CN105856495B - 高精度的注塑机械手及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高精度的注塑机械手及其操作方法，该机械手包括高机械手臂以及夹具，机械手臂包括通过锁紧件与夹具连接的机械手臂基座、下臂、扭转运动的加长臂、上臂和手腕，夹具包括与机械手臂基座连接的夹具基座、支撑轨和夹头，支撑轨包括两个上支撑轨和两个下支撑轨，两个相邻的夹头之间设有固定件，固定件包括滑动座以及L型挂件，L型挂件的上端与所述滑动座连接，支撑轨的侧端连接有竖向滑轨，竖向滑轨上设有横向滑轨，横向滑轨与滑动座连接。通过利用增加的力臂长度伸入并调整姿态至加工工位，在抓取工件时，夹头可以沿下支撑轨滑动，调节四个夹头的间距，以夹头夹起工件后，L型挂件对工件起到支撑作用，提高后续注塑的加工精度。

Description

高精度的注塑机械手及其操作方法

技术领域

本发明涉及注塑机械手的技术领域，尤其是高精度的注塑机械手以及该注塑机械手的操作方法。

背景技术

注塑机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。提高注塑成型机的生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。

注塑机械手一般装有不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，被广泛应用于机床上下料、冲压自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运至数控机床进行加工的上下料过程；于数控机床加工工位的操作空间受限，机械手臂搬运待加工工件完成进给运动时，很难实现待加工工件与数控机床加工工位进行精准定位，影响了工件的加工精度，并且夹具在夹取以及搬运工件时，容易掉落或发生位置偏差，难以保证工件加工的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供高精度的注塑机械手及其操作方法，旨在解决现有技术中，注塑机械手的夹具在夹取以及搬运工件时，容易掉落或发生位置偏差，且待加工工件与数控机床加工工位很难进行精准定位，难以保证工件加工的精度的问题。

本发明是这样实现的，高精度的注塑机械手，包括机械手臂以及夹具，所述机械手臂包括通过锁紧件与夹具连接的机械手臂基座、沿竖直面摆动运动的下臂、扭转运动的加长臂、上臂和手腕，所述机械手臂基座安装有竖轴，所述竖轴套接有沿水平面旋转运动的旋转台，所述下臂连接在所述旋转台上，所述下臂上设有沿竖直面摆动运动的连接座，所述加长臂连接在所述连接座上，所述加长臂上连接有所述上臂以及所述手腕，所述夹具包括与所述机械手臂基座连接的夹具基座、位于所述夹具基座下端的支撑轨和四个滑动布置且用于夹持注塑制品的夹头，所述支撑轨包括两个上支撑轨和两个下支撑轨，两个所述上支撑轨对应滑动连接在两个所述下支撑轨，所述夹头位于所述下支撑轨的下端，两个相邻的所述夹头之间设有沿着所述下支撑轨纵向来回移动以及水平来回移动的固定件，所述固定件包括滑动座以及L型挂件，所述L型挂件的上端与所述滑动座连接，所述支撑轨的侧端连接有竖向滑轨，所述竖向滑轨上设有横向滑轨，所述横向滑轨与所述滑动座连接。

进一步地，两个所述上支撑轨呈井字形支撑于两个所述下支撑轨的上方，每一所述支撑轨沿周向均布有四个燕尾槽，所述基座支撑于两个所述上支撑轨的上方，并沿两个所述上支撑轨的燕尾槽滑动安装。

进一步地，其中两个所述夹头沿一所述下支撑轨的燕尾槽滑动安装，另两个所述夹头沿另一所述下支撑轨的燕尾槽滑动安装。

进一步地，所述夹头包括连接座、丝杆、压板、左钳板、右钳板、圆锥销、滚轮和复位弹簧，所述丝杆依次穿过压板、连接座并连接圆锥销，所述压板通过燕尾块安装于燕尾槽，所述圆锥销的顶部压紧于两个滚轮之间，两个所述滚轮分别连接左钳板、右钳板，所述左钳板、右钳板内置于连接座，并通过销钉连接于连接座，所述左钳板、右钳板之间通过第一复位弹簧压紧。

进一步地，所述锁紧件包括下端与所述夹具基座连接的安装块、两个相对布置的拨动杆以及连接在所述拨动杆的下端的挤压块，所述安装块内设有安装槽，所述拨动杆的上端延伸到所述安装块的上方，形成操作部，且所述拨动杆的下端与所述安装槽的侧壁之间设有驱动所述拨动杆朝所述安装槽的中心移动复位的复位弹簧。

