CN110480671B - 一种用于机械加工的旋转式机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械手领域，具体是一种用于机械加工的旋转式机械手，本发明可以不采用压力传感器，避免抓取处压力传感器受到较大摩擦、碰撞以及挤压而出现损坏的问题，当角度检测组件检测到某次控制气缸动作时，角度检测组件检测的转动角度小于设定阈值时，控制器控制该气缸停止动作或者继续向气缸缸体内充入设定的气体再停止动作，并保持所需夹持力，保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧，有效提高机械手的抓取能力与抓取稳定性，提高抓取的精度；本发明的这种控制方式简单，可以保证各个夹爪以尽可能大小相同或者类似的力对工件进行抓取，保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧，提高工件抓取效率，并能够保证各个夹爪受力均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及机械手领域，具体是一种用于机械加工的旋转式机械手。
背景技术
在机械加工中一些大体积零件需要多人搬运才能进行安装，不仅费时费力而且还存在安全隐患，故现在通常用到机械手进行，用于抓取零件以及起到支撑作用。
现在的机械手，比如三爪或者四爪机械手，其在抓取时，在对工件进行抓取时，很难保证各个夹爪能够同时对工件以大致相同的力进行抓紧，比如椭圆工件或者不规则工件等，即使是圆柱工件，如图1所示，由于其加工误差以及夹爪的安装误差等，很难保证各个夹爪均匀的夹紧。对此，虽然可以采用设置压力传感器的方式对各个夹爪的抓取力进行检测与控制，但是，这种结构形式由于压力传感器与工件时刻受到较大的摩擦以及挤压力，导致压力传感器寿命很短，需要对压力传感器进行经常更换，影响寿命与成本控制。因此，如何设计一种用于机械加工的旋转式机械手，以便保证抓取稳定性以及精度的同时，提高机械手的寿命与成本控制。
因此，本发明提供了一种用于机械加工的旋转式机械手以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于机械加工的旋转式机械手以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于机械加工的旋转式机械手，包括机械臂机构和抓取机械爪，其中，三组圆周阵列的所述抓取机械爪安装连接于连接板上，所述连接板固定安装在所述机械臂机构的输出端部；每组所述抓取机械爪采用一个单独的气缸驱动，以便通过气缸实现各个抓取机械爪的夹爪的动作；其特征在于，
所述夹爪的远离夹持端的端部的铰接处设置有角度检测组件，所述角度检测组件能够时刻检测所述夹爪的转动角度；
还包括与所述角度检测组件连接的控制器，所述控制器对各个气缸进行独立控制；
在对工件进行抓取时，所述控制器先控制各个气缸以每次进入缸体内相同体积的气体量的方式动作，且每次进入气体后所述控制器通过所述角度检测组件对所述夹爪该次动作的转动角度进行检测；
当所述角度检测组件检测到某次控制气缸动作时，所述角度检测组件检测的转动角度小于设定阈值时，所述控制器控制该气缸停止动作或者继续向气缸缸体内充入设定的气体再停止动作，并保持所需夹持力，以便保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧。
进一步，作为优选，还包括气泵控制站、主气管、支气管、支气管控制阀和支气管稳压阀，其中，所述气泵控制站通过主气管与三个支气管连接，三个支气管并联布设，且每个所述支气管上均串联设置有支气管控制阀和支气管稳压阀；所述支气管控制阀和支气管稳压阀均与控制器连接，各个支气管连接至气缸。
进一步，作为优选，每个所述支气管上均设置有与控制器控制连接的气体流量计。
进一步，作为优选，所述抓取机械爪包括连接块、气缸和夹爪，其中，所述连接块的一端固定在所述连接板上，三个所述夹爪的端部圆周阵列铰接设置在所述连接块的端部，所述气缸的一端铰接连接在所述连接块上，所述气缸的另一端铰接连接在所述夹爪的外侧中部，所述角度检测组件安装于所述连接块与所述夹爪的铰接处。
进一步，作为优选，所述机械臂机构包括底座，所述底座的顶部设有第三电机，且第三电机的驱动端上设有底板，所述底板的顶部设有驱动箱，且驱动箱的两侧设有连杆，所述连杆的顶部销连接有悬臂，且连杆的上端外壁安装有第四电机，所述悬臂的端部焊接有连接板，且连接板的前端一侧设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮的一侧啮合有从动齿轮，且从动齿轮的端部安装有所述抓取机械爪。
