CN105364932A - 一种用于上下料的桁架机械手 - Google Patents

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解润海
张�杰
高志华
张雷
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Abstract

本发明涉及一种用于上下料的桁架机械手，由支撑结构、水平运动组件、垂直运动组件、自动手抓和两轴之间的过渡连接板组成，支撑结构的顶端固装水平运动组件，在水平运动组件上运行垂直运动组件，在垂直运动组件的下底端安装自动手抓。本发明采用了单立柱支撑式的主体结构，设计使用加强筋来提高桁架主体结构的强度和刚度；水平运动采用了V型滑轨配单独的齿轮齿条方式实现传动，齿轮齿条均采用6精度等级的模二斜齿，这种传动方式可以很好的满足对高速度的要求，并且传动精度能够控制在0.1mm以内。

Description

一种用于上下料的桁架机械手
技术领域
本发明属于机械工程智能控制领域，涉及机械手，尤其是一种用于上下料的桁架机械手。
背景技术
现有用于上下料的桁架机械手的主体结构形式，通常是双支撑立柱式的龙门结构，包括安装在横梁之上的水平运动组件和垂直于水平运动组件上的垂直运动组件，垂直运动组件底部连接用于上下料的自动机械手抓，手抓实现自动的上料和下料动作。在传动形式上，现有的桁架机械手主要采用了齿轮齿条配直线滑轨、同步带配直线滑轨或者采用V型滑轨齿条一体式结构来传动。同步带传动具有安全可靠性问题，直线滑轨不适合用在高速的场合，V型滑轨齿条一体式的传动方式又有精度不高的缺点。总之，现有的桁架机械手浪费材料，占据自动化生产的安装空间较大，并且整体结构更加繁琐。
通过公开专利文献的检索，发现一篇与本发明申请相关的公开专利文献：
一种桁架分箱机械人(CN101920847A)，包括分箱器，分箱器包括第一机架，第一机架上设有第一输送装置；第一机架上位于第一输送装置的上方设有Y向导轨，Y向导轨上设有滑动架，第一机架上设有驱动Y向导轨运动的第一驱动机构。所述的滑动架上设有X向导轨，X向导轨上设有第一滑块，所述的滑动架上设有驱动第一滑块运动的第二驱动机构。所述的第一滑块上设有Z向滑槽，Z向滑槽内设有滑轨，所述的第一滑块上设有驱动滑轨运动的第三驱动机构，所述的滑轨下端安装有抓手机构。该桁架分箱机械人分箱的效率高，结构简单，且能对箱子进行旋转。
通过技术特征的对比，上述公开专利文献与本发明申请在发明目的、技术方案方面不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于上下料的桁架机械手，该机械手采用了单立柱支撑式的主体结构，采用了V型滑轨配单独的齿轮齿条方式实现水平传动。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于上下料的桁架机械手，由支撑结构、水平运动组件、垂直运动组件、自动手抓和两轴之间的过渡连接板组成，支撑结构的顶端固装水平运动组件，在水平运动组件上运行垂直运动组件，在垂直运动组件的下底端安装自动手抓，在水平运动组件与垂直运动组件之间安装有两轴过渡连接板。
而且，所述支撑结构的下部由同轴固装的底座箱式钢柱及安装箱式钢柱组成，在安装箱式钢柱的顶端水平固装直角钢板，该直角钢板的下底两侧与安装箱式钢柱之间对称固装有伞形的加强筋板，在直角钢板上均布间隔通过紧固件固装有加强筋，直角钢板的垂直面上通过紧固件固定水平运动组件。
而且，所述水平运动组件由拖链、滚轮、V形导轨、X轴齿条、X轴齿轮、X轴伺服电机构成，在直角钢板上通过紧固件固定两条V型导轨和X轴齿条，两条V型滑轨和四个滚轮配合；所述滚轮通过紧固件与两轴过渡连接板连接，该两轴过渡连接板上固定有X轴伺服电机，该X轴伺服电机通过键与X轴齿轮连接，X轴齿轮转动带动X轴齿条传动。
而且，所述垂直运动组件包括Z轴伺服电机、Z轴减速器、Z轴齿轮、Z轴齿条、铝型材及直线导轨滑块，在两轴过渡连接板上安装有Z轴伺服电机及其Z轴减速机，该Z轴伺服电机键与Z轴齿轮连接，Z轴齿轮转动带动Z轴齿条传动，垂直运动组件在Z轴伺服电机的带动下实现上下方向的运动；Z轴导轨滑块固定在两轴过渡连接板上，该直线导轨滑块通过紧固件与铝型材连接，该铝型材通过紧固件与Z轴齿条连接；铝型材下部通过紧固件连接自动手抓，自动手抓设置有两个手抓，通过气缸带动旋转可以实现上料和下料动作。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明采用了单立柱支撑式的主体结构，设计使用加强筋来提高桁架主体结构的强度和刚度，相比双立柱的支撑来说，这种结构能够在满足静力和动力学要求的同时很好的节省了材料，节省了自动化生产的安装空间，并且使得整体结构更加美观和简单。
2、本机械手的水平运动采用了V型滑轨配单独的齿轮齿条方式实现传动，齿轮齿条均采用6精度等级的模二斜齿，这种传动方式可以很好的满足对高速度的要求，并且传动精度能够控制在0.1mm以内。
3、本机械手结构简单，轻便，材料得到节省；使用新型的传动方式，V型导轨和齿轮齿条的传动方式既能满足高的传动速度的要求，又使得传动精度得到很好的保证。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是图1的另一个角度的示意图；
图3是本发明水平运动组件(X轴)的装配结构示意图；
图4是本发明水平运动组件(Y轴)的装配结构示意图。
图中：1、底座箱式钢柱，2、安装箱式钢柱，3、加强筋板，4、水平运动组件(X轴)，5、垂直运动组件(Z轴)，6、拖链，7、自动手抓，8、两轴过渡连接板，9、直角钢板，10、加强筋，11、滚轮，12、V型导轨，13、X轴齿条，14、X轴齿轮，15、X轴伺服电机，16、Z轴伺服电机，17、Z轴减速器，18、Z轴齿轮，19、Z轴齿条，20、铝型材，21、直线导轨滑块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述；本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
一种用于上下料的桁架机械手，由支撑结构、水平运动组件4(X轴)、垂直运动组件5(Z轴)、自动手抓7和两轴之间的过渡连接板8组成，支撑结构的顶端固装水平运动组件，在水平运动组件上运行垂直运动组件，在垂直运动组件的下底端安装自动手抓，在水平运动组件与垂直运动组件之间安装有两轴过渡连接板。
所述支撑结构的下部由同轴固装的底座箱式钢柱1及安装箱式钢柱2两部分组成，该两个箱式钢柱分别用350x350和280x280的方型钢材制作。在安装箱式钢柱的顶端水平固装直角钢板9，该直角钢板的下底两侧与安装箱式钢柱之间对称固装有伞形的加强筋板3，该加强筋板可提高整体的强度、刚度和稳定性。在直角钢板上均布间隔通过紧固件固装有加强筋10，直角钢板的垂直面上通过紧固件固定水平运动组件(X轴)，该水平运动组件由拖链6、滚轮11、V形导轨12、X轴齿条13、X轴齿轮14、X轴伺服电机15构成，在直角钢板上通过紧固件固定两条V型导轨和X轴齿条，两条V型滑轨和四个滚轮配合；所述滚轮通过紧固件与两轴过渡连接板连接，该两轴过渡连接板上固定有X轴伺服电机，该X轴伺服电机通过键与X轴齿轮连接，X轴齿轮转动带动X轴齿条传动，由此实现在X轴伺服电机的驱动下，X轴齿轮啮合驱动齿条使滚轮在V形导轨内导向水平运行。
所述垂直运动组件包括Z轴伺服电机16、Z轴减速器17、Z轴齿轮18、Z轴齿条19、铝型材20及直线导轨滑块21，在两轴过渡连接板上还安装有Z轴伺服电机及其Z轴减速机，该Z轴伺服电机键与Z轴齿轮连接，Z轴齿轮转动带动Z轴齿条传动，垂直运动组件在Z轴伺服电机的带动下实现上下方向的运动。Z轴导轨滑块固定在两轴过渡连接板上，该直线导轨滑块通过紧固件与铝型材连接，该铝型材通过紧固件与Z轴齿条连接。铝型材下部通过紧固件连接自动手抓，自动手抓设置有两个手抓，通过气缸(没有标号)带动旋转可以实现上料和下料动作。
而本发明中水平运动采用了V型滑轨配单独的齿轮齿条方式实现传动，齿轮齿条均采用6精度等级的模二斜齿，这种传动方式可以很好的满足对高速度的要求，并且传动精度能够控制在0.1mm以内。

