CN106743597A - 一种柔性自动对中机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性自动对中机械手，在机械手上设置有用于连接机器人手臂的连接机构，包括控制板、缓冲板、传动机构、夹取机构，控制板与连接机构相连接，缓冲板与控制板平行设置，在控制板与缓冲板之间分别设有缓冲装置、拉杆、伺服电机，缓冲装置分别与控制板、缓冲板的相对板面相连接，拉杆的两端分别通过球轴承与控制板、缓冲板相连接，并且在缓冲板的两端分别固定连接有支撑板，传动机构安装在支撑板上，夹取机构安装在传动机构上。本发明通过带球轴承的拉杆与缓冲装置的共同作用，减轻了控制板传递给缓冲板的机器人手臂启动、停止时产生的惯性力，实现了样件的快速柔性夹取、搬运，提高了生产效率，节约了劳动力成本。

Description

一种柔性自动对中机械手

技术领域

本发明涉及用于夹取样件的机械手设备技术领域，具体的说，是指一种柔性自动对中机械手。

背景技术

目前，在汽车充电桩样件组件装配中，充电桩组件尺寸大、零部件多、重量重，现有的装配线样件大多由人工送取，工作效率低、劳动力成本高，并且人工放置时由于用力不均匀，容易损坏样件的表面。随着机械设备技术领域的发展，机械手越来越多的被运用到各类领域，尤其是自动化生产线中，但目前自动化生产线所使用的机械手没有减震的功能，在样件的吊运、装配过程中，由于机械手将样件夹紧，使机械手与样件之间的连接实际形成刚性连接，这样在惯性外力的作用下会对样件造成破坏，并且在操作整个机械手时，由于样件受力的不平稳，同样也会对样件造成损坏。

因此提供一种在样件夹取过程中，能够保证样件受力平衡，使样件不被损坏的柔性机械手，是本技术领域的技术人员所要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性自动对中机械手，以解决现有技术中的机械手由于与样件之间形成的连接为刚性连接，这样在惯性外力的作用下会对样件造成破坏的问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种柔性自动对中机械手，在机械手上设置有用于连接机器人手臂的连接机构，包括控制板、缓冲板、传动机构、夹取机构，所述控制板与连接机构相连接，缓冲板与控制板平行设置，在控制板与缓冲板之间分别设有缓冲装置、拉杆、伺服电机，缓冲装置分别与控制板、缓冲板的相对板面相连接，拉杆的两端分别通过球轴承与控制板、缓冲板相连接，伺服电机驱动传动机构，并且在缓冲板的两端分别固定连接有支撑板，所述传动机构安装在支撑板上，所述夹取机构安装在传动机构上。

所述控制板与机器人手臂刚性连接，以控制整个柔性自动对中机械手的行程，控制板通过拉杆与缓冲板连接，并且在拉杆的两端分别装有球轴承，控制板、缓冲板与拉杆形成了平行四边形机构，此平行四边形机构能够起到变形协调的作用。同时在缓冲板与控制板之间增设了缓冲装置，缓冲装置的柔性设计，很大程度上减小了惯性外力对所夹取的样件的破坏作用。本发明通过带球轴承的拉杆与缓冲装置的共同作用，减轻了控制板传递给缓冲板的机器人手臂启动、停止时产生的惯性力，为柔性设计，保护了样件，缓冲了样件所受外力，使样件受外力干扰的程度降到最低。同时避免了人工操作产生的不利影响，实现了样件的快速柔性夹取、搬运，提高了生产效率，节约了劳动力成本。

进一步的，所述传动机构包括螺纹旋转方向相反的左滚珠丝杆与右滚珠丝杆、螺纹连接在左滚珠丝杆上的左螺母、螺纹连接在右滚珠丝杆上的右螺母，左滚珠丝杆与右滚珠丝杆之间通过a联轴器连接成为传动丝杆，传动丝杆的两端安装在支撑板上，并且在伺服电机的转轴上通过b联轴器连接有主动同步带轮，在传动丝杆上安装有带动传动丝杆同步转动的从动同步带轮，主动同步带轮通过同步带与从动同步带轮相连接。

所述伺服电机驱动主动同步带轮，并通过同步带带动从动同步带轮转动，从动同步带轮又带动传动丝杆转动，所述右滚珠丝杆与左滚珠丝杆通过a联轴器同轴相连，因此左滚珠丝杆与右滚珠丝杆同步转动。左滚珠丝杆与右滚珠丝杆的螺纹旋转方向相反，能够实现安装在传动丝杆上的左螺母与右螺母的同步相对运动。

