CN110977955A - 一种具有间歇旋转90度功能的机械手 - Google Patents

一种具有间歇旋转90度功能的机械手 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械手技术领域，公开了一种具有间歇旋转90度功能的机械手，包括：第一机架，第一机架上固定有步进电机，凸轮的内侧面上设有封闭的滑槽，滑槽内设有滚轮，滚轮通过滚轮轴与摇杆机构连接，摇杆机构包括：第一摇杆、第二摇杆和连杆，连杆的下端与吸盘的顶部铰接，连杆的下部设有气缸，气缸的活塞杆与吸盘的外侧边缘铰接，吸盘用于吸附工件，步进电机带动凸轮转动，使得滚轮在滑槽内滑动，滚轮带动摇杆机构运动，摇杆机构通过吸盘使工件在工作平面内旋转90°，本机械手结构简单紧凑，成本低，无需频繁启停，提高了工件的搬运效率，同时满足工件被搬运前后停放角度不改变的场合要求。

Description

一种具有间歇旋转90度功能的机械手
技术领域
本发明涉及机械手技术领域，特别涉及一种具有间歇旋转90度功能的机械手。
背景技术
目前市场上的搬运90°机械手，一般需要一套气压或液压系统来驱动，系统较为复杂、成本较高、动力部分需要频繁启停，工作效率较低，而且工件的停放角度相对于搬运前旋转了90°，无法满足工件被搬运前后停放角度不改变的场合要求。
发明内容
本发明提供一种具有间歇旋转90度功能的机械手，满足工件被搬运前后停放角度不改变的场合要求。
本发明提供了一种具有间歇旋转90度功能的机械手，包括：第一机架，第一机架上固定有步进电机，步进电机的输出轴上固定有凸轮，凸轮的内侧面上设有封闭的滑槽，滑槽内设有滚轮，滚轮能沿滑槽滑动，滚轮通过滚轮轴与摇杆机构连接，摇杆机构包括：第一摇杆、第二摇杆和连杆，第一摇杆的下端与滚轮轴固定连接，第一摇杆的下部通过第一摇杆轴与第一摇杆支架铰接，第一摇杆支架固定在第一机架上，第一摇杆的上端与连杆的中部铰接，连杆的上端与第二摇杆的一端铰接，第二摇杆的另一端与第一机架的上端铰接，连杆的下端与吸盘的顶部铰接，连杆的下部设有气缸，气缸的活塞杆与吸盘的外侧边缘铰接，吸盘用于吸附工件，步进电机带动凸轮转动，使得滚轮在滑槽内滑动，滚轮带动摇杆机构运动，摇杆机构通过吸盘使工件在工作平面内旋转90°。
所述滑槽包括对称连接的两段滑槽，每段滑槽包括依次连接A段圆弧、B段圆弧、C段圆弧和D段圆弧，当凸轮逆时针旋转时，滚轮在A段圆弧内运动时，第一摇杆不摆动，吸盘吸附工件，滚轮运动到B段圆弧时，第一摇杆开始顺时针摆动，滚轮运动到C段圆弧时，第一摇杆停止摆动，连杆转动90度，此时气缸的活塞杆缩回，驱动吸盘顺时针旋转90度，使工件与连杆平行夹角成0度，滚轮运动到D段圆弧时，第一摇杆逆时针旋转，气缸的活塞杆伸出，驱动吸盘逆时针旋转90度，使工件与连杆的夹角成90度，E段圆弧与A段圆弧相对称，当滚轮运动到E段圆弧时，第一摇杆停止摆动，吸盘回到了初始位置，在E段圆弧内，吸盘吸附下一个工件，凸轮继续旋转，进入下一个工作周期。
还包括第二机架、第三摇杆和第四摇杆，第二机架与第一机架对称，第三摇杆与第一摇杆对称，第三摇杆通过第三摇杆轴与第二机架铰接，第一摇杆与第三摇杆之间固定连接有第一连杆轴，第四摇杆与第二摇杆对称，第二摇杆通过第二摇杆轴与第一机架铰接，第四摇杆通过第四摇杆轴与第二机架铰接，第四摇杆与第二摇杆之间固定连接有第二连杆轴，连杆垂直于第一连杆轴和第二连杆轴，且分别通过轴承与第一连杆轴的中部和第二连杆轴的中部铰接。
所述第一机架和第二机架的底部两侧均设有加强斜撑杆。
