CN105563219B - 一种工件抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工件抓取装置，属于转运抓取装置领域，其包括控制器、机架、直线导轨和机械手，机械手包括动力装置以及机械手臂，机械手臂包括手臂架、手臂和手爪，直线导轨横向设置于机架，手臂架滑动设置于直线导轨，手臂与手臂架固定连接，手爪铰接于手臂，动力装置固定于机架，动力装置与两个手臂架传动连接并带动机械手臂沿直线导轨滑动，动力装置与控制器电连接。通过将机械手臂与自动化的动力装置连接，在抓取工件时，动力装置带动两个机械手臂相向滑动，机械手臂从工件的两侧将工件抓住，再通过移动机架实现工件的转运，到达目的地后，再次启动动力装置，两个机械手臂反向滑动放开工件，整个过程实现了机械化和自动化。

Description

一种工件抓取装置

技术领域

本发明涉及转运抓取装置领域，且特别涉及一种工件抓取装置，适合于套圈类工件的抓取和搬运，特别是轴承内外圈和齿轮淬火时红热工件的抓取、转移和释放装置。

背景技术

在现代工业中，生产过程的机械化、自动化成为突出的主题。在机械工业中，加工、装配中的各个工序是不连续的，专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。此外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据了解，金属加工中零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5％，可以看出装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工件抓取转移装置就是为实现这些工序的自动化而产生的。

现有技术中，套圈类工件的抓取和搬运均不能实现自动化，因此急需一种能自动化工作的工件抓取装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工件抓取装置，其可以实现工件的自动化连续搬运，大幅提高生产效率和节约人力成本。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种工件抓取装置，包括控制器、机架、直线导轨和至少一个机械手，机械手包括动力装置以及两个滑动设置于直线导轨上的机械手臂，动力装置与控制器电连接，机械手臂包括手臂架、手臂和用于抓取工件的手爪，直线导轨横向设置于机架，手臂架滑动设置于直线导轨，手臂与手臂架固定连接，手爪铰接于手臂远离手臂架的一侧，动力装置固定于机架，动力装置分别与两个机械手臂的手臂架传动连接并用于带动两个机械手臂沿直线导轨相向滑动或反向滑动。

本发明实施例提供的工件抓取装置的有益效果是：通过将机械手臂与自动化的动力装置连接，在抓取工件时，动力装置带动两个机械手臂相向滑动，两个相向设置的机械手臂从工件的两侧将工件抓住，再通过移动机架实现工件的转运，到达目的地后，此时再次启动动力装置，使两个机械手臂反向滑动，两个手爪随即放开工件，整个过程实现了机械化和自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例提供的工件抓取装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的工件抓取装置的抓取状态示意图；

图3是本发明实施例提供的工件抓取装置的机械手臂的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的工件抓取装置的手爪的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的工件抓取装置的调节导轨的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的工件抓取装置释放状态的结构示意图。

图中标记分别为：

工件抓取装置100；连接板101；回转减速器102；固定板103；机架104；开关挡板105；导杆106；导套107；隔热层108；弹簧109；探料板110；工件111；直线导轨114；行走升降机构116；伺服电机117；探测装置120；工件扶手121；动力装置130；气缸131；活塞杆132；接头133；左连杆134；右连杆135；左滑块136；右滑块137；机械手臂140；手臂架141；手臂142；调节导轨143；滑槽144；工件扶手145；手爪150；连接端151；爪尖152；上平面153；下平面154；斜面155；机械手200；工作台300。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参阅图1和图2，工件抓取装置100包括控制器(图未示)、机架104、机械手200和探测装置120，探测装置120内设置有控制器。本实施例中，机架104为筒状的罩体结构，机架104的开口朝地设置，开口处设置固定板103，固定板103封闭机架104的开口。固定板103内设置有隔热层108。

机架104的上端连接驱动机构，驱动机构是用于驱动整个机架104运动的部件，本实施例中，驱动机构包括行走升降机构116和连接板101，行走升降机构116安装于工厂车间的门架机构上，行走升降机构116与连接板101连接，连接板101通过回转减速器102与机架104固定连接，需要说明的是，在行走升降机构116和机架104的设置过程中，应尽量保证机架104的轴线沿竖直面方向设置。

