CN103963071A - 一种机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手，包括底座，和设于底座上的驱动装置、旋转机构、伸缩机构和取料装置，所述驱动装置与旋转机构连接，用于驱动旋转机构旋转，所述伸缩机构与旋转机构连接，由旋转机构带动伸缩机构旋转，所述伸缩机构与取料装置连接，所述伸缩机构包括至少一支机械手臂、与每支机械手臂一一对应的滑板和与旋转机构连接的机械手安装座，所述机械手臂通过滑板与机械手安装座连接，所述滑板由驱动件控制滑动。本发明能够自动取放料、操作简单方便、生产效率高、加工范围广且伸缩行程大的机械手。

Description

一种机械手

技术领域

本发明涉及一种机械装置，尤其是一种机械手。

背景技术

目前，在焊接、装配、压铸等机械加工生产过程中，一般都需要对工件进行取料和放料的操作，但是在很多机械加工生产过程中都是采用人工实施取料和放料的操作，操作不方便，生产效率低，并且这样很容易损坏工件和弄脏工件，而自动化的生产能够保证产品的高精度、高质量、高效率要求，因此自动化机械手被广泛研发和应用于成型机、机床、组装流水线和压铸机等设备或装置上，以用于执行移动物体、吸取工件等操作，但是现有技术大多采用夹钳、夹爪装置来夹紧工件，这样导致机械手体积较大而且笨重，不利于夹取小工件。

其中，在铸造领域里尤其在压铸机或油压机上，由于它们加工工件区域设置有四立柱，一般机械手很难智能穿过四立柱直接进行取料或放料，自动化程度不高，而能够智能穿过四立柱的机械手结构也比较复杂、占有空间大，伸缩行程较短。

中国发明专利申请号为201310012515.9，专利名称为《自动生产线机械手》，该发明公开了一种自动生产线机械手，它包括有电机安装板、驱动电机、多根导杆、升降板、气缸、旋转臂轴、机械手安装座，多根导杆竖向固定在电机安装板上，升降板与多根导杆滑动连接，气缸的输出端连接升降板，旋转臂轴竖向转动设置在升降板上，驱动电机的输出端通过三棱轴驱动连接旋转臂轴的下端，机械手安装座固定在旋转臂轴的上端，机械手安装座上设有一个机械手臂，机械手臂的一端固定在机械手安装座上，另一端设有吸嘴固定座，吸嘴固定座底部设有吸嘴头，升降板与电机安装板之间设有三棱轴，它虽然能通过吸气吸附工件的方式自动取放料，节省人力，但是该机械手不具备伸缩功能，不适用于生产线中有立柱包围的加工区域，而且机械手臂设置角度较为单一。

中国发明专利申请号为201310192985.8，专利名称为《一种立式上下料机械手》，该发明公开了一种立式上下料机械手，所述立式上下料机械手通过水平伺服电机驱动水平移动块水平运动，垂直伺服电机驱动垂直移动柱上下运动；同时通过旋转控制装置可以控制机械手箱体沿旋转轴旋转；伸缩气缸可控制机械手手臂的伸缩，旋转工件气缸可控制夹持部的旋转，从而可以完全代替人工上下料；虽然该发明可以有效降低了人力和生产成本，避免了生产过程中的人身安全事故，但是该机械手伸缩行程过短，机械手只有一个，过于单一，效率不高，不太适用于要求移动速度快、加工范围大的自动化生产线上。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种自动取放料、操作简单方便、生产效率高、加工范围广且伸缩行程大的机械手。

本发明采用的技术方案如下：

一种机械手，包括底座，和设于底座上的驱动装置、旋转机构、伸缩机构和取料装置，所述驱动装置与旋转机构连接，用于驱动旋转机构旋转，所述伸缩机构与旋转机构连接，由旋转机构带动伸缩机构旋转，所述伸缩机构与取料装置连接，所述伸缩机构包括至少一支机械手臂、与每支机械手臂一一对应的滑板和与旋转机构连接的机械手安装座，所述机械手臂通过滑板与机械手安装座连接，所述滑板由驱动件控制滑动。