Claims (4)

1.一种用于上下料的桁架机械手，其特征在于：由支撑结构、水平运动组件、垂直运动组件、自动手抓和两轴之间的过渡连接板组成，支撑结构的顶端固装水平运动组件，在水平运动组件上运行垂直运动组件，在垂直运动组件的下底端安装自动手抓，在水平运动组件与垂直运动组件之间安装有两轴过渡连接板。
2.根据权利要求1所述的用于上下料的桁架机械手，其特征在于：所述支撑结构的下部由同轴固装的底座箱式钢柱及安装箱式钢柱组成，在安装箱式钢柱的顶端水平固装直角钢板，该直角钢板的下底两侧与安装箱式钢柱之间对称固装有伞形的加强筋板，在直角钢板上均布间隔通过紧固件固装有加强筋，直角钢板的垂直面上通过紧固件固定水平运动组件。
3.根据权利要求1或2所述的用于上下料的桁架机械手，其特征在于：所述水平运动组件由拖链、滚轮、V形导轨、X轴齿条、X轴齿轮、X轴伺服电机构成，在直角钢板上通过紧固件固定两条V型导轨和X轴齿条，两条V型滑轨和四个滚轮配合；所述滚轮通过紧固件与两轴过渡连接板连接，该两轴过渡连接板上固定有X轴伺服电机，该X轴伺服电机通过键与X轴齿轮连接，X轴齿轮转动带动X轴齿条传动。
4.根据权利要求1所述的用于上下料的桁架机械手，其特征在于：所述垂直运动组件包括Z轴伺服电机、Z轴减速器、Z轴齿轮、Z轴齿条、铝型材及直线导轨滑块，在两轴过渡连接板上安装有Z轴伺服电机及其Z轴减速机，该Z轴伺服电机键与Z轴齿轮连接，Z轴齿轮转动带动Z轴齿条传动，垂直运动组件在Z轴伺服电机的带动下实现上下方向的运动；Z轴导轨滑块固定在两轴过渡连接板上，该直线导轨滑块通过紧固件与铝型材连接，该铝型材通过紧固件与Z轴齿条连接；铝型材下部通过紧固件连接自动手抓，自动手抓设置有两个手抓，通过气缸带动旋转可以实现上料和下料动作。
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