进一步，作为优选，所述第四电机的驱动端贯穿连杆的上端，且悬臂的末端套接在第四电机的驱动端上。
进一步，作为优选，所述驱动箱内设有第二电机，且第二电机的驱动端设置有连接轴，所述连接轴贯穿驱动箱和连杆固定连接，且连杆的另一侧销连接在驱动箱上。
进一步，作为优选，所述机械爪包括连接块，所述连接块和从动齿轮相连接，所述连接块的末端套接有棘套。
进一步，作为优选，所述棘套上等距排列气缸，且气缸和棘套销连接，所述气缸的输出端销连接有的夹爪。
进一步，作为优选，所述夹爪呈楔形，且气缸连接在夹爪的外侧中间部分，所述夹爪的末端焊接有连接耳，且夹爪通过连接耳活动连接在连接块上，所述连接板的后端固定有第一电机，且第一电机的驱动端贯穿连接板和驱动齿轮连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明可以不采用压力传感器，避免抓取处压力传感器受到较大摩擦、碰撞以及挤压而出现损坏的问题，当角度检测组件检测到某次控制气缸动作时，角度检测组件检测的转动角度小于设定阈值时，控制器控制该气缸停止动作或者继续向气缸缸体内充入设定的气体再停止动作，并保持所需夹持力，保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧，有效提高机械手的抓取能力与抓取稳定性，提高抓取的精度；
(2)本发明的这种控制方式简单，可以保证各个夹爪以尽可能大小相同或者类似的力对工件进行抓取，保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧，提高工件抓取效率，并能够保证各个夹爪的受力均匀性；
(3)本发明在传统的固定式机械爪上添加一个转动机构，通过转动机械爪来完成机械加工中需要拧动的工序，如紧固螺栓，在一些打磨工序中，需要对工件进行全方位打磨，采用夹紧件固定工件还要对工件进行拆卸进行二次夹紧，而采用本方案直接使用机械，夹紧，可以边打磨，边转动，提高工作效率，该方案采用齿轮传动实现机械爪的转动，齿轮传动它的传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，能保证瞬时传动比恒定，平稳性较高，传递运动准确可靠，传递的功率和速度范围较大，通过多个电机带动使各个关节均能转动，通过上述方案使整个机械手可以进行多角度抓取，水平方向进行圆周运动，保证机械手无死角，利用齿轮转动可以承受更大的压力，气缸拉动进行抓取，使抓取更牢固。
附图说明
图1为现有技术中机械手对工件抓取时的结构示意图；
图2为一种用于机械加工的旋转式机械手的整体结构示意图；
图3为一种用于机械加工的旋转式机械手中的抓取机械爪结构示意图；
图4为一种用于机械加工的旋转式机械手中的正视截面结构示意图。
图5为一种用于机械加工的旋转式机械手的气缸的气管驱动连接结构示意图。
具体实施方式
请参阅图2～5，本发明实施例中，一种用于机械加工的旋转式机械手，包括机械臂机构和抓取机械爪11，其中，三组圆周阵列的所述抓取机械爪11安装连接于连接板12上，所述连接板固定安装在所述机械臂机构的输出端部；每组所述抓取机械爪11采用一个单独的气缸17驱动，以便通过气缸实现各个抓取机械爪11的夹爪15的动作；其特征在于，所述夹爪的远离夹持端的端部的铰接处设置有角度检测组件20，所述角度检测组件20能够时刻检测所述夹爪的转动角度；还包括与所述角度检测组件20连接的控制器，所述控制器对各个气缸进行独立控制；
在对工件25进行抓取时，所述控制器先控制各个气缸以每次进入缸体内相同体积的气体量的方式动作，且每次进入气体后所述控制器通过所述角度检测组件20对所述夹爪该次动作的转动角度进行检测；当所述角度检测组件检测到某次控制气缸动作时，所述角度检测组件检测的转动角度小于设定阈值时，所述控制器控制该气缸停止动作或者继续向气缸缸体内充入设定的气体再停止动作，并保持所需夹持力，以便保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧。
在本实施例中，还包括气泵控制站、主气管21、支气管22、支气管控制阀23和支气管稳压阀24，其中，所述气泵控制站通过主气管21与三个支气管22连接，三个支气管并联布设，且每个所述支气管22上均串联设置有支气管控制阀23和支气管稳压阀24；所述支气管控制阀23和支气管稳压阀24均与控制器连接，各个支气管连接至气缸17。
作为较佳的实施例，每个所述支气管上均设置有与控制器控制连接的气体流量计。