所述吸盘内设有抽风机，吸盘上对应工件的底面上设有圆孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过步进电机带动凸轮转动，凸轮通过滚轮在滑槽内滑动，带动摇杆机构运动，第一摇杆和第二摇杆带动连杆间歇旋转90度，通过气缸的活塞杆伸缩带动吸盘旋转90度，能够使得工件在竖向工作平面内搬运90度，可使工件在搬运前后的停放角度不变，本机械手结构简单紧凑，成本低，无需频繁启停，提高了工件的搬运效率，同时满足工件被搬运前后停放角度不改变的场合要求。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有间歇旋转90度功能的机械手的正面结构示意图。
图2为本发明提供的机械手带动工件旋转90度后的位置图；
图3为本发明驱动部分的局部放大图；
图4为本发明提供的吸盘的结构示意图；
图5为本发明提供的凸轮的结构示意图。
图6为本发明提供的一种具有间歇旋转90度功能的机械手的侧面结构示意图。
附图标记说明：
1-工件，2-吸盘，3-第一支架，4-气缸，5-第二支架，6-连杆，7-第一摇杆，8-第二摇杆，9-第一机架，10-凸轮，11-加强斜撑杆，12-步进电机，13-滚轮，14-第一摇杆轴，15-第一摇杆支架，16-第一连杆轴，17-第二连杆轴，18-第二摇杆轴，19-第三摇杆，20-第四摇杆，21-滑槽，22-步进电机的输出轴，23-滚轮轴，24-第二机架，25-圆孔。
具体实施方式
下面结合附图1-6，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的一种具有间歇旋转90度功能的机械手，包括：第一机架9，第一机架9的中部固定设有步进电机12，步进电机的输出轴22穿过凸轮10的中心，且与凸轮10固定连接，凸轮10上周向边缘设有封闭的滑槽21，滑槽21内设有滚轮13，滚轮13能沿滑槽21滑动，滚轮13固定连接滚轮轴23，滚轮轴23与摇杆机构连接，摇杆机构包括：第一摇杆7、第二摇杆8和连杆6，第一摇杆7的下端与滚轮轴23的一端垂直且固定连接，第一摇杆7的下部铰接有第一摇杆轴14，第一摇杆轴14位于滚轮轴23的上方，第一摇杆轴14与第一摇杆支架15固定连接，第一摇杆支架15固定在第一机架9上，第一摇杆7的另一端与连杆6的上部铰接，连杆6的上端与第二摇杆8的一端铰接，第二摇杆8的另一端与第一机架9的上部铰接，连杆6的下端与吸盘2的顶部铰接，连杆6的下部和吸盘2之间设有气缸4，气缸4的一端通过第一支架3与吸盘2的外侧边缘铰接，吸盘2的底面吸附工件1，气缸4的另一端通过第二支架5与连杆6的下部铰接，步进电机12带动凸轮10转动，使得滚轮13在滑槽21内滑动，滚轮13带动摇杆机构运动，摇杆机构带动通过吸盘使工件1在工作平面内旋转90°。
摇杆机构和吸盘2的具体运动过程如下：所述所述滑槽21包括对称连接的两段滑槽，每段滑槽包括依次连接A段圆弧、B段圆弧、C段圆弧和D段圆弧，当凸轮10逆时针旋转时，滚轮13在A段圆弧内运动时，第一摇杆7不摆动，吸盘2吸附工件1，滚轮13运动到B段圆弧时，第一摇杆7开始顺时针摆动，滚轮13运动到C段圆弧时，第一摇杆7停止摆动，连杆6转动90度，此时气缸4的活塞杆缩回，驱动吸盘2顺时针旋转90度，使工件1与连杆6平行成0度，滚轮13运动到D段圆弧时，第一摇杆7逆时针旋转，气缸4的活塞杆伸出，驱动吸盘2逆时针旋转90度，使工件1与连杆6的角度成90度，E段圆弧与A段圆弧相对称，当滚轮13运动到E段圆弧时，第一摇杆7停止摆动，吸盘2回到了初始位置，在E段圆弧内，吸盘2吸附下一个工件1，凸轮10继续旋转，进入下一个工作周期。
第一摇杆7在滚轮13通过A段圆弧、B段圆弧、C段圆弧和D段圆弧实现连杆6转动90度，吸盘2通过气缸4收缩，旋转90度，通过与A段圆弧、B段圆弧、C段圆弧和D段圆弧对称的圆弧段实现第一摇杆7周期运动。
