CN107745393A - 用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手 - Google Patents

用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手 Download PDF

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CN107745393A CN201710955970.0A CN201710955970A CN107745393A CN 107745393 A CN107745393 A CN 107745393A CN 201710955970 A CN201710955970 A CN 201710955970A CN 107745393 A CN107745393 A CN 107745393A
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刘国文
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    • B25J19/06—Safety devices

Abstract

本发明涉及用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手。Z轴移行驱动装置具有一个可沿竖直方向上下运动的移动件；第一旋转臂装置中的移动连接架与移动件固定连接，第一伺服电机和第一减速器安装在移动连接架上并相互连接，第二旋转臂装置中的大臂尾端与第一减速器的输出轴固定连接，第二伺服电机和第二减速器安装在大臂头端并相互连接；第三旋转臂装置中的悬臂的尾端与第二减速器的输出轴固定连接，第三伺服电机设置在悬臂内部，第三伺服电机的输出轴通过驱动轴、主动锥齿轮和从动锥齿轮与第三减速器的输入轴传动连接，夹料手爪安装在第三减速器的输出轴上。本发明结构紧凑、设计合理、操作方便，适用于轴承套圈锻压上下料的工作场合。

Description

用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手
技术领域
本发明涉及一种用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，属于机械手设计制造技术领域。
背景技术
机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，其具有作业准确的优点，在复杂环境中完成作业的能力强。随着科技日新月益的发展，机械手在生产生活中的应用越来越广泛。
在轴承套圈锻压自动化行业中，为适应恶劣的工作环境、保障工人作业安全、降低用工成本，机械手是必不可少的。目前所用的机械手均为传统的五轴或六轴关节机器人，该类机器人具有很高的自由度，适合于几乎任何轨迹或角度的作业。但是其价格高，导致初期投资的成本高、且对其编程和计算机模拟过程耗费时间长，所以这就要求所需机械手不仅价格适中、结构简单且更易于示教编程。如果客户生产现场的空间很狭窄，那么传统的五轴或六轴关节机器人便很难“一展身手”。为此，申请人研发了以下的平面关节机械手来专门解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种平面关节机械手，其结构紧凑、设计合理、操作方便，特别适用于轴承套圈锻压上下料的工作场合。
按照本发明提供的技术方案：用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：包括Z轴移行驱动装置、第一旋转臂装置、第二旋转臂装置、第三旋转臂装置和夹料手爪；所述Z轴移行驱动装置具有一个可沿竖直方向上下运动的移动件；所述第一旋转臂装置包括移动连接架、第一伺服电机和第一减速器，所述移动连接架与Z轴移行驱动装置中的移动件固定连接，所述第一伺服电机和第一减速器安装在移动连接架上，第一伺服电机的输出轴与第一减速器的输入轴相连接；所述第二旋转臂装置包括大臂、第二伺服电机和第二减速器，所述大臂的尾端与第一减速器的输出轴固定连接，所述第二伺服电机和第二减速器安装在大臂的头端，第二伺服电机的输出轴与第二减速器的输入轴相连接；所述第三旋转臂装置包括悬臂、第三伺服电机、联轴器、驱动轴、壳体、主动锥齿轮、第三减速器和从动锥齿轮，所述悬臂的尾端与第二减速器的输出轴固定连接，所述第三伺服电机设置在悬臂内部，第三伺服电机的输出轴通过联轴器与驱动轴一端连接，所述壳体固定安装在悬臂前端，所述驱动轴通过转动支承组件支撑安装在壳体内，驱动轴另一端安装主动锥齿轮，所述第三减速器安装在壳体前端下部，且第三减速器的输入轴与所述驱动轴垂直，第三减速器的输入轴上安装有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相啮合；所述夹料手爪安装在第三减速器的输出轴上。
