CN110052886A - 一种机械手、自动化装置及机械手送料取料的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机械手、自动化装置及机械手送料取料的方法，机械手包括调节部和安装在调节部上的抓取部；所述调节部包括X轴导轨、X轴移动座、Y轴导轨、Y轴移动座、Z轴导轨、Z轴移动座、R轴基座以及R轴转台，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨两两相互垂直，且X轴导轨与机床主轴垂直，所述R轴转台转动设置在R轴基座上，所述R轴转台的旋转轴线与Y轴导轨的轴线平行或重合；所述抓取部包括夹爪杆、W轴基座、W轴转台和夹爪。本发明能够进行五轴的活动，使机械手的移动范围更加全面，增加了抓取物品的范围，同时降低了机械手与机床之间的耦合性，实现机械手制造的模块化。

Description

一种机械手、自动化装置及机械手送料取料的方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种机械手、自动化装置及机械手送料取料的方法。

背景技术

在机床行业的上下料机械手应用中，现有桁架机械手的结构设计与机床具有很强的耦合性，需要根据机床的特点，对机械手进行定制，无法标准化、系列化。生产成本高，供货周期长，降低了生产效率。且在上下料的过程中，在夹取工件时实现对中有难度。

现有六轴多关节机器人，虽然可以实现标准化，但成本高，价格高昂导致很多机械装备制造厂家不愿接受。在作业空间上也没有结合机床的机构特点，过于灵活，作业空间大，易导致防护网占地空间大；并且容易占据人员的操作位置，人员在进行清理铁屑、质检、更换刀具、维修机床等操作时不方便；由于6个轴全旋转，若要实现高精度定位，减速机的加工难度大，成本高。

发明内容

本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种机械手、自动化装置及机械手送料取料的方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种机械手，安装在料仓上，包括调节部和安装在调节部上的抓取部；所述调节部与料仓连接，调节部用于调节抓取部与料仓之间的距离和姿态；所述调节部包括X轴导轨、X轴移动座、Y轴导轨、Y轴移动座、Z轴导轨、Z轴移动座、R轴基座以及R轴转台，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨两两相互垂直，且X轴导轨与机床主轴垂直，所述R轴转台转动设置在R轴基座上，所述R轴转台的旋转轴线与Y轴导轨的轴线平行或重合；所述抓取部包括夹爪杆、W轴基座、W轴转台和夹爪，所述夹爪杆的一端安装有W轴基座，所述W轴转台转动设置在W轴基座上，夹爪杆的另一端与所述调节部连接；所述W轴转台连接有夹爪，所述夹爪用于夹取物料。

X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、R轴转台和W轴转台的设置，能够进行五轴的活动，使机械手的移动范围更加全面，增加了抓取物品的范围，同时降低了机械手与机床之间的耦合性，实现机械手制造的模块化，由于需要定制的部件很少，使加工量大大减少，有利于实现标准化生产。

作为优选，所述Z轴移动座与料仓连接，所述Z轴导轨滑动设置在Z轴移动座上，所述X轴导轨固定于Z轴导轨；或者是，所述Z轴导轨与料仓连接，所述Z轴移动座滑动设置在Z轴导轨上，所述X轴导轨固定于Z轴移动座；所述X轴移动座滑动设置在X轴导轨上，所述R轴基座固定于X轴移动座；所述Y轴导轨固定于R轴转台；所述Y轴移动座滑动设置在Y轴导轨上，所述夹爪杆远离W轴基座的一端固定于Y轴移动座。

各移动座都是沿导轨直线移动，移动距离相对较短，且各导轨的长度可以做的比较短，结构简单，便于高效运作。

作为优选，所述Z轴移动座与料仓连接，所述Z轴导轨滑动设置在Z轴移动座上，所述X轴导轨固定于Z轴导轨；或者是，所述Z轴导轨与料仓连接，所述Z轴移动座滑动设置在Z轴导轨上，所述X轴导轨固定于Z轴移动座；所述X轴移动座滑动设置在X轴导轨上，所述Y轴导轨固定于X轴移动座；所述Y轴移动座滑动设置在Y轴导轨上，所述R轴基座固定于Y轴移动座；所述夹爪杆远离W轴基座的一端固定于R轴转台。

