CN102975193B - 一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置 - Google Patents

Abstract

一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，包括水平移送装置、装载机、夹具、升降装置。把升降旋转臂的一端与升降用伺服电机的伺服电机驱动轴连接，另一端与夹住工件的夹具连接，使得当升降用伺服电机驱动旋转时，升降旋转臂随之进行旋转，同时又能将工件移送到所希望的指定高度，进而实现工件的上下升降。本发明结构简单、便于安装，从而解决了设备高度受空间限制的问题，并且通过升降装置的驱动进行旋转升降的夹具装置可在保持垂直状态下进行升降移送，同时又能保持夹具装置的水平状态。

Description

一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置

技术领域

本发明涉及一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置。

背景技术

目前随着行驶梁水平移送，把工件（工业用工件）移送到指定位置时，会采用工件运送用机械手装置。通常移送工件（工业用工件）的工件运送用机械手装置由抓取或放置工件的夹具单元（或夹具装置）、对夹具单元起着升降作用的升降装置、以及在行驶梁上移送夹具装置和升降装置的水平移送装置构成，利用上述结构把工件移送到指定的位置。移送工件时，有时会从狭窄的入口取出或放进工件，这时升降工件时必须要进行垂直移送。现有的工件运送用机械手装置，为了实现夹具单元的垂直升降，而采用含有：在随行驶梁可移送的水平移送装置上固定连接有升降装置；安装在升降装置的升降用伺服电机；根据升降用伺服电机的驱动可进行正反转的齿轮；在下端连接夹具单元、通过齿条与齿轮连接成垂直状态，且根据升降用伺服电机的正反转，驱动升降移送的升降臂；在升降臂和升降装置之间设置的线性导轨及线性导轨滑块；支撑并固定上述各结构单元而采用的装载机（或支撑板）等结构的升降装置。

现有的工件运送用机械手装置，具有一定长度的垂直升降臂，还有升降装置安装支架、升降用伺服电机、齿轮、齿条、线性导轨、线性导轨滑块、以及各种支架（或支撑板）等相互连接，结构比较复杂，并且随着齿轮的正反转旋转，垂直结构的升降臂在垂直状态下进行升降移送，因此升降时其安全性及效率较低。特别是，当垂直结构的升降臂上升到最高点时，升降臂的上端将会上升到相当高的位置，因此存在着对空间（特别是上、下方向的高度）要求较大的问题。

因此，在高度空间不够充分时很难使用现有的工件运送用机械手装置。况且，现有的机械手装置，其升降装置以垂直状态进行升降，因此装置安全性及效率较低。另外还存在着结构复杂、安装不方便、制造繁琐、制造和安装费用较高等缺点。

因此需设计一种结构简单、安全性及效率较高、便于制造和安装、对空间要求不是很大的新型的工件运送用机械手装置。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，它能克服现有技术存在的以上问题。本发明的目的是这样实现的，一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，包括水平移送装置、装载机、夹具、升降装置，其特征在于：升降装置与装载机固定连接在升降装置安装支架上；安装在升降装置安装支架上的升降用伺服电机，其伺服电机驱动轴与升降旋转臂连接，升降旋转臂的另一端与夹具形成关节连接。升降用伺服电机的正反转，驱动升降旋转臂可进行上下旋转，实现夹具的上下升降移送；升降用伺服电机的正反转，驱动升降旋转臂进行上下旋转时，装载机也随着行驶梁进行水平移送，同时装载机的水平移送量与旋转臂旋转对夹具产生的水平方向上的偏移量一致，从而使得随着升降旋转臂的上下旋转移送，而进行的夹具的升降动作，在一定的位置可始终保持垂直的升降移送；采用一端与升降装置安装支架形成关节连接，另一端与夹具形成关节连接的水平维持杆，使得夹具始终在水平状态下进行上下升降移送，并且水平维持杆和升降旋转臂具有相同的旋转半径，使升降旋转臂进行灵活的上下旋转动作；所述的升降旋转臂在升降装置安装支架的两侧形成对称结构，构成一对。

本发明把升降旋转臂的一端与升降用伺服电机的伺服电机驱动轴连接，另一端与夹住工件的夹具连接，使得当升降用伺服电机驱动旋转时，升降旋转臂随之进行旋转，同时又能将工件移送到所希望的指定高度，进而实现工件的上下升降。本发明结构简单、便于安装，降低了制造及安装费用，又提高了其安全性及效率，从而解决了设备高度受空间限制的问题，并且通过升降装置的驱动进行旋转升降的夹具装置可在保持垂直状态下进行升降移送，同时又能保持夹具装置的水平状态。

