CN103552063A - 升降用旋转臂来移送工件的机械手装置 - Google Patents

Abstract

一种升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，包括:在多个支架上安装的行驶梁上可前后移动的水平移送装置；夹住工件的夹具装置；与水平移送装置固定连接的升降装置安装支架；与升降装置安装支架固定连接，实现夹具旋转升降的升降装置:升降用旋转臂进行升降动作时，水平移送装置与夹具产生的水平方向上的偏移量一致；从而使得夹具的升降动作，在一定的位置始终保持垂直的升降移送。本发明结构简单，制造及安装费用低，安全性及效率高，解决了现有技术升降用旋转臂式工件运送用机械手装置不能实现垂直移送的问题。

Description

升降用旋转臂来移送工件的机械手装置

技术领域

本发明涉及到机械领域，特别是涉及到一种升降用旋转臂来移送工件的机械手装置。

背景技术

随着行驶梁水平移送，将工件（工业用工件）移送到指定位置，一般会采用工件运送用机械手装置。通常移送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。现有的工件运送用机械手装置，为了实现夹具单元（或夹具装置）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的升降装置；安装在升降装置上的升降用伺服电机；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（或夹具装置）、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轴可进行升降移送的升降臂；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。但此种工件运送用机械手装置，结构上含有具有一定长度的垂直结构升降臂，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）等相互连接的、复杂的结构。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。

    为了达到上述目的，一端与升降用伺服电机的驱动轴连接，升降用伺服电机在正反转驱动时，与另一端连接的工业用工件夹具装置上下旋转，进而构成了采用可升降的升降用旋转臂来移送工业用工件的机械手装置；采用此种的升降用旋转臂式工件运送用机械手装置将不能实现垂直移送。移送工件时，有时会从狭窄的入口取出或放进工件（工业用工件），这时升降工件（工业用工件）时必须要进行垂直移送，但现有技术不能满足此要求。

发明内容

    本发明的目的就是要提供一种升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，它是采用升降用旋转臂来移送工件、并实现垂直移送工件（工业用工件）的机械手装置而创造的。

升降用旋转臂，根据一端连接的升降用伺服电机的正反转驱动旋转来实现上升及下降的升降旋转臂，其对另一端发生的X轴位置变更进行补偿；上述升降用旋转臂另一端连接的夹具装置始终保持在垂直升降状态，并且夹具装置始终保持在可升降的水平状态；同时通过一个气缸，夹爪形成张开或加紧的效果，进而对工件（工业用工件）进行加紧或松开作用的这样一对夹爪构成。

    为了达到上述目的，升降用旋转臂的工件运送用机械手装置，其包括:在多个立柱上安装的行驶梁上可水平移动的水平移送装置；夹住工件的夹具装置；与水平移送装置固定连接的升降装置安装支架；通过安装在升降装置安装支架上的升降用伺服电机的正反转驱动来实现升降式旋转臂旋转，进而实现夹具装置上升及下降的升降装置；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，水平移送装置也随着行驶梁进行水平移送，同时水平移送装置的水平移送量与夹具装置的水平偏移量一致；所述的升降用旋转臂的上下旋转及水平移送装置的水平移送，夹具装置的升降可始终保持在垂直状态。

采用一端与升降装置安装支架形成关节连接，另一端与夹具装置形成关节连接的水平维持杆，使夹具装置始终在水平状态下进行上下升降移送。

所述的夹具装置，是通过旋转关节H1与升降旋转臂关节连接的夹具支架；在夹具支架上安装着夹具气缸。

所述的夹具气缸的动作以相反方向动作，形成张开或闭合的效果，进而对工件T进行加紧或松开作用的这样一对夹爪构成。

本发明采用升降用旋转臂、水平维持杆以及升降旋转臂上下旋转时进行水平移送动作的夹具装置之间形成有机的结合，使得夹具装置在保持水平状态下能进行上下升降动作，同时简化了装置的结构，降低了制造及安装费用，提高了其安全性及效率，便于制造和安装，解决了现有技术升降用旋转臂式工件运送用机械手装置不能实现垂直移送的问题。

附图说明   

 图1、是本发明结构示意图中的主视图；

 图2、是本发明结构示意图中的轴测图；

 图3是本发明的升降装置和夹具的示意图； 

 图4是本发明的夹具装置的示意图；

 图5是本发明的夹具装置连接结构的分解图；

 图6是本发明的升降装置连接结构的分解图；

 图7是垂直升降与水平移送距离相关的数学计算方法一例参考图；

11 : 行驶梁   ， 20 : 水平移送装置，23：水平移送伺服电机，30 : 升降装置，31 : 升降装置安装支架，32 : 升降用伺服电机，32a:驱动轴，33 : 升降旋转臂，34 : 水平维持杆，   40 : 夹具装置，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 : 支撑棒，449 : 缓冲板，449a:缓冲板中间孔，   C : 缓冲弹簧，H1：旋转关节，H2:旋转销，S : 接近开关，   T : 工件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明；