作为本发明的进一步改进，所述Z轴移行驱动装置包括立柱、丝杆、驱动电机、电机座、传动联轴器、连接板、螺母、直线导轨和直线滑块；所述丝杆竖向设置，丝杆上端通过轴承支承安装在电机座内，所述电机座固定安装在立柱顶部，所述丝杆下端通过轴承支承安装在轴承座内，所述轴承座固定在立柱上；所述驱动电机固定安装在电机座上，驱动电机的输出轴通过传动联轴器与丝杆固定连接，丝杆装配有与其构成螺纹传动配合的螺母，所述螺母作为移动件，螺母通过连接板与移动连接架固定连接；所述丝杆的两边设有两根与其平行的直线导轨，所述直线导轨固定在立柱上，直线导轨上配有直线滑块，所述移动连接架与所述直线滑块固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述平面关节机械手还设有用于限制移动连接架移动距离的行程限制机构；所述行程限制机构包括开关支架、行程开关和撞块组件，所述开关支架固定安装在移动连接架上，所述行程开关安装在开关支架上，所述撞块组件有两个，两个撞块组件一上一下地安装在立柱上，撞块组件用于与行程开关配合。
作为本发明的进一步改进，所述撞块组件包括撞块槽板、卡紧块和短撞块，所述撞块槽板用螺钉固定在立柱前侧面上，所述短撞块通过卡紧块卡紧固定，所述卡紧块用螺钉固定在撞块槽板上。
作为本发明的进一步改进，所述Z轴移行驱动装置还设有铠甲防护罩，所述铠甲防护罩包括防护罩挡边、上伸缩式防护盔甲、下伸缩式防护盔甲和盔甲导轨和盔甲滑块，两块防护罩挡边分别设置在两根直线导轨的外侧并固定连接在立柱上，每块防护罩挡边的内侧均安装有一根竖向设置的盔甲导轨，每根盔甲导轨上均配有若干个盔甲滑块；所述上伸缩式防护盔甲设置在移动连接架的上方，上伸缩式防护盔甲的下端与移动连接架连接，上伸缩式防护盔甲的两侧边分别与两根盔甲导轨上部的盔甲滑块连接；所述下伸缩式防护盔甲设置在移动连接架的下方，下伸缩式防护盔甲的上端与移动连接架连接，下伸缩式防护盔甲的两侧边分别与两根盔甲导轨下部的盔甲滑块连接。
作为本发明的进一步改进，所述转动支承组件包括角接触球轴承、深沟球轴承和轴承套，所述驱动轴前端通过角接触球轴承支承，所述角接触球轴承安装在壳体内；所述驱动轴后端通过深沟球轴承支承，所述深沟球轴承安装在轴承套内，所述轴承套用螺钉固定在壳体后端面上。
作为本发明的进一步改进，所述转动支承组件还包括压盖和隔套，所述压盖用螺钉固定在壳体后端面的安装凹腔内，所述角接触球轴承外圈的两端分别通过压盖和壳体内的台阶定位；所述隔套套装在驱动轴上，隔套前端与所述主动锥齿轮相抵，所述角接触球轴承内圈的两端分别通过隔套后端和驱动轴上的台阶定位。
作为本发明的进一步改进，所述大臂的前端下表面设有用于限制悬臂旋转角度范围的防撞块。
作为本发明的进一步改进，所述第一伺服电机上配有第一电机罩，所述第一电机罩上设有防水盒接头；所述大臂上配有大臂盖板，所述大臂盖板上设有防水盒接头；所述第二伺服电机上配有第二电机罩，所述第二电机罩上设有防水盒接头；所述悬臂上配有悬臂盖板，所述悬臂盖板上设有防水盒接头。
作为本发明的进一步改进，所述第一减速器、第二减速器和第三减速器均采用关节减速器。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1)、本发明机械手中的机械臂可沿竖直方向上下运动，以适应锻压机内模具的不等高特点。
2)、本发明机械手中的机械臂具有三个平行的旋转轴，可各自绕其中心进行旋转运动，平面内最大工作半径大，运动范围广，可应用于不同吨位的锻压机。
3)本发明机械手中的Z轴移行驱动装置结构紧凑，设有铠甲防护罩，安全性能高。
附图说明
图1为本发明实施例的立体结构示意图。
图2为本发明实施例的整体结构剖视图。
图3为本发明实施例中Z轴移行驱动装置的结构主视图。
图4为图3中的A-A向结构剖视图。
图5为本发明实施例中第一旋转臂装置的结构俯视图。
图6为本发明实施例中第三旋转臂装置的结构主剖视图。
图7为本发明实施例中第三旋转臂装置的结构俯视图。
