CN102490180A - 一种抓取机械手、由该机械手组成的加工***和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓取机械手、由该抓取机械手组成的加工***和采用该***完成工件加工的加工方法，采用的技术方案是：一种抓取机械手包括机器床身，抓取机械手还包括水平设置在所述机器床身上的导轨；所述导轨上设置有至少两个机械手臂；所述机械手臂包括工件锁紧装置；所述机械手臂还包括带动所述工件锁紧装置做移动的第一轴移动机构、第二轴移动机构和第三轴移动机构。本发明的有益效果在于：本发明在四个工位上、与三台机台配套使用，交替完成工件的加工过程，从而带动工件完成相应的运动并在其加工完毕后向外输出，具有自动化程度高、结构简单、操作方便、省时省工、效率高之优点，适于用在多个工位机械自动加工过程中。

Description

一种抓取机械手、由该机械手组成的加工***和加工方法

技术领域

本发明涉及机器人工程技术领域，尤其是涉及一种在程序驱动下、能完成自动接力的抓取机械手、由该抓取机械手组成的加工***和采用该***完成工件加工的加工方法。

背景技术

机械手，在早期出现的古代机器人基础上发展而来，其研究始于20世纪中期，1954年，美国戴沃尔提出了工业机器人的概念，并申请了专利。在现今社会，机器人的应用越来越广泛，类型也是越来越多,通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件、更换刀具等。随着工业自动化的发展，机械手也在现今工业中得到广泛的应用，尤其涉及到自动接力抓取机械手成为社会紧缺的机械自动化设备。200610041307.1号专利申请中公开了一种抓取换位机械手，它包括抓取座和抓取头，抓取座和抓取头上上开有弧形通槽，抓取座下部与抓取头相连接，通过抓取座、抓取头的上下运动和换位盘的旋转配合实现换位头的位置转换，但是该种换位机械手只能实现转动运动并且只能实现既定位置的环形换位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种结构简单、操作方便、通过两个机械手臂可实现多点换位的抓取机械手，该抓取机械手可与三个机台配套使用，采用的技术方案是：一种抓取机械手，包括机器床身，其特征在于：所述抓取机械手还包括水平设置在所述机器床身上的导轨；所述导轨上设置有至少两个机械手臂；所述机械手臂包括工件锁紧装置；所述机械手臂还包括带动所述工件锁紧装置做移动的第一轴移动机构、第二轴移动机构和第三轴移动机构，所述第一轴移动机构包括左右移动电机、左右移动同步轮和左右移动同步带，所述工件锁紧装置通过滑块与所述左右移动同步带固定连接在一起；所述第二轴移动机构包括导向气缸，所述导向气缸的活塞杆端部固定连接在导向气缸支架上，所述导向气缸支架与所述工件锁紧装置固定连接在一起；所述第三轴移动机构包括上下移动电机、上下移动同步轮、上下移动同步带和在所述上下移动同步轮带动下转动的滚轴丝杠，所述滚轴丝杠与锁紧螺母螺旋连接，所述锁紧螺母与所述工件锁紧装置固定连接在一起。

本发明的技术特征还有：所述导轨上设置有两个机械手臂。

本发明的技术特征还有：所述滚轴丝杠是四条。

本发明的技术特征还有：所述工件锁紧装置包括可调节支架和安装在可调节支架上的锁紧气缸。

本发明的技术特征还有：所述锁紧气缸是四个。

本发明的技术特征还有：所述导轨是圆形导轨，所述圆形导轨是两条。由该抓取机械手组成的加工***和采用该***

本发明的技术特征还有：所述加工***包括抓取机械手，所述抓取机械手包括机械手臂A和机械手臂B，所述加工***还包括位于抓取机械手一侧、依次排列的3个机台，所述加工***还包括用于完成待加工工件和成品工件运输的工件运输机械手。

