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

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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