进一步地，所述手腕的两端设有嵌入槽，所述操作部的内侧设有当所述手腕与夹具连接时嵌入在所述嵌入槽内的凸块，所述操作部的外侧设有手拉块。

进一步地，所述旋转台上设有第二电机，所述第二电机与下臂连接。

进一步地，所述下臂上连接有第三电机，所述第三电机与所述连接座连接。

进一步地，所述连接座上连接有第四电机，所述第四电机通过减速器与所述加长臂连接。

本发明还提供了注塑机械手的操作方法，具体步骤如下：

步骤1.开启注塑机械手的启动按钮，机械手臂的下臂、加长臂上臂和手腕的运动，带动夹具移动至工件所处位置，并且带动夹具下降后与工件接触；

步骤2. 通过丝杆及丝杆螺母的螺旋传动带动丝杆运动，丝杆推动圆锥销，圆锥销向两侧对应挤压两个滚轮，两个滚轮对应带动左钳板、右钳板以销钉为轴沿连接座转动，从而使左钳板、右钳板之间形成的夹口张开，四个夹头夹紧注塑制品后，丝杆反向运动时，在复位弹簧作用下，使左钳板、右钳板之间形成的夹口闭合复位；

步骤3. 机械手臂的下臂、加长臂、上臂和手腕的运动，带动夹具移动至加工位置，在移动的过程中，L型挂件朝下移动后，朝着靠近工件的方向移动，对工件起到支撑作用；

步骤4.工件移动到加工位置后，机械手臂的下臂、加长臂、上臂和手腕的运动，带动夹具下降移动至加工位置后，L型挂件朝着远离工件的方向移动，朝上移动后，通过丝杆及丝杆螺母的螺旋传动带动丝杆运动，丝杆推动圆锥销，圆锥销向两侧对应挤压两个滚轮，两个滚轮对应带动左钳板、右钳板以销钉为轴沿连接座转动，从而使左钳板、右钳板之间形成的夹口张开，松开对工件的夹持；

步骤5. 注塑机对工件进行注塑，工件注塑完成后，重复步骤1~4，完成工件的下料过程。

与现有技术相比，本发明提供的高精度的注塑机械手，通过在下臂和上臂之间连接加长臂，上臂与手腕连接，增加了手腕及上臂的力臂长度，利用手腕上的夹具抓取待加工工件搬运至加工工位时，可以利用增加的力臂长度伸入并调整姿态至加工工位，因此实现待加工工件与加工工位的精准定位，并且在抓取工件时，四个夹头用于夹紧注塑制品，并且夹头可以沿下支撑轨滑动，从而调节四个夹头的间距，以适应不同注塑制品的结构要求，因此可以实现作为注塑机的专用工具来夹持注塑制品，夹头夹起工件后，L型挂件朝下移动后，朝着靠近工件的方向移动，对工件起到支撑作用，防止工件在搬运过程中出现偏差，提高后续注塑的加工精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高精度的注塑机械手的立体结构示意图（除固定件）；

图2是本发明实施例提供的机械手臂的剖视示意图一；

图3是本发明实施例提供的机械手臂的剖视示意图二；

图4是本发明实施例提供的夹具的主视立体图（除固定件）；

图5是本发明实施例提供的夹头的剖视示意图；

图6是本发明实施例提供的固定件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1~6，为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的高精度的注塑机械手，可以运用在制作塑料类产品中，实现高加工精度的工件的生产。

高精度的注塑机械手，包括机械手臂以及夹具，机械手臂包括通过锁紧件与夹具连接的机械手臂基座10、沿竖直面摆动运动的下臂20、扭转运动的加长臂30、上臂40和手腕50，机械手臂基座10安装有竖轴60，竖轴60套接有沿水平面旋转运动的旋转台70，即S轴关节的回转运动，下臂20连接在旋转台70上，即L轴关节的摆动运动；下臂20上设有沿竖直面摆动运动的连接座110，即U轴关节的摆动运动；加长臂30连接在连接座110上，即R轴关节带动手腕50的扭转运动；加长臂30上连接有上臂40以及手腕50，即B轴关节带动手腕50的俯仰运动；且该手腕50可回转运动，即T轴关节带动手腕50的回转运动。

下臂20和上臂40之间连接加长臂30，上臂40与手腕50连接，增加了手腕50及上臂40的力臂长度， S轴关节的回转运动、L轴关节的摆动运动、U轴关节的摆动运动、R轴关节带动手腕50的扭转运动、B轴关节带动手腕50的俯仰运动以及T轴关节带动手腕50的回转运动形成了垂直多关节的S轴、L轴、U轴、R轴、B轴、T轴的6轴6自由度的执行运动，从而利用手腕50抓取待加工工件搬运至加工工位时，可以利用增加的力臂长度伸入并调整姿态至加工工位，因此实现待加工工件与加工工位的精准定位。

