CN111319030B - 一种多功能重载桁架机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能重载桁架机械手，属于自动化设备技术领域。所述手爪轴位于R轴部装下方，且R轴部装位于Y轴部装下方，所述Y轴部装位于X轴部装上方，该多功能重载桁架机械手能够横向X，纵向Y，竖直向Z，三方向行走，旋转轴R可使工件360度旋转，手爪轴能够抓取多种直径范围内，多种长度内的多尺寸工件进行物流转运，同时，运动轴均全部采用伺服电机驱动，精度高，运行平稳，控制方便，程序修改方便，能够在无人干预下全自动运行，适合于负载≤7吨的工件搬运或码垛，或布置于生产线中转运重载工件，以实现整体生产线的自动化。

Description

一种多功能重载桁架机械手
技术领域
本发明涉及一种多功能重载桁架机械手，属于自动化设备技术领域。
背景技术
桁架机器人具有高效，稳定，高强度，高精度，操作简单等优点。在自动化生产线中广泛应用，如汽车制造领域，半导体领域，船舶重工领域，矿山机械制造领域等，而国内外的桁架多以3吨以下为主，对于工件负载大于4吨以上目前暂无用桁架实现自动搬运，主要是依靠人工操作行吊或叉车转运于生产线的设备间，此种传统的方式效率低、安全性差，产量低，整体生产线难以实现自动化。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种多功能重载桁架机械手。
本发明的多功能重载桁架机械手，它包含X轴部装、Y轴部装、Z轴部装、R轴部装和手爪轴，所述手爪轴位于R轴部装下方，且R轴部装位于Y轴部装下方，所述Y轴部装设有一组，所述X轴部装设有两组，且平行设置，所述Y轴部装位于X轴部装上方，手爪轴通过R轴部装进行360度旋转，并且手爪轴通过X轴部装、Y轴部装、Z轴部装沿横向X、纵向Y、竖直向Z三方向行走；
所述X轴部装包含第一伺服电机、第一减速机、第一齿轮、第一齿条、第一调整板、第一线性滑轨和焊接钢梁，所述第一伺服电机的输出端与第一减速机连接，且第一减速机的输出端设置有第一齿轮，所述第一减速机上设置有第一调整板，所述第一齿轮与第一齿条啮合，所述第一齿条和第一线性滑轨安装在焊接钢梁上；
所述Y轴部装包含第二伺服电机、第二减速机、第二齿轮、第二齿条、第二调整板、第二线性滑轨和大垮度钢梁，所述第二伺服电机的输出端与第二减速机连接，且第二减速机的输出端设置有第二齿轮，所述第二减速机上设置有第二调整板，所述第二齿轮与第二齿条啮合，所述第二齿条和第二线性滑轨安装在大垮度钢梁上；
所述Z轴部装包含第三伺服电机、第三减速机、滚珠丝杠、丝母、第三线型滑轨、联轴器、Z轴梁和滑鞍，所述第三伺服电机、第三减速机、滚珠丝杠和联轴器均设置有两组，且关于Z轴梁的中心线对称设置，所述第三伺服电机的输出端与第三减速机连接，且第三减速机的输出端经联轴器与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠上设置有丝母，且丝母与滑鞍固定，所述滑鞍沿第一线型滑轨滑动连接；
所述R轴部装包含第四伺服电机、第四减速机、第三齿轮和回转支撑，所述第四伺服电机的输出端与第四减速机连接，且第四减速机的输出端与第三齿轮连接，所述第三齿轮与回转支撑啮合；
所述手爪轴包含第五伺服电机、第五减速机、第一T型丝杠、第四线型滑轨、横梁、摆动气缸、插销气缸、摆动手爪、摆动手爪座、第二T型丝杠和插销，所述第五伺服电机设有两组，且第五伺服电机的输出端与第五减速机连接，两组第五减速机的输出端分别与第一T型丝杠和第二T型丝杠连接，所述第一T型丝杠和第二T型丝杠下方均设置有摆动手爪座，且摆动手爪座通过摆动气缸与摆动手爪连接，所述摆动手爪座上对称设置有两组插销，且插销上设置有插销气缸，所述摆动手爪座与横梁之间设置有第四线型滑轨。
优选的，所述滚珠丝杠通过轴承与角座连接在Z轴梁上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该多功能重载桁架机械手能够横向X，纵向Y，竖直向Z，三方向行走，旋转轴R可使工件360度旋转，手爪轴能够抓取多种直径范围内，多种长度内的多尺寸工件进行物流转运，同时，运动轴均全部采用伺服电机驱动，精度高，运行平稳，控制方便，程序修改方便，能够在无人干预下全自动运行，适合于负载≤7吨的工件搬运或码垛，或布置于生产线中转运重载工件，以实现整体生产线的自动化。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的X轴部装结构示意图；
