CN110253548B - 一种三自由度可微调的自动抓取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三自由度可微调的自动抓取装置,包括z向滑台、x向滑台、y向机械臂,所述z向滑台包括第一丝杠、第一丝杠螺母、支撑板、定位杆、定位杆固定座;所述x向滑台结构组成与z向滑台结构组成相同;所述y向机械臂包括y向滑台装置、导块、支撑侧底座、微调装置、机械手爪装置、动力装置;所述微调装置包括气缸、气缸活塞杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、固定板,所述气缸活塞杆与第二连杆的中部连接,所述第二连杆的两端分别与第一连杆、第三连杆连接,所述固定板用于固定导杆;本发明结构简单,成本较低,具有微调装置,灵活度高。

Description

一种三自由度可微调的自动抓取装置
技术领域
本发明属于机械设备技术领域,具体涉及一种三自由度可微调的自动抓取装置。
背景技术
随着工业自动化的高速发展,自动抓取装置广泛应用于各种生产领域,以代替人的繁重劳动,实现生产的机械化和自动化。自动抓取装置种类很多,且多以机械手为主。多自由度的机械手能够实现抓取空间任意位置和方位的物体,但是工业机械手的价格高昂,维护成本大,不适合中、小型企业的生产需求。针对目前的发展状况,本发明设计了一种三自由度可微调的自动抓取装置,结构简单,成本较低,能够实现简单的抓取、转运等工作。目前现有的中低端自动抓取装置,具有自由度较低,运动轨迹过于机械化,不具有柔性等特点。而本发明最大特点在于具有微调功能,结构稳定,适用范围广,灵活度较高。
发明内容
本发明的目的提供一种三自由度可微调的自动抓取装置,为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:
一种三自由度可微调的自动抓取装置,包括z向滑台、x向滑台、y向机械臂,其特征在于,所述z向滑台包括第一丝杠、第一丝杠螺母、支撑板、定位杆、定位杆固定座,所述第一丝杠螺母通过螺母定位块上的定位杆安装孔进行导向,所述定位杆通过定位杆固定座固定在支撑板上,定位杆穿过螺母定位块的定位杆安装孔,所述第一丝杠与第一丝杠螺母配合,第一丝杠带动第一丝杠螺母沿定位杆运动;所述x向滑台结构组成与z向滑台结构组成相同;
所述y向机械臂包括y向滑台装置、导块、支撑侧底座、微调装置、机械手爪装置、动力装置,所述y向滑台装置包括滑块、第二丝杠螺母、第二丝杠、导杆,所述第二丝杠螺母与滑块连接在一起,所述第二丝杠与第二丝杠螺母配合,所述滑块可在导杆上滑动;所述微调装置包括气缸、气缸活塞杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、固定板、连接板、导杆连接件,所述气缸活塞杆与第二连杆的中部连接,所述第二连杆的两端分别与第一连杆、第三连杆连接,所述固定板用于固定导杆。,所述第一连杆和第三连杆的一端固定在固定板的一侧,所述固定板的另一侧安装有气缸座,所述气缸通过气缸固定件安装在气缸座上,所述连接板下端固定导杆连接件,所述导杆穿过导杆连接件,所述微调装置通过连接板固定机械手爪装置。
本发明主要运用滚珠丝杠能将旋转运动转换为直线运动的原理,设计出的一种三自由度可微调的自动抓取装置。采用x、y、z向滑台装置实现机械手三自由度的运动,其中x、z向滑台利用伺服电机通过联轴器带动丝杠转动,丝杠螺母带动螺母定位块做直线运动;y向滑台装置采用固定丝杠螺母的方式,让伺服电机带动丝杠转动的同时一起做轴向进给运动,从而实现y向机械臂的进、退的效果。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1、实现了抓取、转运过程的自动化,结构简单,成本较低。
2、针对现有装置运动轨迹过于机械化的特别,本发明装置具有微调功能,运动轨迹具有柔性化,结构安全可靠、适用范围广、灵活度较高。
附图说明
图1是本发明的一种三自由度可微调的自动抓取装置的整体结构示意图;
图2是图1中两侧对称分布的z向滑台1的结构示意图;
图3是图1中x向滑台3的结构示意图;
图4是图2中支撑板17、电机安装块19、地脚螺栓安装块16的结构示意图;
图5是图2中机械臂连接件11的具体零件示意图;
图6是图2中第一丝杠螺母13的具体零件示意图;
图7是图2中螺母定位块15的具体零件示意图;
图8是图1中y向机械臂2的结构示意图;
图9是图8中电机座18、固定块20、电机座箱21的结构示意图;