行走升降机构116只能用于带动机架104前、后、左、右移动以及上下移动，还不能实现机架104沿其轴线的转动，本实施例中，请继续参阅图1，工件抓取装置100设置有回转减速器102和伺服电机117，伺服电机117垂直于回转减速器102设置并与回转减速器102形成传动连接，伺服电机117用于带动回转减速器102转动，回转减速器102的两端分别连接于连接板101和机架104，当回转减速器102在伺服电机117的带动下发生转动时，整个机架104也随之发生转动。具体而言，回转减速器102的转动输出轴与机架104连接，回转减速器102远离转动输出轴的一端与连接板101固定进而与行走升降机构116连接。

行走升降机构116和伺服电机117均是与控制器电连接的，也即是行走升降机构116的动作以及伺服电机117的启停均是通过控制器自动控制的。

当行走升降机构116运动时，回转减速器102以及伺服电机117随之一起运动。而当伺服电机117转动时，回转减速器102的转动输出轴发生转动并带动机架104转动。伺服电机117的转动和行走升降机构116的运动是独立进行的，因此两者可以同步进行，也即是在行走升降机构116带动下机架104发生移动同时在伺服电机117带动下机架104可以同时发生转动。

图2是沿图1中A-A线的剖视视图。并且示出了本实施例提供的工件抓取装置100在抓取工件111时的状态。请一并参阅图1和图2，本实施例中，机械手200为2个，2个机械手200沿机架104的竖向轴线对称设置，对称设置的好处在于：整个工件抓取装置100工作时，两个机械手200的抓取工件111后的重量相当，便于机架104的稳定，不易发生歪斜。

机械手200包括动力装置130、直线导轨114、机械手臂140和工件扶手121，直线导轨114横向设置于机架104的固定板103上，请继续参阅图2，动力装置130包括接头133、气缸131、左连杆134、右连杆135、左滑块136和右滑块137。气缸131的上端固定于机架104的上端，气缸131的活塞杆132竖向设置，接头133设置于气缸131的活塞杆132的远离气缸131的末端。图3是本实施例中机械手臂140的结构示意图。请参阅图3，机械手臂140包括手臂架141、手臂142和手爪150，两个机械手臂140的手臂架141均穿过固定板103并滑动设置于直线导轨114内。

左连杆134的一端铰接于接头133，另一端与左滑块136铰接，右连杆135的一端与接头133铰接，另一端与右滑块137铰接，左滑块136和右滑块137对称设置于气缸131的活塞杆132的轴线两侧并分别与两个机械手臂140的两个手臂架141通过螺栓固定连接。左滑块136和右滑块137是沿活塞杆132的轴线对称设置的，且左滑块136和右滑块137的结构相同，左滑块136与左连杆134连接的一端位于手臂架141的斜上方，具体而言，左滑块136与左连杆134连接的一端位于手臂架141的朝向靠近活塞杆132的轴线的一侧，也即是左滑块136呈倾斜状。需要说明的是，本实施例中，左连杆134和右连杆135的结构、尺寸均相同。

直线导轨114是与固定板103相互平行设置的。两个机械手臂140的手臂架141滑动设置于直线导轨114上，且两个手臂架141也是沿活塞杆132的轴线对称设置的。手臂架141的下端连接有调节导轨143，调节导轨143的延伸方向与直线导轨114的延伸方向是一致的。图5是本实施例中调节导轨143的结构示意图。请参阅图5，调节导轨143内设置滑槽144，手臂142设置于滑槽144内并通过螺栓与调节导轨143固定，这样设置后，手臂142与调节导轨143的相对位置可以通过调节螺栓的固定位置进行调整，进而改变两个机械手臂140的手臂142的相对距离，适应不同尺寸的工件111抓取。

图4是本实施例中手爪150的结构示意图。请参阅图4，手爪150是用于直接抓取工件111的，手爪150包括连接端151和爪尖152，连接端151铰接于手臂142的远离调节导轨143的一端。爪尖152设置于连接端151的远离手臂142的一端，且爪尖152是垂直于连接端151设置的。两个机械手200的爪尖152相向设置，也即是两个机械手200的爪尖152从两个手臂142处相向延伸。在爪尖152的自身重量作用下，爪尖152沿连接端与手臂142之间的铰接点发生一定角度的旋转，旋转角度与整个手爪150的重心相关。图6是本实施例中机械手200在释放工件111后的结构示意图。请参阅图6，由图6可知，连接端151旋转一定角度后被手臂142阻挡，使得整个手爪150位于一个合适的角度，这样设置的好处在于爪尖152部分倾斜向下设置，在使用爪尖152抓取工件111时，爪尖152更容易插入工件111与工作台300之间的缝隙，进而将工件111抓取。请继续参阅图3，手臂142的远离调节导轨143的末端设置有台阶，手爪150的连接端151铰接于该台阶的第一侧壁，并且连接端151的远离爪尖152的端面距离台阶的第二侧壁具有间隙，该间隙的宽度决定了手爪150沿连接端151与手臂142的铰接点发生旋转的角度。具体的，当手爪150发生旋转时，连接端151的远离爪尖152的端面受到第二侧壁的阻挡便停止转动。本实施例中，连接端151的远离之间的端面相对于水平面能旋转的最大角度β为8°。