图3为本发明的Y轴部装结构示意图；
图4为本发明的Z轴部装结构示意图；
图5为本发明的R轴部装结构示意图；
图6为本发明的手爪轴结构示意图；
图7为本发明的摆动手爪结构示意图。
附图标记：X轴部装1、Y轴部装2、Z轴部装3、R轴部装4、手爪轴5、第一伺服电机1-1、第一减速机1-2、第一齿轮1-3、第一齿条1-4、第一调整板1-5、第一线性滑轨1-6、焊接钢梁1-7、第二伺服电机2-1、第二减速机2-2、第二齿轮2-3、第二齿条2-4、第二调整板2-5、第二线性滑轨2-6、大垮度钢梁2-7、第三伺服电机3-1、第三减速机3-2、滚珠丝杠3-3、丝母3-4、第三线型滑轨3-5、联轴器3-6、Z轴梁3-7、滑鞍3-8、第四伺服电机4-1、第四减速机4-2、第三齿轮4-3、回转支撑4-4、第五伺服电机5-1、第五减速机5-2、第一T型丝杠5-3、第四线型滑轨5-4、横梁5-5、摆动气缸5-6、插销气缸5-7、摆动手爪5-8、摆动手爪座5-9、第二T型丝杠5-10、插销5-11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图7所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含X轴部装1、Y轴部装2、Z轴部装3、R轴部装4和手爪轴5，手爪轴5位于R轴部装4下方，且R轴部装4位于Y轴部装2下方，Y轴部装2设有一组，X轴部装1设有两组，且平行设置，Y轴部装2位于X轴部装1上方，手爪轴5通过R轴部装4进行360度旋转，并且手爪轴5通过X轴部装1、Y轴部装2、Z轴部装3沿横向X、纵向Y、竖直向Z三方向行走。
X轴部装1包含第一伺服电机1-1、第一减速机1-2、第一齿轮1-3、第一齿条1-4、第一调整板1-5、第一线性滑轨1-6和焊接钢梁1-7，第一伺服电机1-1的输出端与第一减速机1-2连接，且第一减速机1-2的输出端设置有第一齿轮1-3，第一减速机1-2上设置有第一调整板1-5，第一齿轮1-3与第一齿条1-4啮合，第一齿条1-4和第一线性滑轨1-6安装在焊接钢梁1-7上。
Y轴部装2包含第二伺服电机2-1、第二减速机2-2、第二齿轮2-3、第二齿条2-4、第二调整板2-5、第二线性滑轨2-6和大垮度钢梁2-7，第二伺服电机2-1的输出端与第二减速机2-2连接，且第二减速机2-2的输出端设置有第二齿轮2-3，第二减速机2-2上设置有第二调整板2-5，第二齿轮2-3与第二齿条2-4啮合，第二齿条2-4和第二线性滑轨2-6安装在大垮度钢梁2-7上。
Z轴部装3包含第三伺服电机3-1、第三减速机3-2、滚珠丝杠3-3、丝母3-4、第三线型滑轨3-5、联轴器3-6、Z轴梁3-7和滑鞍3-8，第三伺服电机3-1、第三减速机3-2、滚珠丝杠3-3和联轴器3-6均设置有两组，且关于Z轴梁3-7的中心线对称设置，第三伺服电机3-1的输出端与第三减速机3-2连接，且第三减速机3-2的输出端经联轴器3-6与滚珠丝杠3-3连接，滚珠丝杠3-3上设置有丝母3-4，且丝母3-4与滑鞍3-8固定，滚珠丝杠3-3通过轴承与角座连接在Z轴梁3-7上，滑鞍3-8沿第三线型滑轨3-5滑动连接。
R轴部装4包含第四伺服电机4-1、第四减速机4-2、第三齿轮4-3和回转支撑4-4，第四伺服电机4-1的输出端与第四减速机4-2连接，且第四减速机4-2的输出端与第三齿轮4-3连接，第三齿轮4-3与回转支撑4-4啮合。
手爪轴5包含第五伺服电机5-1、第五减速机5-2、第一T型丝杠5-3、第四线型滑轨5-4、横梁5-5、摆动气缸5-6、插销气缸5-7、摆动手爪5-8、摆动手爪座5-9、第二T型丝杠5-10和插销5-11，第五伺服电机5-1设有两组，且第五伺服电机5-1的输出端与第五减速机5-2连接，两组第五减速机5-2的输出端分别与第一T型丝杠5-3和第二T型丝杠5-10连接，第一T型丝杠5-3和第二T型丝杠5-10下方均设置有摆动手爪座5-9，且摆动手爪座5-9通过摆动气缸5-6与摆动手爪5-8连接，摆动手爪座5-9上对称设置有两组插销5-11，且插销5-11上设置有插销气缸5-7，摆动手爪座5-9与横梁5-5之间设置有第四线型滑轨5-4。