进一步的，所述夹取机构包括左夹紧臂与右夹紧臂，左夹紧臂安装在左螺母上，右夹紧臂安装在右螺母上。所述左螺母带动左夹紧臂运动，右螺母带动右夹紧臂运动，最终通过控制伺服电机的转动方向与速度来控制左夹紧臂与右夹紧臂的平移方向与移动速度，以达到同步夹紧样件的目的。

进一步的，所述左夹紧臂与右夹紧臂的底部内侧壁上分别设有用于夹取样件的夹取块，并且在缓冲板上连接有竖直向下的垂直板，垂直板的底部安装有竖直向下的c定位销。若样件的定位孔受限，不能将定位孔打在样件左右侧面而只能打在样件的上表面时，可以使用垂直板底部的c定位销首先对样件上表面的定位孔进行定位，定位后在通过夹取块对样件整体进行承力夹持。

进一步的，所述左夹紧臂与右夹紧臂的底部外侧壁上分别安装有用于定位并夹取样件的b定位销。若样件整体结构呈槽型结构，则本发明能够通过左夹紧臂与右夹紧臂的底部外侧壁的b定位销对槽型结构的样件侧壁上的定位孔进行定位并夹取。

进一步的，所述夹取块的内侧壁上安装有用于定位并夹取样件的a定位销，若样件的侧壁上能够打定位孔，则本发明能够通过夹取块的内侧壁上的a定位销对样件侧壁上的定位孔进行定位并夹取。

进一步的，所述夹取块的内侧壁上还安装有采用柔性材料制成的防护块，防护块可以采用诸如ABS塑料之类的柔性材料制成，这样在夹取样件的过程中，能够防止夹持过程中由于夹紧力过大而对样件的表面刮花或者磨损。

进一步的，所述缓冲装置包括安装在控制板底部的上安装盖，安装在缓冲板顶部的下安装盖，并且在上安装盖与下安装盖内通过连接部件安装有阻尼橡胶球。阻尼橡胶球具有较强的弹性，在夹取样件的过程中，能够有效缓解样件在惯性外力作用下对所夹取的样件的破坏作用。

进一步的，所述支撑板上还安装有平行于传动丝杆的直线轴，并且在左夹紧臂与右夹紧臂上分别开设有与直线轴相对应的安装孔，在安装孔上分别设有便于左夹紧臂与右夹紧臂移动的直线轴承，直线轴贯穿直线轴承。所述直线轴能够起到导向作用，从而为左夹紧臂与右夹紧臂提供移动的平稳性，并且在左夹紧臂与右夹紧臂的安装孔中设有直线轴承，直线轴与直线轴承相配合，能够方便左夹紧臂与右夹紧臂的移动。

进一步的，所述直线轴设有四根，并且四根直线轴以传动丝杆为中心均匀对称分布在传动丝杆的周围。所述四根直线轴可以作为承力构件，以使作用在传动丝杆上的样件重力能够均匀的分布到每个直线轴上，从而对传动丝杆起到了保护作用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明通过带球轴承的拉杆与缓冲装置的共同作用，减轻了控制板传递给缓冲板的机器人手臂启动、停止时产生的惯性力，为柔性设计，保护了样件，缓冲了样件所受外力，使样件受外力干扰的程度降到最低，同时避免了人工操作产生的不利影响，实现了样件的快速柔性夹取、搬运，提高了生产效率，节约了劳动力成本；

(2)本发明的左滚珠丝杆与右滚珠丝杆的螺纹旋转方向相反，能够实现安装在传动丝杆上的左螺母与右螺母的同步相对运动，并最终通过控制伺服电机的转动方向与速度来控制左夹紧臂与右夹紧臂的平移方向与移动速度；

(3)本发明对侧壁上能够打定位孔的样件，通过夹取块内侧壁上的a定位销即可进行定位并夹取；对整体结构呈槽型结构的样件，通过左夹紧臂与右夹紧臂底部外侧壁的b定位销即可进行定位并夹取；对定位孔受限，不能将定位孔打在样件左右侧面而只能打在样件的上表面的样件，可以使用垂直板底部的c定位销首先对样件上表面的定位孔进行定位，再通过夹取块对样件整体进行承力夹持；

(4)本发明的夹取块的内侧壁上的采用柔性材料制成的防护块，能够防止夹持过程中由于夹紧力过大而对样件的表面刮花或者磨损；

(5)本发明的支撑板上安装的四根直线轴，一方面能够起到导向作用，为左夹紧臂与右夹紧臂提供移动的平稳性；另一方面，四根直线轴还可以作为承力构件，以使作用在传动丝杆上的样件重力能够均匀的分布到每个直线轴上，从而对传动丝杆起到了保护作用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本发明的正面轴测图；