附图说明

图1是本发明立体图；

图2是本发明的机械手装置动作状态示意图；

图3是本发明的升降装置和夹具的结构示意图；

图4是本发明的夹具装置的结构示意图；

图５是本发明的水平移送装置的主视图；

图６是本发明的水平移送装置的右视图；

图7是本发明夹具装置结构的爆炸图；

图8是本发明的上部辅助导轨上的水平移送用引导滚轮以及水平移送用辅助滚轮示意图；

图9是本发明的下部辅助导轨上的水平移送用引导滚轮结构示意图；

图10是垂直升降与装载机的水平移送距离相关的数学计算方法参考图。

10.机械手装置，  11.行驶梁，  20.水平移送装置，  21.齿条， ２２.齿轮， 23.水平移送用伺服电机，  24.装载机，  25.水平滑动引导单元，  26.水平移送用引导滚轮，  27.水平移送用辅助滚轮，  30.升降装置 ，  31.升降装置安装支架，  32.升降用伺服电机，  33.升降用旋转臂，  34.水平维持杆，  40.夹具， ４１.夹具支架，　　 42.夹具气缸， ４２a.气缸轴，　43.夹爪， 　440.夹具工作单元，４４１.线性导轨，442.旋转轴销，  443.旋转销孔，  444.旋转轴套，  445.驱动杆，446.线性导轨滑块，  　　４４７.夹爪驱动板，　　４４８.导撑棒，　　４４９.缓冲板，449a.缓冲板中间孔　， T..工件，　　H.旋转关节，　H2.旋转销，Ｃ.缓冲弹簧，　　S.接近开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明；

一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，包括水平移送装置20、装载机24、夹具40、升降装置30，其特征在于：升降装置30与装载机24固定连接在升降装置安装支架31上；安装在升降装置安装支架31上的升降用伺服电机32，其伺服电机驱动轴与升降旋转臂33连接，升降旋转臂33的另一端与夹具40形成关节连接；升降用伺服电机32的正反转，驱动升降旋转臂33可进行上下旋转，进而实现夹具40的上下升降移送；升降旋转臂33进行上下旋转时，装载机24也随着行驶梁11进行水平移送，同时装载机24的水平移送量与夹具40的垂直升降量一致；升降旋转臂33的上下旋转移送而进行的夹具40的升降动作，在一定的位置可始终保持垂直的升降移送；采用一端与升降装置安装支架31形成关节连接，另一端与夹具40形成关节连接的水平维持杆34，使得夹具40始终在水平状态下进行上下升降移送，并且水平维持杆34和升降旋转臂33具有相同的旋转半径，使升降旋转臂33进行灵活的上下旋转运动；行驶梁11安装在固定地面上的多个支架上或安装在工业结构物上，与地面成水行状态，是装载机24移送的导轨。水平移送装置20通过操作面板或控制面板控制驱动水平移送用伺服电机23，进而控制在行驶梁11上水平移送的装载机24的移送距离、速度。

行驶梁11上设置有与其平行安装的齿条21；与齿条21啮合的有齿轮22；驱动齿轮22旋转的是水平移送用伺服电机23；行驶梁11上、下端对称安装有水平滑动引导单元25，上端的水平滑动引导单元25与齿条21平行；所述的装载机24上设置有凹槽，在两侧凹槽的上、下端各设置一对水平移送用引导滚轮26，所述的每对水平移送用引导滚轮26的内侧设置在水平滑动引导单元25的两侧；水平移送用伺服电机23的正反转，驱动齿轮22、齿条21及行驶梁11上的装载机24可水平移送。

优选的是，在行驶梁11的上、下端安装有水平滑动引导单元25及在水平滑动引导单元25上、下两侧面设置的水平移送用引导滚轮26，从而避免因与装载机24连接着的升降装置30及夹具40的载重，而产生的安全问题。

优选的是，为了能保证装载机24的灵活移送，在装载机24上安装可自由旋转的、并与安装在行驶梁11上部的水平滑动引导单元25的顶面紧贴的水平移送用辅助滚轮27。

本发明升降装置30，虽然有与以往的装置一样具有一定长度的垂直结构升降臂，但在安装空间，特别是与上、下方向上的高度空间受限制的装置不同。把升降旋转臂33的一端与升降用伺服电机的伺服电机驱动轴连接，另一端与夹住工件T的夹具40连接，从而把工件T可移送到所需移送位置或高度，通过控制系统可控制升降用伺服电机32的驱动方向及驱动类型，可适当的调整旋转并升降的升降旋转臂33的另一端高度。