    本发明的升降装置30包括：在多个支架上安装的行驶梁11上可水平移动的水平移送装置20；夹住工件的夹具装置40；与上述水平移送装置20固定连接的升降装置安装支架31；安装在上述升降装置安装支架31上的升降用伺服电机32及一端与上述夹具装置40形成关节连接，另一端与升降伺服电机的驱动轴32a结合，并且随升降用伺服电机32正反转驱动而旋转，进而实现上述夹具装置40上升及下降的升降旋转臂33。

    根据上述升降用伺服电机32的正反转驱动升降旋转臂33进行上下旋转时，上述水平移送装置20也随着行驶梁11进行水平移送，同时上述水平移送装置20的水平移送量与上述夹具装置40的水平偏移量一致。

     依据上述升降旋转臂33的上下旋转移送而进行的上述夹具装置40的升降动作，在一定的位置可始终保持垂直的升降移送。

     采用一端与上述升降装置安装支架31形成关节连接，另一端与上述夹具装置40形成关节连接的水平维持杆34，使得上述夹具装置40始终在水平状态下进行上下升降移送，同时上述水平维持杆34和上述升降旋转臂33具有相同的旋转半径，使上述升降旋转臂33进行灵活的上下旋转动作。

    上述行驶梁11安装在固定在地面上的多个支架上或安装在工业结构物上，与地面成平行(水平)状态，是上述水平移送装置20前后移动的导轨。

    上述水平移送装置20，是由水平移送伺服电机23的驱动，在行驶梁11上进行水平移送；例如:采用与水平移送伺服电机23连接的齿轮与齿条或丝杠与丝杠螺母，构成可往复直线运动的移送装置。

    上述水平移送装置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，进而控制在上述行驶梁11上水平移送的水平移送装置20的移送距离、速度等。因此上述夹具装置40可在一定位置始终保持垂直移送工件；并且通过操作面板，可按顺序控制水平移送装置20的移动方向、移动距离等；还可实现一系列动作；此时为达到一系列动作能够灵活运行，会在各动作的初始端和终端安装接近传感器。

    本发明升降装置30优选的是:水平移送装置20固定连接的升降装置安装支架31；安装在上述升降装置安装支架31上的升降用伺服电机32；一端与夹具装置40形成关节连接，另一端与升降用伺服电机32的伺服电机驱动轴32a连接的升降旋转臂33组成的结构。根据升降用伺服电机32的正反转驱动，使得升降旋转臂33进行上下旋转，进而使得夹具装置40进行升降移送。本发明如上所述结构，使上下升降移送迅速、容易而且结构简单。

    如上所述结构的升降装置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（特别是上、下方向上的高度空间）上受限制的装置不同，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32a连接，另一端与夹住工件T的夹具装置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上述升降用伺服电机32的驱动方向机驱动类型等，可适当的调整旋转并升降的上述升降旋转臂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，水平移送装置20也在行驶梁11上进行水平移送，同时水平移送装置20的水平移送量与旋转臂33旋转对夹具装置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装置40的升降动作，在一定的位置可始终保持垂直的升降移送。

 在此，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水平移送装置20的水平移送量，即旋转臂33旋转对夹具装置40产生的水平方向上的偏移量。

参照附图7，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），在发明当中，当升降旋转臂33旋转某一角度时，通过水平移送装置20在X轴上相应量的移送；根据升降旋转臂一端结合的升降伺服电机的正反转驱动，实现旋转及升降时，发生的升降旋转臂反方向终端X轴上的位置变更进行补偿；使得夹住工件T的夹具装置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、夹具装置40，从而提高其生产效率。

    夹具装置40是指定的位置抓取或放置工件T（工业用工件）的机构，是由:升降旋转臂33）通过旋转关节H1与夹具支架41关节连接；在夹具支架41上安装着夹具气缸42；夹具气缸42的动作以相反方向动作，形成张开或加紧的效果，进而对工件T进行加紧或松开作用的这样一对夹爪43构成。