图2为本发明的背面轴测图；

图3为左夹紧臂的结构示意图；

图4为本发明夹取a样件实施例示意图；

图5为本发明夹取b样件实施例示意图；

图6为本发明夹取c样件实施例示意图；

其中：1—控制板，2—缓冲装置，3—拉杆，4—缓冲板，5—同步带，6—左滚珠丝杆，7—直线轴，8—直线轴承，9—垂直板，10—左夹紧臂，11—右夹紧臂，12—b定位销，13—a定位销，14—防护块，15—c定位销，16—主动同步带轮，17—从动同步带轮，18—左螺母，19—右螺母，20—右滚珠丝杆，21—b联轴器，22—a联轴器，23—伺服电机，24—支撑板，25—夹取块，26—连接机构，27—a样件，28—b样件，29—c样件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

一种柔性自动对中机械手，如图1至图6所示，包括控制板1、缓冲板4、左滚珠丝杆6、左夹紧臂10、右夹紧臂11、右滚珠丝杆20，所述控制板1上刚性连接有连接机构26，并且本发明通过连接机构26与机器人手臂刚性连接。所述缓冲板4与控制板1平行设置，在控制板1与缓冲板4之间分别设有缓冲装置2、拉杆3、伺服电机23，缓冲装置2包括安装在控制板1底部的上安装盖，安装在缓冲板4顶部的下安装盖，并且在上安装盖与下安装盖内通过连接部件安装有阻尼橡胶球；拉杆3为四根，并且分别安装在控制板1与缓冲板4的四个角点上，所述拉杆3的两端分别通过球轴承与控制板1、缓冲板4相连接，控制板1、缓冲板4与拉杆3形成了平行四边形机构，此平行四边形机构能够起到变形协调的作用，同时缓冲装置2的柔性设计，在很大程度上减小了惯性外力对所夹取的样件的破坏作用。

本发明通过带球轴承的拉杆3与缓冲装置2的共同作用，减轻了控制板1传递给缓冲板4的机器人手臂启动、停止时产生的惯性力，为柔性设计，保护了样件，缓冲了样件所受外力，使样件受外力干扰的程度降到最低。同时避免了人工操作产生的不利影响，实现了样件的快速柔性夹取、搬运，提高了生产效率，节约了劳动力成本。

如图1至图6所示，所述伺服电机23的转轴上通过b联轴器21连接有主动同步带轮16，所述缓冲板4的两端分别固定连接有支撑板24，左滚珠丝杆6与右滚珠丝杆20分别安装在缓冲板4两端的支撑板24上，并且左滚珠丝杆6与右滚珠丝杆20之间通过a联轴器22连接成为传动丝杆，在传动丝杆上安装有带动传动丝杆同步转动的从动同步带轮17，所述主动同步带轮16通过同步带5与从动同步带轮17相连接。当伺服电机23的转轴转动时，能够通过同步带5带动传动丝杆的转动。所述左滚珠丝杆6与右滚珠丝杆20的螺纹旋转方向相反，并且左螺母18通过螺纹连接在左滚珠丝杆6，右螺母19通过螺纹连接在右滚珠丝杆20上，所述左夹紧臂10安装在左螺母18上，右夹紧臂11安装在右螺母19上。

由于左滚珠丝杆6与右滚珠丝杆20的螺纹旋转方向相反，当伺服电机23启动时，能够驱动左螺母18与右螺母19同步相对运动，并且左螺母18带动左夹紧臂10运动，右螺母19带动右夹紧臂11运动，左夹紧臂10与右夹紧臂11同步运动能够使样件的两侧被同时夹取，保证了样件吊运过程中的受力平衡。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1至图6所示，为了使本发明能够对多种样件进行夹取，所述左夹紧臂10与右夹紧臂11的底部内侧壁上分别设有用于夹取样件的夹取块25，并且在缓冲板4上连接有竖直向下的垂直板9，垂直板9的底部安装有竖直向下的c定位销15；所述左夹紧臂10与右夹紧臂11的底部外侧壁上分别安装有用于定位并夹取样件的b定位销12；所述夹取块25的内侧壁上安装有用于定位并夹取样件的a定位销13。

