CN109773765A - 一种用于智能生产线桁架机械手装置 - Google Patents

一种用于智能生产线桁架机械手装置 Download PDF

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闫斌
牛辉
杨延昌
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Abstract

本发明公开了一种用于智能生产线桁架机械手装置,包括:横梁主体,所述横梁主体底端安装有至少两个支撑立柱;沿横梁主体轴向设置有X轴水平移动单元,X轴水平移动单元安装有可水平移动的滑座,所述滑座的外侧安装有可竖直移动的Z轴移动单元,所述Z轴移动单元包括Z轴主体,所述Z轴主体的下端安装有用于抓取工料的抓取机构。本发明的目的在于,解决高效快捷的自动化机械代替人工操作,便于提高运转的精度及运转效率。

Description

一种用于智能生产线桁架机械手装置
技术领域
本发明涉智能化生产加工领域,尤其涉及一种用于智能生产线桁架机械手装置。
背景技术
目前,在工业生产线上,工件经常需要在流水线与机床加工工位之间来回搬运,传统的人工搬运,往往消耗大量的时间和人力,容易导致加工件的损伤,面对日益紧张的用工环境和不断上涨的工人工资,需要一种高效快捷的自动化产品代替人工操作。
发明内容
针对上述缺陷或不足,本发明的目的在于提供一种用于智能生产线桁架机械手装置,解决了代替传统人工操作,便于提高运转的精度及运转效率。
为达到以上目的,本发明的技术方案为:
一种用于智能生产线桁架机械手装置,包括:横梁主体,所述横梁主体底端安装有至少两个支撑立柱;沿横梁主体轴向设置有X轴水平移动单元,X轴水平移动单元安装有可水平移动的滑座,所述滑座的外侧安装有可竖直移动的Z轴移动单元,所述Z轴移动单元包括Z轴主体,所述Z轴主体的下端安装有用于抓取工料的抓取机构。
所述X轴水平移动单元包括:安装于横梁主体一侧安装面的X轴导轨和X轴传动齿条、安装于滑座内侧的X轴传动齿轮,以及安装于滑座外侧的X轴电机;所述X轴电机的输出端穿过滑座与X轴传动齿轮固定连接,X轴传动齿轮与X轴传动齿条相啮合;所述滑座内侧横向对称设置有X轴滑块,所述X轴滑块与X轴导轨相配合。
所述滑座内侧设置有X轴润滑齿轮,且X轴润滑齿轮与X轴传动齿轮位于同一轴线上;所述X轴润滑齿轮的固定端穿透滑座连接有用于固定X轴传动齿轮的紧固板;所述X轴导轨两端设置有行程装块。
所述Z轴移动单元包括:安装于Z轴主体一侧的Z轴传动齿条和Z轴导轨、安装于滑座外侧的Z轴传动齿轮,以及安装于滑座内侧的Z轴电机;所述Z轴电机的输出端穿过滑座与Z轴传动齿轮固定连接,Z轴传动齿轮与Z轴传动齿条相啮合;所述滑座外侧纵向对称设置有Z轴滑块,Z轴滑块与Z轴导轨相配合。
所述滑座外侧设置有Z轴润滑齿轮,Z轴润滑齿轮位于Z轴传动齿轮正上方;所述Z轴润滑齿轮的固定端穿透滑座连接有用于固定Z轴润滑齿轮的紧固板;所述Z轴导轨端部设置有Z轴行程装块。
所述滑座上端安装有第一支撑板,第一支撑板可移动卡和于横梁主体的上端,所述第一支撑板的上端垂直安装有第二支撑板,第二支撑板可移动卡和于Z轴主体上;所述滑座上设置有防护罩,所述防护罩安装于第一支撑板的下端。
所述抓取机构包括可180°旋转的摆动气缸,所述摆动气缸上端安装有安装板,所述安装板通过安装角铁与Z轴主体固定连接,所述摆动气缸下端安装有用于抓取工料的夹具。
所述夹具包括安装于摆动气缸下端的两组气动平行气爪,两组气动平行气爪结构相同;气动平行气爪下端安装有手爪,所述手爪上安装有手指。
所述支撑立柱包括立柱本体,所述立柱本体上端安装有立柱安装板,所述立柱安装板上垂直安装有立柱后支撑板,
所述立柱后支撑板一侧通过调整螺栓安装有横梁调节板,所述横梁调节板与横梁主体固定连接;所述立柱本体下端固定安装有立柱调整板,所述立柱调整板底部两侧通过调整螺栓安装有支撑立柱地板,所述支撑立柱地板固定在地面上。
