CN104608124A - 一种吊装五轴机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吊装五轴机械手，包括基座(1)、水平初步定位装置(2)、水平精确定位装置(3)、Z轴运动装置(4)、角度调整装置(5)、产品夹取装置(6)，水平初步定位装置(2)安装于基座(1)，水平精确定位装置(3)安装于水平初步定位装置(2)，Z轴运动装置(4)安装于水平精确定位装置(3)，角度调整装置(5)安装于Z轴运动装置(4)，产品夹取装置(6)安装于角度调整装置(5)，水平初步定位装置(2)实现水平初步定位，水平精确定位装置(3)实现水平精确定位，Z轴运动装置(4)实现Z轴方向运动精确定位，角度调整装置(5)实现角度调整，产品夹取装置(6)夹取产品。该吊装五轴机械手工作效率高，灵活性好，且能同时夹取两个产品。

Description

一种吊装五轴机械手

技术领域

本发明涉及工业机械手技术领域，特别涉及一种吊装五轴机械手。

背景技术

机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有夹取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸等。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。

现在市面上的工业机器人为三轴或四轴机械手，在实际运用中会有一定的局限性，比如夹取物品时，一次只能夹取一个产品，工作效率低，灵活性也较差。

发明内容

针对上述现有技术，本发明所要解决的技术问题是提供一种工作效率高，灵活性好，精度高，稳定性好，且能同时夹取两个产品的吊装五轴机械手。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种吊装五轴机械手，包括基座、水平初步定位装置、水平精确定位装置、Z轴运动装置、角度调整装置、产品夹取装置，所述水平初步定位装置安装于所述基座，所述水平精确定位装置安装于所述水平初步定位装置，所述Z轴运动装置安装于所述水平精确定位装置，所述角度调整装置安装于所述Z轴运动装置，所述产品夹取装置安装于所述角度调整装置，所述水平初步定位装置实现水平初步定位，所述水平精确定位装置实现水平精确定位，所述Z轴运动装置实现Z轴方向运动精确定位，所述角度调整装置实现角度调整，所述产品夹取装置夹取产品。

本发明的进一步改进为，所述水平初步定位装置包括第一步进电机、底板、第一减速器、主臂，所述第一步进电机设有第一步进电机输出轴，所述第一步进电机安装于所述底板上，所述第一减速器安装于所述底板下，所述第一步进电机输出轴与所述第一减速器连接，所述主臂的一端与所述第一减速器连接。

本发明的进一步改进为，所述水平精确定位装置包括第二步进电机、第二减速器、副臂，所述第二步进电机设有第二步进电机输出轴，所述第二步进电机、第二减速器分别安装于所述副臂的一端，所述第二步进电机输出轴与所述第二减速器连接，所述第二减速器与所述主臂的另一端连接。

本发明的进一步改进为，所述Z轴运动装置包括第三步进电机、第三步进电机安装板、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、导轨、滑块、齿条、齿条安装座、销轴，所述第三步进电机设有第三步进电机输出轴，所述第三步进电机安装于所述第三步进电机安装板，所述第三步进电机安装板与所述副臂的另一端固定连接，所述第一同步带轮固定安装于所述第三步进电机输出轴，所述第二同步带轮通过所述销轴与所述第三步进电机安装板转动连接，所述同步带分别与所述第一同步带轮、第二同步带轮传动连接，所述导轨固定安装于所述第三步进电机安装板，所述导轨与所述滑块滑动连接，所述齿条安装于所述齿条安装座，所述齿条安装座与所述滑块固定连接，所述齿条与所述同步带咬合。

本发明的进一步改进为，所述角度调整装置包括第四步进电机、第四步进电机安装板、扭力盘、扭力架，所述第四步进电机设有第四步进电机输出轴，所述第四步进电机安装于所述第四步进电机安装板，所述第四步进电机安装板与所述滑块固定连接，所述扭力盘固定安装于所述第四步进电机输出轴，所述扭力架固定安装于扭力盘。