请继续一并参阅图3和图5，爪尖152包括靠近连接端151的上平面153、远离连接端151的下平面154以及连接上平面153和下平面154的斜面155，斜面155与下平面154间具有夹角，夹角α为锐角。也即是斜面155是相对于竖直面倾斜设置的，并且斜面155的靠近下平面154的一端更靠近活塞杆132的轴线。通过在连接端151与手臂142的第二侧壁间设置间隙，以及将斜面155设置成倾斜的形式，使得爪尖152的远离连接端151的一端(也即是在抓取工件111时与工件111首先接触的一端)，便于从工件111与工作台300间的缝隙中伸入工件111的底部，避免卡阻，保证工件111抓取成功。本实施例中，夹角α为30°，此时的斜面155相对于水平面的夹角为插入工件111与工作台300间的缝隙的最适宜角度。

工件扶手121设置于手臂142的朝向活塞杆132的轴线方向的一侧，，两个工件扶手121相向设置，并且两个工件扶手121是对称设置的。工件扶手121的作用是固定工件111，当气缸131启动，活塞杆132向上运动时，两个机械手200的爪尖152相向滑动并伸入工件111与工作台300间的缝隙，两个手臂142上的工件扶手121抵住工件111，防止工件111发生滑动从爪尖152脱落。

请再次一并参阅图1和图2，探测装置120包括行程开关、探料板110和与探料板110连接的连接机构，连接机构包括导套107、导杆106、弹簧109和开关挡板105，导套107竖向设置于固定板103。具体而言，固定板103上设置有通孔，导套107通过螺纹连接嵌设于该通孔内。导杆106滑动套设于导套107内，导杆106的上下两端均伸出导套107。探料板110固定连接于导杆106远离动力装置130的气缸131一端，也即是导杆106的下端。探料板110是位于机械手臂140的上方的，其作用是感应工件111与机械手200间的相对位置。

开关挡板105固定连接于导杆106的远离探料板110的一端，也即是导杆106的上端，行程开关固定设置于机架104，行程开关位于开关挡板105上下运动的路径上，也即是当开关挡板105随导杆106上下运动的过程中，开关挡板105会触碰到行程开关。行程开关与控制器电连接，当开关挡板105触碰到行程开关时，行程开关将信号传递给控制器。

弹簧109套设于导杆106，弹簧109的两端分别抵住导套107的下端和探料板110。当探料板110接触工件111时，工件111会给予探料板110向上的推力，此时弹簧109被压缩，导杆106向上运动并触碰行程开关，此时控制器控制行走升降机构116关闭，整个机械手200停止下降，防止机械手200向下运动撞到工件111上对设备造成损坏，当工件111抓取转运完毕后，行走升降机构116上提，弹簧109恢复形变，探料板110即复位。

通过调整行程开关在机架104上的位置以及调整导套107拧入通孔的深度，可以调整探料板110与手爪150在竖直方向的相对距离，以便适应不同尺寸的工件111。具体的，当工件111的高度较高时，需要延长探料板110与手爪150在竖直方向的相对距离，此时将行程开关设置得水平位置高一些，同时导套107拧入通孔内的深度浅一些即可。反之工件111的高度较低时，采取相反的操作即可。

本实施例中，连接机构为4个，四个连接机构两两对称设置，并且保持探料板110与工作台300的工作面呈平行状态。需要说明的是，连接机构的作用时连接固定探料板110，因此连接机构的数量并不影响探测装置120功能的实现，只需保证探料板110稳定即可。因此再多设置连接机构或者只设置一个连接机构也是可行的。

具体而言，本实施例提供的工件抓取装置100是这样工作的：首先行走升降机构116将整个机架104移动至工件111的正上方，气缸131的活塞杆132向下运动，两个机械手臂140沿直线导轨114反向滑动至直线导轨114的两端。伺服电机117转动使机架104旋转至两个手爪150的连线位于工件111的中心线位置，行走升降机构116向下动作，机架104下移，当探料板110触碰到工件111时，推动导杆106上移，开关挡板105触碰行程开关，此时控制器控制行走升降机构116停止下移。然后气缸131的活塞杆132向上收回，两个机械手臂140朝向活塞杆132的轴线相向滑动，两个爪尖152的斜面155插入工件111与工作台300间的缝隙将工件111抬起，两个工件扶手121抵住工件111的侧面并固定住工件111，实现工件111的抓取。

