CN108792612B - 一种搬运机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公开一种搬运机械手，涉及搬运机构技术领域。搬运机械手包括用于提供驱动力的驱动组件，以及用于抓取和释放工件的抓取组件，还包括：转动臂的一端与驱动组件的输出端连接，另一端与抓取组件连接；平衡组件的一端与驱动组件的输出端连接，平衡组件的另一端与转动臂连接，驱动组件的输出端转动以驱动转动臂动作以实现抓取组件在第一工位和第二工位之间的移动，驱动组件驱动平衡组件动作以实现抓取组件抓取的工件在移动过程中处于竖直方向；控制组件与驱动组件电连接，控制组件通过检测驱动组件的输出端的转动角度以限定第一工位和第二工位的位置。该搬运机械手结构简单，在搬运目标工件过程中运行平稳可靠，运行速度快。

Description

一种搬运机械手
技术领域
本发明专利涉及搬运机构技术领域，尤其涉及一种搬运机械手。
背景技术
搬运机构的作用是将目标工件从一个工位转移到另一个工位上，以实现目标工件的搬运，同时还需要保证目标工件不能旋转或翻转，只能使目标工件沿竖直方向提升和放下。
为了实现上述搬运过程，现有技术中的搬运机构通常有两种：一种为以气缸作为动力源，通过气缸的伸缩提升和放下工件以实现搬运；另一种为通过凸轮旋转为动力源，通过凸轮轨迹提升和放下工件以实现搬运。但这两种机构都存在缺点：(1)以气缸作为动力源的搬运机构，其运行速度较慢，以防止移载过程中存在气缸带来的冲击载荷，同时机构的稳定性较差；(2)通过凸轮旋转为动力源的搬运机构，虽然速度有明显提高，但该结构设计较为复杂，加工成本高，维护也不方便。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种搬运机械手，结构简单，可靠性高，在搬运目标工件过程中运行平稳可靠，运行速度快。
本发明采用以下技术方案：
一种搬运机械手，包括：用于提供驱动力的驱动组件，和用于抓取和释放工件的抓取组件，还包括：
转动臂，转动臂的一端与驱动组件的输出端连接，另一端与抓取组件连接；
平衡组件，平衡组件的一端与驱动组件的输出端连接，平衡组件的另一端与转动臂连接，驱动组件的输出端转动以驱动转动臂动作以实现抓取组件在第一工位和第二工位之间的移动，驱动组件驱动平衡组件动作以实现抓取组件抓取的工件在移动过程中处于竖直方向；
控制组件，控制组件与驱动组件电连接，控制组件通过检测驱动组件的输出端的转动角度以限定第一工位和第二工位的位置。
作为本发明的一种优选方案，转动臂包括第一连杆、第二连杆和连接部，第一连杆和连接部铰接，第二连杆与连接部固定，第一连杆远离连接部的一端与驱动组件的输出端连接，第二连杆远离连接部的一端与抓取组件连接。
作为本发明的一种优选方案，连接部包括相互连接的固定块和转动轴，固定块与第二连杆固定，第一连杆上设置有连接孔，转动轴穿过连接孔与第一连杆铰接。
作为本发明的一种优选方案，平衡组件设置在驱动组件和转动臂之间，平衡组件包括第一带轮、第二带轮和皮带，第一带轮与驱动组件的输出端连接，转动轴穿过第一连杆与第二带轮连接，驱动组件的输出端转动带动第一带轮转动，第一带轮通过皮带将驱动力传递给第二带轮，第二带轮通过转动轴驱动第二连杆绕转动轴转动。
作为本发明的一种优选方案，驱动组件为双出轴步进电机，转动臂和平衡组件与双出轴步进电机的一个输出轴连接，控制组件设置在双出轴步进电机的另一个输出轴的一侧。
作为本发明的一种优选方案，控制组件包括感应片和三组光电开关，感应片与双出轴步进电机的另一个输出轴轴端固定，感应片上设置有槽口，三组光电开关包括沿双出轴步进电机的另一个输出轴周向设置的第一光电开关、第二光电开关和第三光电开关，第一光电开关和第二光电开关设置在第三光电开关的两侧，第一光电开关限定第一工位的位置，第二光电开关限定第二工位的位置，第三光电开关限定初始调零位置。
作为本发明的一种优选方案，还包括安装板，安装板与第二连杆远离连接部的一端连接，安装板上固定有多个抓取组件。
作为本发明的一种优选方案，抓取组件为真空吸盘。
