CN110394787A - 一种轴承环坯搬运机械手 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械手领域，涉及一种金属坯件搬运机械手，具体涉及一种能够自动夹取、翻转、护持的轴承环搬运机械手。该机械手包含主轴旋转模块、纵向运动模块、横向运动模块、摆动模块、手爪模块，其特征在于：所述的主轴旋转模块主要是对系统整体进行支撑，并实现纵向运动模块、横向运动模块、摆动模块、手爪模块组成整体绕立柱驱动轴的旋转运动，所述的纵向运动模块是为了实现横向运动模块、摆动模块、手爪模块组成整体在竖直方向上的运动，所述的横向运动模块是为了实现横向运动模块、摆动模块、手爪模块组成整体在横向上的运动，所述的摆动模块、手爪模块是为了实现手爪的摆动和旋转功能。本发明克服了在轴承环锻压过程中运用人力来实现轴承环坯的夹取、翻转、移位工序的缺点，不仅提升了产品精度、生产效率及自动化水平，也为企业降低了成本。

Description

一种轴承环坯搬运机械手

技术领域

本发明属于机械手领域，涉及一种金属坯件搬运机械手，具体涉及一种能够自动夹取、翻转、护持的轴承环搬运机械手。

背景技术

轴承在重型机械、车辆制造、航空航天、制造装备等领域有着广泛应用，常用于支撑机械旋转体，并在降低其在旋转过程中的摩擦的同时保证回转精度。由于轴承的正常工作是对设备运转精度的重要保证，同时考虑到轴承的受力、摩擦、润滑条件以及材质，所以轴承的制造加工对于其精度和实际工作状态有重要影响。因此，在高精密设备制造和高精度加工的行业要求下，如何有效控制轴承加工制造中的各项因素以提升轴承在精度、寿命等指标上的质量成为了研究的热点。传统的轴承制造主要依靠人工操作，在轴承金属坯件被锻压成型的整个过程中，坯件的夹持和翻转均由工人手持夹持工具来完成，不仅效率低，也不能够保证人工夹持过程中对金属坯件均匀受力，再加上坯件在空气中滞留的时间较长也不利于轴承质量的提升，所以，改进现有人工锻压生产方式、提升锻压效率是提升轴承环质量的重要途径。采用轴承环坯搬运机械手，替代目前的人工搬运操作不仅能有效提升轴承环质量，还能够改善企业生产设备的自动化水平、降低劳动力成本。

发明内容

发明的目的

为克服现有的轴承环锻压运用人工操作时加工效率低、产品精度低、人工成本高的缺点，设计一种轴承环坯搬运机械手，通过相关工作模块，依次完成轴承环金属坯件的夹取、翻转和护持功能，整个系统采用自动化控制，相对于人工操作不仅提升了产品质量和加工效率，也减少了人工成本。

发明的技术解决方案（即发明内容）

本发明主要用于实现轴承环金属坯件锻压过程中的夹取、翻转、护持，提出的一种轴承环坯搬运机械手。

本发明的技术方案是借助自动化技术，对轴承环金属坯件进行夹取、翻转、护持，主要由五部分构成，即主轴旋转模块、纵向运动模块、横向运动模块、摆动模块、手爪模块。所述主轴旋转模块包括：底座、电机一、立柱驱动轴、轴承、立柱。所述纵向运动模块包括：电机二、立柱顶盖、纵向运动丝杠、丝杠支撑座、丝杠螺母、导轨一、导轨二、滑块一、滑块二、滑块三、滑块四、大臂。所述横向运动模块包括：小臂、齿轮、齿轮轴、小臂轴承端盖一、电机三。所述摆动模块包括：电机四、小臂轴承端盖二、摆动轴、摆动轴轴承一、摆动轴轴承二、摆动臂。所述手爪模块包括：电机五、摆动臂轴承端盖、手腕摆动轴、电机六、手爪。

本发明采用模块化设计思想，将机械手设计成由若干模块组成。采用这种设计思想是基于自动化生产机器功能的扩展及使用过程中某个模块快速维修更换两方面原因来考虑的。通过各模块的协调动作，实现轴承环坯锻压过程的夹取、翻转、护持。

本发明设计的主轴旋转模块主要用于纵向运动模块、横向运动模块、摆动模块、手爪模块的固定、设备整体的支撑及旋转，底座与立柱利用螺钉连接，轴承套装在立柱中，立柱驱动轴套装在轴承中。