工作原理：
X轴部装1为机械手横向提供行走动力, 两套第一伺服电机1-1的动力经过第一减速机1-2传递给第一齿轮1-3，第一齿轮1-3与第一齿条1-4啮合，驱动大垮度钢梁2-7行走，通过电气程序协调使其同步运行，第一调整板1-5用于调节第一齿轮1-3与第一齿条1-4之间的间隙，大垮度钢梁2-7的行走采用两套第一线性滑轨1-6作为导向；
Y轴部装2为机械手纵向提供行走动力，第二伺服电机2-1的动力经过第二减速机2-2传递给第二齿轮2-3，第二齿轮2-3与第二齿条2-4啮合，驱动滑鞍3-8行走，第二调整板2-5用于调整第二齿轮2-3与第二齿条2-4之间的间隙，滑鞍3-8行走采用两条第二线性滑轨2-6作为导向；
Z轴部装3为机械手升降提供行走动力，第三伺服电机3-1的动力经过第三减速机3-2、联轴器3-6传递给滚珠丝杠3-3，丝母3-4固连在滑鞍3-8上，两条滚珠丝杠3-3旋转，丝母3-4固连在滑鞍3-8上，使Z轴梁3-7做升降运动，通过电气协调控制使滚珠丝杠3-3同步旋转，Z轴梁3-7采用四条第三线型滑轨3-5作为运动导向定位；
R轴部装4为机械手手爪旋转提供动力，第四伺服电机4-1的动力经过第四减速机4-2、第三齿轮4-3传递给回转支撑4-4，回转支撑4-4与横梁5-5连接，横梁5-5可360度旋转；
两套第五伺服电机5-1的动力经过第五减速机5-2，分别传递给第一T型丝杠5-3、第二T型丝杠5-10，第一T型丝杠5-3和第二T型丝杠5-10的丝母分别与两套摆动手爪座5-9连接，第一T型丝杠5-3和第二T型丝杠5-10通过电气协调控制，使两套摆动手爪座5-9单独运动或同步运动，以适应不同长度工件的抓取；抓取工件时，插销气缸5-7将插销5-11撤出，摆动气缸5-6驱动摆动手爪5-8旋转至竖直，抓取工件完成后，摆动气缸5-6驱动摆动手爪5-8闭合，插销气缸5-7将插销5-11插入。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种多功能重载桁架机械手，其特征在于：它包含X轴部装（1）、Y轴部装（2）、Z轴部装（3）、R轴部装（4）和手爪轴（5），所述手爪轴（5）位于R轴部装（4）下方，且R轴部装（4）位于Y轴部装（2）下方，所述Y轴部装（2）设有一组，所述X轴部装（1）设有两组，且平行设置，所述Y轴部装（2）位于X轴部装（1）上方，手爪轴（5）通过R轴部装（4）进行360度旋转，并且手爪轴（5）通过X轴部装（1）、Y轴部装（2）、Z轴部装（3）沿横向X、纵向Y、竖直向Z三方向行走；
所述X轴部装（1）包含第一伺服电机（1-1）、第一减速机（1-2）、第一齿轮（1-3）、第一齿条（1-4）、第一调整板（1-5）、第一线性滑轨（1-6）和焊接钢梁（1-7），所述第一伺服电机（1-1）的输出端与第一减速机（1-2）连接，且第一减速机（1-2）的输出端设置有第一齿轮（1-3），所述第一减速机（1-2）上设置有第一调整板（1-5），所述第一齿轮（1-3）与第一齿条（1-4）啮合，所述第一齿条（1-4）和第一线性滑轨（1-6）安装在焊接钢梁（1-7）上；
所述Y轴部装（2）包含第二伺服电机（2-1）、第二减速机（2-2）、第二齿轮（2-3）、第二齿条（2-4）、第二调整板（2-5）、第二线性滑轨（2-6）和大垮度钢梁（2-7），所述第二伺服电机（2-1）的输出端与第二减速机（2-2）连接，且第二减速机（2-2）的输出端设置有第二齿轮（2-3），所述第二减速机（2-2）上设置有第二调整板（2-5），所述第二齿轮（2-3）与第二齿条（2-4）啮合，所述第二齿条（2-4）和第二线性滑轨（2-6）安装在大垮度钢梁（2-7）上；
所述Z轴部装（3）包含第三伺服电机（3-1）、第三减速机（3-2）、滚珠丝杠（3-3）、丝母（3-4）、第三线性滑轨（3-5）、联轴器（3-6）、Z轴梁（3-7）和滑鞍（3-8），所述第三伺服电机（3-1）、第三减速机（3-2）、滚珠丝杠（3-3）、丝母（3-4）、第三线性滑轨（3-5）和联轴器（3-6）均设置有两组，且关于Z轴梁（3-7）的中心线对称设置，所述第三伺服电机（3-1）的输出端与第三减速机（3-2）连接，且第三减速机（3-2）的输出端经联轴器（3-6）与滚珠丝杠（3-3）连接，所述滚珠丝杠（3-3）上设置有丝母（3-4），且丝母（3-4）与滑鞍（3-8）固定，所述滑鞍（3-8）沿第三线性滑轨（3-5）滑动连接；