如图1至图6所示，所述夹取块25的内侧壁上设有多个用于安装a定位销13的孔位，所述左夹紧臂10与右夹紧臂11的底部外侧壁上设有多个用于安装b定位销12的孔位，所述垂直板9的底部设有多个用于安装c定位销15的孔位。当使用本发明夹取样件时，对侧壁上能够打定位孔的b样件28，通过夹取块25内侧壁上的a定位销13即可进行定位并夹取；对整体结构呈槽型结构的a样件27，通过左夹紧臂10与右夹紧臂11底部外侧壁的b定位销12即可进行定位并夹取；对定位孔受限，不能将定位孔打在样件左右侧面而只能打在样件的上表面的c样件29，可以使用垂直板9底部的c定位销15首先对c样件29上表面的定位孔进行定位，再通过夹取块25对c样件29整体进行承力夹持。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1至图6所示，为了避免样件在夹取过程中，由于夹紧力过大而对样件的表面刮花或者磨损，在所述夹取块25的内侧壁上还安装有采用柔性材料制成的防护块14，防护块14可以采用ABS塑料制作而成，但不仅限于ABS塑料这种材料。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1至图6所示，所述支撑板24上还安装有平行于传动丝杆的四根直线轴7，并且在左夹紧臂10与右夹紧臂11上分别开设有与直线轴7相对应的安装孔，在安装孔上分别设有便于左夹紧臂10与右夹紧臂11移动的直线轴承8，直线轴7贯穿直线轴承8。所述四根直线轴7以传动丝杆为中心均匀对称分布在传动丝杆的周围。

所述支撑板24上安装的四根直线轴7，一方面能够起到导向作用，为左夹紧臂10与右夹紧臂11提供移动的平稳性；另一方面，四根直线轴7还可以作为承力构件，以使作用在传动丝杆上的样件重力能够均匀的分布到每个直线轴7上，从而对传动丝杆起到了保护作用。并且在左夹紧臂10与右夹紧臂11的安装孔中设有直线轴承8，直线轴7与直线轴承8相配合，能够方便左夹紧臂10与右夹紧臂11的移动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解为：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种柔性自动对中机械手，在机械手上设置有用于连接机器人手臂的连接机构(26)，其特征在于：包括控制板(1)、缓冲板(4)、传动机构、夹取机构，所述控制板(1)与连接机构(26)相连接，缓冲板(4)与控制板(1)平行设置，在控制板(1)与缓冲板(4)之间分别设有缓冲装置(2)、拉杆(3)、伺服电机(23)，缓冲装置(2)分别与控制板(1)、缓冲板(4)的相对板面相连接，拉杆(3)的两端分别通过球轴承与控制板(1)、缓冲板(4)相连接，伺服电机(23)驱动传动机构，并且在缓冲板(4)的两端分别固定连接有支撑板(24)，所述传动机构安装在支撑板(24)上，所述夹取机构安装在传动机构上。

2.根据权利要求1所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述传动机构包括螺纹旋转方向相反的左滚珠丝杆(6)与右滚珠丝杆(20)、螺纹连接在左滚珠丝杆(6)上的左螺母(18)、螺纹连接在右滚珠丝杆(20)上的右螺母(19)，左滚珠丝杆(6)与右滚珠丝杆(20)之间通过a联轴器(22)连接成为传动丝杆，传动丝杆的两端安装在支撑板(24)上，并且在伺服电机(23)的转轴上通过b联轴器(21)连接有主动同步带轮(16)，在传动丝杆上安装有带动传动丝杆同步转动的从动同步带轮(17)，主动同步带轮(16)通过同步带(5)与从动同步带轮(17)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述夹取机构包括左夹紧臂(10)与右夹紧臂(11)，左夹紧臂(10)安装在左螺母(18)上，右夹紧臂(11)安装在右螺母(19)上。

4.根据权利要求3所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述左夹紧臂(10)与右夹紧臂(11)的底部内侧壁上分别设有用于夹取样件的夹取块(25)，并且在缓冲板(4)上连接有竖直向下的垂直板(9)，垂直板(9)的底部安装有竖直向下的c定位销(15)。

5.根据权利要求3所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述左夹紧臂(10)与右夹紧臂(11)的底部外侧壁上分别安装有用于定位并夹取样件的b定位销(12)。

6.根据权利要求4所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述夹取块(25)的内侧壁上安装有用于定位并夹取样件的a定位销(13)。

7.根据权利要求4所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述夹取块(25)的内侧壁上还安装有采用柔性材料制成的防护块(14)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述缓冲装置(2)包括安装在控制板(1)底部的上安装盖，安装在缓冲板(4)顶部的下安装盖，并且在上安装盖与下安装盖内通过连接部件安装有阻尼橡胶球。

9.根据权利要求3至7任一项所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述支撑板(24)上还安装有平行于传动丝杆的直线轴(7)，并且在左夹紧臂(10)与右夹紧臂(11)上分别开设有与直线轴(7)相对应的安装孔，在安装孔上分别设有便于左夹紧臂(10)与右夹紧臂(11)移动的直线轴承(8)，直线轴(7)贯穿直线轴承(8)。

10.根据权利要求9所述的一种柔性自动对中机械手，其特征在于：所述直线轴(7)设有四根，并且四根直线轴(7)以传动丝杆为中心均匀对称分布在传动丝杆的周围。