所述立柱安装板上设置有线槽支架及线槽,且线槽通过线槽支架安装于横梁主体的后侧。
与现有技术比较,本发明的有益效果为:
本发明具有两个自由维度的机械手装置,可以在水平X轴和垂直方向的Z轴上下左右移动,通过机械抓手灵活操作,达到上料、下料一次实现,满足了智能化生产线上物料的上下运转,代替了人工操作,提高了智能生产线运转的效率。
本发明的支撑立柱上还具有多处微调机构,对处于地面不平整的环境中,也可以通过对桁架机械手装置的螺栓长度轻微调整,使X轴滑板安装面保证与水平面垂直。从而保证了桁架机械手装置的安装精度,进而提高了智能生产线的运转精度。
X轴传动机构和Z轴传动机构运用私服电机与直线导轨、传动齿条组合的传动方式,有效减少了桁架机械手上下料装置的安装空间,增加了X轴、Z轴的有效行程,减少了整体机械手的重量,提高了横向运动与纵向运动的精度及动态平稳性要求。
将线槽安装在横梁后侧,这样的结构避免了线路对传动机构的干扰。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图;
图2是本发明局部横梁结构示意图;
图3是本发明局部支撑立柱的结构示意图;
图4是本发明局部滑座靠横梁一侧的结构示意图;
图5是本发明局部Z轴上端结构示意图。
图6是本发明局部滑座外侧的结构示意图。
图7是本发明局部滑座、横梁、立柱安装架构的结构示意图。
图8是本发明局部抓取机构的结构示意图。
图1中,1—支撑立柱;2—横梁主体;3—Z轴传动机构;4—X轴传动机构;5—抓取机构;6—线槽;24—支撑板;30—防护罩;
图2中,2-横梁主体;8-X轴导轨;9-X传动齿条;10-行程装块;11-线槽支架;12-线槽。
图3中,13-支撑立柱地板;14-立柱调整板;15-调整螺栓;16-立柱本体;17-立柱安装板;18-立柱后支撑板。
图4中,19-X轴滑块;20-X轴私服电机;21-X轴传动齿轮;22-X轴润滑齿轮;23-Z轴私服电机;24-第一支撑板;24-1—第二支撑板;35-Z轴齿条;43-Z轴直线导轨。
图5中,44-Z轴限位块;43-Z轴直线导轨;35-Z轴齿条;38-Z轴本体。
图6种,19-X轴滑块;20-X轴私服电机;23-Z轴私服电机;31-Z轴传动齿轮;34-Z轴润滑齿轮;35-Z轴齿条;36-Z轴滑块;37-安装角铁;38-Z轴本体;39-滑座;40-紧固板。
图7中,12-线槽;16-立柱本体;39-滑座;41-拖链。
图8中,25-手指;26-手爪;27-平行气爪;28-摆动气缸;29安装板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
如图1—图8所示,一种用于智能生产线桁架机械手装置,包括:横梁主体2,所述横梁主体2底端安装有至少两个支撑立柱1;沿横梁主体2轴向设置有X轴水平移动单元4,X轴水平移动单元4安装有可水平移动的滑座39,所述滑座39的外侧安装有可竖直移动的Z轴移动单元3,所述Z轴移动单元3包括Z轴主体38,所述Z轴主体38的下端安装有用于抓取工料的抓取机构5。
在一种用于智能生产线桁架机械手装置中,支撑立柱1与横梁主体2为整个桁架机械手装置提供主体框架与支撑,X轴水平移动单元4和Z轴移动单元3在横梁主体2的X轴、Z轴坐标空间平面内上下左右移动,用于抓取工料的抓取机构5安装在Z轴移动单元3下端也随之运动,通过夹具的灵活操作,实现上料及下料动作。
如图1、图2、图4及图6所示,所述X轴水平移动单元4包括:安装于横梁主体2一侧安装面的X轴导轨8和X轴传动齿条9、安装于滑座39内侧的X轴传动齿轮21,以及安装于滑座39外侧的X轴电机20;所述X轴电机20的输出端穿过滑座39与X轴传动齿轮21固定连接,X轴传动齿轮21与X轴传动齿条9相啮合;所述滑座39内侧横向对称设置有X轴滑块19,所述X轴滑块19与X轴导轨8相配合。
如图1、图4及图6所示,所述滑座39内侧设置有X轴润滑齿轮22,且X轴润滑齿轮22与X轴传动齿轮21位于同一轴线上;所述X轴润滑齿轮22的固定端穿透滑座39连接有用于固定X轴传动齿轮21的紧固板40;所述X轴导轨8两端设置有行程装块10。