作为优选，所述X轴导轨与料仓连接；所述X轴移动座滑动设置在X轴导轨上，所述Y轴导轨固定于X轴移动座；所述Y轴移动座滑动设置在Y轴导轨上，所述Z轴导轨固定于Y轴移动座；所述Z轴移动座滑动设置在Z轴导轨上，所述R轴基座固定于Z轴移动座；所述夹爪杆远离W轴基座的一端固定于R轴转台。

作为优选，所述W轴转台通过气动或伺服驱动，夹爪包括物料爪和成品爪，所述物料爪和成品爪通过W轴旋转台进行更换，所述物料爪用于夹取毛坯，所述成品爪用于夹取成品，通过W轴转台调整所述物料爪和成品爪的姿态。物料爪和成品爪可分别进行工作，成品爪放下成品的同时，物料爪抓取毛坯，节省时间，提高了工作效率。

本发明还公开了一种自动化装置，包括机床、料仓和机械手，所述机械手为上文所述的机械手，所述料仓上的料盘用于放置毛坯和成品，所述机床用于加工毛坯。

本发明还公开了一种机械手送料取料的方法，所述机械手为上文所述的机械手，包括如下步骤：

1)通过移动调节部使夹爪杆运动到毛坯所在的料仓上方；

2)通过旋转W轴转台调整物料爪姿态并从料仓抓取毛坯；

3)通过旋转W轴转台调整成品爪姿态并放置成品到料仓；

4)通过移动调节部将夹爪送入到机床加工部；

5)通过旋转W轴转台调整成品爪姿态并从机床加工部夹取成品；

6)通过旋转W轴转台调整物料爪姿态并放置毛坯到机床加工部；

7)通过移动调节部将成品从机床加工部运送至料仓。

本发明的有益效果是：X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、R轴转台和W轴转台的设置，能够进行五轴的活动，使机械手的移动范围更加全面，增加了抓取物品的范围，同时降低了机械手与机床之间的耦合性，实现机械手制造的模块化，由于需要定制的部件很少，使加工量大大减少，有利于实现标准化生产，各移动座都是沿导轨直线移动，移动距离相对较短，且各导轨的长度可以做的比较短，结构简单，便于高效运作。

附图说明：

图1是实施例1自动化装置的整体结构示意图；

图2是实施例1自动化装置的俯视示意图；

图3是实施例1机械手的结构示意图；

图4是实施例1机械手的俯视示意图；

图5是实施例2自动化装置的整体结构示意图；

图6是实施例2自动化装置的俯视示意图；

图7是实施例2机械手的结构示意图；

图8是实施例2机械手的俯视示意图；

图9是实施例3自动化装置的整体结构示意图；

图10是实施例3自动化装置的俯视示意图；

图11是实施例3机械手的结构示意图；

图12是实施例3机械手的俯视示意图。

图中各附图标记为：1、机械手，11、调节部，111、X轴导轨，112、Y轴导轨，113、Z轴导轨，114、X轴移动座，115、Y轴移动座，116、Z轴移动座，117、R轴基座，118、R轴转台，12、抓取部，121、夹爪杆，122、W轴基座，123、W轴转台，124、夹爪，1241、物料爪，1242、成品爪，2、料仓，3、机床。