作为本发明的一种优选方案，还包括卡盘，卡盘将第一连杆与驱动组件的输出端固定。
作为本发明的一种优选方案，还包括支撑架，支撑架的顶端支撑有所述驱动组件。
本发明的有益效果为：
本发明提出的一种搬运机械手，通过设置转动臂实现抓取组件在第一工位和第二工位之间的移动；通过设置平衡组件实现抓取组件抓取的工件在移动过程中处于竖直方向；通过设置控制组件检测驱动组件的输出端的转动的角度以限定第一工位和第二工位的位置。该搬运机械手结构简单，可靠性高，在搬运目标工件过程中运行平稳可靠，工件在移动过程中始终处于竖直方向，运行速度快。
附图说明
图1是本发明提供的搬运机械手的结构示意图；
图2是图1中A处的爆炸图；
图3是本发明提供的搬运机械手的俯视图；
图4是本发明提供的搬运机械手的后视图。
图中：
1、驱动组件；
2、抓取组件；
3、转动臂；31、第一连杆；32、第二连杆；33、连接部；331、固定块；332、转动轴；
4、平衡组件；41、第一带轮；42、第二带轮；43、皮带；
5、控制组件；51、感应片；52、第一光电开关；53、第二光电开关；54、第三光电开关；
6、安装板；
7、卡盘；
8、支撑架；81、底座；82、立柱；83、容纳框。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明提供的搬运机械手的结构示意图，如图1所示，该搬运机械手主要包括驱动组件1、抓取组件2、转动臂3、平衡组件4(如图3所示)和控制组件5。具体地，驱动组件1用于提供驱动力，抓取组件2用于抓取和释放工件，转动臂3为传递动力的连杆结构，转动臂3的一端与驱动组件1的输出端连接，另一端与抓取组件2连接，平衡组件4的一端与驱动组件1的输出端连接，平衡组件4的另一端与转动臂3连接。驱动组件1的输出端转动以提供驱动力，驱动转动臂3动作，转动臂3带动抓取组件2以实现在第一工位和第二工位之间的移动；同时，驱动组件1驱动平衡组件4动作以实现抓取组件2抓取的工件在移动过程中处于竖直方向。进一步地，控制组件5与驱动组件1电连接，控制组件5通过检测驱动组件1的输出端的转动的角度以限定第一工位和第二工位的位置。即，在本发明中，通过设置转动臂3实现抓取组件2在第一工位和第二工位之间的移动，而第一工位和第二工位的具体位置是可以通过控制组件5限定的；通过设置平衡组件4实现抓取组件2抓取的工件在移动过程中处于竖直方向，使得工件的运动更加平稳。该搬运机械手结构简单，可靠性高，在搬运目标工件过程中运行平稳可靠，工件在移动过程中始终处于竖直方向，运行速度快。
具体地，如图1所示，整个搬运机械手通过支撑架8作为支撑，其中支撑架8包括底座81和垂直于底座81固定的立柱82，立柱82远离底座81的一端连接有容纳框83，容纳框83容纳驱动组件1。图1中容纳框83为框架结构，驱动组件1可以与容纳框83通过螺纹连接等方式固定。进一步地，驱动组件1为步进电机，因为步进电机一方面能够准确地提供转速和转矩，另一方面步进电机的控制精度更高；驱动组件1优选为双出轴步进电机，选用双出轴步进电机的好处在于，转动臂3和平衡组件4可以与双出轴步进电机的一个输出轴连接，控制组件5可以设置在双出轴步进电机的另一个输出轴的一侧，这种设置使得对工件进行夹取和搬运的功能集中在双出轴步进电机的一侧，对双出轴步进电机的控制设置在其另一侧，既节省空间，提高了效率，同时实施动作和控制过程不产生干扰或干涉，效果更好。
图2为图1中A处的爆炸图，从图2中可见，转动臂3包括第一连杆31、第二连杆32和连接部33，第一连杆31和连接部33铰接，第二连杆32与连接部33固定；第一连杆31远离连接部33的一端与驱动组件1的输出端连接，具体地，还包括卡盘7，卡盘7将第一连杆31与驱动组件1的输出端固定(图1所示)。具体地，从图2中可见，连接部33包括相互连接的固定块331和转动轴332，固定块331与第二连杆32固定，第一连杆31上设置有连接孔，转动轴332穿过连接孔与第一连杆31铰接。进一步地，转动轴332可以设置为如图2所示的螺钉状，固定块331上开设凹槽，转动轴332能穿过连接孔与第一连杆31铰接，转动轴332能与固定块331上的凹槽卡合，并通过连接件固定。可以预计地是，为了实现第一连杆31和连接部33铰接，使得第二连杆32能够绕转动轴332转动，在第一连杆31与转动轴332的连接处可以设置轴承，使得转动轴332的转动更顺畅。第二连杆32远离连接部33的一端与抓取组件2连接(图1所示)，具体地，安装板6(图1所示)与第二连杆32远离连接部33的一端连接，安装板6上固定有多个抓取组件2，抓取组件2优选为真空吸盘。