本发明设计的纵向运动模块主要完成与其相连接的横向运动模块、摆动模块、手爪模块组成的整体在竖直方向上的移动，从而实现手爪在竖直方向上的移动。纵向运动模块通过将立柱顶盖、导轨一、导轨二用螺钉与立柱相连来实现该模块与主轴旋转模块的连接。纵向运动丝杠套装在丝杠支撑座、丝杠螺母中，丝杠支撑座用螺钉与立柱固定，丝杠螺母突出部分套装在大臂矩形孔中，滑块一、滑块二套装在导轨一上，滑块三、滑块四套装在导轨二上，滑块一、滑块二、滑块三、滑块四分别用螺钉与大臂连接。

本发明设计的横向运动模块主要完成与其相连接的摆动模块、手爪模块组成的整体在横向上的移动，从而实现手爪在横向上的移动。横向运动模块通过用螺钉将小臂轴承端盖一与大臂连接来实现该模块与纵向运动模块的连接。小臂套装在大臂的方孔型空间中，齿轮套装在齿轮轴中，齿轮轴的动力由电机三提供以完成齿轮与大臂齿条的啮合运动。

本发明设计的摆动模块主要完成与其相连接的手爪模块的摆动，从而实现手爪的摆动。摆动模块通过将小臂轴承端盖二与小臂用螺钉相连来实现该模块与横向运动模块的连接。摆动轴轴承一、摆动轴轴承二套装在摆动轴上，摆动轴套装在摆动臂的圆形孔中。

本发明设计的手爪模块主要完成手爪的摆动与转动。手爪模块通过将摆动臂轴承端盖与摆动臂用螺钉相连来实现该模块与摆动模块的连接。手腕摆动轴与电机六用螺钉连接。

本发明依靠五个组成模块完成整个的轴承环金属坯件的夹取、翻转、护持过程。

发明的效果

本发明解决了目前轴承环金属坯件锻压过程中的坯件夹取、翻转和护持工序的人工操作所带来的弊端，设计一种轴承环坯搬运机械手，该机械手由五个模块组成：主轴旋转模块、纵向运动模块、横向运动模块、摆动模块、手爪模块。该系统在替代轴承环锻压过程中金属坯件的抓取、翻转、移位工序使用传统人工操作的同时，还可以保证某个模块的维修或更换效率。

本发明解决了轴承环锻压过程中人工操作实现金属坯件的夹取、翻转和移位时所存在的轴承环质量不易保证、人工成本高、工作效率低的问题，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明：

图1为本发明轴侧视图；

图2为本发明主轴旋转模块轴侧视图；

图3为本发明主轴旋转模块部分轴侧视图；

图4为本发明纵向运动模块轴侧视图；

图5为本发明纵向运动模块部分轴侧视图；

图6为本发明横向运动模块轴侧视图；

图7为本发明摆动模块轴侧视图；

图8为本发明手爪模块轴侧视图；

其中，100.主轴旋转模块、200.纵向运动模块、300.横向运动模块、400.摆动模块、500.手爪模块、101.底座、102.立柱、103.电机一、104.立柱驱动轴、105.轴承、201.导轨一、202.滑块一、203.丝杠螺母、204.滑块二、205.丝杠支撑座、206.电机二、207.立柱顶盖、208.滑块三、209.大臂、210.滑块四、211.导轨二、212.纵向运动丝杠、301.小臂、302.电机三、303.小臂轴承端盖一、304.齿轮、305.齿轮轴、401.摆动轴轴承一、402.摆动轴、403.小臂轴承端盖二、404.电机四、405.摆动轴轴承二、406.摆动臂、501.电机五、502.手腕摆动轴、503.摆动臂轴承端盖、504.电机六、505.手爪。

具体实施方式

如图1所示，该轴承环坯搬运机械手，含主轴旋转模块100、纵向运动模块200、横向运动模块300、摆动模块400、手爪模块500。

如图2、图3所示的主轴旋转模块100，其特征在于：底座101上端和立柱102下端设计有螺纹孔，通过螺钉将底座101和立柱102连接，轴承105套装在立柱102底端圆形孔中，立柱驱动轴104套装在轴承105孔中，电机一103放置于底座101腔体中。

如图4、图5所示的纵向运动模块200，其特征在于：滑块一202、滑块二204分别套装在导轨一201上，滑块三208、滑块四210分别套装在导轨二211上，滑块一202、滑块二204、滑块三208、滑块四210分别与大臂209用螺钉连接，丝杠支撑座205套装在立柱102腔体中，通过将丝杠螺母203的突出部分套装在大臂209底部的矩形孔中来实现丝杠螺母203的与大臂209的连接，纵向运动丝杠212套装在丝杠支撑座205和丝杠螺母203的螺纹孔中，纵向运动丝杠212的动力由电机二206提供。通过螺钉将电机二206与立柱顶盖207连接起来。