具体实施方式：

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

实施例1

如图1和2所示，一种自动化装置，包括机床3、料仓2和机械手1，料仓2用于放置毛坯和成品，机床3用于加工毛坯。

如图3和4所示，本发明的机械手1安装在料仓上，包括调节部11和安装在调节部上的抓取部12，调节部11用于调节抓取部12与料仓2之间的距离，调节部11包括X轴导轨111、X轴移动座114、Y轴导轨112、Y轴移动座115、Z轴导轨113、Z轴移动座116、R轴基座117以及R轴转台118，X轴导轨111、Y轴导轨112和Z轴导轨113两两相互垂直，且X轴导轨111与机床3主轴垂直，R轴转台118转动设置在R轴基座117上，R轴转台118的旋转轴线与Y轴导轨112的轴线重合；抓取部12包括夹爪杆121、W轴基座122、W轴转台123和夹爪124，夹爪杆121的一端安装有W轴基座122，W轴转台123转动设置在W轴基座122上，夹爪杆121的另一端与调节部11连接；W轴转台123连接有夹爪124，夹爪124用于夹取物料。W轴转台123通过气动或伺服驱动，夹爪124包括物料爪1241和成品爪1242，物料爪1241和成品爪1242通过W轴旋转台123进行更换，物料爪1241用于夹取毛坯，成品爪1242用于夹取成品，通过W轴转台123调整物料爪1241和成品爪1242的姿态。

于本实施例中，Z轴移动座116与料仓2连接，Z轴导轨113滑动设置在Z轴移动座116上，X轴导轨111固定于Z轴导轨113；X轴移动座114滑动设置在X轴导轨111上，R轴基座117固定于X轴移动座114；Y轴导轨112固定于R轴转台118；Y轴移动座115滑动设置在Y轴导轨112上，夹爪杆121远离W轴基座117的一端固定于Y轴移动座115。于其他实施例中，Z轴导轨113与料仓2连接，Z轴移动座116滑动设置在Z轴导轨113上，X轴导轨111固定于Z轴移动座116；

上述方案降低了机械手与机床之间的耦合性，实现机械手制造的模块化，由于需要定制的部件很少，使加工量大大减少，有利于实现标准化生产，缩短交货工期，并且结构简单，加工难度低，成本低，占地空间小，有利于工作人员对机床进行操作。

各移动座都是沿导轨直线移动，移动距离相对较短，且各导轨的长度可以做的比较短，结构简单，便于高效运作。

实施例2

如图5和6所示，本实施例与实施例1的区别在于，机械手1的结构不同。

如图7和8所示，本实施例的机械手1的结构为Z轴移动座116与料仓2连接，Z轴导轨113滑动设置在Z轴移动座上116上，X轴导轨111固定于Z轴导轨113；X轴移动座114滑动设置在X轴导轨111上，Y轴导轨112固定于X轴移动座114；Y轴移动座115滑动设置在Y轴导轨112上，R轴基座117固定于Y轴移动座115；夹爪杆121远离W轴基座122的一端固定于R轴转台118，R轴转台118的旋转轴线与Y轴导轨112的轴线平行。于其他实施例中，Z轴导轨113与料仓2连接，Z轴移动座116滑动设置在Z轴导轨113上，X轴导轨111固定于Z轴移动座116。

实施例3

如图9和10所示，本实施例与实施例1和实施例2的区别在于，机械手1的结构不同。

如图11和12所示，本实施例的机械手1的结构为X轴导轨111与料仓2连接；X轴移动座114滑动设置在X轴导轨111上，Y轴导轨112固定于X轴移动座114；Y轴移动座115滑动设置在Y轴导轨112上，Z轴导轨113固定于Y轴移动座115；Z轴移动座116滑动设置在Z轴导轨113上，R轴基座117固定于Z轴移动座116；夹爪杆121远离W轴基座122的一端固定于R轴转台118，R轴转台118的旋转轴线与Y轴导轨112的轴线平行。

本发明的一种机械手送料取料的方法，采用上文所述的机械手，包括以下步骤：

1)通过移动调节部11使夹爪杆121运动到毛坯所在的料仓2上方；

2)通过旋转W轴转台123调整物料爪1241姿态并从料仓2抓取毛坯；

3)通过旋转W轴转台123调整成品爪1242姿态并放置成品到料仓2；

4)通过移动调节部11将夹爪124送入到机床加工部；

5)通过旋转W轴转台123调整成品爪1242姿态并从机床加工部夹取成品；

6)通过旋转W轴转台123调整物料爪1241姿态并放置毛坯到机床加工部；

7)通过移动调节部11将成品从机床加工部运送至料仓2。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种机械手，其特征在于，安装在料仓上，包括调节部和安装在调节部上的抓取部；