图3为本发明提供的搬运机械手的俯视图，从图3可见，平衡组件4设置在驱动组件1和转动臂3之间，平衡组件4包括第一带轮41、第二带轮42和皮带43。具体地，第一带轮41与驱动组件1的输出端连接，第二带轮42设置在第一连杆31远离主动轴的一端，皮带43套设在第一带轮41和第二带轮42上，因此平衡组件4能够跟随第一连杆31转动。第二连杆32与第二带轮42连接处如图2所示，第二带轮42通过转动轴332与第二连杆32铰接。在实际工作过程中，驱动组件1的输出端的转动，能够带动第一带轮41转动，第一带轮41通过皮带43将驱动力传递给第二带轮42，第二带轮42通过转动轴332驱动第二连杆32转动，即转动轴332的转动是由第二带轮42驱动的。由于抓取组件2能够抓取一定重量的工件，那么在第二连杆32绕转动轴332转动的过程中，平衡组件4能够限制第二连杆32会绕转动轴332自由摆动，保证工件在运动过程中保持竖直方向上，满足实际生产需要，容易对工件造成损伤。
本发明提供的搬运机械手，可以实现沿转动所在平面在水平方向上两个工位的搬运，其中第一工位和第二工位的具体位置是可以通过控制组件5限定的。具体地，图4为本发明提供的搬运机械手的后视图，如图4所示，控制组件5包括感应片51和三组光电开关，感应片51与双出轴步进电机的另一个输出轴轴端固定，感应片51上设置有槽口，三组光电开关包括沿双出轴步进电机的另一个输出轴周向设置的第一光电开关52、第二光电开关53和第三光电开关54。从图4可见，第一光电开关52和第二光电开关53设置在第三光电开关54的两侧，第一光电开关52用于限定第一工位的位置，第二光电开关53用于限定第二工位的位置，第三光电开关54用于限定初始调零位置，因此可以预计地是，第一工位的位置和第二工位的位置，对称设置在整个搬运机械手的两侧。即，在双出轴步进电机旋转以提供驱动力时，双出轴步进电机的另一个输出轴轴端上固定的感应片51随之转动，三组光电开关朝向输出轴，并感应槽口的位置，第一光电开关52、第二光电开关53和第三光电开关54感应到槽口的位置后，对应向驱动组件1的控制器分别发出信号，以控制驱动组件1的转动。即，第一光电开关52、第二光电开关53位置的不同，限定了双出轴步进电机输出轴转动的角度，进而限定了两个工位之间的间距。
本发明提供的搬运机械手提供的一种优选搬运方式为：
(1)当启动搬运机械手时，驱动组件1转动，驱动感应片51上设置有槽口对准第三光电开关54，进行位置的调零操作；
(2)调整完毕后，驱动组件1转动，当驱动感应片51上设置的槽口旋转至对准第一光电开关52时，对应抓取组件2处于第一工位处，此时抓取组件2动作，将工件抓取；
(3)驱动组件1转动，通过转动臂3和平衡组件4的作用，使得抓取组件2抓取的工件在移动过程中处于竖直方向，当驱动感应片51上设置的槽口旋转至对准第三光电开关54时，对应抓取组件2处于第二工位处，此时抓取组件2动作将工件放下，完成将工件从第一工位处提升后放下到第二工位处，以实现对工件的搬运，且工件在移动过程中始终处于竖直方向。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种搬运机械手，包括：用于提供驱动力的驱动组件(1)，以及用于抓取和释放工件的抓取组件(2)，其特征在于，还包括：
转动臂(3)，所述转动臂(3)的一端与所述驱动组件(1)的输出端连接，另一端与所述抓取组件(2)连接；
