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

一种机械手、自动化装置及机械手送料取料的方法 Download PDF

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q7/00Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type

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。
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