图8为本发明实施例中第三旋转臂装置的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：实施例中给出了一种用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其主要由Z轴移行驱动装置1、第一旋转臂装置2、第二旋转臂装置3、第三旋转臂装置4和夹料手爪5几大部分组成；所述Z轴移行驱动装置1具有一个可沿竖直方向上下运动的移动件；所述第一旋转臂装置2包括移动连接架2.1、第一伺服电机2.2和第一减速器2.3，所述移动连接架2.1与Z轴移行驱动装置1中的移动件固定连接，所述第一伺服电机2.2和第一减速器2.3安装在移动连接架2.1上，第一伺服电机2.2的输出轴与第一减速器2.3的输入轴相连接；所述第二旋转臂装置3包括大臂3.1、第二伺服电机3.2和第二减速器3.3，所述大臂3.1的尾端与第一减速器2.3的输出轴固定连接，所述第二伺服电机3.2和第二减速器3.3安装在大臂3.1的头端，第二伺服电机3.2的输出轴与第二减速器3.3的输入轴相连接；所述第三旋转臂装置4包括悬臂4.1、第三伺服电机4.2、联轴器4.4、驱动轴4.5、壳体4.6、主动锥齿轮4.7、第三减速器4.3和从动锥齿轮4.8，所述悬臂4.1的尾端与第二减速器3.3的输出轴固定连接，所述第三伺服电机4.2设置在悬臂4.1内部，第三伺服电机4.2的输出轴通过联轴器4.4与驱动轴4.5一端连接，所述壳体4.6固定安装在悬臂4.1前端，所述驱动轴4.5通过转动支承组件支撑安装在壳体4.6内，驱动轴4.5另一端安装主动锥齿轮4.7，所述第三减速器4.3安装在壳体4.6前端下部，且第三减速器4.3的输入轴与所述驱动轴4.5垂直，第三减速器4.3的输入轴上安装有从动锥齿轮4.8，所述从动锥齿轮4.8与所述主动锥齿轮4.7相啮合；所述夹料手爪5安装在第三减速器4.3的输出轴上。
如图1～图4所示，本实施例中，所述Z轴移行驱动装置1主要由立柱1.4、丝杆1.5、驱动电机1.1、电机座1.2、传动联轴器1.3、连接板1.7、螺母1.6、直线导轨1.8和直线滑块1.9等组成；所述丝杆1.5竖向设置，丝杆1.5上端通过轴承支承安装在电机座1.2内，所述电机座1.2固定安装在立柱1.4顶部，所述丝杆1.5下端通过轴承支承安装在轴承座1.10内，所述轴承座1.10固定在立柱1.4上；所述驱动电机1.1固定安装在电机座1.2上，驱动电机1.1的输出轴通过传动联轴器1.3与丝杆1.5固定连接，丝杆1.5装配有与其构成螺纹传动配合的螺母1.6，所述螺母1.6作为移动件，螺母1.6通过连接板1.7与移动连接架2.1固定连接；所述丝杆1.5的两边设有两根与其平行的直线导轨1.8，所述直线导轨1.8固定在立柱1.4上，直线导轨1.8上配有直线滑块1.9，所述移动连接架2.1与所述直线滑块1.9固定连接。
如图1～图5所示，本实施例中，所述平面关节机械手还设有用于限制移动连接架2.1移动距离的行程限制机构；所述行程限制机构包括开关支架2.5、行程开关2.6和撞块组件，所述开关支架2.5固定安装在移动连接架2.1上，所述行程开关2.6安装在开关支架2.5上，所述撞块组件有两个，两个撞块组件一上一下地安装在立柱1.4上，撞块组件用于与行程开关2.6配合。所述撞块组件主要由撞块槽板1.11、卡紧块1.12和短撞块1.13组成，所述撞块槽板1.11用螺钉固定在立柱1.4前侧面上，所述短撞块1.13通过卡紧块1.12卡紧固定，所述卡紧块1.12用螺钉固定在撞块槽板1.11上。
如图1～图4所示，本实施例中，所述Z轴移行驱动装置1还设有铠甲防护罩。所述铠甲防护罩主要由防护罩挡边1.14、上伸缩式防护盔甲1.15、下伸缩式防护盔甲1.16和盔甲导轨1.17和盔甲滑块1.18组成，两块防护罩挡边1.14分别设置在两根直线导轨1.8的外侧并固定连接在立柱1.4上，每块防护罩挡边1.14的内侧均安装有一根竖向设置的盔甲导轨1.17，每根盔甲导轨1.17上均配有若干个盔甲滑块1.18；所述上伸缩式防护盔甲1.15设置在移动连接架2.1的上方，上伸缩式防护盔甲1.15的下端与移动连接架2.1连接，上伸缩式防护盔甲1.15的两侧边分别与两根盔甲导轨1.17上部的盔甲滑块1.18连接；所述下伸缩式防护盔甲1.16设置在移动连接架2.1的下方，下伸缩式防护盔甲1.16的上端与移动连接架2.1连接，下伸缩式防护盔甲1.16的两侧边分别与两根盔甲导轨1.17下部的盔甲滑块1.18连接。