本发明在满足机械手可以旋转的功能上，也具备了伸缩功能，通过安装在机械手安装座上的滑板移动带动机械手臂作伸缩运动。

优选地，所述每支机械手臂上设置了上部齿条，所述机械手安装座上设置了下部齿条，所述滑板通过轴承连接了齿轮，所述齿轮分别与上部齿条和下部齿条啮合。

本发明通过滑板的移动带动齿轮与下部齿条啮合，为齿轮的滚动提供了动力，也使上部齿条与齿轮作相对运动，从而带动机械手臂伸缩，这种由齿轮的移动再带动上部齿条移动的结构设置达到了一个双倍行程的效果，有效提高了机械手上下料的效率。这里需要说明的是：现有技术中也有出现伸缩机构这样的机械手，只是那样的伸缩机构伸缩行程较短，只有单倍行程，会造成装置与机械手之间过于紧凑，可能工作过程中会导致机械碰撞，而且加工范围较小。当然，本发明并不是把伸缩机构具有双倍行程的效果当作对本发明的唯一限制，有些自动化生产要求不高，加工范围小的加工设备也可以设置具有单倍行程伸缩的机械手，具体单倍行程伸缩的设置只需要保持齿轮转动时不作平面移动，通过它的旋转与上部齿条的啮合带动机械手伸缩即可。

优选地，所述每支机械手臂上设置了上部直线导轨，所述机械手安装座上设置了下部直线导轨，所述滑板上下表面分别设有上部导轨滑块和下部导轨滑块，所述上部导轨滑块与上部直线导轨接触配合，所述下部导轨滑块与下部直线导轨接触配合；所述上部直线导轨和上部齿条均设于机械手臂下表面，且与机械手臂连接为一体；所述下部直线导轨和下部齿条均设于机械手安装座上表面，且与机械手安装座连接为一体。

上述提及的齿轮与齿条啮合作相对运动只是为机械手的伸缩提供动力，而所述上部导轨滑块与上部直线导轨接触配合，所述下部导轨滑块与下部直线导轨接触配合是为了保证机械手的直线运动。另外，通过上部齿条、下部齿条分别与机械手臂、机械手安装座连接为一体，它们与齿轮的相对运动使得机械手臂可以跟随上部齿条作大行程伸缩。

优选地，所述机械手臂有两个，它们相交且呈固定角度设置，分别为第一机械手臂和第二机械手臂。

本发明的机械手臂为两个相交且呈固定角度设置的机械手臂，它们的固定角度是根据实际加工范围和加工需要决定的。

优选地，所述固定角度为90度。

进一步地，固定角度为90度是本发明两个机械手臂设置的其中一种方式，并不对它作限制，其它角度也可根据实际需要设置，例如60度或者120度或者180度。

优选地，所述驱动件设于机械手安装座上，且通过驱动连接板与滑板连接，所述驱动件为无杆气缸或伺服电机直连滚珠丝杆。

优选地，所述旋转机构包括与驱动装置连接的小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述大齿轮与旋转臂套同轴设置，且旋转臂套设于大齿轮上方，所述旋转臂套与伸缩机构的机械手安装座连接，通过旋转臂套带动机械手安装座旋转。

优选地，所述驱动装置为气动摆角缸或伺服电机或步进电机。

通过该旋转机构所述机械手臂可以实现360度任意旋转，具体转动角度由实际情况需要调整。

优选地，所述轴承为螺栓型滚轮滚针轴承。

优选地，所述取料装置为吸盘装置，所述吸盘装置包括升降机构和吸盘架，所述升降机构包括气缸和与机械手臂连接的直线导向单元，由气缸的活塞杆带动吸盘架作升降运动，所述直线导向单元与吸盘架连接，用于保持吸盘架的直线运动，所述吸盘架呈圆周式均匀设有若干个吸盘。

本发明采用的吸盘装置能够在较好吸取或下放小工件或料头，不易对它们造成伤害，而吸盘架设置的吸盘个数根据实际需要设置，设置1个或2个或3个或4个都可以达到同样的吸取工件效果，这里并不作限制，其中设置4个为较合理的设置方式。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1.能够自由、自动化地伸入到狭窄的模具空间内取料或放料；

2.具有双倍的伸缩行程，能够实现大范围的取料或下料；

3.设置有两个相交且呈固定角度设置的机械手臂能够高效快速地进行取料或放料工序；

4.整体结构易操作控制。

附图说明

图1：本发明的正视图；

图2：本发明的俯视图；

图3：本发明的伸缩机构结构示意图；

图4：本发明伸缩机构的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：

如图1、图2、图3和图4所示，一种机械手，包括底座1，和设于底座1上的气动摆角缸14、旋转机构、伸缩机构和吸盘装置，所述驱动装置与旋转机构连接，用于驱动旋转机构旋转，所述伸缩机构与旋转机构连接，由旋转机构带动伸缩机构旋转，所述伸缩机构与吸盘装置连接，所述伸缩机构包括机械手臂，所述机械手臂为两个相交且呈90度设置的机械手臂，分别为第一机械手臂2和第二机械手臂3，所述每个机械手臂均分别对应一个滑板4和与旋转机构连接的机械手安装座5，且每个机械手臂下表面设置了上部直线导轨6和上部齿条7，所述机械手安装座5上表面设置了下部直线导轨8和下部齿条9，所述滑板4上下表面分别设有上部导轨滑块10和下部导轨滑块11，所述滑板4通过驱动连接板12连接了设于机械手安装座5上的无杆气缸18，所述滑板4通过螺栓型滚轮滚针轴承19连接了齿轮13，所述齿轮13分别与上部齿条7和下部齿条9啮合。

