CN207087439U - 一种桁架上下料机械手*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种桁架上下料机械手***，包括定位机构、定向机构、同步机构以及抓取机构，其中定位机构与桁架横梁滑动连接，定向机构安装于定位机构上，同步机构和抓取机构均与定向机构固定连接；定向机构包括：伸缩气缸绞架、圆形伸缩气缸、铰接铜套、摆动臂连接绞架、角接触球轴承以及摆动臂，其中圆形伸缩气缸一端通过伸缩气缸绞架与纵向运动平台外侧端面转动连接，圆形伸缩气缸的另一端通过铰接铜套、摆动臂连接绞架与摆动臂侧面转动连接，摆动臂上端部通过角接触球轴承转动连接于纵向运动平台下端。本实用新型桁架上下料机械手***拥有5自由度，将机械手倒置于桁架上，不占用机床前部地面空间，与同等机构相比，在同等承载能力下，体积小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械手制造技术，具体地说是一种桁架上下料机械手***。
背景技术
随着科学技术的进步，机器人普遍应用于各个领域。尤其在要求加工精度高的机加企业，机器人取代了人工操作，又有人工无法实现的功能。
上下料机器人在工业生产中，负责将输送线上的待加工工件送到机床内，将加工完的工件从机床内取出。
现有技术中，采用60公斤六自由度关节机器人，价格高，体积大，维护及人员成本高，并且由于占地面积大，造成机床、备料箱、成品箱的布置困难，机器人运动路径规划复杂。
采用桁架结构不仅可以减小占地空间，并且，由于桁架结构刚度较大，可以实现较大的承载要求。因此在一些上下料任务中，采用桁架结构安装多自由度机构人成为可能。现有技术中一般采用六自由度关节机器人，设备价格高、维护成本高，操作人员要求高，导致不必要的成本支出。
实用新型内容
针对现有技术中上下料机器人运动路径复杂、体积大、维护及人员成本高等不足，本实用新型要解决的问题是提供一种不占用机床前部地面空间、同等承载能力下体积小的桁架上下料机械手***。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型一种桁架上下料机械手***，包括定位机构、定向机构、同步机构以及抓取机构，其中定位机构与桁架横梁滑动连接，定向机构安装于定位机构上，同步机构和抓取机构均与定向机构固定连接。
定位机构包括纵向运动平台、第一伺服电机、第二伺服电机、电机组支架、横向移动部件集成板、滑块连接板、线轨滑块、滚珠丝杠以及直线导轨，其中：
纵向运动平台上安装有直线导轨，直线导轨通过滑块连接板与线轨滑块滑动连接；电机组支架通过横向移动部件集成板与滑块连接板固连；
第一伺服电机安装于纵向运动平台上端部，第一伺服电机的输出轴通过滑块联轴器与滚珠丝杠连接；丝杠螺母通过滑块连接板固定在横向移动部件集成板上。
第二伺服电机底座安装于电机组支架上，电机组支架通过横向移动部件集成板与滑块连接板固连；第二伺服电机输出轴通过行星齿轮减速器与直齿轮转动连接，直齿轮与固定在横梁上的齿条外啮合。
还具有滚轮，其与横向移动部件集成板铰接，与桁架的水平导轨滚动接触。
伸缩气缸绞架、圆形伸缩气缸、铰接铜套、摆动臂连接绞架、角接触球轴承以及摆动臂，其中圆形伸缩气缸一端通过伸缩气缸绞架与纵向运动平台外侧端面转动连接，圆形伸缩气缸的另一端通过铰接铜套、摆动臂连接绞架与摆动臂侧面转动连接，摆动臂上端部通过角接触球轴承转动连接于纵向运动平台下端。
同步机构包括同步皮带、第一同步带轮以及第二同步带轮，其中第一同步带轮安装于纵向运动平台上，第二同步带轮与摆动臂铰接，同步皮带连接在第一同步带轮和第二同步带轮上。
所述抓取机构包括手爪连接心轴和执行手爪，手爪连接心轴同轴安装于同步机构中的第二同步带轮上，执行手爪与手爪连接心轴固定连接。
所述纵向运动平台为一侧面开口的槽形结构，槽形结构里则布置直线导轨、滚珠丝杠以及丝杠螺母，槽形结构上端面固定安装第一伺服电机，槽形结构下端面转动连接有摆动臂，槽形结构下外侧壁上安装圆形伸缩气缸。
本实用新型具有以下有益效果及优点：
1.本实用新型桁架上下料机械手***拥有5自由度，搬运过程中能始终保持所持工件姿态竖直向上，重定位精度0.1mm，最大持重20Kg，可达工作空间大，垂直工作行程为350mm，水平工作行程10800mm，手腕能满足工件姿态要求。
2.本实用新型将机械手倒置于桁架上，不占用机床前部地面空间，与同等机构相比，在同等承载能力下，体积小。
3.本实用新型采用两个移动关节，机器人上、下料过程易于进行路径规划，简化控制编程过程。
4.本实用新型采用桁架结构，结构刚度提高，运动精度提高。
附图说明
图1为本实用新型桁架上下料机械手***结构示意图；
图2为本实用新型中同步机构与抓取机构连接示意图；