本发明的技术特征还有：由所述工件运输机械手运输而来的待加工工件，由抓取机械手交替抓取，在不同工位之间移动，分别经过两个不同机台加工后向外输出成品工件。

本发明的技术特征还有：所述机台分别是：1号机台是成型机台， 2号机台和3号机台是两台相同的定型机台。

本发明的技术特征还有：所述抓取机械手交替抓取工件的方法按照以下步骤进行：

1）机械手臂A从Ⅱ工位抓取运送来的待加工工件Ⅰ运行到Ⅰ工位，并将该待加工工件Ⅰ放置在1号机台上；

2）待1号机台加工完成后，机械手臂A将半成品工件Ⅰ从1号机台抓取并放在Ⅲ工位上； 

3）随后机械手臂A运行到Ⅱ工位抓取运送来的待加工工件Ⅱ运行到Ⅰ工位，并将该待加工工件Ⅱ放置在1号机台上；

4）机械手臂B从Ⅳ工位运行到Ⅲ工位抓取半成品工件Ⅰ并放置到2号机台上，机械手臂B返回到Ⅳ工位；

5）机械手臂B从Ⅳ工位运行到Ⅲ工位，抓取已经由机械手臂A放置的半成品工件Ⅱ，并将其抓取到3号机台上，机械手臂B返回到Ⅳ工位；

6）机械手臂A从1号机台抓取半成品工件Ⅱ，并将半成品工件Ⅱ放置到Ⅲ工位上，机械手臂A动作如此反复；

7）机械手臂B从Ⅳ工位运行到Ⅲ工位抓取2号机台的成品工件Ⅰ并将其放置在Ⅱ工位上，机械手臂B返回到Ⅳ工位，成品工件Ⅰ向外送出；

8）机械手臂B从Ⅳ工位抓取3号机台的成品工件Ⅱ并将其放置在Ⅱ工位上，机械手臂B返回到Ⅳ工位，成品工件Ⅱ向外送出，机械手臂B动作如此反复。

本发明的有益效果在于：本发明可在程序驱动下在四个工位上、与三台机台配套使用，交替完成工件的加工过程，两个机械手臂带动工件锁紧装置按照实际需要实现左右方向、前后方向和上下方向的运动，从而带动工件完成相应的运动并在其加工完毕后向外输出， 具有自动化程度高、结构简单、操作方便、省时省工、效率高之优点，适于用在多个工位机械自动加工过程中。

附图说明

附图1是抓取机械手主视图，附图2是抓取机械手俯视图，附图3是抓取机械手左视图，附图4是抓取机械手立体示意图，图5是工件运输机械手结构示意图，附图6是由机械手组成的加工***结构示意图。其中，1是机器床身，2是调节底座，3是调节万向轮，4是圆形直线导轨，5是滑块，6Ⅰ是左右移动电机，6Ⅱ是上下移动电机，7是上下移动电机支架，8Ⅰ是左右移动同步轮，8Ⅱ是上下移动同步轮，9Ⅰ是左右移动同步带，9Ⅱ是上下移动同步带，10是旋转轴，11是导向气缸，12是导向气缸支架，13是机械手臂A，14是机械手臂B，15是锁紧气缸，16是可调节框架，17是滚轴丝杠，18是锁紧螺母，19是触摸显示屏，20是活塞杆，21是机械手支臂，101是180°旋转气缸，102是上升下降导向气缸，103是真空发生器，104是真空吸盘，105是真空发生器固定支架，106是法兰盘，201是1号机台，202是2号机台，203是3号机台，301是Ⅰ工位，302是Ⅱ工位，303是Ⅲ工位，304是Ⅳ工位。

 具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。本实施例公开了一种抓取机械手， 该种抓取机械手包括了设置在机器床身1上的两个机械手臂-机械手臂A13和机械手臂B 14，每个机械手臂包括工件锁紧装置、第一轴移动机构、第二轴移动机构和第三轴移动机构，在第一轴移动机构带动下，工件锁紧装置做沿着机器床身1的水平方向移动，在第二轴移动机构带动下，工件锁紧装置做前后移动，在第三轴移动机构带动下，工件锁紧装置做上下方向的移动。

工件锁紧装置包括了可调节框架16和固定在可调节框架16上的锁紧气缸15，该锁紧气缸15采用微型锁紧气缸，个数是四个。

第一轴移动机构包括了左右移动电机6Ⅰ，左右移动电机6Ⅰ带动旋转轴10转动，旋转轴10带动左右移动同步轮8Ⅰ转动，左右移动同步轮8Ⅰ带动与其啮合在一起的左右移动同步带9Ⅰ运动，在左右移动同步带9Ⅰ上固定有滑块5，机械手支臂21固定在滑块5上，这样，当滑块5在左右移动同步带9Ⅰ带动下在圆形直线导轨4上滑动时，就能带动机械手臂做左右移动，圆形直线导轨4共两条，在水平方向上对称设置。