并且，本发明中的工件T垂直升降结构，优选的是，升降用伺服电机32的正反转，驱动升降旋转臂33进行上下旋转时，装载机24也在行驶梁11上进行水平移送，同时装载机24的水平移送量与旋转臂33旋转对夹具40产生的水平方向上的偏移量一致；

从而使得随着升降旋转臂33的上下旋转移送而进行的夹具40的升降动作，在一定的位置可始终保持垂直的升降移送。

因此，可通过数学计算方法，在控制面板上可事先设定保持垂直升降而所需要的装载机24的水平移送量，即旋转臂33旋转对夹具40产生的水平方向上的偏移量。参照附图9，当升降旋转臂33旋转某一角度时，通过三角函数关系有关数学计算方法，可计算工件T的水平位置变化值，X轴上的移送距离或X轴的坐标值，在本发明当中，当升降旋转臂33旋转某一角度时，通过装载机24在X轴上的相应量的移送进行补偿，使得夹住工件T的夹具40始终在垂直状态下进行升降移送。

另外，优选的是，在升降装置安装支架31的两侧形成对称结构，构成一对升降旋转臂33、夹具40，从而提高其生产效率。

上述夹具40是指定的位置抓取或放置工件T工业用工件的机构，通过旋转关节H，使升降旋转臂33与夹具支架41关节连接；在夹具支架41上安装有夹具气缸42；夹具气缸42的工作，形成张开或夹紧的效果，进而实施一对夹爪43对工件T的夹紧或松开的作用。具体实施时，所述的夹具装置，是在夹具支架41下部设置有线性导轨441；在夹具支架41的下部中央位置设置的旋转轴销442，与旋转轴销442形成轴连接的旋转轴套444，具有一对向外延伸、形成互相对称结构的旋转销孔443，通过旋转销H2，分别使旋转销孔443与驱动杆445连接；两驱动杆445的另一端分别与一对夹爪驱动板447形成关节连接，夹爪驱动板447的上部装有与线性导轨441相对滑移运动的线性导轨滑块446。

优选的是，把一对夹爪43分别固定在一对夹爪驱动板447的下部，上述一对夹爪驱动板447的其中一个连接到夹具气缸的气缸轴42a上，从而使得，通过夹具气缸42的动作，一对夹爪43以相反方向动作。

优选的是，为了夹具（40）的灵活动作，使一对驱动杆（445），夹爪驱动板（447）以及夹爪(43)在旋转轴销（442）的两侧形成对称结构。

优选的是，在夹爪（43）抓紧工件（T）的状态下垂直升降过程当中与另外一个物体发生碰撞时，能形成缓冲动作而保护工件（T），

在结构设计上采用：在夹具支架（41）的两侧安装了可滑动的支撑棒（448）；在支撑棒（448）下端插入缓冲弹簧（C），并与缓冲板（449）固定连接，夹爪（43）可贯通缓冲板中间孔(449a)，使得工件（T）发生冲撞时缓冲板(449)向上移送。

在夹具支架（41）的两侧分别安装了与夹具（40）发生冲撞时缓冲板（449）向上移送检测其下端与缓冲板（449）连接的、与缓冲板的一同向上移送的支撑棒（448）的接近开关（S）。控制系统接收接近开关（S）发送的检测信号后立即停止动作，避免了冲撞所需的一系列的维修工作。

本发明通过升降旋转臂（33）、水平维持杆（34）和升降旋转臂（33）上下旋转时，同时进行水平动作的装载机（24）之间的联动关系，使得夹具（40）保持水平状态，又能进行垂直升降动作。虽然与以往的装置一样，具有一定长度的垂直结构升降臂，但在与安装空间，特别是上、下方向上的高度空间，受限制的装置不同，把升降旋转臂（33）的一端与升降用伺服电机的伺服电机驱动轴连接，另一端与夹住工件（T）的夹具（40）连接，使得当升降用伺服电机驱动旋转时，升降旋转臂随之进行旋转，且能移送到所希望的指定高度，进而实现工件（T）的上下升降，因此解决了受空间限制的缺陷。

Claims (9)