其中，所述抓取机械爪11包括连接块14、气缸17和夹爪15，其中，所述连接块的一端固定在所述连接板上，三个所述夹爪的端部圆周阵列铰接设置在所述连接块14的端部，所述气缸的一端铰接连接在所述连接块上，所述气缸的另一端铰接连接在所述夹爪15的外侧中部，所述角度检测组件20安装于所述连接块与所述夹爪15的铰接处。
所述机械臂机构包括底座5，所述底座5的顶部设有第三电机19，且第三电机19的驱动端上设有底板4，所述底板4的顶部设有驱动箱7，且驱动箱7的两侧设有连杆3，所述连杆3的顶部销连接有悬臂1，且连杆3的上端外壁安装有第四电机2，所述悬臂1的端部焊接有连接板12，且连接板12的前端一侧设置有驱动齿轮9，所述驱动齿轮9的一侧啮合有从动齿轮10，且从动齿轮10的端部安装有所述抓取机械爪11。
所述第四电机2的驱动端贯穿连杆3的上端，且悬臂1的末端套接在第四电机2的驱动端上。所述驱动箱7内设有第二电机18，且第二电机18的驱动端设置有连接轴6，所述连接轴6贯穿驱动箱7和连杆3固定连接，且连杆3的另一侧销连接在驱动箱7上。
在本发明中，所述机械爪11包括连接块14，所述连接块14和从动齿轮10相连接，所述连接块14的末端套接有棘套13。所述棘套13上等距排列气缸17，且气缸17和棘套13销连接，所述气缸17的输出端销连接有的夹爪15。
所述夹爪15呈楔形，且气缸17连接在夹爪15的外侧中间部分，所述夹爪15的末端焊接有连接耳16，且夹爪15通过连接耳16活动连接在连接块14上，所述连接板12的后端固定有第一电机8，且第一电机8的驱动端贯穿连接板12和驱动齿轮9连接。
使用时，第二电机18通过连接轴6带动连杆3进行角度转动，当连杆3向下倾斜时，机械爪11能够抓取更低的物品，反之，机械爪11可以回正和抓取高处物品，所述夹爪的远离夹持端的端部的铰接处设置有角度检测组件20，所述角度检测组件20能够时刻检测所述夹爪的转动角度；
此外，本发明还包括与所述角度检测组件20连接的控制器，所述控制器对各个气缸进行独立控制；
在对工件25进行抓取时，所述控制器先控制各个气缸以每次进入缸体内相同体积的气体量的方式动作，且每次进入气体后所述控制器通过所述角度检测组件20对所述夹爪该次动作的转动角度进行检测；
当所述角度检测组件检测到某次控制气缸动作时，所述角度检测组件检测的转动角度小于设定阈值时，所述控制器控制该气缸停止动作或者继续向气缸缸体内充入设定的气体再停止动作，并保持所需夹持力，以便保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧。接着通过第四电机2带动悬臂1进行角度转动，使悬臂1的端头可以到达更低处，使机械爪11可以抓取低处的物品，在此过程中可以通过第三电机19的转动带动底板4转动，使整个机构进行水平的转动，再配合悬臂1和连杆3可以实现怕三百六十度的转动，在进行抓取时气缸17通过其输出端可以控制夹爪15的开合，当气缸17向前运动时，抵触夹爪15向前运动，但是夹爪15的末端连接在连接块14上，形成一个活动悬挑结构，因此将气缸17水平的力变为向下倾斜的力，而夹爪15的数量有多个当夹爪15运动到一定程度后，多个夹爪15自然靠拢，完成抓取，反之气缸17回缩，拉动夹爪15，夹爪15通过连接耳16使其前端上翘，完成张开，若需要进行转动操作则通过第一电机8带动驱动齿轮9转动，通过驱动齿轮9带动从动齿轮10转动，进而完成机械爪11的旋转。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于机械加工的旋转式机械手，包括机械臂机构和抓取机械爪(11)，其中，三组圆周阵列的所述抓取机械爪(11)安装连接于连接板(12)上，所述连接板固定安装在所述机械臂机构的输出端部；每组所述抓取机械爪(11)采用一个单独的气缸(17)驱动，以便通过气缸实现各个抓取机械爪(11)的夹爪(15)的动作；其特征在于，
所述夹爪的远离夹持端的端部的铰接处设置有角度检测组件(20)，所述角度检测组件(20)能够时刻检测所述夹爪的转动角度；
还包括与所述角度检测组件(20)连接的控制器，所述控制器对各个气缸进行独立控制；
在对工件(25)进行抓取时，所述控制器先控制各个气缸以每次进入缸体内相同体积的气体量的方式动作，且每次进入气体后所述控制器通过所述角度检测组件(20)对所述夹爪该次动作的转动角度进行检测；
当所述角度检测组件检测到某次控制气缸动作时，所述角度检测组件检测的转动角度小于设定阈值时，所述控制器控制该气缸停止动作或者继续向气缸缸体内充入设定的气体再停止动作，并保持所需夹持力，以便保证各个夹爪均能够对工件进行接触并夹紧。
