CN104647369A - 一种全自动五轴机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双系统免疫分析仪，具体涉及应用于该双系统免疫分析仪的一种全自动五轴机械手，可实现抓手在X、Y、Z三轴移动及绕Z轴旋转和在旋转过程中实现在X-Y平面内任一角度的抓取动作。与现有技术相比，本发明使用组合梁替代双梁结构紧凑、稳定性高，机械臂与抓手采用卡合，可方便地更换不同型号的抓手，适应各种试验及便于OEM生产，采用五轴设计采用屏蔽电缆，过滤外来电磁干扰，提高了电控稳定性。

Description

一种全自动五轴机械手

技术领域

本发明涉及一种双系统免疫分析仪，具体涉及应用于该双系统免疫分析仪的一种全自动五轴机械手。

背景技术

双系统免疫分析仪是拥有样本精密移液、试剂稀释及分配、振动孵育、洗板、双系统读数分析等功能的设备，可以用于医院诊断实验室、疾病控制实验室、生命科学实验室、司法鉴定实验室等。现有技术中的驱动机械手在Y向运动是通过独立于加样枪所在的横梁而单独设置一个机械手横梁来实现，这样就势必减少了操作区的有限空间，导致整个双系统免疫分析仪结构较为庞大；现有技术中的驱动机械手在一般没有绕Z轴旋转运动的动作，因此机械手只能抓取固定性状、固定位置的样板后平移放置，无法对样板改向放置；另外现有技术中的机械手爪一般都是通过双向气缸实现，然而应用到本领域有一定缺陷：需要增加一台空压机给气缸提供动力，不仅增加成本，另外空压机的噪音以及气缸排气产生的啸声较大，这对于医院等必须保持安静的场所是不适宜的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种全自动五轴机械手。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

1. 一种全自动五轴机械手，包括机械臂100、抓手200，其特征在于所述的机械臂100包括机械臂固定板101，机械臂固定板101的一侧固设Z轴电机102，沿Z轴方向固设Z轴导轨106，与Z轴导轨106滑动配合Z轴移动板104，Z轴移动板104上设置螺纹孔110，Z轴电机102的电机轴固接螺杆105，螺杆105与Z轴移动板104中部设置的螺纹孔110相配合；Z轴移动板104下部还固设周向电机103，周向电机103的电机轴与抓手200卡合；所述的机械臂固定板101另一侧固设上下两个X轴滑块108，X轴滑块108与固设在沿Z轴方向布置的组合横梁300上的上下两个X轴滑轨301滑动配合，组合横梁300的一端固设X轴电机302，X轴电机302的电机轴固接X轴主动轮303，组合横梁300的另一端固设X轴从动轮304，X轴主动轮303与X轴从动轮304间绕置X轴同步带305；所述的机械臂固定板101另一侧还固设同步带连板，同步带连板与所述的X轴同步带305的上圈或下圈固接；所述的组合横梁300的两端还固设左立架400和右立架500的上端，左立架400的下端与固设在机架600Y轴方向的Y轴滑轨601滑动配合；机架600左侧沿Y轴方向的一端固设Y轴电机401，Y轴电机401的电机轴固接Y轴主动轮402，机架600左侧沿Y轴方向的另一端固设Y轴从动轮403，Y轴主动轮402与Y轴从动轮403间绕置Y轴同步带404，所述左立架400的下端与所述Y轴同步带404的上圈或下圈固接；所述的抓手200包括与周向电机103的电机轴 卡合的卡座201，卡座201固接W轴导轨202，与W轴导轨202配合设置W轴第一滑块203和W轴第二滑块204，W轴第一滑块203和W轴第二滑块204通过W轴导轨202上设置的多个销钉213固定在W轴导轨202上；W轴第一滑块203和W轴第二滑块204分别通过第一手爪座205和第二手爪座206上端分别设置的滑槽212与第一手爪座205和第二手爪座206滑动配合，第一手爪座205和第二手爪座206的中部分别设置旋转方向相反的螺纹孔207、下部分别固接第一手爪208和第二手爪209；还有一双出轴左右旋电机210设置在第一手爪座205和第二手爪座206之间并与W轴导轨202固接，其双出轴上分别设置旋转方向相反的螺纹并分别与第一手爪座205和第二手爪座206上的螺纹孔207相配合。

该处所述的W轴是指当周向电机103旋转某一角度停止后，位于X-Y平面内的双出轴轴心线所在方向，由于其不确定，本申请以W轴代之。

进一步地，双出轴左右旋电机210还连接电流控制模块，当检测到通过双出轴电机的电流达到设定的电流值时，双出轴左右旋电机210停止旋转，从而控制抓取力矩。

进一步地，：所述的第一手爪208或第二手爪209包括与第一手爪座205或第二手爪座206固接的连接部213、与连接部213固为一体的爪头部214，所述的连接部213为具有弹性的钢片；所述的爪头部214面向双出轴左右旋电机210的一侧带有防滑纹理。