行走升降机构116再次启动，将工件111运送到指定位置，此时根据工件111的放置角度的需要，启动伺服电机117旋转机架104至需要的角度即可。其后气缸131的活塞杆132再次下伸，两个机械手臂140朝向直线导轨114的两端反向滑动，两个手爪150放开工件111，由于手爪150的斜面155是倾斜设置的，在放下工件111时，工件111的水平高度是逐渐降低的，也就防止了工件111的放置位置的硬着陆而损坏工件111。整个过程是在控制器的控制下自动完成的，不需使用人力，可以大幅提高生产效率。

此外，在抓取经淬火前的工件111时，隔热层108可以隔绝下方的热量，避免对固定板103上方的动力装置130、行程开关、电信号线等造成高温辐射。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种工件抓取装置，其特征在于，包括控制器、机架、直线导轨和至少一个机械手，所述机械手包括动力装置以及两个滑动设置于所述直线导轨上的机械手臂，所述动力装置与所述控制器电连接，所述机械手臂包括手臂架、手臂和用于抓取工件的手爪，所述直线导轨横向设置于所述机架，所述手臂架滑动设置于所述直线导轨，所述手臂与所述手臂架固定连接，所述手爪铰接于所述手臂远离所述手臂架的一侧，所述动力装置固定于所述机架，所述动力装置分别与两个所述机械手臂的所述手臂架传动连接并用于带动两个所述机械手臂沿所述直线导轨相向滑动或反向滑动，手爪包括连接端和爪尖，连接端铰接于手臂，爪尖可沿连接端与手臂之间的铰接点旋转并能被手臂阻挡；

所述动力装置包括接头、气缸、左连杆、右连杆以及分别与两个所述机械手臂的所述手臂架连接的左滑块和右滑块，所述气缸与所述控制器电连接，所述接头设置于所述气缸的活塞杆的末端，所述左连杆的一端铰接于所述接头，另一端与所述左滑块铰接，所述右连杆的一端与所述接头铰接，另一端与所述右滑块铰接，所述左滑块和所述右滑块对称设置于所述气缸的活塞杆的轴线两侧；

所述工件抓取装置还包括用于限制所述气缸的活塞杆伸缩范围的探测装置，所述探测装置包括行程开关、探料板和至少一个与所述探料板连接的连接机构，所述连接机构包括导套、导杆和开关挡板，所述导杆滑动套设于所述导套内，所述探料板固定连接于所述导杆远离所述动力装置的一端，所述开关挡板固定连接于所述导杆的远离所述探料板的一端，所述行程开关固定设置于所述机架，所述行程开关与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的工件抓取装置，其特征在于，所述机架设置有回转减速器和用于带动所述回转减速器转动的伺服电机，所述伺服电机与所述回转减速器传动连接，所述回转减速器位于所述机架上方并与所述机架固定连接，所述伺服电机与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的工件抓取装置，其特征在于，所述连接机构还包括弹簧，所述弹簧套设于所述导杆，所述弹簧的两端分别抵住所述导套和所述探料板。

4.根据权利要求1所述的工件抓取装置，其特征在于，所述机架包括固定板，所述固定板垂直于所述气缸的活塞杆的轴线设置，所述导套和所述直线导轨均设置于所述固定板，所述手臂架滑动设置于所述直线导轨并穿过所述固定板与所述手臂连接，所述固定板内嵌设有隔热层。

5.根据权利要求1所述的工件抓取装置，其特征在于，所述爪尖设置于所述连接端的远离所述手臂的一端，两个所述机械手臂的两个所述爪尖相向设置，所述爪尖包括靠近所述连接端的上平面、远离所述连接端的下平面以及连接所述上平面和所述下平面的斜面，所述斜面与所述下平面间具有夹角，所述夹角为锐角。

6.根据权利要求1所述的工件抓取装置，其特征在于，所述机械手还包括用于固定所述工件的工件扶手，所述工件扶手滑动设置于所述手臂，所述机械手的两个所述工件扶手相向设置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的工件抓取装置，其特征在于，所述机械手还包括调节导轨，所述调节导轨与所述手臂架固定连接，所述手臂滑动可拆卸设置于所述调节导轨。