上述的夹具包括与机械手臂基座10连接的夹具基座1、位于夹具基座1下端的支撑轨2和四个滑动布置且用于夹持注塑制品的夹头3，支撑轨2包括两个上支撑轨21和两个下支撑轨22，两个上支撑轨21对应滑动连接在两个下支撑轨22，夹头3位于所述下支撑轨22的下端，另外，两个相邻的夹头之间设有沿着下支撑轨22纵向来回移动以及水平来回移动的固定件，该固定件包括滑动座以及L型挂件，L型挂件的上端与滑动座连接，支撑轨22的侧端连接有竖向滑轨，该竖向滑轨上设有横向滑轨，横向滑轨与滑动座连接。

由于注塑机机械手的机械手臂安装于基座，从而通过机械手臂的运动来带动基座沿上支撑轨滑动，同时四个夹头用于夹紧注塑制品，并且夹头可以沿下支撑轨滑动，从而调节四个夹头的间距，以适应不同注塑制品的结构要求，因此可以实现作为注塑机的专用工具来夹持注塑制品，夹头夹起工件后，L型挂件朝下移动后，朝着靠近工件的方向移动，对工件起到支撑作用，防止工件在搬运过程中出现偏差，影响后续注塑的加工精度。

上述的高精度的注塑机械手，通过在下臂20和上臂40之间连接加长臂30，上臂40与手腕50连接，增加了手腕50及上臂40的力臂长度，利用手腕50上的夹具抓取待加工工件搬运至加工工位时，可以利用增加的力臂长度伸入并调整姿态至加工工位，因此实现待加工工件与加工工位的精准定位，并且在抓取工件时，四个夹头用于夹紧注塑制品，并且夹头可以沿下支撑轨滑动，从而调节四个夹头的间距，以适应不同注塑制品的结构要求，因此可以实现作为注塑机的专用工具来夹持注塑制品，夹头夹起工件后，L型挂件朝下移动后，朝着靠近工件的方向移动，对工件起到支撑作用，防止工件在搬运过程中出现偏差，提高后续注塑的加工精度。

更进一步的，上述的旋转台70通过联轴器80与第一电机90的转轴动力连接，第一电机90动力连接并驱动旋转台70沿水平面旋转运动，实现S轴关节的回转运动。

另外，旋转台70上设有第二电机100，第二电机100与下臂20连接，第二电机100动力驱动下臂20沿竖直面摆动运动，即L轴关节的摆动运动。

下臂20上连接有第三电机120，第三电机120与连接座110连接，第三电机120动力连接并驱动连接座110沿竖直面摆动运动，即U轴关节的摆动运动。

连接座110上连接有第四电机130，第四电机130通过减速器140（减速器140为多级行星齿轮减速器）与加长臂30连接，第四电机130动力连接并驱动加长臂30扭转运动，即R轴关节带动手腕50的扭转运动。

加长臂30上设有第五电机150和第六电机160，上臂40铰接于手腕50，第五电机150以及第六电机160分别与手腕50连接，第五电机150动力连接并驱动手腕50俯仰运动，即B轴关节带动手腕50的俯仰运动；第六电机160动力连接并驱动手腕50回转运动，即T轴关节带动手腕50的回转运动。

在本实施例中，两个上支撑轨21和两个下支撑轨22分别为方钢，并沿周向均布开设四个燕尾槽23，两个上支撑轨21呈井字形支撑于两个下支撑轨22的上方，并且两个上支撑轨21均通过燕尾块对应地滑动安装于两个下支撑轨22的燕尾槽23内，从而上支撑轨21能够沿下支撑轨22滑动。夹具基座1支撑于两个上支撑轨21的上方，夹具基座1的两个侧边分别通过燕尾块对应地滑动安装于两个上支撑轨21的燕尾槽23，从而夹具基座1能够沿上支撑轨21滑动；其中两个所述夹头3沿一所述下支撑轨22的燕尾槽23滑动安装，另两个所述夹头3沿另一所述下支撑轨22的燕尾槽23滑动安装。