平衡组件(4)，所述平衡组件(4)的一端与所述驱动组件(1)的输出端连接，所述平衡组件(4)的另一端与所述转动臂(3)连接，所述驱动组件(1)的输出端转动以驱动所述转动臂(3)动作以实现所述抓取组件(2)在第一工位和第二工位之间的移动，所述驱动组件(1)驱动所述平衡组件(4)动作以实现所述抓取组件(2)抓取的工件在移动过程中处于竖直方向；
控制组件(5)，所述控制组件(5)与所述驱动组件(1)电连接，所述控制组件(5)通过检测所述驱动组件(1)的输出端的转动角度以限定第一工位和第二工位的位置；所述驱动组件(1)为双出轴步进电机，所述转动臂(3)和所述平衡组件(4)与所述双出轴步进电机的一个输出轴连接，所述控制组件(5)设置在所述双出轴步进电机的另一个输出轴的一侧；
所述控制组件(5)包括感应片(51)和三组光电开关，所述感应片(51)与所述双出轴步进电机的另一个输出轴轴端固定，所述感应片(51)上设置有槽口，三组光电开关包括沿所述双出轴步进电机的另一个输出轴周向设置的第一光电开关(52)、第二光电开关(53)和第三光电开关(54)，所述第一光电开关(52)和所述第二光电开关(53)设置在所述第三光电开关(54)的两侧，所述第一光电开关(52)限定第一工位的位置，所述第二光电开关(53)限定第二工位的位置，所述第三光电开关(54)限定初始调零位置。
2.根据权利要求1所述的搬运机械手，其特征在于，所述转动臂(3)包括第一连杆(31)、第二连杆(32)和连接部(33)，所述第一连杆(31)和所述连接部(33)铰接，所述第二连杆(32)与所述连接部(33)固定，所述第一连杆(31)远离所述连接部(33)的一端与所述驱动组件(1)的输出端连接，所述第二连杆(32)远离所述连接部(33)的一端与所述抓取组件(2)连接。
3.根据权利要求2所述的搬运机械手，其特征在于，所述连接部(33)包括相互连接的固定块(331)和转动轴(332)，所述固定块(331)与所述第二连杆(32)固定，所述第一连杆(31)上设置有连接孔，所述转动轴(332)穿过连接孔与所述第一连杆(31)铰接。
4.根据权利要求3所述的搬运机械手，其特征在于，所述平衡组件(4)设置在所述驱动组件(1)和所述转动臂(3)之间，所述平衡组件(4)包括第一带轮(41)、第二带轮(42)和皮带(43)，所述第一带轮(41)与所述驱动组件(1)的输出端连接，所述转动轴(332)穿过所述第一连杆(31)与所述第二带轮(42)连接，所述驱动组件(1)的输出端转动带动所述第一带轮(41)转动，所述第一带轮(41)通过皮带(43)将驱动力传递给所述第二带轮(42)，所述第二带轮(42)通过所述转动轴(332)驱动所述第二连杆(32)绕所述转动轴(332)转动。
5.根据权利要求2所述的搬运机械手，其特征在于，还包括安装板(6)，所述安装板(6)与所述第二连杆(32)远离所述连接部(33)的一端连接，所述安装板(6)上固定有多个所述抓取组件(2)。
6.根据权利要求1所述的搬运机械手，其特征在于，所述抓取组件(2)为真空吸盘。
7.根据权利要求2所述的搬运机械手，其特征在于，还包括卡盘(7)，所述卡盘(7)将所述第一连杆(31)与所述驱动组件(1)的输出端固定。
8.根据权利要求1所述的搬运机械手，其特征在于，还包括支撑架(8)，所述支撑架(8)的顶端支撑有所述驱动组件(1)。
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Patentee after: Suzhou solaneng Intelligent Technology Co., Ltd

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Patentee before: KUNSHAN SUOLAINENG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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