CN204278002U - 一种用于3d打印工件装配的机械手装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于3D打印工件装配的机械手装置，包括底板、两根竖直安装在底板上的支撑柱、装配平台、打印平台、至少一根滑杆、滚珠丝杠、平移滑块、平移驱动电机、大臂、大臂驱动电机、小臂、小臂驱动电机、关节驱动电机、气缸以及机械手；机械手包括两个卡爪、两个摆动连杆、活塞杆连接件以及“T”形支架。该机械手装置具有4个自由度：1个沿滑杆平移的平移关节和3个左右摆动的摆动关节。完全能够满足自动化装配3D打印工件的要求，有效提高了金具的装配精度和装配效率。

Description

一种用于3D打印工件装配的机械手装置

技术领域

本实用新型涉及一种机械手装置，尤其是一种用于3D打印工件装配的机械手装置，属于机械领域。

背景技术

近几年，我国电网建设工作不断改进，其建设规模也在不断扩大，使得电压等级不断提高，尤其是以高压电网为主的电网工程建设，为电力行业带来了新的发展商机。而电力金具作为电力企业的重要设备，它的生产与制造对于电力企业的发展产生着非常大的影响。在电力金具的研发制造过程中，我国电力金具企业作为其中间力量，承担着非常重要的生产责任，因此，对于电力金具在生产中所遇到的难点进行及时处理与解决具有非凡的意义。

目前，对电力金具的生产都是按照国家相关的技术标准进行的，但是在实际操作过程中，要在遵循国家技术标准的基础上，依据工程的现实需要，在选材或者工艺等方面加强技术改进。电力金具产品的生产结构较为简单，可采用现有的3D打印技术来加工电力金具，但是在装配电力金具时还是采用人工来装配，不仅装配的精度不高，且装配的效率也较低，因此改进电力金具的装配流程迫在眉睫。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的电力金具装配精度低且装配效率不高。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于3D打印工件装配的机械手装置，包括底板、两根竖直安装在底板上的支撑柱、装配平台、打印平台、至少一根滑杆、滚珠丝杠、平移滑块、平移驱动电机、大臂、大臂驱动电机、小臂、小臂驱动电机、关节驱动电机、气缸以及机械手；装配平台和打印平台分别位于两根支撑柱连线的左右两侧；滑杆穿过平移滑块后水平安装在两根支撑柱顶端之间，平移滑块可沿滑杆来回滑动；滚珠丝杠与平移滑块上的螺纹孔相旋合，且滚珠丝杠的两端转动式安装在两根支撑柱顶端上；平移驱动电机的驱动轴与滚珠丝杠的一端相连接；大臂的上端摆动式安装在平移滑块的下方，大臂驱动电机安装在平移滑块上，并驱动大臂在竖直平面内左右摆动；小臂的一端摆动式安装在大臂的下端，小臂驱动电机安装在大臂的下端，并驱动小臂在竖直平面内左右摆动；气缸的底部摆动式安装在小臂的另一端，关节驱动电机安装在小臂的另一端上，并驱动气缸在竖直平面内左右摆动；机械手包括两个卡爪、两个摆动连杆、活塞杆连接件以及“T”形支架；驱动气缸通过锁扣固定安装在“T”形支架的纵向板面上；卡爪的一端设有向外弯折段，两个卡爪的弯折处分别摆动式安装在“T”形支架横向板面的两端，且两个卡爪的向外弯折段的弯折方向相反；活塞杆连接件固定安装在驱动气缸的活塞杆的顶端；两个摆动连杆的一端都摆动式安装在活塞杆连接件上，两个摆动杆的另一端分别与两个卡爪的向外弯折段摆动式对接安装。

采用大臂、小臂、气缸以及机械手构成金具装配的机械手臂，使金具完成自动化装配，提高了装配效率；采用平移滑块的平移自由度、平移滑块与大臂的摆动自由度、大臂和小臂的摆动自由度以及小臂与气缸的摆动自由度共同构成四个自由度，完全能够满足机械手的移动定位，提高装置的适应能力；采用滚珠丝杠驱动平移滑块滑动，能够有效调节机械手臂的位置，提高装配精度；采用在卡爪的一端设置向外弯折段，能够有效增强两个卡爪对金具的抓取力，提高抓取的稳定性。