更进一步的，夹头3有四个，每个夹头3均包括连接座31、丝杆32、压板33、左钳板34、右钳板35、圆锥销36、滚轮37和第一复位弹簧38，丝杆32依次穿过压板33、连接座31并通过销钉连接圆锥销36，压板33通过燕尾块滑动安装于所对应的支撑轨2的燕尾槽23，圆锥销36的顶部压紧于两个滚轮37之间，两个滚轮37销钉连接于连接座31，并分别连接左钳板34、右钳板35，左钳板34、右钳板35内置于连接座31，并通过销钉连接于连接座31，左钳板34、右钳板35之间通过第一复位弹簧38压紧。四个夹头3的左钳板34、右钳板35的末端位于同一平面，四个夹头3的左钳板34、右钳板35所形成的夹口39分别能够夹持四个着力点，从而保证了四个夹头3沿同一工作面、不同着力点可靠地夹紧注塑制品。

四个夹头3中的两个夹头3的压板33通过燕尾块沿一个下支撑轨22的燕尾槽23滑动安装，另两个夹头3的压板33通过燕尾块沿另一个下支撑轨22的燕尾槽23滑动安装，从而四个夹头3能够通过压板33沿下支撑轨22滑动，从而调节四个夹头3的夹口39之间的距离，以适应不同注塑制品的结构要求。

上述的锁紧件包括下端与夹具基座1连接的安装块41、两个相对布置的拨动杆以及连接在拨动杆的下端的挤压块46，其中，安装块41内设有安装槽42，拨动杆的上端延伸到安装块41的上方，形成操作部，且拨动杆的下端与安装槽42的侧壁之间设有驱动拨动杆朝安装槽42的中心移动复位的复位弹簧45；需要将机械臂与夹具安装时，将手腕50的下端沿着两个拨动杆之间的间隙插入安装槽42内，手腕50会挤压着拨动杆下端的挤压块46，挤压块46驱动复位弹簧45朝向安装槽42的侧边移动，复位弹簧45压缩，另外，复位弹簧45会给挤压块46一个反作用力，驱动挤压块46夹紧手腕50，需要拆卸手腕50时，只需朝外拨动操作部，拨动杆的下端随之朝外移动，从而松开对手腕50的夹紧，另外，复位弹簧45同时复位，驱动拨动杆复位。

手腕50的两端设有嵌入槽，操作部的内侧设有当手腕50与夹具连接时嵌入在嵌入槽内的凸块43，操作部的外侧设有手拉块44。

安装块41的两侧端上设有供螺丝穿过锁紧机械臂的安装孔。

本发明还提供了注塑机械手的操作方法，具体步骤如下：

步骤1.开启注塑机械手的启动按钮，机械手臂的下臂20、加长臂30、上臂40和手腕50的运动，带动夹具移动至工件所处位置，并且带动夹具下降后与工件接触；

步骤2. 通过丝杆32及丝杆螺母5的螺旋传动带动丝杆32运动，丝杆32推动圆锥销36，圆锥销36向两侧对应挤压两个滚轮37，两个滚轮37对应带动左钳板34、右钳板35以销钉为轴沿连接座31转动，从而使左钳板34、右钳板35之间形成的夹口39张开，四个夹头3夹紧注塑制品后，丝杆32反向运动时，在第一复位弹簧38作用下，使左钳板34、右钳板35之间形成的夹口39闭合复位；

步骤3. 机械手臂的下臂20、加长臂30、上臂40和手腕50的运动，带动夹具移动至加工位置，在移动的过程中，L型挂件朝下移动后，朝着靠近工件的方向移动，对工件起到支撑作用；

步骤4.工件移动到加工位置后，机械手臂的下臂20、加长臂30、上臂40和手腕50的运动，带动夹具下降移动至加工位置后，L型挂件朝着远离工件的方向移动，朝上移动后，通过丝杆32及丝杆螺母5的螺旋传动带动丝杆32运动，丝杆32推动圆锥销36，圆锥销36向两侧对应挤压两个滚轮37，两个滚轮37对应带动左钳板34、右钳板35以销钉为轴沿连接座31转动，从而使左钳板34、右钳板35之间形成的夹口39张开，松开对工件的夹持；

步骤5. 注塑机对工件进行注塑，工件注塑完成后，重复步骤1~4，完成工件的下料过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.高精度的注塑机械手，其特征在于，包括机械手臂以及夹具，所述机械手臂包括通过锁紧件与夹具连接的机械手臂基座、沿竖直面摆动运动的下臂、扭转运动的加长臂、上臂和手腕，所述机械手臂基座安装有竖轴，所述竖轴套接有沿水平面旋转运动的旋转台，所述下臂连接在所述旋转台上，所述下臂上设有沿竖直面摆动运动的连接座，所述加长臂连接在所述连接座上，所述加长臂上连接有所述上臂以及所述手腕，所述夹具包括与所述机械手臂基座连接的夹具基座、位于所述夹具基座下端的支撑轨和四个滑动布置且用于夹持注塑制品的夹头，所述支撑轨包括两个上支撑轨和两个下支撑轨，两个所述上支撑轨对应滑动连接在两个所述下支撑轨，所述夹头位于所述下支撑轨的下端，两个相邻的所述夹头之间设有沿着所述下支撑轨纵向来回移动以及水平来回移动的固定件，所述固定件包括滑动座以及L型挂件，所述L型挂件的上端与所述滑动座连接，所述支撑轨的侧端连接有竖向滑轨，所述竖向滑轨上设有横向滑轨，所述横向滑轨与所述滑动座连接；