如图6所示的横向运动模块300，其特征在于：小臂301中部的矩形孔下部设计成齿条状，齿轮304通过矩形孔与齿条啮合，齿轮轴305套装在齿轮304孔中，齿轮轴305的动力由电机三302提供。通过螺钉将电机三302与小臂轴承端盖一303连接起来。

如图7所示的摆动模块400，其特征在于：摆动轴轴承一401、摆动轴轴承二405分别套装在摆动轴402上，摆动轴402下部套装在摆动臂406圆形孔中，摆动轴402的动力由电机四404提供，通过螺钉将电机四404与小臂轴承端盖二403连接起来。

如图8所示的手爪模块500，其特征在于：手腕摆动轴502的底部与电机五501的上部平台处用螺钉连接，电机六504与摆动臂轴承端盖503通过螺钉连接，手腕摆动轴502和手爪505的动力分别由电机六504和电机五501提供。

主轴旋转模块100与纵向运动模块200之间的连接通过用螺钉分别将立柱顶盖207、导轨一201、导轨二211与立柱102连接的方式来实现，横向运动模块300与纵向运动模块200之间的连接通过用螺钉将小臂轴承端盖一303与大臂209连接的方式来实现，摆动模块400与横向运动模块300之间的连接通过用螺钉将小臂轴承端盖二403与小臂301连接的方式来实现，手爪模块500与摆动模块400之间的连接通过用螺钉将摆动臂轴承端盖503与摆动臂406连接的方式来实现。

该轴承环坯搬运机械手工作时电机一103驱动立柱驱动轴104运动，从而带动设备整体产生绕立柱驱动轴104的旋转运动。电机二206驱动纵向运动丝杠212运动，从而带动横向运动模块300、摆动模块400、手爪模块500产生纵向运动。电机三302驱动齿轮轴305并带动齿轮304与小臂301齿条的啮合运动，从而实现横向运动模块300、摆动模块400、手爪模块500的横向运动。电机四404驱动摆动轴402并带动摆动模块400、手爪模块500实现摆动。通过电机五501和电机六504分别对手腕摆动轴502和手爪505的驱动来实现手爪505的摆动和旋转。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轴承环坯搬运机械手，包含主轴旋转模块、纵向运动模块、横向运动模块、摆动模块、手爪模块，其特征在于：采用自动化控制，系统整体由多关节组成，通过对各电机的控制可实现夹持轴承环坯件之手爪的纵向运动、横向运动、旋转运动，主轴旋转模块主要完成对设备整体的支撑和纵向运动模块、横向运动模块、摆动模块、手爪模块组成的整体绕立柱驱动轴的旋转功能，纵向运动模块主要完成横向运动模块、摆动模块、手爪模块组成的整体在竖直方向上的运动功能，横向运动模块主要完成横向运动模块、摆动模块、手爪模块组成的整体在横向上的运动功能，摆动模块和手爪模块主要完成手爪的摆动和旋转功能，通过用螺钉分别将立柱顶盖、导轨一、导轨二与立柱连接来实现主轴旋转模块与纵向运动模块之间的连接，通过用螺钉将小臂轴承端盖一与大臂连接的方式来实现横向运动模块与纵向运动模块之间的连接，通过用螺钉将小臂轴承端盖二与小臂连接的方式来实现摆动模块与横向运动模块之间的连接，通过用螺钉将摆动臂轴承端盖与摆动臂连接的方式来实现手爪模块与摆动模块之间的连接。

2.根据权利要求1所述的轴承环坯搬运机械手，其特征在于：主轴旋转模块的底座下端设计有螺纹孔，可通过螺栓将底座与地面固定的方式来实现对系统整体的固定。

3.根据权利要求1所述的轴承环坯搬运机械手，其特征在于：主轴旋转模块的立柱腔体内设计有丝杠支撑座的固定位置，通过螺钉将丝杠支撑座固定在立柱腔体内。

4.根据权利要求1所述的轴承环坯搬运机械手，其特征在于：主轴旋转模块的立柱表面设计有螺纹孔，以便于用螺钉分别实现导轨一、导轨二与立柱的连接。

5.根据权利要求1所述的轴承环坯搬运机械手，其特征在于：在小臂的矩形孔中设计齿条，通过齿轮和齿条的啮合运动来实现手爪的横向运动。