如图6～图8所示，本实施例中，用于支承驱动轴4.5的转动支承组件主要由角接触球轴承4.9、深沟球轴承4.10、轴承套4.11、压盖4.12和隔套4.13组成，所述驱动轴4.5前端通过角接触球轴承4.9支承，所述角接触球轴承4.9安装在壳体4.6内，所述压盖4.12用螺钉固定在壳体4.6上，所述角接触球轴承4.9外圈的两端分别通过压盖4.12和壳体4.6内的台阶定位；所述隔套4.13套装在驱动轴4.5上，隔套4.13前端与所述主动锥齿轮4.7相抵，所述角接触球轴承4.9内圈的两端分别通过隔套4.13后端和驱动轴4.5上的台阶定位；所述驱动轴4.5后端通过深沟球轴承4.10支承，所述深沟球轴承4.10安装在轴承套4.11内，所述轴承套4.11用螺钉固定在壳体4.6后端面上的安装凹腔内。
如图1、图2所示，本实施例中，所述大臂3.1的前端下表面设有用于限制悬臂4.1旋转角度范围的防撞块3.6。
所述第一伺服电机2.2上配有第一电机罩2.4，所述第一电机罩2.4上设有防水盒接头；所述大臂3.1上配有大臂盖板3.5，所述大臂盖板3.5上设有防水盒接头；所述第二伺服电机3.2上配有第二电机罩3.4，所述第二电机罩3.4上设有防水盒接头；所述悬臂4.1上配有悬臂盖板4.14，所述悬臂盖板4.14上设有防水盒接头。
本实施例中，所述第一减速器2.3、第二减速器3.3和第三减速器4.3均优选采用关节减速器。所述立柱1.4上方可安装吊环，以方便起吊；立柱1.4后侧设有调整螺栓，可将本发明方便地装配于锻压机上。

Claims (10)

1.用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：包括Z轴移行驱动装置(1)、第一旋转臂装置(2)、第二旋转臂装置(3)、第三旋转臂装置(4)和夹料手爪(5)；所述Z轴移行驱动装置(1)具有一个可沿竖直方向上下运动的移动件；所述第一旋转臂装置(2)包括移动连接架(2.1)、第一伺服电机(2.2)和第一减速器(2.3)，所述移动连接架(2.1)与Z轴移行驱动装置(1)中的移动件固定连接，所述第一伺服电机(2.2)和第一减速器(2.3)安装在移动连接架(2.1)上，第一伺服电机(2.2)的输出轴与第一减速器(2.3)的输入轴相连接；所述第二旋转臂装置(3)包括大臂(3.1)、第二伺服电机(3.2)和第二减速器(3.3)，所述大臂(3.1)的尾端与第一减速器(2.3)的输出轴固定连接，所述第二伺服电机(3.2)和第二减速器(3.3)安装在大臂(3.1)的头端，第二伺服电机(3.2)的输出轴与第二减速器(3.3)的输入轴相连接；所述第三旋转臂装置(4)包括悬臂(4.1)、第三伺服电机(4.2)、联轴器(4.4)、驱动轴(4.5)、壳体(4.6)、主动锥齿轮(4.7)、第三减速器(4.3)和从动锥齿轮(4.8)，所述悬臂(4.1)的尾端与第二减速器(3.3)的输出轴固定连接，所述第三伺服电机(4.2)设置在悬臂(4.1)内部，第三伺服电机(4.2)的输出轴通过联轴器(4.4)与驱动轴(4.5)一端连接，所述壳体(4.6)固定安装在悬臂(4.1)前端，所述驱动轴(4.5)通过转动支承组件支撑安装在壳体(4.6)内，驱动轴(4.5)另一端安装主动锥齿轮(4.7)，所述第三减速器(4.3)安装在壳体(4.6)前端下部，且第三减速器(4.3)的输入轴与所述驱动轴(4.5)垂直，第三减速器(4.3)的输入轴上安装有从动锥齿轮(4.8)，所述从动锥齿轮(4.8)与所述主动锥齿轮(4.7)相啮合；所述夹料手爪(5)安装在第三减速器(4.3)的输出轴上。
2.如权利要求1所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述Z轴移行驱动装置(1)包括立柱(1.4)、丝杆(1.5)、驱动电机(1.1)、电机座(1.2)、传动联轴器(1.3)、连接板(1.7)、螺母(1.6)、直线导轨(1.8)和直线滑块(1.9)；所述丝杆(1.5)竖向设置，丝杆(1.5)上端通过轴承支承安装在电机座(1.2)内，所述电机座(1.2)固定安装在立柱(1.4)顶部，所述丝杆(1.5)下端通过轴承支承安装在轴承座(1.10)内，所述轴承座(1.10)固定在立柱(1.4)上；所述驱动电机(1.1)固定安装在电机座(1.2)上，驱动电机(1.1)的输出轴通过传动联轴器(1.3)与丝杆(1.5)固定连接，丝杆(1.5)装配有与其构成螺纹传动配合的螺母(1.6)，所述螺母(1.6)作为移动件，螺母(1.6)通过连接板(1.7)与移动连接架(2.1)固定连接；所述丝杆(1.5)的两边设有两根与其平行的直线导轨(1.8)，所述直线导轨(1.8)固定在立柱(1.4)上，直线导轨(1.8)上配有直线滑块(1.9)，所述移动连接架(2.1)与所述直线滑块(1.9)固定连接。