所述R轴部装（4）包含第四伺服电机（4-1）、第四减速机（4-2）、第三齿轮（4-3）和回转支撑（4-4），所述第四伺服电机（4-1）的输出端与第四减速机（4-2）连接，且第四减速机（4-2）的输出端与第三齿轮（4-3）连接，所述第三齿轮（4-3）与回转支撑（4-4）啮合；
所述手爪轴（5）包含第五伺服电机（5-1）、第五减速机（5-2）、第一T型丝杠（5-3）、第四线性滑轨（5-4）、横梁（5-5）、摆动气缸（5-6）、插销气缸（5-7）、摆动手爪（5-8）、摆动手爪座（5-9）、第二T型丝杠（5-10）和插销（5-11），所述第五伺服电机（5-1）设有两组，且第五伺服电机（5-1）的输出端与第五减速机（5-2）连接，两组第五减速机（5-2）的输出端分别与第一T型丝杠（5-3）和第二T型丝杠（5-10）连接，所述第一T型丝杠（5-3）和第二T型丝杠（5-10）下方均设置有摆动手爪座（5-9），且摆动手爪座（5-9）通过摆动气缸（5-6）与摆动手爪（5-8）连接，所述摆动手爪座（5-9）上对称设置有两组插销（5-11），且插销（5-11）上设置有插销气缸（5-7），所述摆动手爪座（5-9）与横梁（5-5）之间设置有第四线性滑轨（5-4）；
所述滚珠丝杠（3-3）通过轴承与角座连接在Z轴梁（3-7）上；
X轴部装（1）为机械手横向提供行走动力, 两套第一伺服电机（1-1）的动力经过第一减速机（1-2）传递给第一齿轮（1-3），第一齿轮（1-3）与第一齿条（1-4）啮合，驱动大垮度钢梁（2-7）行走，通过电气程序协调使其同步运行，第一调整板（1-5）用于调节第一齿轮（1-3）与第一齿条（1-4）之间的间隙，大垮度钢梁（2-7）的行走采用两套第一线性滑轨（1-6）作为导向；
Y轴部装（2）为机械手纵向提供行走动力，第二伺服电机（2-1）的动力经过第二减速机（2-2）传递给第二齿轮（2-3），第二齿轮（2-3）与第二齿条（2-4）啮合，驱动滑鞍（3-8）行走，第二调整板（2-5）用于调整第二齿轮（2-3）与第二齿条（2-4）之间的间隙，滑鞍（3-8）行走采用两条第二线性滑轨（2-6）作为导向；
Z轴部装（3）为机械手升降提供行走动力，第三伺服电机（3-1）的动力经过第三减速机（3-2）、联轴器（3-6）传递给滚珠丝杠（3-3），丝母（3-4）固连在滑鞍（3-8）上，两条滚珠丝杠（3-3）旋转，使Z轴梁（3-7）做升降运动，通过电气协调控制使滚珠丝杠（3-3）同步旋转，Z轴梁（3-7）采用四条第三线性滑轨（3-5）作为运动导向定位；
R轴部装（4）为机械手手爪旋转提供动力，第四伺服电机（4-1）的动力经过第四减速机（4-2）、第三齿轮（4-3）传递给回转支撑（4-4），回转支撑（4-4）与横梁（5-5）连接，横梁（5-5）可360度旋转；
两套第五伺服电机（5-1）的动力经过第五减速机（5-2），分别传递给第一T型丝杠（5-3）、第二T型丝杠（5-10），第一T型丝杠（5-3）和第二T型丝杠（5-10）的丝母分别与两套摆动手爪座（5-9）连接，第一T型丝杠（5-3）和第二T型丝杠（5-10）通过电气协调控制，使两套摆动手爪座（5-9）单独运动或同步运动，以适应不同长度工件的抓取；抓取工件时，插销气缸（5-7）将插销（5-11）撤出，摆动气缸（5-6）驱动摆动手爪（5-8）旋转至竖直，抓取工件完成后，摆动气缸（5-6）驱动摆动手爪（5-8）闭合，插销气缸（5-7）将插销（5-11）插入。
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Denomination of invention: A multifunctional heavy-duty truss manipulator

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Pledgor: Wuxi Evergreen Antai Intelligent Manufacturing Co.,Ltd.

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