CN205129855U - 多功能机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业自动化领域，具体涉及一种多功能机械手，包括机箱、设置于机箱上方的固定手臂，连接于固定手臂且用于驱动固定手臂旋转的R1轴传动机构，设置于机箱内且用于驱动固定手臂上下移动的Z轴传动机构，设置于固定手臂上方的移动手臂，连接于固定手臂且用于驱动移动手臂水平移动的水平传动机构，安装于移动手臂端部的夹取执行件，连接于移动手臂且用于驱动夹取执行件旋转的R2轴传动机构和用于驱动夹取执行件翻转的翻转传动机构，且翻转传动机构可拆卸的安装于R2轴传动机构上方，翻转传动机构包括驱动气缸、位于驱动气缸输出端用于连接驱动气缸和夹取执行件的连接盘。本实用新型结构简单、造价低、安装调试方便、且适用范围广。

Description

多功能机械手

技术领域

本实用新型涉及工业自动化领域，特别涉及一种多功能机械手。

背景技术

工业化生产中，需要将物件送进工作位或将加工好的产品从工位上取出，例如冲压机，通常情况下，都是采用人工的方式进行上述工作，一方面，工作效率低，工作强度大，另一方面，虽然在生产线中设有安全防护装置，但是也存在由于操作失误引发工伤事故，安全隐患大。

随着自动化技术的发展，能执行各种搬物、装配、切割、喷染等功能的机械手应运而生，机械手是现代科技发展起来的一项新型装置，其广泛应用于自动化生产线中，以替代传统的人工操作，可提高显著提升工作效率，降低工人工作强度和安全隐患。

在冲压工序中产品经常需要翻个面，实现反面冲压，于是正常平面冲压就需增加一个翻转功能，未解决此问题，市场上出线了多功能机械手，即在现有的四轴机械手的第四轴之上，再增加一个翻转轴，通过伺服电机和减速机配合使得翻转轴带动物件翻转，实现上升，旋转，伸缩，翻转，旋转功能。

一方面，结构复杂，造价成本高，安装调试不方便；另一方面，当冲压的零部件不需翻转时，传统的五轴机械手无法使用，造成资源浪费，且适用范围局限。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种结构简单、造价低、安装调试方便、且适用范围广的多功能机械手。

本实用新型所采用的技术方案是：多功能机械手，包括机箱、设置于机箱上方的固定手臂，连接于固定手臂且用于驱动固定手臂旋转的R1轴传动机构，设置于机箱内且用于驱动固定手臂上下移动的Z轴传动机构，设置于固定手臂上方的移动手臂，连接于固定手臂且用于驱动移动手臂水平移动的水平传动机构，安装于移动手臂端部的夹取执行件，连接于移动手臂且用于驱动夹取执行件旋转的R2轴传动机构和用于驱动夹取执行件翻转的翻转传动机构，且所述翻转传动机构可拆卸的安装于R2轴传动机构上方，所述翻转传动机构包括驱动气缸、位于驱动气缸输出端用于连接驱动气缸和夹取执行件的连接盘。

对上述技术方案的进一步改进为，所述Z轴传动机构包括安装于机箱内的Z轴驱动装置、丝杆和第一线性滑轨，丝杆和第一线性滑轨均沿Z轴方向竖直安装，Z轴驱动装置与丝杆驱动连接，丝杆螺接有移动螺母，固定手臂与移动螺母连接，第一线性滑轨的滑块与移动螺母固定连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述Z轴驱动装置包括第一电机、第一主动轮、第一从动轮及第一皮带，第一电机的主轴与第一主动轮套接，第一从动轮与丝杆的端部套接，第一皮带绕设于第一主动轮和第一从动轮。

对上述技术方案的进一步改进为，所述Z轴传动机构还包括安装移动筒和连接块，安装移动筒的顶端与固定手臂连接，安装移动筒的底端与连接块固定连接，连接块分别与移动螺母、第一线性滑轨的滑块固定连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述R1轴传动机构包括第二电机和机器人减速机，第二电机设置于安装移动筒内，第二电机的主轴与机器人减速机的输入端驱动连接，机器人减速机的输出端与固定手臂驱动连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述水平传动机构包括安装于固定手臂两侧的第二线性滑轨以及水平驱动装置，第二线性滑轨的两滑块通过滑块连接板连接，移动手臂与该滑块连接板固定连接；水平驱动装置包括第三电机、第三主动轮、第三从动轮及第三皮带，第三主动轮和第三从动轮分别安装于固定手臂的前后两端，第三电机的主轴与第三主动轮驱动连接，第三皮带绕设于第三主动轮和第三从动轮，第三皮带设置于固定手臂内并与滑块连接板固定连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述R1轴传动机构与固定手臂的连接处将固定手臂分成执行段和驱动段，执行段的长度占固定手臂总长度的2/3，驱动段的长度占固定手臂总长度的1/3；第三电机安装于驱动段的端部。

