CN107511836A - 一种悬臂式旋转抓取机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬臂式旋转抓取手，包括控制系统和机械手系统，所述控制系统位于控制柜内，所述控制柜固接与固定机架上；所述机械手系统包括1轴旋转运动机构、2轴水平伸缩运动机构、3轴翻转运动机构和4轴末端旋转运动机构。本发明通过1轴旋转运动机构、2轴水平伸缩运动机构、3轴翻转运动机构和4轴末端旋转运动机构4个机构的组合运动缩短了末端机械手执行终端的运动时间，加快机械手的工作速度，提高了工作效率。此外，采用控制系统控制机械手系统，提高了机械手的安全性和稳定性。

Description

一种悬臂式旋转抓取机械手

技术领域

本发明涉及自动化领域，尤其涉及一种悬臂式旋转抓取机械手。

背景技术

当前许多生产流水线上的设备都是靠工人取料、放料，特别是在冲压、锻压等行业，由工人将前一工序的工件从压机中取出，放入下一工序的压机中，在这一过程中极易产生安全事故，另外人工操作，生产效率较低。此外，目前用于上下料的机械手存在着节拍慢、成本高，灵活性差的特点。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种操作安全、工作效率高、灵活性强的悬臂式旋转抓取机械手。

本发明采用的技术方案是：一种悬臂式旋转抓取手，包括控制系统和机械手系统，所述控制系统位于控制柜内，所述控制柜固接与固定机架上；所述机械手系统包括1轴旋转运动机构、2轴水平伸缩运动机构、3轴翻转运动机构和4轴末端旋转运动机构；

所述1轴旋转运动机构包括旋转机架，所述旋转机架固接于固定机架，所述旋转机架上固接有1#伺服马达，所述1#伺服马达的输出端键连接有1#同步带轮，所述1#同步带轮通过1#同步带和2#同步带轮同步连接，所述2#同步带轮键连接旋转轴，所述旋转轴装配在1#减速机上，所述1#减速机固接固定法兰，所述1#减速机的旋转轴固接输出法兰；

所述2轴水平伸缩运动机构包括滑台安装板，所述滑台安装板连接输出法兰；所述滑台安装板上固接有滑台，所述滑台上固接有翻转机架，所述滑台由伺服马达驱动；

所述3轴翻转运动机构包括电机安装板，所述电机安装板固接翻转机架，所述电机安装板上固接有2#减速机，所述2#减速机连接2#伺服马达；所述2#减速机的输出轴上键连接有3#同步带轮，3#同步带轮通过2#同步带同步连接有4#同步带轮，所述4#同步带轮固接翻转轴，所述翻转轴固接在交叉滚子轴承上；

所述4轴末端旋转运动机构包括末端旋转机架，所述末端旋转机架固接翻转轴；所述末端旋转机架固接有3#伺服马达，所述3#伺服马达传动联接3#减速机，所述3#减速机的输出端键连接5#同步带轮，所述5#同步带轮通过3#同步带同步连接6#同步带轮；所述6#同步带轮键连接传动轴，所述传动轴一端键连接6#同步带轮，另一端键连接7#同步带轮，所述7#同步带轮通过4#同步带同步连接8#同步带轮；所述8#同步带轮键连接末端旋转轴，所述末端旋转轴通过轴承固接末端轴承座，所述末端轴承座固接与末端旋转板，所述末端旋转轴上固接有抓手装置；所述1#伺服马达、2#伺服马达和3#伺服马达信号连接控制系统。

作为本发明的进一步改进，所述传动轴通过轴承固接在轴承座上，所述轴承座固接末端旋转机架。

作为本发明的进一步改进，所述固定机架的底部固接有底座。

作为本发明的进一步改进，所述1#减速机为谐波减速机，2#减速机和3#减速机为行星减速机。

作为本发明的更进一步改进，所述1#伺服马达、2#伺服马达和3#伺服马达均设有编码器。

本发明采用的有益效果是：本发明通过1轴旋转运动机构、2轴水平伸缩运动机构、3轴翻转运动机构和4轴末端旋转运动机构4个机构的组合运动缩短了末端机械手执行终端的运动时间，加快机械手的工作速度，提高了工作效率。此外，采用控制系统控制机械手系统，提高了机械手的安全性和稳定性。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为本发明的旋转运动机构和水平伸缩运动机构的示意图。