本发明的进一步改进为，所述产品夹取装置包括手指气缸、第一夹爪、第二夹爪、吸盘、吸盘固定块，所述手指气缸设有两气动手指，所述第一夹爪、第二夹爪分别安装于所述两气动手指，所述吸盘通过吸盘固定块安装于所述手指气缸，所述手指气缸安装于所述扭力架下。

本发明的进一步改进为，所述第一减速器、第二减速器都为谐波减速器。

本发明的进一步改进为，所述角度调整装置还包括力传感器，所述力传感器安装于所述扭力盘、扭力架之间。

本发明的进一步改进为，所述Z轴运动装置还包括缓冲垫块，所述缓冲垫块固定安装于所述第三步进电机安装板上部，用于所述滑块向上运动时的缓冲。

本发明的进一步改进为，所述Z轴运动装置还包括同步带张紧机构，所述同步带张紧机构包括调整块、紧固螺钉、张紧螺钉，所述第三步进电机安装板下部设有调节槽、方形空腔，所述销轴固定安装于所述调整块，所述调整块置于所述方形空腔内并与之松动连接，所述紧固螺钉穿过所述调节槽并与所述调整块螺纹连接，所述张紧螺钉穿过所述第三步进电机安装板底部的通孔与所述调整块螺纹连接。

与现有技术相比，本发明采用水平初步定位装置水平初步定位后，水平精确定位装置再水平精确定位，然后Z轴运动装置实现Z轴方向运动精确定位，接着角度调整装置调整合适的角度，然后产品夹取装置夹取产品;该吊装五轴机械手工作效率高，灵活性好，精度高，稳定性好。所述角度调整装置和产品夹取装置同时都设置为两组，这样就能同时夹取两个产品，实现同时夹取两个产品的功能。

附图说明

图1是本发明的立体图;

图2是本发明去除基座后的立体图;

图3是本发明的水平初步定位装置立体图;

图4是图3的立体展开图;

图5是本发明的水平精确定位装置立体图;

图6是图5的立体展开图;

图7是本发明的Z轴运动装置立体图;

图8是本发明的第三步进电机安装板立体图;

图9是图7的立体展开图;

图10是本发明的角度调整装置立体图;

图11是本发明的产品夹取装置立体图;

图12是是图10的立体展开图;

图13是是图11的立体展开图。

图中各部件名称如下：

1—基座;

2—水平初步定位装置;

21—第一步进电机;

22—底板;

23—第一减速器;

24—主臂;

241—第一角度控制挡块;

242—第二角度控制挡块;

3—水平精确定位装置;

31—第二步进电机;

32—第二减速器;

33—副臂;

4—Z轴运动装置;

401—第三步进电机;

402—第三步进电机安装板;

4021—调节槽;

4022—方形空腔;

403—第一同步带轮;

404—第二同步带轮;

405—同步带;

406—导轨;

407—滑块;

408—齿条;

409—齿条安装座;

410—销轴;

411—缓冲垫块;

412—同步带张紧机构;

4121—调整块;

4122—紧固螺钉;

4123—张紧螺钉;

5—角度调整装置;

51—第四步进电机;

52—第四步进电机安装板;

53—扭力盘;

54—扭力架;

55—力传感器;

6—产品夹取装置;

61—手指气缸;

611—气动手指;

62—第一夹爪;

63—第二夹爪;

64—吸盘;

65—吸盘固定块。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1及图2所示，一种吊装五轴机械手，包括基座1、水平初步定位装置2、水平精确定位装置3、Z轴运动装置4、角度调整装置5、产品夹取装置6，所述水平初步定位装置2安装于所述基座1，所述水平精确定位装置3安装于所述水平初步定位装置2，所述Z轴运动装置4安装于所述水平精确定位装置3，所述角度调整装置5安装于所述Z轴运动装置4，所述产品夹取装置6安装于所述角度调整装置5，所述水平初步定位装置2实现水平初步定位，所述水平精确定位装置3实现水平精确定位，所述Z轴运动装置4实现Z轴方向运动精确定位，所述角度调整装置5实现角度调整，所述产品夹取装置6夹取产品。

