垂直方向(Y軸)的線位移長度均控制在400 600mm ；導向滑塊1的作用是通過伺服系統控制整個機架2 (包括Y軸無杆氣缸7、X軸無杆 氣缸8、迴轉機構6、伸縮氣缸5和手爪)沿水平縱向移動，實現機械手在水平縱向(Z軸) 上任意位置的準確定位，迴轉機構6用於實現機械手的定角轉動。如圖3-圖6所示，本例中，迴轉機構包括固定架6-7和安裝在固定架6-7上的氣 缸6-1，其活塞杆通過驅動板6-2與齒條6-3連接，該齒條長度方向的軸線與活塞杆軸線位 於同一平面內且相互平行，齒條6-3與齒輪6-4嚙合，齒輪6-4 —側端面上安裝伸縮氣缸5。 為了克服氣缸6-1、齒條6-3和齒輪6-4工作時產生的力不平衡，確保迴轉機構6工作的穩定 性，在驅動板6-2上設置導向杆6-5，其軸線與活塞杆軸線位於同一平面內且相互平行，即氣 缸6-1的活塞杆、驅動板6-2、齒條6-3和導向杆6-5組成「山」字形，導向杆6_5外套與之匹 配且固定安裝在固定架6-7上的導向套6-6。工作時，由氣缸6-1驅動，通過齒條6-3帶動齒 輪6-4轉動，從而實現機械手轉動角度的任意可調，其角位移範圍(即伸縮氣缸軸線與Y軸無 杆氣缸軸線之間的夾角α)控制在55° -75°，比目前市場上的迴轉氣缸體積小力矩大。
權利要求一種多自由度移載機械手，具有機架(2)，其特徵在於所述機架(2)上安裝可實現多自由度動作的連接件，該連接件另一端與手爪連接。
2.根據權利要求1所述的多自由度移載機械手，其特徵在於所述連接件包括垂直安 裝在機架(2)上的Y軸無杆氣缸(7)，Y軸無杆氣缸(7)的滑塊上固定安裝與之垂直的X軸 無杆氣缸(8)，X軸無杆氣缸(8)的滑塊上安裝迴轉機構(6)，該迴轉機構的迴轉中心線同 時垂直於Y軸無杆氣缸(7)和X軸無杆氣缸(8)的軸線，迴轉機構(6)的輸出端通過伸縮 氣缸(5)與手爪連接。
3.根據權利要求2所述的多自由度移載機械手，其特徵在於所述迴轉機構包括固定 架(6-7)和安裝在固定架(6-7)的氣缸(6-1)，其活塞杆通過驅動板(6-2)與齒條(6_3)連 接，該齒條長度方向的軸線與活塞杆軸線位於同一平面內且相互平行，齒條(6-3)與齒輪 (6-4)嚙合，齒輪(6-4) —側端面上安裝伸縮氣缸(5)。
4.根據權利要求3所述的多自由度移載機械手，其特徵在於所述驅動板(6-2)上設 置導向杆(6-5)，其軸線與活塞杆軸線位於同一平面內且相互平行，導向杆(6-5)外套與之 匹配且固定安裝在固定架(6-7)上的導向套(6-6)。
5.根據權利要求2所述的多自由度移載機械手，其特徵在於所述手爪包括與伸縮氣 缸(5)連接的氣爪(4)，該氣爪的動作端連接手指(3)。
6.根據權利要求2所述的多自由度移載機械手，其特徵在於所述機架(2)底部安裝 一組導向滑塊(1)，該組導向滑塊的滑動方向與迴轉機構(6)的迴轉中心線長度方向相同。
專利摘要本實用新型涉及一種多自由度移載機械手。本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低，能實現三維定長度、一維定角度抓取、移載和放置單一矩形物體的多自由度移載機械手，旨在使被傳送物體的長度位移和角位移準確，抓取與放置的動作更加簡化、快捷和可靠。解決該問題的技術方案是多自由度移載機械手，具有機架，其特徵在於所述機架上安裝可實現多自由度動作的連接件，該連接件另一端與手爪連接。本實用新型主要用於多自由度(三維定長度、一維定角度)抓取、移載和放置單一的矩形物體。
文檔編號B25J9/08GK201625981SQ20102013071
公開日2010年11月10日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者何幼根, 汪指航, 王新生 申請人:杭州輕通博科自動化技術有限公司;輕工業自動化研究所