3.如权利要求2所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述平面关节机械手还设有用于限制移动连接架(2.1)移动距离的行程限制机构；所述行程限制机构包括开关支架(2.5)、行程开关(2.6)和撞块组件，所述开关支架(2.5)固定安装在移动连接架(2.1)上，所述行程开关(2.6)安装在开关支架(2.5)上，所述撞块组件有两个，两个撞块组件一上一下地安装在立柱(1.4)上，撞块组件用于与行程开关(2.6)配合。
4.如权利要求3所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述撞块组件包括撞块槽板(1.11)、卡紧块(1.12)和短撞块(1.13)，所述撞块槽板(1.11)用螺钉固定在立柱(1.4)前侧面上，所述短撞块(1.13)通过卡紧块(1.12)卡紧固定，所述卡紧块(1.12)用螺钉固定在撞块槽板(1.11)上。
5.如权利要求2所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述Z轴移行驱动装置(1)还设有铠甲防护罩，所述铠甲防护罩包括防护罩挡边(1.14)、上伸缩式防护盔甲(1.15)、下伸缩式防护盔甲(1.16)和盔甲导轨(1.17)和盔甲滑块(1.18)，两块防护罩挡边(1.14)分别设置在两根直线导轨(1.8)的外侧并固定连接在立柱(1.4)上，每块防护罩挡边(1.14)的内侧均安装有一根竖向设置的盔甲导轨(1.17)，每根盔甲导轨(1.17)上均配有若干个盔甲滑块(1.18)；所述上伸缩式防护盔甲(1.15)设置在移动连接架(2.1)的上方，上伸缩式防护盔甲(1.15)的下端与移动连接架(2.1)连接，上伸缩式防护盔甲(1.15)的两侧边分别与两根盔甲导轨(1.17)上部的盔甲滑块(1.18)连接；所述下伸缩式防护盔甲(1.16)设置在移动连接架(2.1)的下方，下伸缩式防护盔甲(1.16)的上端与移动连接架(2.1)连接，下伸缩式防护盔甲(1.16)的两侧边分别与两根盔甲导轨(1.17)下部的盔甲滑块(1.18)连接。
6.如权利要求1所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述转动支承组件包括角接触球轴承(4.9)、深沟球轴承(4.10)和轴承套(4.11)，所述驱动轴(4.5)前端通过角接触球轴承(4.9)支承，所述角接触球轴承(4.9)安装在壳体(4.6)内；所述驱动轴(4.5)后端通过深沟球轴承(4.10)支承，所述深沟球轴承(4.10)安装在轴承套(4.11)内，所述轴承套(4.11)用螺钉固定在壳体(4.6)后端面上。
7.如权利要求1所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述转动支承组件还包括压盖(4.12)和隔套(4.13)，所述压盖(4.12)用螺钉固定在壳体(4.6)后端面的安装凹腔内，所述角接触球轴承(4.9)外圈的两端分别通过压盖(4.12)和壳体(4.6)内的台阶定位；所述隔套(4.13)套装在驱动轴(4.5)上，隔套(4.13)前端与所述主动锥齿轮(4.7)相抵，所述角接触球轴承(4.9)内圈的两端分别通过隔套(4.13)后端和驱动轴(4.5)上的台阶定位。
8.如权利要求1所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述大臂(3.1)的前端下表面设有用于限制悬臂(4.1)旋转角度范围的防撞块(3.6)。
9.如权利要求1所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述第一伺服电机(2.2)上配有第一电机罩(2.4)，所述第一电机罩(2.4)上设有防水盒接头；所述大臂(3.1)上配有大臂盖板(3.5)，所述大臂盖板(3.5)上设有防水盒接头；所述第二伺服电机(3.2)上配有第二电机罩(3.4)，所述第二电机罩(3.4)上设有防水盒接头；所述悬臂(4.1)上配有悬臂盖板(4.14)，所述悬臂盖板(4.14)上设有防水盒接头。
10.如权利要求1所述的用于轴承套圈锻压上下料的平面关节机械手，其特征在于：所述第一减速器(2.3)、第二减速器(3.3)和第三减速器(4.3)均采用关节减速器。
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