具体地，如图3及图4所示，所述水平初步定位装置2包括第一步进电机21、底板22、第一减速器23、主臂24，所述第一步进电机21设有第一步进电机输出轴，所述第一步进电机21固定安装于所述底板22上，所述第一减速器23固定安装于所述底板22下，所述第一步进电机输出轴与所述第一减速器23固定连接，所述主臂24的一端与所述第一减速器23固定连接; 所述第一减速器23为谐波减速器，所述底板22固定安装于所述基座1下。

具体地，如图5及图6所示，所述水平精确定位装置3包括第二步进电机31、第二减速器32、副臂33，所述第二步进电机31设有第二步进电机输出轴，所述第二步进电机31 、第二减速器32分别固定安装于所述副臂33的一端，所述第二步进电机输出轴与所述第二减速器32固定连接，所述第二减速器32与所述主臂24的另一端固定连接; 所述第二减速器32为谐波减速器。

具体地，如图7、图8及图9所示，所述Z轴运动装置4包括第三步进电机401、第三步进电机安装板402、第一同步带轮403、第二同步带轮404、同步带405、导轨406、滑块407、齿条408、齿条安装座409、销轴410，所述第三步进电机401设有第三步进电机输出轴，所述第三步进电机401固定安装于所述第三步进电机安装板402背面，所述第三步进电机安装板402的背面与所述副臂33的另一端固定连接，所述第一同步带轮403固定安装于所述第三步进电机输出轴，所述第二同步带轮404通过所述销轴410与所述第三步进电机安装板402转动连接，所述同步带405分别与所述第一同步带轮403、第二同步带轮404传动连接，所述导轨406固定安装于所述第三步进电机安装板402前面，所述导轨406与所述滑块407滑动连接，所述齿条408固定安装于所述齿条安装座409，所述齿条安装座409与所述滑块407固定连接，所述齿条408与所述同步带405咬合; 所述导轨406、滑块407、齿条408、齿条安装座409、销轴410的数量都为2个。优选地，所述Z轴运动装置4还包括两个缓冲垫块411，所述两个缓冲垫块411分别固定安装于所述第三步进电机安装板402上部，用于所述滑块407向上运动时的缓冲。所述Z轴运动装置4还包括同步带张紧机构412，所述同步带张紧机构412包括调整块4121、紧固螺钉4122、张紧螺钉4123，所述第三步进电机安装板402下部设有调节槽4021、方形空腔4022，所述销轴410固定安装于所述调整块4121，所述调整块4121置于所述方形空腔4022内并与之松动连接，所述紧固螺钉4122穿过所述调节槽4021并与所述调整块4121螺纹连接，所述张紧螺钉4123穿过所述第三步进电机安装板402底部的通孔与所述调整块4121螺纹连接，松开所述紧固螺钉4122，并上下拧动所述张紧螺钉4123即可实现同步带405张紧或松开。

具体地，如图10及图12所示，所述角度调整装置5包括第四步进电机51、第四步进电机安装板52、扭力盘53、扭力架54，所述第四步进电机51设有第四步进电机输出轴，所述第四步进电机51固定安装于所述第四步进电机安装板52，所述第四步进电机安装板52与所述滑块47固定连接，所述扭力盘53固定安装于所述第四步进电机输出轴，所述扭力架54固定安装于扭力盘53。