图3为本发明的翻转运动机构和末端旋转运动机构的示意图。

图中所示：1 底座，2 控制柜，3 1轴旋转运动机构，4 2轴水平伸缩运动机构，5 3轴翻转运动机构，6 4轴末端旋转运动机构，7 末端旋转机架，8 翻转机架，10 旋转机架，11固定机架，12 抓手装置，13 1#伺服马达，14 1#同步带轮，15 1#同步带，16 固定法兰，171#减速机，18 旋转轴，19 输出法兰，20 滑台安装板，21 滑台，22 1#同步带轮，23 4#同步带轮，24 翻转轴，25 2#同步带，26 2#伺服马达，27 2#减速机，28 电机安装板，29 3#同步带，30 交叉滚子轴承，31 5#同步带轮，32 3#同步带，33 6#同步带轮，34 传动轴，35 轴承座，36 4#同步带，37 8#同步带轮，38 末端旋转轴，39 末端轴承座，40 末端旋转板，41 7#同步带轮，42 3#减速机，43 3#伺服马达。

具体实施方式

下面结合图1至图3，对本发明做进一步的说明。

如图所示，一种悬臂式旋转抓取手，包括控制系统和机械手系统，所述控制系统位于控制柜2内，所述控制柜固接与固定机架11上；所述机械手系统包括1轴旋转运动机构3、2轴水平伸缩运动机构4、3轴翻转运动机构5和4轴末端旋转运动机构6；所述1轴旋转运动机构3包括旋转机架10，所述旋转机架10固接于固定机架11，所述旋转机架10上固接有1#伺服马达13，所述1#伺服马达13的输出端键连接有1#同步带轮14，所述1#同步带轮14通过1#同步带15和2#同步带轮22同步连接，所述2#同步带轮22键连接旋转轴18，所述旋转轴18装配在1#减速机17上，所述1#减速机17固接固定法兰16，所述1#减速机的旋转轴18固接输出法兰19；所述2轴水平伸缩运动机构4包括滑台安装板20，所述滑台安装板20连接输出法兰19；所述滑台安装板20上固接有滑台21，所述滑台21上固接有翻转机架8，所述滑台由伺服马达驱动；所述3轴翻转运动机构5包括电机安装板28，所述电机安装板28固接翻转机架8，所述电机安装板28上固接有2#减速机27，所述2#减速机连接2#伺服马达26；所述2#减速机27的输出轴上键连接有3#同步带轮29，3#同步带轮29通过2#同步带25同步连接有4#同步带轮23，所述4#同步带轮23固接翻转轴24，所述翻转轴24固接在交叉滚子轴承30上；所述4轴末端旋转运动机构包括末端旋转机架7，所述末端旋转机架7固接翻转轴24；所述末端旋转机架7固接有3#伺服马达43，所述3#伺服马达43传动联接3#减速机42，所述3#减速机42的输出端键连接5#同步带轮31，所述5#同步带轮31通过3#同步带32同步连接6#同步带轮33；所述6#同步带轮33键连接传动轴34，所述传动轴34一端键连接6#同步带轮33，另一端键连接7#同步带轮41，所述7#同步带轮41通过4#同步带36同步连接8#同步带轮37；所述8#同步带轮37键连接末端旋转轴38，所述末端旋转轴38通过轴承固接末端轴承座39，所述末端轴承座39固接于末端旋转板40，所述末端旋转轴38上固接有抓手装置12；所述1#伺服马达、2#伺服马达和3#伺服马达信号连接控制系统。