    具体而言，夹具装置由:在夹具支架41下部设置的线性导轨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，且具有一对向外延伸、形成互相对称结构的旋转销孔443的旋转轴套444；通过旋转销H2的关节连接，一端与旋转销孔443连接的驱动杆445；与驱动杆445的另一端形成关节连接，且在上部装有与线性导轨441进行相对滑移运动的线性导轨滑块446的一对夹爪驱动板447构成，且优选的是，把一对夹爪43分别固定在一对夹爪驱动板447的下部，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，为了夹具装置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。

并且，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，在结构上设计上采用: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上插入缓冲弹簧C；与支撑棒448的下端固定连接的缓冲板449，在缓冲板449的中部设置有缓冲板中间孔449a，夹爪43穿过缓冲板中间孔449a与夹爪驱动板447联接；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装置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，而后就可进行避免冲撞所需的一系列的维修工作。

由上述结构构成的本发明，通过升降旋转臂33、水平维持杆34和升降旋转臂33上下旋转时一同进行水平动作的水平移送装置20之间的有机的联动关系，使得夹具装置40保持水平状态的同时，又始终能进行垂直升降动作。

Claims (8)

1.升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，包括升降装置（30）；所述的升降装置（30），是在多个支架上安装的行驶梁（11）上可水平移动的水平移送装置（20），夹住工件的夹具装置（40），与水平移送装置（20）固定连接的升降装置安装支架（31），安装在升降装置安装支架（31）上的升降用伺服电机（32）及一端与上述夹具装置（40）形成关节连接，另一端与升降伺服电机的驱动轴（32a）结合，并且随升降用伺服电机（32）正反转驱动而旋转，进而实现上述夹具装置（40）上升及下降的升降旋转臂（33），其特征在于:所述的升降用伺服电机（32）的正反转，驱动升降旋转臂（33）进行上下旋转时，水平移送装置（20）也随着行驶梁（11）进行水平移送，同时水平移送装置（20）的水平移送量与夹具装置（40）的水平偏移量一致；所述的升降旋转臂（33）的上下旋转移送而进行的夹具装置（40）的升降动作，在一定的位置可始终保持垂直的升降移送。

2.根据权利要求1所述的升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，其特征在于:所述的升降装置安装支架（31）与夹具装置（40）之间设置有与两者形成关节连接的水平维持杆（34），使夹具装置（40）始终在水平状态下进行上下升降移送；所述的水平维持杆（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动作。

3.根据权利要求1所述的升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，其特征在于:所述的升降装置（30）、夹具装置（40）分别设置在升降装置安装支架（31）的两侧，实现相互对称、组成一对。

4. 根据权利要求1所述的升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，其特征在于:所述的夹具装置（40），是通过旋转关节（H1）将升降旋转臂（33）与夹具支架（41）关节连接；在夹具支架（41）上安装着的夹具气缸（42）； 所述的夹具气缸（42）的动作以相反方向动作形成张开或加紧的效果，进而对工件（T）进行加紧或松开作用的这样一对夹爪（43）构成。

5.根据权利要求4所述的升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，其特征在于:所述的夹爪（43）与夹具气缸（42）中间具备夹具工作单元（440）；从而实现一对夹爪（43）在相互以相反方向动作松开或夹紧工件（T）；所述的夹具工作单元（440）在夹具支架（41）下部设置的线性导轨（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，且具有一对向外延伸、形成互相对称结构的旋转销孔（443）的旋转轴套（444）；通过旋转销（H2）的关节连接，一端与旋转销孔（443）连接的驱动杆（445）；与驱动杆（445）的另一端形成关节连接，且在上部装有与线性导轨（441）进行相对滑移运动的线性导轨滑块（446）的一对夹爪驱动板（447）构成，且优选的是，把一对夹爪（43）分别固定在一对夹爪驱动板（447）的下部，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。

6.根据权利要求5所述的升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，其特征在于:一对驱动杆（445）与夹爪驱动板（447）在旋转轴销（442）的两侧形成对称结构。

7.根据权利要求4或5所述的升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，其特征在于: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）上插入缓冲弹簧（C）；支撑棒（448）的下端固定连接有缓冲板（449），在缓冲板（449）中部设置有缓冲板中间孔（449a），夹爪（43）穿过缓冲板中间孔（449a）与夹爪驱动板（447）联接；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，缓冲板（449）向上移送实现缓冲动作。

8.根据权利要求4或5或7所述的升降用旋转臂来移送工件的机械手装置，其特征在于:所述的夹具支架（41）的一侧，安装了检测工件（T）与其他物体发生冲撞时与上述缓冲板（449）一同向上撤移的上述支撑棒（448）的接近开关（S）。

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