如图1、图4、图5、图6及图7所示,所述Z轴移动单元包括:安装于Z轴主体38一侧的Z轴传动齿条35和Z轴导轨43、安装于滑座39外侧的Z轴传动齿轮31,以及安装于滑座39内侧的Z轴电机23;所述Z轴电机23的输出端穿过滑座39与Z轴传动齿轮31固定连接,Z轴传动齿轮31与Z轴传动齿条35相啮合;所述滑座39外侧纵向对称设置有Z轴滑块36,Z轴滑块36与Z轴导轨43相配合。
进一步的,所述滑座39外侧设置有Z轴润滑齿轮34,Z轴润滑齿轮34位于Z轴传动齿轮31正上方;所述Z轴润滑齿轮34的固定端穿透滑座39连接有用于固定Z轴润滑齿轮34的紧固板40;所述Z轴导轨43端部设置有Z轴行程装块44;所诉Z轴移动单元3上设置有限位开关。
如图1、图4、图6及图7所示,所述滑座39上端安装有第一支撑板24,第一支撑板24可移动卡和于横梁主体2的上端,所述第一支撑板24的上端垂直安装有第二支撑板24-1,第二支撑板24-1可移动卡和于Z轴主体38上;所述滑座39上设置有防护罩30,所述防护罩30安装于第一支撑板24的下端。
如图6、图7及图8所示,所述抓取机构5包括可180°旋转的摆动气缸28,所述摆动气缸28上端安装有安装板29,所述安装板29通过安装角铁37与Z轴主体38固定连接,所述摆动气缸28下端安装有用于抓取工料的夹具。
进一步的,所述夹具包括安装于摆动气缸28下端的两组平行气爪27,平行气爪27结构相同;平行气爪27下端安装有手爪26,所述手爪26上安装有手指25。
抓取机构5的夹具,使用标准联结方式与抓取气爪联结方式,摆动气缸28能实现空间180°旋转,在动力气源的作用下,平行抓手27控制手爪26与手指25张开、闭合的动作,进而完成对零件的加紧、放松;同时平行抓手27中的运动机构能实现一定范围的往返运动,带动连接在平行气爪27上的手爪26、手指25水平位置移动。根据手指25的不同规格,进行相应的配对组合,实现多种工料及零件的抓取,提高抓取机构5的性能。当加工的零件尺寸过长时,摆动气缸28下端的两组平行气爪27,共同夹持一根零件,配合加工设备工作;当加工零件尺寸相对短一些时,摆动气缸28下端的其中一组平行气爪27,夹持料库工料准备上料,另一组平行气爪27(空爪)等待工位上加工完的零件,准备下料。上料完成后,将摆动气缸28旋转180°平行气爪27(空爪)抓取工位上完成加工的零件到指定位置,完成下料工序。
如图1、图2、图3及图7所示,所述支撑立柱1包括立柱本体16,所述立柱本体16上端安装有立柱安装板17,所述立柱安装板17上垂直安装有立柱后支撑板18,所述立柱后支撑板18一侧通过调整螺栓15安装有横梁调节板33,所述横梁调节板33与横梁主体2固定连接;所述立柱本体16下端固定安装有立柱调整板14,所述立柱调整板14底部两侧通过调整螺栓15安装有支撑立柱地板13,所述支撑立柱地板13固定在地面上。
进一步的,支撑立柱1的微调装置,具体指,连接立柱安装板17与立柱后支撑板18上的调整螺栓15,以及连接立柱后支撑板18与横梁调节板33上的调整螺栓15,还有连接立柱调整板14与支撑立柱地板13上的调整螺栓15;通过对调整螺栓15长短的调整,使横梁主体2保持水平,为X轴运动单元4、Z轴运动单元3安装提供基准面,来保证桁架机械手装置安装精度要求。
所述立柱安装板17上设置有线槽支架11及线槽12,且线槽12通过线槽支架11安装于横梁主体2的后侧。线槽12为桁架机械手装置的电缆41与气管提供保护。
独特的支撑立柱1与横梁主体2设计,为线体加长提供了条件,可以根据后期要求延长桁架机械手装置的长度;X轴导轨8两端设置有硬限位行程装块10,来对X轴运动进行限位,防止超出行程。
本发明一种用于智能生产线桁架机械手装置的安装步骤:
第一将所有加工或采购的零件清洗或修抛处理;第二按技术要求对支撑立柱1结构进行组装,将X轴直线导轨8及X轴传动齿条9安装在横梁主体2上;第三按技术要求将横梁主体2安装在支撑立柱1上端,通过微调机构对支撑立柱1进行调平;第四按技术要求,将X轴电机20安装在滑座39上,并将X轴传动齿轮21连接到X轴电机20的输出端;第五按技术要求,将滑座39与X轴导轨8上的X轴滑块19连接,并安装滑座39内侧的X轴润滑齿轮22,润滑齿轮22固定端通过紧固板40固定在滑座39上.第六按技术要求,将Z轴电机23安装在滑座39上,Z轴电机23的输出端与Z轴传动齿轮31连接,并安装滑座39外侧的Z轴润滑齿轮34.第七按技术要求,将Z轴直线导轨43、Z轴齿条35安装在Z轴主体38上,然后安装Z轴主体38的辅助件Z轴限位挡块44及限位开关;第八按技术要求,将与Z轴直线导轨43相配合的Z轴运动滑块36安装在滑座39上;第九按技术要求,Z轴传动机构3安装好后,将支撑板24与防护罩30安装在滑座39上;第十按技术要求,将组装好的抓取机构5安装到Z轴主体38下端;第十一按技术要求,接线并安装线槽12等辅助部件。
本发明一种用于智能生产线桁架机械手装置的工作原理及工作步骤:
启动X轴电机20,X轴电机20将动力传递给X轴传动齿轮21,X轴传动齿轮21在X轴传动齿条9上运动,X轴滑块19在X轴导轨8内移动,使滑块39带动Z轴移动单元3沿着X轴导轨8完成横向运动;X轴传动齿轮21一侧的X轴润滑齿轮22对X轴传动齿条9起润滑作用,使X轴水平移动单元4运行更加流畅平稳。
启动Z轴电机23,Z轴电机23将动力传递给Z轴传动齿轮31,Z轴传动齿轮31带动Z轴传动齿条35运动,Z轴滑块36在Z轴导轨43内移动,使Z轴主体38竖直方向运动,从而带动抓取机构5完成纵向运动;Z轴传动齿轮31正上方的Z轴润滑齿轮34对Z轴传动齿条35起润滑作用,使Z轴移动单元3运行更平稳顺滑。
1)按照机床上料请求,启动Z轴电机23将Z轴移动单元3开到最高位置,X轴电机20启动,沿X轴水平移动单元4移动到仓料上方。
2)Z轴移动单元3向下移动到抓取位,在动力气源的作用下气动抓手27打开再闭合,使手爪26抓取工料。
3)Z轴移动单元3、X轴水平移动单元4分别移动,将工料送至机床加工位,上料。
4)重复以上动作,再从料仓处抓取一个工料,备用。
5)X轴水平移动单元4移动,将手爪26移动至机床加工位上方,摆动气缸28运动,调整位置,Z轴移动单元3向下运动,平行气爪27的另一组空爪从机床取下完工零件。
6)摆动气缸28移动,平行气爪27旋转180度,将平行气爪27的另一组待加工工料,放至机床加工位。
7)Z轴移动单元3、X轴水平移动单元4分别移动,摆动气缸28摆动,平行气爪27控制手爪26中完工零件检送至下料工位。
对于本领域技术人员而言,显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案,因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动,体现的仍是本发明的原理,实现的仍是本发明的目的,均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,包括:横梁主体(2),所述横梁主体(2)底端安装有至少两个支撑立柱(1);沿横梁主体(2)轴向设置有X轴水平移动单元(4),X轴水平移动单元(4)安装有可水平移动的滑座(39),所述滑座(39)的外侧安装有可竖直移动的Z轴移动单元(3),所述Z轴移动单元(3)包括Z轴主体(38),所述Z轴主体(38)的下端安装有用于抓取工料的抓取机构(5)。
2.根据权利要求1所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述X轴水平移动单元(4)包括:安装于横梁主体(2)一侧安装面的X轴导轨(8)和X轴传动齿条(9)、安装于滑座(39)内侧的X轴传动齿轮(21),以及安装于滑座(39)外侧的X轴电机(20);所述X轴电机(20)的输出端穿过滑座(39)与X轴传动齿轮(21)固定连接,X轴传动齿轮(21)与X轴传动齿条(9)相啮合;所述滑座(39)内侧横向对称设置有X轴滑块(19),所述X轴滑块(19)与X轴导轨(8)相配合。