图3为本实用新型中同步机构示意图。
其中，1为第一伺服电机，2为滑块联轴器，4为纵向运动平台，9为伸缩气缸绞架，13为圆形伸缩气缸，15为铰接铜套，19为摆动臂连接绞架，21为角接触球轴承，25为推力球轴承，26为滚珠丝杠支撑端，27为线轨滑块，28为滑块连接板，29为滚轮，30为横向移动部件集成板，33为丝杠螺母，39为直齿轮，42为行星齿轮减速器，45为电机组支架，47为直线导轨，48为滚珠丝杠，50为丝杠固定端，51为圆锥辊子轴承，57为第一同步带轮，59为同步带，60为执行手爪，63为爪连接心轴，70为第二伺服电机，72为摆动臂，73为第二同步带轮，74为水平导轨，75为桁架。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。
如图1～3所示，本实用新型一种桁架上下料机械手***包括定位机构、定向机构、同步机构以及抓取机构，其中定位机构与桁架横梁滑动连接，定向机构安装于定位机构上，同步机构和抓取机构均与定向机构固定连接。
定位机构包括纵向运动平台4、第一伺服电机1、第二伺服电机70、电机组支架45、横向移动部件集成板30、滑块连接板28、线轨滑块27、滚珠丝杠48以及直线导轨47，其中：
纵向运动平台4上安装有直线导轨47，直线导轨47通过滑块连接板28与线轨滑块27滑动连接；
第一伺服电机1安装于纵向运动平台4上端部，第一伺服电机1的输出轴通过滑块联轴器2与滚珠丝杠48连接；与滚珠丝杠48啮合的丝杠螺母33通过滑块连接板28与横向移动部件集成板30固定连接；
第二伺服电机70底座安装于电机组支架45上，电机组支架45通过横向移动部件集成板30与滑块连接板28固连；第二伺服电机70输出轴通过行星齿轮减速器42与直齿轮39转动连接，直齿轮39与固定在横梁上的齿条外啮合。滚轮29与横向移动部件集成板30铰接，与桁架75的水平导轨74滚动接触。滚轮29在桁架75的水平导轨74上横向滚动，设置此滚轮29的目的是使机械手运动灵活，减小摩擦力。
本实施例中，伺服电机70固定安装在电机组支架45上，伺服电机70的输出轴通过行星齿轮减速器与直齿轮39楔键，电机组支架45与横向移动部件集成板30固定连接，滚轮29与横向移动部件集成板30固定连接，横向移动部件集成板30通过滑块连接板28与丝杠螺母33固定连接，线轨滑块27与滑块连接板28固定连接，同时线轨滑块27与直线导轨47滑动连接，滚珠丝杠支撑端26与纵向运动平台4固定连接，角接触球轴承21外圈与滚珠丝杠支撑端26固定连接，角接触球轴承21内圈与滚珠丝杠48一端部固定连接，推力球轴承25外圈与丝杠固定端50固定连接，推力球轴承25内圈与滚珠丝杠48的该端部固定连接；直线导轨47与纵向运动平台4固定连接，伺服电机1与滑块联轴器2平键连接，滑块联轴器2与滚珠丝杠48平键连接，伺服电机1与纵向运动平台4固定连接。
定向机构包括伸缩气缸绞架9、圆形伸缩气缸13、铰接铜套15、摆动臂连接绞架19、角接触球轴承21以及摆动臂72，其中圆形伸缩气缸13一端通过伸缩气缸绞架9与纵向运动平台4外侧端面转动连接，圆形伸缩气缸13的另一端通过铰接铜套15、摆动臂连接绞架19与摆动臂72侧面转动连接，摆动臂72上端部通过角接触球轴承21转动连接于纵向运动平台4下端。
同步机构包括同步皮带59、第一同步带轮57以及第二同步带轮73，其中第一同步带轮57安装于纵向运动平台4上，第二同步带轮73与摆动臂72铰接，同步皮带59连接在第一同步带轮57和第二同步带轮73上。
抓取机构包括手爪连接心轴63和执行手爪60，手爪连接心轴63同轴安装于同步机构中的第二同步带轮73上，执行手爪60与手爪连接心轴63固定连接。
本实用新型中，纵向运动平台4为一侧面开口的槽形结构，槽形结构里则布置直线导轨47、滚珠丝杠48以及丝杠螺母33，槽形结构上端面固定安装第一伺服电机1，槽形结构下端面转动连接有摆动臂72，槽形结构下外侧壁上安装圆形伸缩气缸13。
本实用新型的工作过程如下：
被的抓取(或放置)的工件到达抓取(或放置)位时，定位机构启动，第二伺服电机70与第一伺服电机1使横向移动部件集成板30和纵向运动平台4实现联动，执行手爪60快速移动至抓取(或放置)点附近，具体为第二伺服电机70通过行星齿轮减速器42(本实施例采用APEX行星齿轮减速器)带动直齿轮39转动，直齿轮39与固定在横梁上的齿条外啮合，从而实现横向快速移动。
第一伺服电机1通过滑块联轴器2带动滚珠丝杠48转动，由于丝杠螺母33固定在滑块连接板28上，滑块连接板28固定在横向移动部件集成板30上，使滚珠丝杠48竖直移动，滚珠丝杠48带动直线导轨47沿线轨滑块27竖直移动，滚珠丝杠48带动纵向运动平台4竖直移动，从而实现纵向快速移动。