第二轴移动机构包括了导向气缸11，导向气缸11中有活塞杆20，活塞杆20的端部固定在导向气缸支架12上，导向气缸支架12与滚轴丝杠17连接，导向气缸支架12 的下端固定连接有可调节框架16，这样，当活塞杆20做伸出或者回缩的运动时，带动其上固定的可调节框架16做前后移动。

第三轴移动机构包括了上下移动电机6Ⅱ、上下移动同步轮8Ⅱ和上下移动同步带9Ⅱ，上下移动电机6Ⅱ安装在上下移动电机支架7上，上下移动电机支架7安在机械手支臂21上，上下移动电机6Ⅱ驱动上下移动同步轮8Ⅱ转动，上下移动同步轮8Ⅱ带动滚轴丝杠17转动，滚轴丝杠17与锁紧螺母18螺旋连接，滚轴丝杠17锁紧螺母18上下移动，而锁紧螺母18与导向气缸支架12连接在一起，这样，就可带动工件锁紧装置上下移动。 本实施例中每个机械手臂上安装4个滚轴丝杠17。

 调节底座2和机器床身1共同构成了本发明的机架，为了灵活运动，在机器床身1的底部有调节万向轮3。

 本实施例中，该抓取机械手上依次设置了4个工位，两个机械手臂在程序驱动下可以方便、灵活的交替抓取工件，由抓取机械手完成工件从待加工工件到成品的运输过程。

为了配合完成对工件的自动化加工过程，与本抓取机械手配套使用了工件运输机械手和三机台，从而组成了一套加工***，其中工件运输机械手包括了180°旋转气缸101、上升下降导向气缸102、真空发生器103和真空吸盘104，真空发生器103和真空吸盘104固定在真空发生器固定支架105上，180°旋转气缸101和上升下降导向气缸102通过法兰盘106连接在一起，在180°旋转气缸101作用下，真空吸盘104吸取的工件能完成180°转动，上升下降导向气缸102带动真空发生器固定支架105上升或者下降，以适应工件码放高度的随时变化。三台机床分别是1号机台201，2号机台202和3号机台203，实际生产中，可选择1号机台201是成型机台，2号机台202和3号机台203是两台完全相同的定型机台。这样，抓取机械手、工件运输机械手和三台机台在程序控制下，按照以下步骤带动工件交互运动，实现对待加工工件的成型、定型加工：

1）机械手臂A13从Ⅱ工位302抓取由工件运输机械手运送来的待加工工件Ⅰ运行到Ⅰ工位301，并将该待加工工件Ⅰ放置在1号机台201上；

2）待1号机台201加工完成后，机械手臂A13将半成品工件Ⅰ从1号机台201抓取并放在Ⅲ工位303上； 

3）随后机械手臂A13运行到Ⅱ工位302抓取由工件运输机械手运送来的待加工工件Ⅱ运行到Ⅰ工位301，并将该待加工工件Ⅱ放置在1号机台上201；

4）机械手臂B14从Ⅳ工位304运行到Ⅲ工位303抓取半成品工件Ⅰ并放置到2号机台202上，机械手臂B14返回到Ⅳ工位304；

5）机械手臂B14从Ⅳ304工位运行到Ⅲ工位303，抓取已经由机械手臂A13放置的半成品工件Ⅱ，并将其抓取到3号机台203上，机械手臂B14返回到Ⅳ工位304；

6）机械手臂A13从1号机台201抓取半成品工件Ⅱ，并将半成品工件Ⅱ放置到Ⅲ工位303上，机械手臂A13动作如此反复；

7）机械手臂B14从Ⅳ工位304运行到Ⅲ工位303抓取2号机台202的成品工件Ⅰ并将其放置在Ⅱ工位302上，机械手臂B14返回到Ⅳ工位304，成品工件Ⅰ由工件运输机械手向外送出；

