CN204725489U - 用于精密复合数控机床的三坐标机械手 - Google Patents

Abstract

提供一种用于精密复合数控机床的三坐标机械手，包括Z向横梁、X向水平支撑和Y向机械手，所述Z向横梁下端通过固定于机床座上端的立柱固定支撑；Z向横梁上垂直设有X向水平支撑，X向水平支撑通过Z向电机、齿轮Ⅰ、齿条Ⅰ以及直线导轨Ⅰ完成沿Z向的线性位移；X向水平支撑的外侧设有X向电机，X向电机的动力输出轴与螺杆驱动一端直连且带动螺杆驱动沿X向水平支撑发生X向位移；所述螺杆驱动的外侧设有十字托板，十字托板上设有Y向机械手，Y向机械手通过Y向电机、齿轮Ⅱ、齿条Ⅱ以及直线导轨Ⅱ完成Y向的线性位移。本实用新型实现了机械手三坐标多工位的取料操作，具有高速、高效、高精度，易于制造、方便调试的特点。

Description

用于精密复合数控机床的三坐标机械手

技术领域

本实用新型属数控机床制造技术领域，具体涉及一种用于精密复合数控机床的三坐标机械手。

背景技术

目前，现有数控机械手通常只能实现Z轴和Y轴运动，机械手不能在抓手工作区域内多工位取料，工人劳动强度大，导致生产效率降低，虽然有一些龙门结构的机械手实现了三坐标移动，但存在占用整机布局空间的缺陷，而且龙门结构的双支撑水平位移的平行轨之间的同步性较难保证，需要不断地检测和调整，方能保证机械手执行端的定位精度，因此费工费时，也增加了制造难度；此外，现有机械手的位移均采用丝杆传动实现，而丝杆传动受丝杆本身精度、安装以及发热等因素的影响，在长行程中没有速度优势和强度优势，易产生震动、抖动的情况，机械手执行端和机床主轴夹盘交换零件时，定位精度低，亦影响零件的加工精度，因此提出改进。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种用于精密复合数控机床的三坐标机械手，机械手在X向电机的驱动下完成X向位移，机械手在Z向电机的驱动下完成Z向位移，机械手在Y向电机的驱动下完成Y向位移，解决现有技术下机械手仅能实现Z轴和Y轴运动，多工位自由取料效率低下，机械手定位精度不高以及制造难度大，结构、调试复杂的技术问题。

本实用新型采用的技术方案：用于精密复合数控机床的三坐标机械手，包括Z向横梁、X向水平支撑和Y向机械手，所述Z向横梁下端通过固定于机床座上端的立柱固定支撑，且Z向横梁上设有与其垂直且可沿其发生Z向位移的X向水平支撑，其中，X向水平支撑内侧固定设有Z向电机，Z向电机的动力输出轴上设有齿轮Ⅰ，Z向横梁上设有与齿轮Ⅰ啮合的齿条Ⅰ以及直线导轨Ⅰ，X向水平支撑受Z向电机的驱动以及齿轮Ⅰ、齿条Ⅰ的传动沿Z向横梁的直线导轨Ⅰ发生Z向位移；所述X向水平支撑的外侧一端固定设有X向电机，X向电机的动力输出轴与螺杆驱动一端直连且带动螺杆驱动沿X向水平支撑发生X向位移；所述螺杆驱动的外侧固定设有十字托板以及Y向电机，所述十字托板上设有滑块，Y向机械手一侧设有与滑块适配的直线导轨Ⅱ，Y向机械手另一侧安装齿条Ⅱ，齿条Ⅱ与Y向电机的动力输出轴上设有的齿轮Ⅱ啮合以带动Y向机械手发生Y向位移。

所述立柱和Z向横梁之间设有可调节的立柱托板，所述立柱托板包括上托板和下托板，下托板与立柱固定连接，上托板与Z向横梁固定连接，下托板与上托板之间设有间隙并通过调节螺杆固定连接。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本实用新型机械手可实现X向、Y向Z向的水平位移，满足机械手在抓手工作区域内多工位的取料需求，提高了加工效率；

2、本实用新型采用Z向横梁与X向水平支撑垂直交错连接，然后Y向机械手与X向水平支撑垂直交错连接的支撑式的结构实现三坐标移动，较龙门支撑式的三坐标结构节省了空间布局，也省去不断检测调整龙门平行轨同步性的麻烦，只需一次调试与Z向横梁固连的可调节的立柱托板即可；

3、本实用新型机械手的Z向和Y向位移均通过齿轮齿条传动实现，因此可满足机械手长距离、高速、高精度的位移需求，同时结构设计更为简单，易于实现。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型安装于数控机床上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2描述本实用新型的一种实施例。

用于精密复合数控机床的三坐标机械手，包括相互垂直的Z向横梁8、X向水平支撑5和Y向机械手16，其中，Z向横梁8与数控机床的水平主轴相互平行设置，且Z向横梁8下端两侧分别通过立柱1固定支撑，立柱1下端固定安装于精密复合数控机床的机床座的上端面，进一步地，所述立柱1和Z向横梁8之间通过可调节的立柱托板固定连接，具体地，所述立柱托板包括上托板3和下托板2，所述下托板2固定连接立柱1，所述上托板3固定连接Z向横梁8，下托板2与上托板3之间留有可调节Z向横梁8水平度的间隙，其间隙调节通过调节螺杆实现，且调节螺杆将上托板3与下托板2固定连接为一体。