3.根据权利要求2所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述滑座(39)内侧设置有X轴润滑齿轮(22),且X轴润滑齿轮(22)与X轴传动齿轮(21)位于同一轴线上;所述X轴润滑齿轮(22)的固定端穿透滑座(39)连接有用于固定X轴传动齿轮(21)的紧固板(40);所述X轴导轨(8)两端设置有行程装块(10)。
4.根据权利要求1所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述Z轴移动单元包括:安装于Z轴主体(38)一侧的Z轴传动齿条(35)和Z轴导轨(43)、安装于滑座(39)外侧的Z轴传动齿轮(31),以及安装于滑座(39)内侧的Z轴电机(23);所述Z轴电机(23)的输出端穿过滑座(39)与Z轴传动齿轮(31)固定连接,Z轴传动齿轮(31)与Z轴传动齿条(35)相啮合;所述滑座(39)外侧纵向对称设置有Z轴滑块(36),Z轴滑块(36)与Z轴导轨(43)相配合。
5.根据权利要求4所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述滑座(39)外侧设置有Z轴润滑齿轮(34),Z轴润滑齿轮(34)位于Z轴传动齿轮(31)正上方;所述Z轴润滑齿轮(34)的固定端穿透滑座(39)连接有用于固定Z轴润滑齿轮(34)的紧固板(40);所述Z轴导轨(43)端部设置有Z轴行程装块(44)。
6.根据权利要求1所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述滑座(39)上端安装有第一支撑板(24),第一支撑板(24)可移动卡和于横梁主体(2)的上端,所述第一支撑板(24)的上端垂直安装有第二支撑板(24-1),第二支撑板(24-1)可移动卡和于Z轴主体(38)上;所述滑座(39)上设置有防护罩(30),所述防护罩(30)安装于第一支撑板(24)的下端。
7.根据权利要求1所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述抓取机构(5)包括可180°旋转的摆动气缸(28),所述摆动气缸(28)上端安装有安装板(29),所述安装板(29)通过安装角铁(37)与Z轴主体(38)固定连接,所述摆动气缸(28)下端安装有用于抓取工料的夹具。
8.根据权利要求7所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述夹具包括安装于摆动气缸(28)下端的两组平行气爪(27),两组平行气爪(27)结构相同;平行气爪(27)下端安装有手爪(26),所述手爪(26)上安装有手指(25)。
9.根据权利要求1所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述支撑立柱(1)包括立柱本体(16),所述立柱本体(16)上端安装有立柱安装板(17),所述立柱安装板(17)上垂直安装有立柱后支撑板(18),所述立柱后支撑板(18)一侧通过调整螺栓(15)安装有横梁调节板(33),所述横梁调节板(33)与横梁主体(2)固定连接;所述立柱本体(16)下端固定安装有立柱调整板(14),所述立柱调整板(14)底部两侧通过调整螺栓(15)安装有支撑立柱地板(13),所述支撑立柱地板(13)固定在地面上。
10.根据权利要求7所述一种用于智能生产线桁架机械手装置,其特征在于,所述立柱安装板(17)上设置有线槽支架(11)及线槽(12),且线槽(12)通过线槽支架(11)安装于横梁主体(2)的后侧。
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