作为本实用新型的进一步改进方案，卡爪的另一端设有向内弯折段，向外弯折段和向内弯折段使卡爪呈“S”形弯折，两个卡爪上的向内弯折段相对弯折。采用在卡爪的另一端设有向内弯折段，能够在卡爪抓取金具时防止金具脱落，进一步提高了抓取的稳定性。

作为本实用新型的进一步限定方案，滑杆共为两根，所述滚珠丝杠位于两根滑杆之间。采用两根滑杆能够有效提高平移滑块滑动时的稳定性，进一步提高了装配精度。

作为本实用新型的进一步限定方案，平移驱动电机、大臂驱动电机、小臂驱动电机以及关节驱动电机均为步进电机。采用步进电机能够确保各个关节处的摆动精度，从而确保装配的精度。

本实用新型的有益效果在于：(1)采用大臂、小臂、气缸以及机械手构成金具装配的机械手臂，使金具完成自动化装配，提高了装配效率；(2)采用平移滑块的平移自由度、平移滑块与大臂的摆动自由度、大臂和小臂的摆动自由度以及小臂与气缸的摆动自由度共同构成四个自由度，完全能够满足机械手的移动定位，提高装置的适应能力；(3)采用滚珠丝杠驱动平移滑块滑动，能够有效调节机械手臂的位置，提高装配精度；(4)采用在卡爪的一端设置向外弯折段，能够有效增强两个卡爪对金具的抓取力，提高抓取的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的立体视图；

图2为本实用新型的左视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的机械手结构示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，本实用新型的用于3D打印工件装配的机械手装置，包括底板1、两根竖直安装在底板1上的支撑柱2、装配平台3、打印平台4、两根滑杆5、滚珠丝杠6、平移滑块8、平移驱动电机7、大臂10、大臂驱动电机9、小臂12、小臂驱动电机11、关节驱动电机13、气缸14以及机械手15；装配平台3和打印平台4分别位于两根支撑柱2连线的左右两侧；滑杆5穿过平移滑块8后水平安装在两根支撑柱2顶端之间，平移滑块8可沿滑杆5来回滑动；滚珠丝杠6与平移滑块8上的螺纹孔相旋合，且滚珠丝杠6的两端转动式安装在两根支撑柱2顶端上；平移驱动电机7的驱动轴与滚珠丝杠6的一端相连接；大臂10的上端摆动式安装在平移滑块8的下方，大臂驱动电机9安装在平移滑块8上，并驱动大臂10在竖直平面内左右摆动；小臂12的一端摆动式安装在大臂10的下端，小臂驱动电机11安装在大臂10的下端，并驱动小臂12在竖直平面内左右摆动；气缸14的底部摆动式安装在小臂12的另一端，关节驱动电机13安装在小臂12的另一端上，并驱动气缸14在竖直平面内左右摆动；机械手15包括两个卡爪16、两个摆动连杆19、活塞杆连接件20以及“T”形支架21；驱动气缸14通过锁扣22固定安装在“T”形支架21的纵向板面上；在卡爪16的一端设有向外弯折段17，两个卡爪16的弯折处分别摆动式安装在“T”形支架21横向板面的两端，且两个卡爪16的向外弯折段17的弯折方向相反；活塞杆连接件20固定安装在驱动气缸14的活塞杆23的顶端；两个摆动连杆19的一端都摆动式安装在活塞杆连接件20上，两个摆动杆19的另一端分别与两个卡爪16的向外弯折段17摆动式对接安装；在卡爪16的另一端设有向内弯折段18，向外弯折段17和向内弯折段18使卡爪16呈“S”形弯折，两个卡爪16上的向内弯折段18相对弯折；滚珠丝杠6位于两根滑杆5之间；平移驱动电机7、大臂驱动电机9、小臂驱动电机11以及关节驱动电机13均为步进电机。