图10是图8中电机座箱21的具体零件示意图;
图11是图8中y向滑台22的结构示意图;
图12是图11中滑块221、电机箱盖222的结构示意图;
图13是图11中螺母定位板223、y向滑台底板224的结构示意图;
图14是图8中第二丝杠225的具体零件示意图;
图15是图8中导杆226的具体零件示意图;
图16是图8中导块23的具体零件示意图;
图17是图8中支撑侧底座24的具体零件示意图;
图18是图8中微调装置25的具体结构示意图;
图19是图18中手爪第二连杆255的具体零件示意图;
图20是图8中机械手爪装置26的具体结构示意图;
图中,z向滑台1、x向滑台3、y向机械臂2、定位杆固定座10、机械臂连接件11、第一丝杠12、第一丝杠螺母13、定位杆14、螺母定位块15、地脚螺栓安装块16、支撑板17、电机座18、电机安装块19、连接板111、连接板112、螺母轴套131、螺母安装板132、安装孔151、螺母连接孔152、螺母安装孔153、定位杆安装孔154、固定块20、电机座箱21、y向滑台装置22、支座固定块211、底板212、电机固定块213、滑块221、电机箱盖222、螺母定位板223、y向滑台底板224、第二丝杠225、导杆226、第二丝杠螺母227、导块23、支撑侧底座24、微调装置25、气缸固定件251、气缸座252、固定板253、第一连杆254、第二连杆255、第三连杆256、连接板257、导杆连接件258、机械手爪装置26、连杆261、连杆262、连杆263、连杆264、螺母定位块31、丝杠螺母32、丝杠支座33、丝杠支座34、联轴器35、电机36、气缸37、气缸38
具体的实施方式
如图1-19所示,本发明的一种三自由度可微调的自动抓取装置,其中图1是三自由度可微调的自动抓取装置的整体结构示意图,其结构由左右对称的z向滑台1、x向滑台3、y向机械臂2三大部分组成。x向滑台3的结构是由z向滑台1去掉地脚螺栓安装块16而得到的。
如图2所示,定位杆固定座10底部钻有两个螺纹孔,其通过紧定螺钉与支撑板17连接。支撑板17与地脚螺栓安装块16通过螺栓固定相连,地脚螺栓安装块16通过螺钉固定在地面上。机械臂连接件11的连接板112通过其上的连接孔与螺母定位块15固定连接,连接板111通过其上的连接孔与x向滑台3的支撑板17相连。第一丝杠螺母13的螺母轴套131与螺母安装孔153采用过盈配合,螺母安装板132通过螺母连接孔152固定在螺母定位块15上。第一丝杠12通过电机36提供动力,从而带动螺母定位块15做直线运动,其中通过控制电机36的转动方向来实现螺母定位块15的往复运动。电机安装块19通过两侧的安装孔与支撑板17固定相连,电机座18通过其上的定位孔固定在电机安装块19上。
如图3所示,x、y、z三方向滑台均采用滚珠丝杠传动机构,利用滚珠丝杠原理实现了自动抓取装置的三自由度的运动。其中第一丝杠12、第二丝杠225、丝杠支座33、丝杠支座34、联轴器35、电机36、气缸37、气缸38均采用标准件,作用是便于更换,减少生产成本,提高生产效率。
如图7所示,螺母定位块15通过其上安装孔151与机械臂连接件11固定相连;螺母连接孔152用来连接固定螺母安装板132;螺母安装孔153与第一丝杠螺母13的螺母轴套131形成过盈配合;定位杆安装孔154与定位杆14形成间隙配合,保证螺母定位块15能够在定位杆14上做轴向移动。
如图8所示,y向机械臂2整体结构由y向滑台装置22、导块23、支撑侧底座24、微调装置25、机械手爪装置26以及动力装置组成。其中动力装置包括电机36、联轴器35、电机座18、固定块20、电机座箱21。动力装置为y向机械臂2提供动力。y向滑台装置22固定在螺母定位块31上面,并跟随螺母定位块31一起做轴向运动,从而实现y向机械臂2在x方向上移动。
如图9、10所示,动力装置中电机36通过螺钉固定安装在带有安装孔的电机座18上方,而电机座18通过紧定螺钉固定在电机固定块213上;丝杠支座34通过内六角头圆柱螺钉固定在支座固定块211上;固定块20通过紧定螺钉固定安装在电机座18侧板上,且固定块20四个顶角上的通孔与导杆226采用过盈配合的方式固定连接。
如图11所示,y向滑台装置22整体结构由滑块221、电机箱盖222、螺母定位板223、y向滑台底板224、第二丝杠螺母227组成,其中滑块221的中部通孔与导杆226采用间隙配合;导杆226端部与固定块20顶角上的通孔采用过盈配合,作用是将导杆226固定。