1.一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，包括水平移送装置（20）、装载机（24）、夹具（40）、升降装置（30），其特征在于，升降装置（30）与装载机（24）固定连接在升降装置安装支架（31）上；安装在升降装置安装支架（31）上的升降用伺服电机（32），其伺服电机驱动轴与升降旋转臂（33）连接，升降旋转臂（33）的另一端与夹具（40）形成关节连接；通过升降用伺服电机（32）的正反转，驱动升降旋转臂（33）可进行上下旋转，进而实现夹具（40）的上下升降移送；升降用伺服电机（32）的正反转，驱动升降旋转臂（33）进行上下旋转时，装载机（24）也随着行驶梁（11）进行水平移送，同时装载机（24）的水平移送量与旋转臂（33）旋转对夹具（40）产生的水平方向上的偏移量一致；从而使得随着升降旋转臂（33）的上下旋转移送而进行的夹具（40）的升降动作，在一定的位置可始终保持垂直的升降移送；采用一端与升降装置安装支架（31）形成关节连接，另一端与夹具（40）形成关节连接的水平维持杆（34），使得夹具（40）始终在水平状态下进行上下升降移送，并且水平维持杆（34）和升降旋转臂（33）具有相同的旋转半径，使升降旋转臂（33）进行灵活的上下旋转运动。

2.根据权利要求1所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：升降装置安装支架（31）的两侧对称设置有一对升降旋转臂（33）。

3.根据权利要求1所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：水平移送装置（20），包括：在行驶梁（11）上与其平行安装着的齿条（21）；与齿条（21）啮合的齿轮（22）；驱动齿轮（22）旋转的水平移送用伺服电机（23）；所述的水平移送用伺服电机（23）的正反转，驱动齿轮（22）带动齿条（21）及行驶梁（11）上的可水平移送的装载机（24）运动；在行驶梁（11）上、下端对称安装有水平滑动引导单元（25），上端的水平滑动引导单元（25）与齿条（21）平行；所述的装载机（24）上设置有凹槽，在两侧凹槽的上、下端各设置一对水平移送用引导滚轮（26），所述的每对水平移送用引导滚轮（26）的内侧设置在水平滑动引导单元（25）的两侧。

4.根据权利要求  3 所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：在装载机（24）上安装可自由旋转的、并与安装在行驶梁（11）上部的水平滑动引导单元（25）的顶面紧贴，辅助装载机（24）的水平移送的水平移送用辅助滚轮（27）。

5.根据权利要求1所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：所述的夹具（40），是通过旋转关节（H）将升降旋转臂（33）与夹具支架（41）的关节连接；所述的夹具支架（41）上安装有夹具气缸(42)；夹具气缸(42)的工作，对一对夹爪(43)形成张开或夹紧的效果，达到对工件（T）夹紧和松开的目的。

6.根据权利要求5所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：所述的夹爪（43）和夹具气缸（42）之间设置有夹具工作单元（440），且对一对夹爪（43）之间作相反方向动作；所述的夹具工作单元（440），是在夹具支架（41）下部安装线性导轨（441）；夹具支架（41）的下部中央位置设置有旋转轴销（442）；旋转轴销（442）与旋转轴套(444)形成轴连接，旋转轴套(444)上具有一对向外延伸、互相形成对称结构的旋转销孔（443）；通过旋转销（H2）的关节连接，一对驱动杆（445）的一端分别与一对旋转销孔（443）连接，两驱动杆（445）的另一端分别与一对夹爪驱动板（447）形成关节连接，夹爪驱动板（447）的上部设置有与线性导轨（441）进行相对滑移动作的线性导轨滑块（446）；一对夹爪（43）分别固定在一对夹爪驱动板（447）的下部，一对夹爪驱动板（447）中的其中一个与夹具气缸的气缸轴（42a）连接，夹具气缸（42）的工作，使一对夹爪（43）形成张开或夹紧的动作。

7.根据权利要求6所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：所述的一对驱动杆（445）和夹爪驱动板（447）在旋转轴销（442）的两侧形成对称结构。

8.根据权利要求7所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：所述的夹具支架（41）的两侧设置有可滑移的支撑棒（448）；在支撑棒（448）下端插入缓冲弹簧（C），并与缓冲板（449）固定连接，夹爪（43）可贯通缓冲板中间孔(449a)，使得工件（T）发生冲撞时缓冲板(449)向上移送。

9.根据权利要求8所述的一种随着行驶梁水平移送的工件运送用机械手装置，其特征在于：夹具支架（41）的一侧，安装了检测工件（T）与其他物体发生冲撞时与缓冲板（449）一同向上撤移的支撑棒（448）的接近开关（S）。