与Z向横梁8垂直且可相对于Z向横梁8发生Z向位移设有X向水平支撑5，其中，X向水平支撑5为框架式结构，在X向水平支撑5的框架内侧一角固定设有Z向电机4，Z向电机4的动力输出轴Ⅰ与Z向横梁8相互垂直且动力输出轴Ⅰ上设有齿轮Ⅰ，与Z向电机4的齿轮Ⅰ啮合适配，位于Z向横梁8上设有与Z向横梁8的长度相当的齿条Ⅰ7，通过齿轮Ⅰ以及齿条Ⅰ7的传动，在Z向电机4的驱动下，X向水平支撑5可沿Z向横梁8上端设有的直线导轨Ⅰ9发生Z向位移，进一步地，Z向横梁8的下端设有与直线导轨Ⅰ9滑动适配的滑块Ⅰ，机械手通过Z向位移实现执行端沿机床主轴轴向线方向上的位移操作。

机械手还具有可带动其执行端完成沿机床主轴径向线发生X向位移的执行机构，所述执行机构包括框架式的X向水平支撑5，所述X向水平支撑5的外侧一端固定设有X向电机6，X向电机6的动力输出轴Ⅱ与X向水平支撑5相互平行且动力输出轴Ⅱ上设有齿轮Ⅱ，齿轮Ⅱ与螺杆驱动15一端直连且带动螺杆驱动15沿X向水平支撑5发生X向位移，具体地，所述螺杆驱动15具有可将回转运动转化为线性运动的螺杆螺母副，丝杆的线性执行元件即螺母与螺杆驱动15的内侧固连，所述螺杆驱动15的外侧中部固定设有十字托板14以及X向电机10，所述十字托板14上固定设有滑块13，线性的X向机械手16背面设有与滑块13适配的直线导轨Ⅱ12，Y向机械手16正面朝向Y向电机10的另一侧安装齿条Ⅱ11，齿条Ⅱ11与Y向电机10的动力输出轴上设有的齿轮Ⅱ啮合以带动Y向机械手16相对X向水平支撑5发生Y向位移，机械手通过Y向位移实现执行端垂直向上或垂直向下的位移操作，所述Y向机械手16的下端为机械手抓手，所述机械手抓手的动作执行通过机床上的控制***来完成，同样的，驱动机械手完成直角坐标位移的三台电机之间互不干涉，协调运动，在相应控制程序的指令下精准完成机械手上料、下料的操作。

综上所述：本实用新型机械手可实现X向、Y向Z向的水平位移，满足机械手在抓手工作区域内多工位的取料需求，提高了加工效率；本实用新型采用立柱1支撑Z向横梁8，然后X向水平支撑5与Z向横梁8垂直交错连接，接着Y向机械手16与X向水平支撑5垂直交错连接的支撑式的结构实现三坐标移动，较龙门支撑式的三坐标结构节省了空间布局，也省去不断检测调整龙门平行轨同步性的麻烦，只需一次调试与Z向横梁8固连的可调节的立柱托板即可完成水平度的调节，一旦Z向横梁8的水平度确定，整个三坐标机械结构的稳定性就已确定；本实用新型机械手的Z向和Y向位移均通过齿轮齿条传动实现，因此较丝杆传动而言，可满足机械手长距离、高速、高精度的位移需求，同时结构设计更为简单，易于实现。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。

Claims (2)

1.用于精密复合数控机床的三坐标机械手，其特征在于：包括Z向横梁(8)、X向水平支撑(5)和Y向机械手(16)，所述Z向横梁(8)下端通过固定于机床座上端的立柱(1)固定支撑，且Z向横梁(8)上设有与其垂直且可沿其发生Z向位移的X向水平支撑(5)，其中，X向水平支撑(5)内侧固定设有Z向电机(4)，Z向电机(4)的动力输出轴上设有齿轮Ⅰ，Z向横梁(8)上设有与齿轮Ⅰ啮合的齿条Ⅰ(7)以及直线导轨Ⅰ(9)，X向水平支撑(5)受Z向电机(4)的驱动以及齿轮Ⅰ、齿条Ⅰ(7)的传动沿Z向横梁(8)的直线导轨Ⅰ(9)发生Z向位移；所述X向水平支撑(5)的外侧一端固定设有X向电机(6)，X向电机(6)的动力输出轴与螺杆驱动(15)一端直连且带动螺杆驱动(15)沿X向水平支撑(5)发生X向位移；所述螺杆驱动(15)的外侧固定设有十字托板(14)以及Y向电机(10)，所述十字托板(14)上设有滑块(13)，Y向机械手(16)一侧设有与滑块(13)适配的直线导轨Ⅱ(12)，Y向机械手(16)另一侧安装齿条Ⅱ(11)，齿条Ⅱ(11)与Y向电机(10)的动力输出轴上设有的齿轮Ⅱ啮合以带动Y向机械手(16)发生Y向位移。

2.根据权利要求1所述的用于精密复合数控机床的三坐标机械手，其特征在于：所述立柱(1)和Z向横梁(8)之间设有可调节的立柱托板，所述立柱托板包括上托板(3)和下托板(2)，下托板(2)与立柱(1)固定连接，上托板(3)与Z向横梁(8)固定连接，下托板(2)与上托板(3)之间设有间隙并通过调节螺杆固定连接。