2.根据权利要求1所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，还包括气泵控制站、主气管(21)、支气管(22)、支气管控制阀(23)和支气管稳压阀(24)，其中，所述气泵控制站通过主气管(21)与三个支气管(22)连接，三个支气管并联布设，且每个所述支气管(22)上均串联设置有支气管控制阀(23)和支气管稳压阀(24)；所述支气管控制阀(23)和支气管稳压阀(24)均与控制器连接，各个支气管连接至气缸(17)。
3.根据权利要求2所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，每个所述支气管上均设置有与控制器控制连接的气体流量计。
4.根据权利要求2所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，所述抓取机械爪(11)包括连接块(14)、气缸(17)和夹爪(15)，其中，所述连接块的一端固定在所述连接板上，三个所述夹爪的端部圆周阵列铰接设置在所述连接块(14)的端部，所述气缸的一端铰接连接在所述连接块上，所述气缸的另一端铰接连接在所述夹爪(15)的外侧中部，所述角度检测组件(20)安装于所述连接块与所述夹爪(15)的铰接处。
5.根据权利要求2所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，所述机械臂机构包括底座(5)，所述底座(5)的顶部设有第三电机(19)，且第三电机(19)的驱动端上设有底板(4)，所述底板(4)的顶部设有驱动箱(7)，且驱动箱(7)的两侧设有连杆(3)，所述连杆(3)的顶部销连接有悬臂(1)，且连杆(3)的上端外壁安装有第四电机(2)，所述悬臂(1)的端部焊接有连接板(12)，且连接板(12)的前端一侧设置有驱动齿轮(9)，所述驱动齿轮(9)的一侧啮合有从动齿轮(10)，且从动齿轮(10)的端部安装有所述抓取机械爪(11)。
6.根据权利要求5所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，所述第四电机(2)的驱动端贯穿连杆(3)的上端，且悬臂(1)的末端套接在第四电机(2)的驱动端上。
7.根据权利要求6所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，所述驱动箱(7)内设有第二电机(18)，且第二电机(18)的驱动端设置有连接轴(6)，所述连接轴(6)贯穿驱动箱(7)和连杆(3)固定连接，且连杆(3)的另一侧销连接在驱动箱(7)上。
8.根据权利要求7所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，所述机械爪(11)包括连接块(14)，所述连接块(14)和从动齿轮(10)相连接，所述连接块(14)的末端套接有棘套(13)。
9.根据权利要求8所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，所述棘套(13)上等距排列气缸(17)，且气缸(17)和棘套(13)销连接，所述气缸(17)的输出端销连接有的夹爪(15)。
10.根据权利要求9所述的一种用于机械加工的旋转式机械手，其特征在于，所述夹爪(15)呈楔形，且气缸(17)连接在夹爪(15)的外侧中间部分，所述夹爪(15)的末端焊接有连接耳(16)，且夹爪(15)通过连接耳(16)活动连接在连接块(14)上，所述连接板(12)的后端固定有第一电机(8)，且第一电机(8)的驱动端贯穿连接板(12)和驱动齿轮(9)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
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Application publication date: 20191122 Assignee: Guilin Xinhongrun Machinery Manufacturing Co.,Ltd. Assignor: GUILIN University OF AEROSPACE TECHNOLOGY Contract record no.: X2022980029112 Denomination of invention: A rotary manipulator for machining Granted publication date: 20201201 License type: Common License Record date: 20221228 |