所述调节部与料仓连接，调节部用于调节抓取部与料仓之间的距离和姿态；

所述调节部包括X轴导轨、X轴移动座、Y轴导轨、Y轴移动座、Z轴导轨、Z轴移动座、R轴基座以及R轴转台，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨两两相互垂直，且X轴导轨与机床主轴垂直，所述R轴转台转动设置在R轴基座上，所述R轴转台的旋转轴线与Y轴导轨的轴线平行或重合；

所述抓取部包括夹爪杆、W轴基座、W轴转台和夹爪，所述夹爪杆的一端安装有W轴基座，所述W轴转台转动设置在W轴基座上，夹爪杆的另一端与所述调节部连接；所述W轴转台连接有夹爪，所述夹爪用于夹取物料。

2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述Z轴移动座与料仓连接，所述Z轴导轨滑动设置在Z轴移动座上，所述X轴导轨固定于Z轴导轨；或者是，所述Z轴导轨与料仓连接，所述Z轴移动座滑动设置在Z轴导轨上，所述X轴导轨固定于Z轴移动座；

所述X轴移动座滑动设置在X轴导轨上，所述R轴基座固定于X轴移动座；所述Y轴导轨固定于R轴转台；所述Y轴移动座滑动设置在Y轴导轨上，所述夹爪杆远离W轴基座的一端固定于Y轴移动座。

3.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述Z轴导轨与料仓连接，所述Z轴移动座滑动设置在Z轴导轨上，所述X轴导轨固定于Z轴移动座；或者是，所述Z轴移动座与料仓连接，所述Z轴导轨滑动设置在Z轴移动座上，所述X轴导轨固定于Z轴导轨；

所述X轴移动座滑动设置在X轴导轨上，所述Y轴导轨固定于X轴移动座；所述Y轴移动座滑动设置在Y轴导轨上，所述R轴基座固定于Y轴移动座；所述夹爪杆远离W轴基座的一端固定于R轴转台。

4.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述X轴导轨与料仓连接；所述X轴移动座滑动设置在X轴导轨上，所述Y轴导轨固定于X轴移动座；

所述Y轴移动座滑动设置在Y轴导轨上，所述Z轴导轨固定于Y轴移动座；所述Z轴移动座滑动设置在Z轴导轨上，所述R轴基座固定于Z轴移动座；所述夹爪杆远离W轴基座的一端固定于R轴转台。

5.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述W轴转台通过气动或伺服驱动，夹爪包括物料爪和成品爪，所述物料爪和成品爪通过W轴旋转台进行更换，所述物料爪用于夹取毛坯，所述成品爪用于夹取成品，通过W轴转台调整所述物料爪和成品爪的姿态。

6.一种自动化装置，其特征在于，包括机床、料仓和机械手，所述机械手为权利要求1～5任意一项所述的机械手，所述料仓中的料盘用于放置毛坯和成品，所述机床用于加工毛坯。

7.一种机械手送料取料的方法，其特征在于，所述机械手为权利要求1～5任意一项所述的机械手，包括如下步骤：

1)通过移动调节部使夹爪杆运动到毛坯所在的料仓上方；

2)通过旋转W轴转台调整物料爪姿态并从料仓抓取毛坯；

3)通过旋转W轴转台调整成品爪姿态并放置成品到料仓；

4)通过移动调节部将夹爪送入到机床加工部；

5)通过旋转W轴转台调整成品爪姿态并从机床加工部夹取成品；

6)通过旋转W轴转台调整物料爪姿态并放置毛坯到机床加工部；

7)通过移动调节部将成品从机床加工部运送至料仓。