对上述技术方案的进一步改进为，所述R2轴传动机构包括R2轴驱动装置和转动轴，R2轴驱动装置安装于移动手臂靠近机箱的一端，转动轴安装于移动手臂的另一端，R2轴驱动装置与转动轴驱动连接，夹取执行件与转动轴转动连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述R2轴驱动装置包括第四电机、第四主动轮、第四从动轮及第四皮带，第四主动轮和第四从动轮分别安装于移动手臂的两端，第四电机的主轴与第四主动轮套接，第四皮带绕设于第四主动轮和第四从动轮并设置于移动手臂内，第四从动轮与转动轴套接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述夹取执行件位于移动手臂的上方。

本实用新型的有益效果为：

1、R2轴传动机构上方可拆卸的安装有一用于驱动夹取执行件翻转的翻转传动机构，当零部件需要翻转冲压时，将翻转传动机构安装上，通过驱动气缸驱动夹取执行件翻转，实现上升，旋转，伸缩，翻转，旋转等功能，当零部件不需要翻转冲压时，将翻转传动机构取下即可。

2、一方面，相对于现有技术，本实用新型不需要增加一个旋转轴，只是可拆卸的增加了一个翻转传动机构，结构简单、造价成本低、且安装调试方便；第二方面，当不需翻转时，将翻转传动机构拆卸下来即可成为普通的四轴机械手，实现上升，旋转，伸缩，旋转功能，适用范围广、使用灵活；第三方面，由于设有R1轴传动机构、R2轴传动机构、Z轴传动机构、水平传动机构和翻转传动机构，设计简单巧妙，使得本实用新型能适用于各种非标准模具，可在冲压平台任意角度架高模具，对模具进行准确定位以及对零件进行准确放取；第四方面，本实用新型既可多台连线作业，亦可单机作业或者将整条生产线拆分成若干个小段进行作业；第五方面，对冲压机设备条件要求较少，且对设备吨位、冲床高低及多台组合无要求，适合应用于各种冲压机，可为客户节约60％-70％的设备投资成本。

附图说明

图1为本实用新型多功能机械手的立体图；

图2为本实用新型多功能机械手的另一视角的立体图；

图3为本实用新型多功能机械手的主视图；

图4为本实用新型多功能机械手的R1轴传动机构与固定手臂的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1～3所示，分别为本实用新型多功能机械手两个视角的立体图和主视图。

多功能机械手100，包括机箱110、设置于机箱110上方的固定手臂120，连接于固定手臂120且用于驱动固定手臂120旋转的R1轴传动机构160，设置于机箱110内且用于驱动固定手臂120上下移动的Z轴传动机构150，设置于固定手臂120上方的移动手臂130，连接于固定手臂120且用于驱动移动手臂130水平移动的水平传动机构170，安装于移动手臂130端部的夹取执行件140，连接于移动手臂130且用于驱动夹取执行件140旋转的R2轴传动机构180和用于驱动夹取执行件140翻转的翻转传动机构190，且翻转传动机构190可拆卸的安装于R2轴传动机构180上方，翻转传动机构190包括驱动气缸191、位于驱动气缸191输出端用于连接驱动气缸191和夹取执行件140的连接盘192。

R2轴传动机构180上方可拆卸的安装有一用于驱动夹取执行件140翻转的翻转传动机构190，当零部件需要翻转冲压时，将翻转传动机构190安装上，通过驱动气缸191驱动夹取执行件140翻转，实现上升，旋转，伸缩，翻转，旋转等功能，当零部件不需要翻转冲压时，将翻转传动机构190取下即可。