具体地，如图11及图13所示，所述产品夹取装置6包括手指气缸61、第一夹爪62、第二夹爪63、吸盘64、吸盘固定块65，所述手指气缸61设有两气动手指611，所述第一夹爪62、第二夹爪63分别固定安装于所述两气动手指611处，所述吸盘64通过吸盘固定块65固定安装于所述手指气缸61上，所述手指气缸61固定安装于所述扭力架54下。所述角度调整装置5还包括力传感器55，所述力传感器55固定安装于所述扭力盘53、扭力架54之间，所述力传感器55用于测量所述吸盘64吸取产品时的力。所述角度调整装置5和产品夹取装置6都为两组，以便于能同时夹取两个产品，提高效率，节约工时。

优选地，如图4所示，所述主臂24上还设有第一角度控制挡块241、第二角度控制挡块242，所述第一角度控制挡块241固定安装于靠近所述主臂24的一端处，所述第一角度控制挡块241用于控制所述主臂24的最大旋转角度;所述第一角度控制挡块242固定安装于靠近所述主臂24的另一端处，所述第二角度控制挡块242用于控制所述副臂33的最大旋转角度。

本发明还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述第一步进电机21、第二步进电机31、第三步进电机401、第四步进电机51、手指气缸61的工作。

本发明的工作原理如下：

水平初步定位：控制系统发出信号给所述第一步进电机21，第一步进电机输出轴旋转并通过第一减速器23带动所述主臂24旋转，同时带动与主臂24连接的副臂33一起旋转至指定位置;

水平精确定位：控制系统发出信号给所述第二步进电机31，第二步进电机输出轴旋转并通过第二减速器32带动所述副臂33旋转至指定位置，实现精确定位;

Z轴方向精确定位：控制系统发出信号给所述第三步进电机401，第三步进电机输出轴旋转并通过第一同步轮403、第二同步轮404带动所述同步带405带动上下移动，所述同步带405带动所述齿条408一起移动，所述齿条408通过齿条安装块409带动滑块407沿导轨406上下移动，所述滑块407带动与之相连的第四步进电机51、手指气缸61一起上下移动，最终达到吸盘65在Z轴方向上精确定位，吸附住产品;

角度精确调整定位：控制系统发出信号给所述第四步进电机51，所述第四步进电机输出轴旋转并通过扭力盘53、扭力架54带动所述产品夹取装置6一起旋转，最终达到角度精确调整定位的目的;

夹取产品：控制系统发出信号给所述手指气缸61，所述手指气缸61工作驱动所述两气动手指611工作夹取或松开产品。

本发明的优点在于，本发明采用水平初步定位装置水平初步定位后，水平精确定位装置再水平精确定位，然后Z轴运动装置实现Z轴方向运动精确定位，接着角度调整装置调整合适的角度，然后产品夹取装置夹取产品;该吊装五轴机械手工作效率高，灵活性好，精度高，稳定性好。所述角度调整装置和产品夹取装置同时都设置为两组，这样就能同时夹取两个产品，实现同时夹取两个产品的功能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种吊装五轴机械手，其特征在于：包括基座(1)、水平初步定位装置(2)、水平精确定位装置(3)、Z轴运动装置(4)、角度调整装置(5)、产品夹取装置(6)，所述水平初步定位装置(2)安装于所述基座(1)，所述水平精确定位装置(3)安装于所述水平初步定位装置(2)，所述Z轴运动装置(4)安装于所述水平精确定位装置(3)，所述角度调整装置(5)安装于所述Z轴运动装置(4)，所述产品夹取装置(6)安装于所述角度调整装置(5)，所述水平初步定位装置(2)实现水平初步定位，所述水平精确定位装置(3)实现水平精确定位，所述Z轴运动装置(4)实现Z轴方向运动精确定位，所述角度调整装置(5)实现角度调整，所述产品夹取装置(6)夹取产品。

2.如权利要求1所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述水平初步定位装置(2)包括第一步进电机(21)、底板(22)、第一减速器(23)、主臂(24)，所述第一步进电机(21)设有第一步进电机输出轴，所述第一步进电机(21)安装于所述底板(22)上，所述第一减速器(23)安装于所述底板(22)下，所述第一步进电机输出轴与所述第一减速器(23)连接，所述主臂(24)的一端与所述第一减速器(23)连接。