为了使得机械手稳定运行，如图6所示，还包括第二机架24、第三摇杆19和第四摇杆20，第二机架24与第一机架9对称，第三摇杆19与第一摇杆7对称，第一摇杆7与第三摇杆19之间通过第一连杆轴16固定连接，第三摇杆19通过第一摇杆轴14与第二机架24铰接，第四摇杆20与第二摇杆8对称，第四摇杆20与第二摇杆8之间通过第二连杆轴17固定连接，第四摇杆20通过第二摇杆轴18与第二机架24铰接，连杆6垂直于第一连杆轴16和第二连杆轴17，分别通过轴承与第一连杆轴16和第二连杆轴17的中部铰接。
第一摇杆7与第三摇杆19在第一连杆轴16的作用下同时运动，第四摇杆20与第二摇杆8在第二摇杆轴18的作用下同时运动，连杆6在第一连杆轴16和第二连杆轴17的带动下平稳地运动。
为了使得第一机架9和第二机架24稳固支撑，所述第一机架9和第二机架24的底部两侧均设有加强斜撑杆11。
为了稳定地对工件1进行吸附，所述吸盘2内设有抽风机，吸盘2上对应工件1的底面上设有圆孔25。
如图1所示，气缸4与吸盘2通过第一支架3在A1点铰接；气缸4与连杆6通过第二支架5在B点铰接；连杆6与摇杆7在C点铰接；连杆6与摇杆8在D点铰接；摇杆8与第一机架9在E点铰接；摇杆7与第一机架9在F点铰接；凸轮10在G点装在步进电机的输出轴22上。
如图1和图5所示，当凸轮10逆时针旋转时，滚轮13在凸轮10的A段圆弧内运动见图5，第一摇杆7不摆动，此时，吸盘2可完成对工件1吸附工作；当滚轮13运动到凸轮10的B段圆弧时见图5，第一摇杆7开始顺时针摆动；当滚轮13运动到凸轮10对C段圆弧时，第一摇杆7停止摆动，连杆6转动90°，与此同时，气缸4的活塞杆缩回，驱动吸盘2顺时针旋转90°，使工件1的角度和初始位置时相同，此时机构完成放下工件1的动作，当滚轮13运动到凸轮10的D段圆弧时，凸轮10驱动第一摇杆7反向旋转，即逆时针旋转；当滚轮4运动到凸轮10的E段圆弧时，第一摇杆7停止摆动，吸盘2回到了初始位置，在凸轮10在E段圆弧上时，机构完成对工件1对吸附动作；凸轮10继续旋转，机械手就进入到了下一个工作周期。
如图4所示，采用风机和带圆孔25对孔吸盘来吸附工件，使吸附力更强，吸附更可靠，所述吸盘2内设有抽风机，吸盘2上对应工件1的底面上设有圆孔25。
本发明通过步进电机12驱动凸轮10，凸轮10驱动滚轮13，滚轮13通过滚轮轴23驱动双摇杆机构，双摇杆机构中连杆6通过吸盘2吸住工件1，带动工件1旋转90°，并在垂直和水平方向上移动一段距离，实现工件1在工作平面内搬运。凸轮10上有对称的四段圆弧，当凸轮10旋转一周时，可使机构有四次停歇，在停歇的时间段内，让机构完成两次对工件的吸和放。改变驱动凸轮10的步进电机12的转速，可改变吸和放的时间，以满足工艺要求。而且吸盘2可在气缸4的驱动下，使工件1相对于机构反向转动90°，可使工件1在搬运前后的停放角度不变。
本发明的成本低，结构简单；本发安装方便，结构紧凑；在凸轮旋转一周内，使机构有四次停歇，以实现对工件对两次吸和放；采用风机和带圆孔对孔吸盘来吸附工件，使吸附力更强，吸附更可靠；使工件被搬运对前后，其停放角度不变。