圆形伸缩气缸13、第二伺服电机70和第一伺服电机1(均采用罗升伺服电机)动使执行手爪60精确到达抓取(或放置)位姿，具体为圆形伸缩气缸13带动铰接铜套15运动，铰接铜套15带动摆动臂连接绞架19运动，摆动臂连接绞架19带动摆动臂72摆动，从而实现精确移动。
由于第一同步带轮57固定在纵向运动平台4上，第一同步带轮57、第二同步带轮73和同步皮带59组成带传动，使第二同步带轮73在运动时保持姿态不变，同步带轮73与手爪连接心轴63固定连接，手爪连接心轴63与执行手爪60固定连接，使执行手爪60在运动时保持姿态不变，执行手爪60到达抓取(或放置)位实现抓取(或放置)。
本实用新型桁架机械手***拥有5自由度，搬运过程中能始终保持所持工件姿态竖直向上，重定位精度0.1mm，最大持重20Kg，可达工作空间大，垂直工作行程为350mm，水平工作行程10800mm，手腕能满足工件姿态要求。
Claims (7)
1.一种桁架上下料机械手***，其特征在于：包括定位机构、定向机构、同步机构以及抓取机构，其中定位机构与桁架横梁滑动连接，定向机构安装于定位机构上，同步机构和抓取机构均与定向机构固定连接。
2.按权利要求1所述的桁架上下料机械手***，其特征在于：定位机构包括纵向运动平台(4)、第一伺服电机(1)、第二伺服电机(70)、电机组支架(45)、横向移动部件集成板(30)、滑块连接板(28)、线轨滑块(27)、滚珠丝杠(48)以及直线导轨(47)，其中：
纵向运动平台(4)上安装有直线导轨(47)，直线导轨(47)通过滑块连接板(28)与线轨滑块(27)滑动连接；电机组支架(45)通过横向移动部件集成板(30)与滑块连接板(28)固连；
第一伺服电机(1)安装于纵向运动平台(4)上端部，第一伺服电机(1)的输出轴通过滑块联轴器(2)与滚珠丝杠(48)连接；丝杠螺母(33)通过滑块连接板(28)固定在横向移动部件集成板(30)上，
第二伺服电机(70)底座安装于电机组支架(45)上，电机组支架(45)通过横向移动部件集成板(30)与滑块连接板(28)固连；第二伺服电机(70)输出轴通过行星齿轮减速器(42)与直齿轮(39)转动连接，直齿轮(39)与固定在横梁上的齿条外啮合。
3.按权利要求2所述的桁架上下料机械手***，其特征在于：还具有滚轮(29)，其与横向移动部件集成板(30)铰接，与桁架(75)的水平导轨(74)滚动接触。
4.按权利要求1所述的桁架上下料机械手***，其特征在于定向机构包括：伸缩气缸绞架(9)、圆形伸缩气缸(13)、铰接铜套(15)、摆动臂连接绞架(19)、角接触球轴承(21)以及摆动臂(72)，其中圆形伸缩气缸(13)一端通过伸缩气缸绞架(9)与定位机构中的纵向运动平台(4)外侧端面转动连接，圆形伸缩气缸(13)的另一端通过铰接铜套(15)、摆动臂连接绞架(19)与摆动臂(72)侧面转动连接，摆动臂(72)上端部通过角接触球轴承(21)转动连接于纵向运动平台(4)下端。
5.按权利要求1所述的桁架上下料机械手***，其特征在于同步机构包括同步皮带(59)、第一同步带轮(57)以及第二同步带轮(73)，其中第一同步带轮(57)安装于定位机构中的纵向运动平台(4)上，第二同步带轮(73)与摆动臂(72)铰接，同步皮带(59)连接在第一同步带轮(57)和第二同步带轮(73)上。
6.按权利要求1所述的桁架上下料机械手***，其特征在于所述抓取机构包括手爪连接心轴(63)和执行手爪(60)，手爪连接心轴(63)同轴安装于同步机构中的第二同步带轮(73)上，执行手爪(60)与手爪连接心轴(63)固定连接。
7.按权利要求2所述的桁架上下料机械手***，其特征在于：所述纵向运动平台(4)为一侧面开口的槽形结构，槽形结构里则布置直线导轨(47)、滚珠丝杠(48)以及丝杠螺母(33)，槽形结构上端面固定安装第一伺服电机(1)，槽形结构下端面转动连接有摆动臂(72)，槽形结构下外侧壁上安装圆形伸缩气缸(13)。
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|---|---|---|---|---|
| CN109333517A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-02-15 | 苏州神运机器人有限公司 | 一种桁架式多臂机器人及桁架式多工位连续生产装置 |
| CN109433948A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-08 | 苏州神运机器人有限公司 | 一种桁架式多臂机器人及桁架式多工位连续生产装置 |
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