CN103659807A

CN103659807A - 三次元机械手自动化生产设备

Info

Publication number: CN103659807A
Application number: CN201210336813.9A
Authority: CN
Inventors: 王燚
Original assignee: SHANGHAI TONSAIL AUTOMATION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI TONSAIL AUTOMATION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了三次元机械手自动化生产设备，包括工位夹紧臂以及安置在工位夹紧臂两端的三次元动力头；所述三次元动力头包括机座、安置在机座上的机械手臂；分别从两侧推动机械手臂同步夹紧与松开的水平连杆机构；控制机械手臂夹紧、移动的曲柄导轨机构；控制机械手臂升降的升降机构；驱动所述曲柄导轨机构和升降机构工作的驱动机构。本发明在工作时只需两台伺服电机，其结构简单、运行平稳、成本低、控制可靠。

Description

三次元机械手自动化生产设备

技术领域

本发明涉及一种自动化加工生产设备，特别涉及一种应用于自动化生产线的三次元机械手自动化生产设备。

背景技术

目前，市场上三次元机械手传动方式普遍采用的夹紧、升降、平移分别由三套动力独立驱动完成；前后两组动力头被通过串联多工位的夹紧臂连接起来，组成一个三次元自动生产系统；在三次元的应用环境中，一般省略一台平移驱动伺服电机，所以一个三次元工作组一般需要5套伺服控制驱动系统；如此多的伺服电机、精密减速机驱动控制系统，导致传统三次元结构繁琐，成本高，控制系统复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低的三次元机械手自动化生产设备。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

三次元机械手自动化生产设备，包括工位夹紧臂以及安置在工作夹紧臂两端的三次元动力头；所述三次元动力头包括

三次元机械手自动化生产设备，包括工位夹紧臂以及安置在工作夹紧臂两端的三次元动力头；其特征在于，所述三次元动力头包括

一机座

一安置在机座上的机械手臂；

一分别从两侧推动机械手臂同步夹紧与松开的水平连杆机构；

一曲柄导轨机构，包括旋转偏心曲柄、安置在旋转偏心曲柄上的回转轮、安置在线性导轨上的夹紧曲面导向机构以及安置在线性导轨上的横移曲面导向机构，所述夹紧曲面导向机构与横移曲面导向机构在水平面内交叉安置、垂直方向错位安置；所述夹紧曲面导向机构和横移曲面导向机构分别由直线段与圆弧段组成；

一升降机构，包括安置在机座上的升降阻挡导向机构以及连接升降阻挡导向机构和机械手臂的升降连杆机构；

一驱动所述曲柄导轨机构和升降机构工作的驱动机构。

在本发明一个实施例中，所述驱动机构为一伺服电机。

在本发明一个实施例中，所述驱动机构还包括一精密减速机。

在本发明一个实施例中，所述驱动机构通过同步带轮传动副与旋转偏心曲柄连接。

在本发明一个实施例中，所述机械手臂的移动行程为0-400mm。

在本发明一个实施例中，所述机械手臂的夹紧行程为0-150mm。

在本发明一个实施例中，所述机械手臂的升降行程为0-50mm。

在本发明一个实施例中，所述机座下设有调整脚。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过每个三次元动力头中的旋转偏心曲柄、夹紧曲面导向机构、横移曲面导向机构、水平连杆机构、升降连杆机构、线性滑轨等机构将夹紧、升降、平移三个方向的运动由一台驱动伺服电机完成，其系统结构简单、运行平稳、成本低、控制可靠；三次元机械手自动化生产设备只需两台伺服电机，较传统三次元机械手自动化生产设备省掉3台伺服电机，其经济性可观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明三次元动力头结构示意图；

图3为本发明三次元动力头俯视图；

图4为本发明三次元动力头部分结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

10、工作夹紧臂 20、三次元动力头 30、机座 40、机械手臂 50、水平连杆机构 60、曲柄导轨机构 70、旋转偏心曲柄 80、回转轮 90、线性导轨 100、夹紧曲面导向机构 110、横移曲面导向机构 120、伺服电机130、精密减速机 140、同步带轮传动副 150、皮带 160、调整脚 170、升降阻挡导向机构 180、升降连杆机构

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1所示，本发明三次元机械手自动化生产设备包括工位夹紧臂10以及安置在工作夹紧臂10两端的三次元动力头20。