本发明公开一种具有间歇功能的搬运90°机械手。步进电机驱动凸轮，凸轮驱动滚轮，滚轮通过滚轮轴驱动双摇杆机构，双摇杆机构中对连杆上对吸盘吸住工件，带动工件旋转90°，并在垂直和水平方向上移动一段距离，实现工件对在工作平面内搬运。凸轮上有四段圆弧，当凸轮旋转一周时，可使机构在有四次停歇。在停歇对时间段内，让机构完成两次对工件对吸和放。改变驱动凸轮的步进电机的转速，可改变吸和放对时间，以满足工艺要求。而且吸盘可在气缸对驱动下，使工件相对于机构反向转动90°，可使工件在搬运前后的停放角度不变。以满足在工作平面内搬运90°、机构简单、成本低、无需频繁启停、工件在被搬运前后的停放角度不变对工作要求。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有间歇旋转90度功能的机械手，其特征在于，包括：第一机架(9)，第一机架(9)上固定有步进电机(12)，步进电机的输出轴(22)上固定有凸轮(10)，凸轮(10)的内侧面上设有封闭的滑槽(21)，滑槽(21)内设有滚轮(13)，滚轮(13)能沿滑槽(21)滑动，滚轮(13)通过滚轮轴(23)与摇杆机构连接，摇杆机构包括：第一摇杆(7)、第二摇杆(8)和连杆(6)，第一摇杆(7)的下端与滚轮轴(23)固定连接，第一摇杆(7)的下部通过第一摇杆轴(14)与第一摇杆支架(15)铰接，第一摇杆支架(15)固定在第一机架(9)上，第一摇杆(7)的上端与连杆(6)的中部铰接，连杆(6)的上端与第二摇杆(8)的一端铰接，第二摇杆(8)的另一端与第一机架(9)的上端铰接，连杆(6)的下端与吸盘(2)的顶部铰接，连杆(6)的下部设有气缸(4)，气缸(4)的活塞杆与吸盘(2)的外侧边缘铰接，吸盘(2)用于吸附工件(1)，步进电机(12)带动凸轮(10)转动，使得滚轮(13)在滑槽(21)内滑动，滚轮(13)带动摇杆机构运动，摇杆机构通过吸盘(2)使工件(1)在工作平面内旋转90°。
2.如权利要求1所述的具有间歇旋转90度功能的机械手，其特征在于，所述滑槽(21)包括对称连接的两段滑槽，每段滑槽包括依次连接A段圆弧、B段圆弧、C段圆弧和D段圆弧，当凸轮(10)逆时针旋转时，滚轮(13)在A段圆弧内运动时，第一摇杆(7)不摆动，吸盘(2)吸附工件(1)，滚轮(13)运动到B段圆弧时，第一摇杆(7)开始顺时针摆动，滚轮(13)运动到C段圆弧时，第一摇杆(7)停止摆动，连杆(6)转动90度，此时气缸(4)的活塞杆缩回，驱动吸盘(2)顺时针旋转90度，使工件(1)与连杆(6)平行夹角成0度，滚轮(13)运动到D段圆弧时，第一摇杆(7)逆时针旋转，气缸(4)的活塞杆伸出，驱动吸盘(2)逆时针旋转90度，使工件(1)与连杆(6)的夹角成90度，E段圆弧与A段圆弧相对称，当滚轮(13)运动到E段圆弧时，第一摇杆(7)停止摆动，吸盘(2)回到了初始位置，在E段圆弧内，吸盘(2)吸附下一个工件(1)，凸轮(10)继续旋转，进入下一个工作周期。
3.如权利要求1或2所述的具有间歇旋转90度功能的机械手，其特征在于，还包括第二机架(24)、第三摇杆(19)和第四摇杆(20)，第二机架(24)与第一机架(9)对称，第三摇杆(19)与第一摇杆(7)对称，第三摇杆(19)通过第三摇杆轴与第二机架(24)铰接，第一摇杆(7)与第三摇杆(19)之间固定连接有第一连杆轴(16)，第四摇杆(20)与第二摇杆(8)对称，第二摇杆(8)通过第二摇杆轴(18)与第一机架(9)铰接，第四摇杆(20)通过第四摇杆轴与第二机架(24)铰接，第四摇杆(20)与第二摇杆(8)之间固定连接有第二连杆轴(17)，连杆(6)垂直于第一连杆轴(16)和第二连杆轴(17)，且分别通过轴承与第一连杆轴(16)的中部和第二连杆轴(17)的中部铰接。
4.如权利要求3所述的具有间歇旋转90度功能的机械手，其特征在于，所述第一机架(9)和第二机架(24)的底部两侧均设有加强斜撑杆(11)。
5.如权利要求1所述的具有间歇旋转90度功能的机械手，其特征在于，所述吸盘(2)内设有抽风机，吸盘(2)上对应工件(1)的底面上设有圆孔(25)。
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