一方面，相对于现有技术，本实用新型不需要增加一个旋转轴，只是可拆卸的增加了一个翻转传动机构190，结构简单、造价成本低、且安装调试方便；第二方面，当不需翻转时，将翻转传动机构190拆卸下来即可成为普通的四轴机械手100，实现上升，旋转，伸缩，旋转功能，适用范围广、使用灵活；第三方面，由于设有R1轴传动机构160、R2轴传动机构180、Z轴传动机构150、水平传动机构170和翻转传动机构190，设计简单巧妙，使得本实用新型能适用于各种非标准模具，可在冲压平台任意角度架高模具，对模具进行准确定位以及对零件进行准确放取；第四方面，本实用新型既可多台连线作业，亦可单机作业或者将整条生产线拆分成若干个小段进行作业；第五方面，对冲压机设备条件要求较少，且对设备吨位、冲床高低及多台组合无要求，适合应用于各种冲压机，可为客户节约％-％的设备投资成本。

本实施例中，Z轴传动机构150包括安装于机箱110内的Z轴驱动装置、丝杆151和第一线性滑轨152，丝杆151和第一线性滑轨152均沿Z轴方向竖直安装，Z轴驱动装置与丝杆151驱动连接，丝杆151螺接有移动螺母153，固定手臂120与移动螺母153连接，第一线性滑轨152的滑块与移动螺母153固定连接。且Z轴驱动装置包括第一电机154、第一主动轮155、第一从动轮156及第一皮带157，第一电机154的主轴与第一主动轮155套接，第一从动轮156与丝杆151的端部套接，第一皮带157绕设于第一主动轮155和第一从动轮156。Z轴驱动装置工作时带动丝杆151旋转运动，与该丝杆151螺接的移动螺母153实现上下直线移动，从而带动与移动螺母153连接的固定手臂120以第一线性滑轨152的导轨为导向实现上下移动，移动过程稳定，移动精度高，噪音低，速度快。且第一电机154、第一主动轮155、第一从动轮156和第一皮带157组成的Z轴驱动装置，不但组装简单，成本低廉，同时将其通过合理布局设置与机箱110内，进而达到良好的使用效果。

本实施例中，Z轴传动机构150还包括安装移动筒158和连接块159，安装移动筒158的顶端与固定手臂120连接，安装移动筒158的底端与连接块159固定连接，连接块159分别与移动螺母153、第一线性滑轨15251的滑块固定连接。具体的，由于丝杆151沿Z轴方向设置，为确保螺接于丝杆151的移动螺母153与机箱110上方水平设置的固定手臂120连接，即通过安装移动筒158和连接块159作为移动螺母153与固定手臂120之间的连接件，实现移动螺母153与固定手臂120的连接，同时，连接块159能增大移动螺母153间接与固定手臂120的固定连接的面积，保证移动螺母153带动固定手臂120上下移动时平稳，有序，不出现偏差，确保使用效果良好。

本实施例中，R1轴传动机构160包括第二电机161和机器人减速机162，第二电机161设置于安装移动筒158内，第二电机161的主轴与机器人减速机162的输入端驱动连接，机器人减速机162的输出端与固定手臂120驱动连接。具体的，第二电机161设置于安装移动筒158内其有以下几点作用：一、能够有效地节省第二电机161安装时的占据空间，让整个设备的结构更加紧凑；二、第二电机161能够实现随着固定手臂120进行上下移动，配合第二电机161能够有效地控制固定手臂120进行旋转运动；三、减少了第二电机161的传动距离，无需使用皮带连接，减少运行过程中的设备故障率；另外，机器人减速机162具有结构紧凑，传动比大，振动小，噪音低，能耗低，控制精度高的优点，以及在一定的条件下，其具有自锁的功能，使用寿命长。

本实施例中，水平传动机构170包括安装于固定手臂120两侧的第二线性滑轨171以及水平驱动装置，第二线性滑轨171的两滑块通过滑块连接板172连接，移动手臂130与该滑块连接板172固定连接；水平驱动装置包括第三电机173、第三主动轮174、第三从动轮175及第三皮带176，第三主动轮174和第三从动轮175分别安装于固定手臂120的前后两端，第三电机173的主轴与第三主动轮174驱动连接，第三皮带176绕设于第三主动轮174和第三从动轮175，第三皮带176设置于固定手臂120内并与滑块连接板172固定连接。具体的，第三电机173工作时其主轴带动第三主动轮174转动，第三主动轮174带动绕设于第三主动轮174和第三从动轮175的第三皮带176转动，第三皮带176带动滑块连接板172以第二线性滑轨171的导轨为导向实现水平移动；其中，水平传动机构170采用双线性滑轨的设置，可确保控制移动手臂130的水平移动更加平稳，左右不出现失衡；另外，第三皮带176设置于固定手臂120内以及通过滑块连接板172的设置，实现了该第三皮带176转动时，通过带动两滑块沿着固定手臂120的两侧的导轨移动，且固定手臂120还能够对第三皮带176起到保护作用，避免第三皮带176外露，减少该第三皮带176出现故障的可能性。