参见图2至图4所示，三次元动力头20包括机座30，安置在机座30上的机械手臂40；可从两侧推动机械手臂40同步夹紧与松开的水平连杆机构50。

曲柄导轨机构60包括旋转偏心曲柄70、安置在旋转偏心曲柄70上的回转轮80、安置在线性导轨90上的夹紧曲面导向机构100以及安置在线性导轨90上的横移曲面导向机构110，夹紧曲面导向机构100与横移曲面导向机构110在水平面内交叉安置、垂直方向错位安置，这样能保证旋转偏心曲柄70工作时依次进入夹紧曲面导向机构100、横移曲面导向机构110并完成夹紧、上升→保持→横移→保持→松开、下降→横移回原点的整个动作循环。

夹紧曲面导向机构100和横移曲面导向机构110分别由直线段与圆弧段组成，这样可使机械手臂40沿圆滑过渡交叉双曲线合成的矩形轨迹运动。

升降机构包括安置在机座30上的升降阻挡导向机构170以及连接升降阻挡导向机构170和机械手臂40的升降连杆机构180，升降连杆机构180为一连杆传动机构，可以产生升降位移；机械手臂40在夹紧过程中，升降连杆机构180接触升降阻挡导向机构170后，机械手臂40上升，升降连杆机构180脱离升降阻挡导向机构170后，机械手臂40的上升因自重而下降。

另外，升降机构还设有压缩弹簧（图中未标出），机械手臂40通过升降连杆机构180与升降阻挡导向机构170实现升降的过程中，压缩弹簧起到减少提升力及缓冲升降连杆机构180与升降阻挡导向机构170的撞击。这在加工过程中很重要，可以有效保护设备。

驱动机构由伺服电机120和精密减速机130组成，伺服电机120通过皮带150与同步带轮传动副140连接，同步带轮传动副140与旋转偏心曲柄70连接，并带动旋转偏心曲柄70工作。

为了便于移动和调整位置，本发明在机座30下设有调整脚160。

三次元动力头的工作原理如下：

打开电源，伺服电机120和精密减速机130开始工作、来至驱动机构的动力通过皮带150带动同步带轮传动副140旋转，同步带轮传动副140带动旋转偏心曲柄70上的回转轮80进入夹紧曲面导向机构100初始1/4圆弧轨道，在线性滑轨90的导向下完成夹紧的150mm行程；在即将完成夹紧行程的同时，升降连杆机构180、升降阻挡导向机构170联动完成上升50mm的行程。

旋转偏心曲柄70上的回转轮80继续回转进入夹紧曲面导向机构100第二个1/4圆弧轨道，系统进入横移前的瞬间保持阶段；旋转偏心曲柄70上的回转轮80继续回转进入横移曲面导向机构110，在线性滑轨90的导向下完成横移的400mm行程并再次进入夹紧曲面导向机构100，直到夹紧曲面导向机构100与横移曲面导向机构110相切，结束保持进入下步动作。

旋转偏心曲柄70上的回转轮80继续回转进入夹紧曲面导向机构100的另一半轨道并配合横移曲面导向机构110依次完成松开、下降、横移回原点的动作。

工位夹紧臂10可根据实际工位、工序等工艺要求进行夹紧臂的间隔及数量上的调整，以满足生产要求。

本发明三次元动力头由单一伺服马达驱动，实现夹紧、升降、横移运动合一，其结构简单、维修方便、定位准确、运行平稳、机构稳定可靠。

本发明机械手臂的移送最快速度为1m/s，夹紧最快速度为0.35m/s，移送最大行程为400mm，夹紧最大行程为150mm，升降最大行程50mm。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.三次元机械手自动化生产设备，包括工位夹紧臂以及安置在工位夹紧臂两端的三次元动力头；其特征在于，所述三次元动力头包括：

一机座

一安置在机座上的机械手臂；

一驱动所述曲柄导轨机构和升降机构工作的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的三次元机械手自动化生产设备，其特征在于，所述驱动机构为一伺服电机。

3.根据权利要求1所述的三次元机械手自动化生产设备，其特征在于，

所述驱动机构还包括一精密减速机。

4.根据权利要求1所述的三次元机械手自动化生产设备，其特征在于，所述驱动机构通过同步带轮传动副与旋转偏心曲柄连接。

5.根据权利要求1所述的三次元机械手自动化生产设备，其特征在于，所述机械手臂的移动行程为0-400mm。

6.根据权利要求1所述的三次元机械手自动化生产设备，其特征在于，所述机械手臂的夹紧行程为0-150mm。

7.根据权利要求1所述的三次元机械手自动化生产设备，其特征在于，所述机械手臂的升降行程为0-50mm。

8.根据权利要求1所述的三次元机械手自动化生产设备，其特征在于，所述机座下设有调整脚。