所述上部导轨滑块10与上部直线导轨6为接触配合，所述下部导轨滑块11与下部直线导轨8接触配合；所述上部齿条7与机械手臂连接为一体，所述下部齿条9与机械手安装座5连接为一体。

本伸缩机构的工作原理：在无杆气缸18的驱动下，滑板5的移动带动齿轮13与下部齿条9啮合，为齿轮13的滚动提供了动力，也使上部齿条7与齿轮13作相对运动，从而带动机械手臂作伸缩运动。

所述旋转机构包括与气动摆角缸14连接的小齿轮15，所述小齿轮15与大齿轮16啮合，所述大齿轮16与旋转臂套17同轴设置，且旋转臂套17设于大齿轮16上方，所述旋转臂套17与伸缩机构的机械手安装座5连接，通过旋转臂套17带动机械手安装座5旋转。

本旋转机构的工作原理为：通过气动摆角缸14旋转带动小齿轮15旋转，从而使与之啮合的大齿轮16旋转，而大齿轮16的旋转为旋转臂套17提供了动力，从而带动机械手安装座5旋转，也即带动机械手臂转动。

所述吸盘装置包括升降机构和吸盘架22，所述升降机构包括气缸20和与机械手臂连接的直线导向单元21，由气缸20驱动直线导向单元21作升降运动，所述直线导向单元21与吸盘架19连接，所述吸盘架19呈圆周式均匀设有4个吸盘。

本吸盘装置工作原理为：当气缸20的活塞杆直线运动时带动吸盘架22作升降运动，当吸盘接触到工件表面时便能吸住工件，通过气缸20的带动在直线导向单元的作用工件可以做直线升降运动。

Claims (10)

1.一种机械手，包括底座，和设于底座上的驱动装置、旋转机构、伸缩机构和取料装置，所述驱动装置与旋转机构连接，用于驱动旋转机构旋转，所述伸缩机构与旋转机构连接，由旋转机构带动伸缩机构旋转，所述伸缩机构与取料装置连接，其特征在于，所述伸缩机构包括至少一支机械手臂、与每支机械手臂一一对应的滑板和与旋转机构连接的机械手安装座，所述机械手臂通过滑板与机械手安装座连接，所述滑板由驱动件控制滑动。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述每支机械手臂上设置了上部齿条，所述机械手安装座上设置了下部齿条，所述滑板通过轴承连接了齿轮，所述齿轮分别与上部齿条和下部齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述每支机械手臂上设置了上部直线导轨，所述机械手安装座上设置了下部直线导轨，所述滑板上下表面分别设有上部导轨滑块和下部导轨滑块，所述上部导轨滑块与上部直线导轨接触配合，所述下部导轨滑块与下部直线导轨接触配合；所述上部直线导轨和上部齿条均设于机械手臂下表面，且与机械手臂连接为一体；所述下部直线导轨和下部齿条均设于机械手安装座上表面，且与机械手安装座连接为一体。

4.根据权利要求1或3所述的机械手，其特征在于，所述机械手臂有两个，它们相交且呈固定角度设置，分别为第一机械手臂和第二机械手臂。

5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，所述固定角度为90度。

6.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述驱动件设于机械手安装座上，且通过驱动连接板与滑板连接，所述驱动件为无杆气缸或伺服电机直连滚珠丝杆。

7.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述旋转机构包括与驱动装置连接的小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述大齿轮与旋转臂套同轴设置，且旋转臂套设于大齿轮上方，所述旋转臂套与伸缩机构的机械手安装座连接，通过旋转臂套带动机械手安装座旋转。

8.根据权利要求1或7所述的机械手，其特征在于，所述驱动装置为气动摆角缸或伺服电机或步进电机。

9.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述轴承为螺栓型滚轮滚针轴承。

10.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述取料装置为吸盘装置，所述吸盘装置包括升降机构和吸盘架，所述升降机构包括气缸和与机械手臂连接的直线导向单元，由气缸的活塞杆带动吸盘架作升降运动，所述直线导向单元与吸盘架连接，用于保持吸盘架的直线运动，所述吸盘架呈圆周式均匀设有若干个吸盘。