3.如权利要求2所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述水平精确定位装置(3)包括第二步进电机(31)、第二减速器(32)、副臂(33)，所述第二步进电机(31)设有第二步进电机输出轴，所述第二步进电机(31) 、第二减速器(32)分别安装于所述副臂(33)的一端，所述第二步进电机输出轴与所述第二减速器(32)连接，所述第二减速器(32)与所述主臂(24)的另一端连接。

4.如权利要求3所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述Z轴运动装置(4)包括第三步进电机(401)、第三步进电机安装板(402)、第一同步带轮(403)、第二同步带轮(404)、同步带(405)、导轨(406)、滑块(407)、齿条(408)、齿条安装座(409)、销轴(410)，所述第三步进电机(401)设有第三步进电机输出轴，所述第三步进电机(401)安装于所述第三步进电机安装板(402)，所述第三步进电机安装板(402)与所述副臂(33)的另一端固定连接，所述第一同步带轮(403)固定安装于所述第三步进电机输出轴，所述第二同步带轮(404)通过所述销轴(410)与所述第三步进电机安装板(402)转动连接，所述同步带(405)分别与所述第一同步带轮(403)、第二同步带轮(404)传动连接，所述导轨(406)固定安装于所述第三步进电机安装板(402)，所述导轨(406)与所述滑块(407)滑动连接，所述齿条(408)安装于所述齿条安装座(409)，所述齿条安装座(409)与所述滑块(407)固定连接，所述齿条(408)与所述同步带(405)咬合。

5.如权利要求4所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述角度调整装置(5)包括第四步进电机(51)、第四步进电机安装板(52)、扭力盘(53)、扭力架(54)，所述第四步进电机(51)设有第四步进电机输出轴，所述第四步进电机(51)安装于所述第四步进电机安装板(52)，所述第四步进电机安装板(52)与所述滑块(47)固定连接，所述扭力盘(53)固定安装于所述第四步进电机输出轴，所述扭力架(54)固定安装于扭力盘(53)。

6.如权利要求5所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述产品夹取装置(6)包括手指气缸(61)、第一夹爪(62)、第二夹爪(63)、吸盘(64)、吸盘固定块(65)，所述手指气缸(61)设有两气动手指(611)，所述第一夹爪(62)、第二夹爪(63)分别安装于所述两气动手指(611)，所述吸盘(64)通过吸盘固定块(65)安装于所述手指气缸(61)，所述手指气缸(61)安装于所述扭力架(54)下。

7.如权利要求3至6任一项所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述第一减速器(23)、第二减速器(32)都为谐波减速器。

8.如权利要求5或6所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述角度调整装置(5)还包括力传感器(55)，所述力传感器(55)安装于所述扭力盘(53)、扭力架(54)之间。

9.如权利要求4至6任一项所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述Z轴运动装置(4)还包括缓冲垫块(411)，所述缓冲垫块(411)固定安装于所述第三步进电机安装板(402)上部，用于所述滑块(407)向上运动时的缓冲。

10.如权利要求4至6任一项所述的吊装五轴机械手，其特征在于：所述Z轴运动装置(4)还包括同步带张紧机构(412)，所述同步带张紧机构(412)包括调整块(4121)、紧固螺钉(4122)、张紧螺钉(4123)，所述第三步进电机安装板(402)下部设有调节槽(4021)、方形空腔(4022)，所述销轴(410)固定安装于所述调整块(4121)，所述调整块(4121)置于所述方形空腔(4022)内并与之松动连接，所述紧固螺钉(4122)穿过所述调节槽(4021)并与所述调整块(4121)螺纹连接，所述张紧螺钉(4123)穿过所述第三步进电机安装板(402)底部的通孔与所述调整块(4121)螺纹连接。