结合实施例，对本发明做进一步说明：

实施例1，如图1所示，一种悬臂式旋转抓取机械手，包括控制系统和机械手系统，所述控制系统安装在控制柜2内，控制柜安装在固定机架11上，固定机架11通过底座1安装在地面上。机械手系统包括1轴旋转运动机构3、2轴水平伸缩运动机构4、3轴翻转运动机构5、4轴末端旋转运动机构6。1轴旋转运动机构3与旋转机架10固定连接，旋转机架10安装在固定机架11上，1轴旋转运动机构3与2轴水平伸缩运动机构4固定连接在输出法兰19上，2轴水平伸缩运动机构4与3轴翻转运动机构5固定连接在翻转机架8上，3轴翻转运动机构5与4轴末端旋转运动机构6固定连接末端旋转机架7上，4轴末端旋转运动机构上装有抓手装置12。1轴旋转运动机构3、2轴水平伸缩运动机构4、3轴翻转运动机构5、4轴末端旋转运动机构6分别通过四个伺服马达驱动，伺服马达信号连接控制系统。

如图2所示：1轴旋转运动机构3由1#伺服马达13、1#同步带轮14、1#同步带15、2#同步带轮22、1#减速机17、旋转轴18、输出法兰19等构成；1#伺服马达13竖直安装在机架10，其输出端与1#同步带轮14通过键连接；2#同步带轮22与旋转轴18通过键固定连接，旋转轴18又安装在1#减速机17上；述1#减速机17的安装在固定法兰16上，另一侧与输出法兰19固定连接；1#同步带15将1#同步带轮14、2#同步带轮22同步连接；1#伺服马达通过1#同步带轮14、1#同步带15、1#同步带轮22、旋转轴18和1#减速机17带动输出法兰19实现旋转运动。

如图2所示：2轴水平伸缩运动机构4由滑台安装板20和滑台21构成；滑台21固定连接在滑台安装板20上，其滑块又安装在翻转机架8上；滑台21中的伺服马达驱动滑台带动翻转机架8实现水平伸缩运动，该伺服马达设有编码器并信号连接控制系统。

如图3所示：3轴翻转运动机构5由2#伺服马达26、2#减速机27、3#同步带轮29、2#同步带25、4#同步带轮23、翻转轴24、交叉滚子轴承30等构成；2#伺服马达26与2#减速机27固定连接；2#减速机27固定连接在电机安装板28，且其输出轴上装有3#同步带轮29，并通过键连接；电机安装板28固定连接在翻转机架8上；4#同步带轮23固定连接在翻转轴24上，且翻转轴24固定在交叉滚子轴承30上；2#同步带25将3#同步带轮29、4#同步带轮23同步连接；2#伺服马达26通过减速机27、3#同步带轮29、2#同步带25、4#同步带轮23带动翻转轴24、交叉滚子轴承29实现翻转运动。

如图3所示：4轴末端旋转运动机构由3#伺服马达43、3#减速机42、5#同步带轮31、3#同步带32、6#同步带轮33、传动轴34、7#同步带轮41、4#同步带36、8#同步带轮37、末端旋转轴38等构成。3#伺服马达43与3#减速机42固定连接；3#减速机42固定连接在末端旋转机架7上，且其输出轴上装有5#同步带轮31，并通过键连接；6#同步带轮33通过键与传动轴34固定连接；传动轴34通过轴承固定在轴承座35上，轴承座35固定末端旋转机架7上；传动轴34的一端通过键与6#同步带轮34固定连接，另一端则通过键与7#同步带轮41固定连接；8#同步带轮37通过键与末端旋转轴38固定连接；末端旋转轴38通过轴承固定在末端轴承座39，末端轴承座39固定在末端旋转板40上；3#同步带32将5#同步带轮31、6#同步带轮33同步连接；4#同步带36将7#同步带轮41、8#同步带轮37同步连接；3#伺服马达43通过5#同步带轮31、3#同步带32、6#同步带轮33、传动轴34、7#同步带轮41、4#同步带36、8#同步带轮37带动末端旋转轴38实现末端旋转运动。