进一步地，还包括屏蔽电缆，所有的电源线、控制线都集中在屏蔽电缆中。

与现有技术相比，本发明使用组合梁替代双梁结构紧凑、稳定性高，机械臂与抓手采用卡合，可方便地更换不同型号的抓手，适应各种试验及便于OEM生产，采用五轴设计可实现抓手在X、Y、Z三轴移动及绕Z轴旋转和在旋转过程中实现在X-Y平面内任一角度的抓取动作，采用屏蔽电缆，过滤外来电磁干扰，提高了电控稳定性。

附图说明

图1为本发明的外形示意图及其与其他部件配合关系示意图。

图2为本发明的部分结构示意图及其与其他部件配合关系示意图。

图3为本发明的部分结构另外一个视角的示意图。

图4为本发明抓手的外形示意图。

图5为本发明抓手的部分结构示意图。

具体实施方式

实施例1，参照附图。

一种全自动五轴机械手，包括机械臂100、抓手200，其特征在于所述的机械臂100包括机械臂固定板101，机械臂固定板101的一侧固设Z轴电机102，沿Z轴方向固设Z轴导轨106，与Z轴导轨106滑动配合Z轴移动板104，Z轴移动板104上设置螺纹孔110，Z轴电机102的电机轴固接螺杆105，螺杆105与Z轴移动板104中部设置的螺纹孔110相配合；Z轴移动板104下部还固设周向电机103，周向电机103的电机轴与抓手200卡合；所述的机械臂固定板101另一侧固设上下两个X轴滑块108，X轴滑块108与固设在沿Z轴方向布置的组合横梁300上的上下两个X轴滑轨301滑动配合，组合横梁300的一端固设X轴电机302，X轴电机302的电机轴固接X轴主动轮303，组合横梁300的另一端固设X轴从动轮304，X轴主动轮303与X轴从动轮304间绕置X轴同步带305；所述的机械臂固定板101另一侧还固设同步带连板，同步带连板与所述的X轴同步带305的上圈或下圈固接；所述的组合横梁300的两端还固设左立架400和右立架500的上端，左立架400的下端与固设在机架600Y轴方向的Y轴滑轨601滑动配合；机架600左侧沿Y轴方向的一端固设Y轴电机401，Y轴电机401的电机轴固接Y轴主动轮402，机架600左侧沿Y轴方向的另一端固设Y轴从动轮403，Y轴主动轮402与Y轴从动轮403间绕置Y轴同步带404，所述左立架400的下端与所述Y轴同步带404的上圈或下圈固接；所述的抓手200包括与周向电机103的电机轴 卡合的卡座201，卡座201固接W轴导轨202，与W轴导轨202配合设置W轴第一滑块203和W轴第二滑块204，W轴第一滑块203和W轴第二滑块204通过W轴导轨202上设置的多个销钉213固定在W轴导轨202上；W轴第一滑块203和W轴第二滑块204分别通过第一手爪座205和第二手爪座206上端分别设置的滑槽212与第一手爪座205和第二手爪座206滑动配合，第一手爪座205和第二手爪座206的中部分别设置旋转方向相反的螺纹孔207、下部分别固接第一手爪208和第二手爪209；还有一双出轴左右旋电机210设置在第一手爪座205和第二手爪座206之间并与W轴导轨202固接，其双出轴上分别设置旋转方向相反的螺纹并分别与第一手爪座205和第二手爪座206上的螺纹孔207相配合。

下面分述本发明抓手的五轴运动：

X轴：X轴电机302旋转，带动X轴同步带305沿X轴平移，通过同步带连板带动机械臂100沿X轴平移，机械臂100带动抓手200沿X轴平移，X轴电机旋转方向不同，可实现抓手向左或向右平移。

Y轴：Y轴电机401旋转，带动Y轴同步带404沿Y轴平移，Y轴同步带404带动左立架400、右立架500及组合梁300沿Y轴平移，从而带动其上的机械臂100及抓手200沿Y轴平移，Y轴电机401旋转方向不同，可实现抓手向前或向后平移。

Z轴：Z轴电机102旋转，带动螺杆105旋转，螺杆105带动Z轴移动板104沿Z轴平移，Z轴移动板104带动与其固接的周向电机103、接驳107沿Z轴平移，接驳107带动与其卡合的抓手200沿Z轴平移。Z轴电机旋转方向不同，可实现抓手向上或向下平移。

Z轴周向：周向电机103绕Z轴旋转，带动接驳107绕Z轴旋转，接驳107带动抓手200绕Z轴旋转。

W轴：周向电机103的旋转方向不同或旋转角度不同，停止后抓手的双出轴的轴向处在X-Y平面内某一角度，即本申请所谓的W轴，在该角度或称之为W轴方向，抓手200可实现对样板任一角度的抓取。