8）机械手臂B14从Ⅳ工位304抓取3号机台203的成品工件Ⅱ并将其放置在Ⅱ工位302上，机械手臂B14返回到Ⅳ304工位，成品工件Ⅱ由工件运输机械手向外送出，机械手臂B14动作如此反复。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抓取机械手，包括机器床身，其特征在于：所述抓取机械手还包括水平设置在所述机器床身上的导轨；所述导轨上设置有至少两个机械手臂；所述机械手臂包括工件锁紧装置；所述机械手臂还包括带动所述工件锁紧装置做移动的第一轴移动机构、第二轴移动机构和第三轴移动机构，所述第一轴移动机构包括左右移动电机、左右移动同步轮和左右移动同步带，所述工件锁紧装置通过滑块与所述左右移动同步带固定连接在一起；所述第二轴移动机构包括导向气缸，所述导向气缸的活塞杆端部固定连接在导向气缸支架上，所述导向气缸支架与所述工件锁紧装置固定连接在一起；所述第三轴移动机构包括上下移动电机、上下移动同步轮、上下移动同步带和在所述上下移动同步轮带动下转动的滚轴丝杠，所述滚轴丝杠与锁紧螺母螺旋连接，所述锁紧螺母与所述工件锁紧装置固定连接在一起。

2.按照权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于：所述导轨上设置有两个机械手臂。

3.按照权利要求3所述的抓取机械手，其特征在于：所述滚轴丝杠是四条。

4.按照权利要求1或2所述的抓取机械手，其特征在于：所述工件锁紧装置包括可调节支架和安装在可调节支架上的锁紧气缸。

5.按照权利要求4所述的抓取机械手，其特征在于：所述锁紧气缸是四个。

6.利要求1或2所述的抓取机械手，其特征在于：所述导轨是圆形导轨，所述圆形导轨是两条。

7.一种采用权利要求1所述的机械手组成的加工***，其特征在于：所述加工***包括抓取机械手，所述抓取机械手包括机械手臂A和机械手臂B，所述加工***还包括位于抓取机械手一侧、依次排列的3个机台，所述加工***还包括用于完成待加工工件和成品工件运输的工件运输机械手。

8.一种权利要求7所述的加工***完成工件加工的加工方法，其特征在于：由所述工件运输机械手运输而来的待加工工件，由抓取机械手交替抓取，在不同工位之间移动，分别经过两个不同机台加工后向外输出成品工件。

9.按照权利要求8所述的加工方法，其特征在于：所述机台分别是：1号机台是成型机台， 2号机台和3号机台是两台相同的定型机台。

10.按照权利要求8所述的加工方法，其特征在于：所述抓取机械手交替抓取工件的方法按照以下步骤进行：

1）机械手臂A从Ⅱ工位抓取运送来的待加工工件Ⅰ运行到Ⅰ工位，并将该待加工工件Ⅰ放置在1号机台上；

2）待1号机台加工完成后，机械手臂A将半成品工件Ⅰ从1号机台抓取并放在Ⅲ工位上； 

3）随后机械手臂A运行到Ⅱ工位抓取运送来的待加工工件Ⅱ运行到Ⅰ工位，并将该待加工工件Ⅱ放置在1号机台上；

4）机械手臂B从Ⅳ工位运行到Ⅲ工位抓取半成品工件Ⅰ并放置到2号机台上，机械手臂B返回到Ⅳ工位；

5）机械手臂B从Ⅳ工位运行到Ⅲ工位，抓取已经由机械手臂A放置的半成品工件Ⅱ，并将其抓取到3号机台上，机械手臂B返回到Ⅳ工位；

6）机械手臂A从1号机台抓取半成品工件Ⅱ，并将半成品工件Ⅱ放置到Ⅲ工位上，机械手臂A动作如此反复；

7）机械手臂B从Ⅳ工位运行到Ⅲ工位抓取2号机台的成品工件Ⅰ并将其放置在Ⅱ工位上，机械手臂B返回到Ⅳ工位，成品工件Ⅰ向外送出；

8）机械手臂B从Ⅳ工位抓取3号机台的成品工件Ⅱ并将其放置在Ⅱ工位上，机械手臂B返回到Ⅳ工位，成品工件Ⅱ向外送出，机械手臂B动作如此反复。

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