本发明中1#减速机采用谐波减速机、2#减速机和3#减速机采用行星减速机。

本发明中各伺服马达均设有编码器，以便断电时各个伺服马达记忆各自驱动轴的位置。各伺服马达通过控制线连接到控制系统；控制系统由人工通过操作屏进行手动操控，操作屏包括触摸界面和手动输入设置，操作屏通过线缆连接到控制系统。

本发明4个轴的组合运动缩短了末端机械手执行终端的运动时间，加快机械手的工作速度，提高了工作效率。本发明采用控制系统控制机械手系统，提高了机械手的安全性和稳定性。

本发明各轴可模块化装配，提高了装配效率和客户定制的易操作性，此外，本发明选用传动精度较高的零部件，整机的定位精度和重复性较高。

本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种悬臂式旋转抓取手，其特征是包括控制系统和机械手系统，所述控制系统位于控制柜（2）内，所述控制柜固接与固定机架（11）上；所述机械手系统包括1轴旋转运动机构（3）、2轴水平伸缩运动机构（4）、3轴翻转运动机构（5）和4轴末端旋转运动机构（6）；

所述1轴旋转运动机构（3）包括旋转机架（10），所述旋转机架（10）固接于固定机架（11），所述旋转机架（10）上固接有1#伺服马达（13），所述1#伺服马达（13）的输出端键连接有1#同步带轮（14），所述1#同步带轮（14）通过1#同步带（15）和2#同步带轮（22）同步连接，所述2#同步带轮（22）键连接旋转轴（18），所述旋转轴（18）装配在1#减速机（17）上，所述1#减速机（17）固接固定法兰（16），所述1#减速机的旋转轴（18）固接输出法兰（19）；

所述2轴水平伸缩运动机构（4）包括滑台安装板（20），所述滑台安装板（20）连接输出法兰（19）；所述滑台安装板（20）上固接有滑台（21），所述滑台（21）上固接有翻转机架（8），所述滑台由伺服马达驱动；

所述3轴翻转运动机构（5）包括电机安装板（28），所述电机安装板（28）固接翻转机架（8），所述电机安装板（28）上固接有2#减速机（27），所述2#减速机连接2#伺服马达（26）；所述2#减速机（27）的输出轴上键连接有3#同步带轮（29），3#同步带轮（29）通过2#同步带（25）同步连接有4#同步带轮（23），所述4#同步带轮（23）固接翻转轴（24），所述翻转轴（24）固接在交叉滚子轴承（30）上；

所述4轴末端旋转运动机构包括末端旋转机架（7），所述末端旋转机架（7）固接翻转轴（24）；所述末端旋转机架（7）固接有3#伺服马达（43），所述3#伺服马达（43）传动联接3#减速机（42），所述3#减速机（42）的输出端键连接5#同步带轮（31），所述5#同步带轮（31）通过3#同步带（32）同步连接6#同步带轮（33）；所述6#同步带轮（33）键连接传动轴（34），所述传动轴（34）一端键连接6#同步带轮（33），另一端键连接7#同步带轮（41），所述7#同步带轮（41）通过4#同步带（36）同步连接8#同步带轮（37）；所述8#同步带轮（37）键连接末端旋转轴（38），所述末端旋转轴（38）通过轴承固接末端轴承座（39），所述末端轴承座（39）固接于末端旋转板（40），所述末端旋转轴（38）上固接有抓手装置（12）；

所述1#伺服马达、2#伺服马达和3#伺服马达信号连接控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种悬臂式旋转抓取手，其特征是所述传动轴（34）通过轴承固接在轴承座（35）上，所述轴承座（35）固接末端旋转机架（7）。

3.根据权利要求1所述的一种悬臂式旋转抓取手，其特征是所述固定机架（11）的底部固接有底座（1）。

4.根据权利要求1所述的一种悬臂式旋转抓取手，其特征是所述1#减速机为谐波减速机，2#减速机和3#减速机为行星减速机。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种悬臂式旋转抓取手，其特征是所述1#伺服马达、2#伺服马达和3#伺服马达均设有编码器。