实施例2，参照附图。

其他同实施例1，不过所述的第一手爪8或第二手爪9包括与第一手爪座5或第二手爪座6固接的连接部13、与连接部13固为一体的爪头部14，所述的连接部13为具有弹性的钢片；所述的爪头部14面向双出轴左右旋电机10的一侧带有防滑纹理。弹性的钢片使爪头部14与样板柔性接触而非碰撞性接触，有利于提高设备运行的平稳，同时可控制抓取的力度不致过大。防滑纹理处理可增加摩擦力，防止抓取的样板脱落。

实施例3，参照附图。

其他同实施例2，不过所述的双出轴左右旋电机10还连接电流控制模块，当检测到通过双出轴左右旋电机的电流达到设定的电流值时，双出轴左右旋电机10停止旋转。当双出轴左右旋电机10逆时针旋转时，第一手爪8和第二手爪9向内同步回缩与样板接触之后，电机旋转被阻止，通过双出轴左右旋电机的电流会变大，则电机有进一步逆时针旋转的趋势，这样就对样板产生一定的夹持力，通过设定电流值，使夹持力固定在一个某一个具体的数值，从而实现对不同大小的抓取物定力矩抓取，即所谓的“智能抓取”。

实施例4，参照附图。

其他同实施例3，不过还包括屏蔽电缆，所有的电源线、控制线都集中在屏蔽电缆中。可过滤外来电磁干扰，提高了电控稳定性。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种全自动五轴机械手，包括机械臂（100）、抓手（200），其特征在于所述的机械臂（100）包括机械臂固定板（101），机械臂固定板（101）的一侧固设Z轴电机（102），沿Z轴方向固设Z轴导轨（106），与Z轴导轨（106）滑动配合Z轴移动板（104），Z轴移动板（104）上设置螺纹孔（110），Z轴电机（102）的电机轴固接螺杆（105），螺杆（105）与Z轴移动板（104）中部设置的螺纹孔（110）相配合；Z轴移动板（104）下部还固设周向电机（103），周向电机（103）的电机轴与抓手（200）卡合；所述的机械臂固定板（101）另一侧固设上下两个X轴滑块（108），X轴滑块（108）与固设在沿Z轴方向布置的组合横梁（300）上的上下两个X轴滑轨（301）滑动配合，组合横梁（300）的一端固设X轴电机（302），X轴电机（302）的电机轴固接X轴主动轮（303），组合横梁（300）的另一端固设X轴从动轮（304），X轴主动轮（303）与X轴从动轮（304）间绕置X轴同步带（305）；所述的机械臂固定板（101）另一侧还固设同步带连板，同步带连板与所述的X轴同步带（305）的上圈或下圈固接；所述的组合横梁（300）的两端还固设左立架（400）和右立架（500）的上端，左立架（400）的下端与固设在机架（600）Y轴方向的Y轴滑轨（601）滑动配合；机架（600）左侧沿Y轴方向的一端固设Y轴电机（401），Y轴电机（401）的电机轴固接Y轴主动轮（402），机架（600）左侧沿Y轴方向的另一端固设Y轴从动轮（403），Y轴主动轮（402）与Y轴从动轮（403）间绕置Y轴同步带（404），所述左立架（400）的下端与所述Y轴同步带（404）的上圈或下圈固接；所述的抓手（200）包括与周向电机（103）的电机轴 卡合的卡座（201），卡座（201）固接W轴导轨（202），与W轴导轨（202）配合设置W轴第一滑块（203）和W轴第二滑块（204），W轴第一滑块（203）和W轴第二滑块（204）通过W轴导轨（202）上设置的多个销钉（213）固定在W轴导轨（202）上；W轴第一滑块（203）和W轴第二滑块（204）分别通过第一手爪座（205）和第二手爪座（206）上端分别设置的滑槽（212）与第一手爪座（205）和第二手爪座（206）滑动配合，第一手爪座（205）和第二手爪座（206）的中部分别设置旋转方向相反的螺纹孔（207）、下部分别固接第一手爪（208）和第二手爪（209）；还有一双出轴左右旋电机（210）设置在第一手爪座（205）和第二手爪座（206）之间并与W轴导轨（202）固接，其双出轴上分别设置旋转方向相反的螺纹并分别与第一手爪座（205）和第二手爪座（206）上的螺纹孔（207）相配合。

2.根据权利要求1所述的一种全自动五轴机械手，其特征在于双出轴左右旋电机（210）还连接电流控制模块，当检测到通过双出轴电机的电流达到设定的电流值时，双出轴左右旋电机（210）停止旋转，从而控制抓取力矩。

3.根据权利要求1所述的一种全自动五轴机械手，其特征在于：所述的第一手爪（208）或第二手爪（209）包括与第一手爪座（205）或第二手爪座（206）固接的连接部（213）、与连接部（213）固为一体的爪头部（214），所述的连接部（213）为具有弹性的钢片；所述的爪头部（214）面向双出轴左右旋电机（210）的一侧带有防滑纹理。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种全自动五轴机械手，其特征在于还包括屏蔽电缆，所有的电源线、控制线都集中在屏蔽电缆中。