本实用新型的用于3D打印工件装配的机械手装置在工作时，当圆柱形的金具在打印平台4上由3D打印完成后，通过平移驱动电机7驱动滚珠丝杠6转动，从而带动平移滑块8沿两根滑杆5滑动至指定位置，再分别由大臂驱动电机9、小臂驱动电机11和关节驱动电机13将机械手15向右摆动至指定位置，再由气缸14驱动活塞杆连接件20沿“T”形支架21的纵向板面推进，推动两个摆动连杆19向外伸展，使两个卡爪16的向外弯折段17也一起向外伸展，从而带动两个卡爪16相对夹合来抓取金具，在抓取到金具后，再由小臂驱动电机11和关节驱动电机13驱动小臂12和气缸14向大臂10处折叠，再由大臂驱动电机9驱动大臂10向左摆动至指定位置，再由平移驱动电机7驱动平移滑块8移动至指定位置，然后再由小臂驱动电机11和关节驱动电机13驱动小臂12和气缸14伸展至装配平台3上，并将金具装配在装配平台3的装配孔上，最后再由气缸14驱动两个卡爪16松开，从而完成金具的自动装配。

Claims (4)

1.一种用于3D打印工件装配的机械手装置，其特征在于：包括底板(1)、两根竖直安装在底板(1)上的支撑柱(2)、装配平台(3)、打印平台(4)、至少一根滑杆(5)、滚珠丝杠(6)、平移滑块(8)、平移驱动电机(7)、大臂(10)、大臂驱动电机(9)、小臂(12)、小臂驱动电机(11)、关节驱动电机(13)、气缸(14)以及机械手(15)；所述装配平台(3)和打印平台(4)分别位于两根支撑柱(2)连线的左右两侧；所述滑杆(5)穿过平移滑块(8)后水平安装在两根支撑柱(2)顶端之间，所述平移滑块(8)可沿滑杆(5)来回滑动；所述滚珠丝杠(6)与平移滑块(8)上的螺纹孔相旋合，且滚珠丝杠(6)的两端转动式安装在两根支撑柱(2)顶端上；所述平移驱动电机(7)的驱动轴与滚珠丝杠(6)的一端相连接；所述大臂(10)的上端摆动式安装在平移滑块(8)的下方，所述大臂驱动电机(9)安装在平移滑块(8)上，并驱动大臂(10)在竖直平面内左右摆动；所述小臂(12)的一端摆动式安装在大臂(10)的下端，所述小臂驱动电机(11)安装在大臂(10)的下端，并驱动小臂(12)在竖直平面内左右摆动；所述气缸(14)的底部摆动式安装在小臂(12)的另一端，所述关节驱动电机(13)安装在小臂(12)的另一端上，并驱动气缸(14)在竖直平面内左右摆动；所述机械手(15)包括两个卡爪(16)、两个摆动连杆(19)、活塞杆连接件(20)以及“T”形支架(21)；所述驱动气缸(14)通过锁扣(22)固定安装在“T”形支架(21)的纵向板面上；所述卡爪(16)的一端设有向外弯折段(17)，两个卡爪(16)的弯折处分别摆动式安装在“T”形支架(21)横向板面的两端，且两个卡爪(16)的向外弯折段(17)的弯折方向相反；所述活塞杆连接件(20)固定安装在驱动气缸(14)的活塞杆(23)的顶端；两个摆动连杆(19)的一端都摆动式安装在活塞杆连接件(20)上，两个摆动杆(19)的另一端分别与两个卡爪(16)的向外弯折段(17)摆动式对接安装。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印工件装配的机械手装置，其特征在于：所述卡爪(16)的另一端设有向内弯折段(18)，所述向外弯折段(17)和向内弯折段(18)使卡爪(16)呈“S”形弯折，两个卡爪(16)上的向内弯折段(18)相对弯折。

3.根据权利要求1或2所述的用于3D打印工件装配的机械手装置，其特征在于：所述滑杆(5)共为两根，所述滚珠丝杠(6)位于两根滑杆(5)之间。

4.根据权利要求1或2所述的用于3D打印工件装配的机械手装置，其特征在于：所述平移驱动电机(7)、大臂驱动电机(9)、小臂驱动电机(11)以及关节驱动电机(13)均为步进电机。