如图12所示,电机箱盖222上端通过紧定螺钉将滑块221固定在其上方,其下端通过圆柱头螺钉与y向滑台底板224固定连接。滑块221中部开有通孔,导杆226穿过通孔且与滑块221形成间隙配合,作用是当丝杠螺母32在y方向上固定时,与之相连的螺母定位块31和y向滑台装置22均为固定。此时,第二丝杠225做旋转运动的同时带动导杆226一起做轴向运动。
如图13所示,螺母定位板223通过紧定螺钉与y向滑台底板224固定连接;第二丝杠螺母227通过紧定螺钉固定在螺母定位板223上面;第二丝杠225与第二丝杠螺母227组合构成滚珠丝杠机构。y向滑台底板224通过紧定螺钉固定在螺母定位块31上方,并跟随螺母定位块31一起做轴向运动。第二丝杠螺母227固定,使得第二丝杠225做旋转运动的同时相对第二丝杠螺母227做轴向运动,而第二丝杠225与动力装置相连。通过调节电机的转向来改变第二丝杠225进给运动的方向。作用是使第二丝杠225连同整个y向机械臂2做y方向上的轴向运动,以实现y向机械臂2的进、退功能。
如图16所示,导块23两侧底板安装孔通过圆柱头螺钉与支撑侧底座24固定连接;导块23中部为半开式通孔,顶部通过螺栓将其两半开口块相连,通过调节螺栓松紧来固定导杆226。支撑侧底座24前部是用来安装固定丝杠支座33,后部通过紧定螺钉用来安装固定导块23。
如图18所示,微调装置25整体结构包括气缸37、气缸固定件251、气缸座252、固定板253、第一连杆254、第二连杆255、第三连杆256、连接板257、导杆连接件258。气缸固定件251的底板通过紧定螺钉固定安装在气缸座252上面,固定板253用来固定安装四根导杆226,气缸座252的上部安装面板倾斜角度为60度,下底板通过紧定螺钉固定安装在固定板253侧面。气缸37的气缸活塞杆与第二连杆255上的固定块相连,第三连杆256和第一连杆254采用同轴间隙配合的方式,对称套在第二连杆255两端带螺纹的轴柄上,最后第二连杆255两端通过螺母紧固。第一连杆254和连接板257顶部通过螺栓连接;连接板257底部与导杆连接件258通过螺栓连接;导杆连接件258与导杆226采用间隙配合,并套在导杆226上移动。
如图20所示,机械手爪装置26整体结构是由气缸38、连杆261、连杆262、连杆263、连杆264组成,其中采用气缸38为动力源。根据设计要求,气缸38所需提供的气缸拉力不低于362.1N。考虑到装置的结构尺寸,所以优选用缸径为20mm,行程为20mm,标注压力为0.06Mpa-0.7Mpa的ESDA薄型气缸。气缸38带动连杆264做轴向伸缩运动;连杆264顶端带有螺纹,通过螺母将连杆263固定在连杆264上方。连杆261和连杆262通过螺栓连接,连杆262通过螺栓固定在连杆263上。当气缸38带动连杆264运动时,实现了机械手爪装置26夹紧与放松的功能。
以上所述仅是本发明优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (1)

1.一种三自由度可微调的自动抓取装置,包括z向滑台、x向滑台、y向机械臂,其特征在于,所述z向滑台包括第一丝杠、第一丝杠螺母、支撑板、定位杆、定位杆固定座,所述第一丝杠螺母通过螺母定位块上的定位杆安装孔进行导向,所述定位杆通过定位杆固定座固定在支撑板上,定位杆穿过螺母定位块的定位杆安装孔,所述第一丝杠与第一丝杠螺母配合,第一丝杠带动第一丝杠螺母沿定位杆运动;所述x向滑台结构组成与z向滑台结构组成相同;
所述y向机械臂包括y向滑台装置、导块、支撑侧底座、微调装置、机械手爪装置、动力装置,所述y向滑台装置包括滑块、第二丝杠螺母、第二丝杠、导杆,所述第二丝杠螺母与滑块连接在一起,所述第二丝杠与第二丝杠螺母配合,所述滑块可在导杆上滑动;所述导块两侧底板安装孔通过螺钉与支撑侧底座连接,导块中部为半开式通孔,顶部通过螺栓将其两半开口块相连,通过调节螺栓松紧来固定导杆;所述微调装置包括气缸、气缸活塞杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、固定板、连接板、导杆连接件,所述气缸活塞杆与第二连杆的中部连接,所述第二连杆的两端分别与第一连杆、第三连杆连接,所述固定板用于固定导杆,所述第一连杆和第三连杆的一端固定在固定板的一侧,另一端与连接板相连;所述固定板的另一侧安装有气缸座,所述气缸通过气缸固定件安装在气缸座上,所述连接板下端固定导杆连接件,所述导杆穿过导杆连接件,所述微调装置通过连接板固定机械手爪装置。
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