所述锁紧件包括下端与所述夹具基座连接的安装块、两个相对布置的拨动杆以及连接在所述拨动杆的下端的挤压块，所述安装块内设有安装槽，所述拨动杆的上端延伸到所述安装块的上方，形成操作部，且所述拨动杆的下端与所述安装槽的侧壁之间设有驱动所述拨动杆朝所述安装槽的中心移动复位的复位弹簧。

2.如权利要求1所述的高精度的注塑机械手，其特征在于，两个所述上支撑轨呈井字形支撑于两个所述下支撑轨的上方，每一所述支撑轨沿周向均布有四个燕尾槽，所述夹具基座支撑于两个所述上支撑轨的上方，并沿两个所述上支撑轨的燕尾槽滑动安装。

3.如权利要求2所述的高精度的注塑机械手，其特征在于，其中两个所述夹头沿一所述下支撑轨的燕尾槽滑动安装，另两个所述夹头沿另一所述下支撑轨的燕尾槽滑动安装。

4.如权利要求3所述的高精度的注塑机械手，其特征在于，所述夹头包括连接座、丝杆、压板、左钳板、右钳板、圆锥销、滚轮和复位弹簧，所述丝杆依次穿过压板、连接座并连接圆锥销，所述压板通过燕尾块安装于燕尾槽，所述圆锥销的顶部压紧于两个滚轮之间，两个所述滚轮分别连接左钳板、右钳板，所述左钳板、右钳板内置于连接座，并通过销钉连接于连接座，所述左钳板、右钳板之间通过第一复位弹簧压紧。

5.如权利要求1所述的高精度的注塑机械手，其特征在于，所述手腕的两端设有嵌入槽，所述操作部的内侧设有当所述手腕与夹具连接时嵌入在所述嵌入槽内的凸块，所述操作部的外侧设有手拉块。

6.如权利要求1所述的高精度的注塑机械手，其特征在于，所述旋转台上设有第二电机，所述第二电机与下臂连接。

7.如权利要求6所述的高精度的注塑机械手，其特征在于，所述下臂上连接有第三电机，所述第三电机与所述连接座连接。

8.如权利要求7所述的高精度的注塑机械手，其特征在于，所述连接座上连接有第四电机，所述第四电机通过减速器与所述加长臂连接。

9.一种如权利要求1所述的高精度的注塑机械手的操作方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1.开启注塑机械手的启动按钮，机械手臂的下臂、加长臂上臂和手腕的运动，带动夹具移动至工件所处位置，并且带动夹具下降后与工件接触；

步骤2.通过丝杆及丝杆螺母的螺旋传动带动丝杆运动，丝杆推动圆锥销，圆锥销向两侧对应挤压两个滚轮，两个滚轮对应带动左钳板、右钳板以销钉为轴沿连接座转动，从而使左钳板、右钳板之间形成的夹口张开，四个夹头夹紧注塑制品后，丝杆反向运动时，在第一复位弹簧作用下，使左钳板、右钳板之间形成的夹口闭合复位；

步骤3.机械手臂的下臂、加长臂、上臂和手腕的运动，带动夹具移动至加工位置，在移动的过程中，L型挂件朝下移动后，朝着靠近工件的方向移动，对工件起到支撑作用；

步骤4.工件移动到加工位置后，机械手臂的下臂、加长臂、上臂和手腕的运动，带动夹具下降移动至加工位置后，L型挂件朝着远离工件的方向移动，朝上移动后，通过丝杆及丝杆螺母的螺旋传动带动丝杆运动，丝杆推动圆锥销，圆锥销向两侧对应挤压两个滚轮，两个滚轮对应带动左钳板、右钳板以销钉为轴沿连接座转动，从而使左钳板、右钳板之间形成的夹口张开，松开对工件的夹持；

步骤5.注塑机对工件进行注塑，工件注塑完成后，重复步骤1～4，完成工件的下料过程。