如图4所示，为本实用新型多功能机械手的R1轴传动机构与固定手臂的连接结构示意图。

R1轴传动机构160与固定手臂120的连接处将固定手臂120分成执行段121和驱动段122，执行段121的长度占固定手臂120总长度的2/3，驱动段122的长度占固定手臂120总长度的1/3；第三电机173安装于驱动段122的端部。根据杠杆原理，为保证平衡，支点的距离与重量应该成反比；本技术方案的该种设置可尽量确保R1轴传动机构160控制固定手臂120旋转时，控制手臂两端的质量接近相等，从而将固定手臂120的质量中心尽量靠近于R1轴传动机构160，从而获得更好的旋转速度和精度，且可提高执行段121端部的负载能力。

本实施例中，R2轴传动机构180包括R2轴驱动装置和转动轴181，R2轴驱动装置安装于移动手臂130靠近机箱110的一端，转动轴181安装于移动手臂130的另一端，R2轴驱动装置与转动轴181驱动连接，夹取执行件140与转动轴181转动连接。具体的，R2轴传动机构180控制转动轴181转动，转动轴181带动与其转动连接的夹取执行件140实现小范围的旋转运动，提高控制夹取执行件140的定位精度，提高使用效果。

本实施例中，R2轴驱动装置包括第四电机182、第四主动轮183、第四从动轮184及第四皮带185，第四主动轮183和第四从动轮184分别安装于移动手臂130的两端，第四电机182的主轴与第四主动轮183套接，第四皮带185绕设于第四主动轮183和第四从动轮184并设置于移动手臂130内，第四从动轮184与转动轴181套接。具体的，第四电机182主轴转动带动第四主动轮183转动从而通过第四皮带185带动第四从动轮184转动，第四从动轮184带动转动轴181转动，最后实现转动轴181带动夹取执行件140小范围转动；其中，将第四皮带185设置于移动手臂130内，即实现减少安装空间，防止第四皮带185影响移动手臂130的工作，同时，又通过移动手臂130保护了第四皮带185，防止第四皮带185在工作时受到外界的影响，设计合理，实用性强。

本实施例中，夹取执行件140位于移动手臂130的上方，可使得夹取执行件140本身对夹取执行件140夹取的模具或者零件有一个承托的作用，进而可避免当夹取执行夹取模具或者零件时，模具和零件易于掉落的问题发生。

本实用新型的工作原理为：

首先，当零部件需要翻转冲压时，将翻转传动机构190安装在R2轴传动机构180上方，将驱动气缸191的输出端通过连接盘192连接于夹取执行件140。然后，启动本实用新型的五轴机械手100，Z轴传动机构150工作，驱动固定手臂120上下移动，即与固定手臂120连接的移动手臂130实现上下移动，从而实现驱动移动手臂130连接的夹取执行件140上下移动；R1轴传动机构160工作，驱动固定手臂120旋转运动，即与固定手臂120连接的移动手臂130实现旋转运动，从而实现驱动移动手臂130连接的夹取执行件140大范围旋转运动；水平传动机构170工作，驱动固定手臂120水平移动，即与固定手臂120连接的移动手臂130实现水平移动，从而实现驱动移动手臂1303连接的夹取执行件140水平移动；R2轴传动机构180工作，直接驱动夹取执行件140进行小范围旋转运动；翻转传动机构190工作，通过驱动气缸191直接启动夹取执行件140翻转。整个机械手100实现五轴运动，运动行程可长可短，适用于各种非标准模具，可在冲压平台任意角度架高模具，对模具进行准确定位以及对零件进行准确放取，适用范围广，使用效果良好。其中，本技术方案的夹取执行件140用于夹取模具和零件进行定位和放取。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.多功能机械手，其特征在于：包括机箱、设置于机箱上方的固定手臂，连接于固定手臂且用于驱动固定手臂旋转的R1轴传动机构，设置于机箱内且用于驱动固定手臂上下移动的Z轴传动机构，设置于固定手臂上方的移动手臂，连接于固定手臂且用于驱动移动手臂水平移动的水平传动机构，安装于移动手臂端部的夹取执行件，连接于移动手臂且用于驱动夹取执行件旋转的R2轴传动机构和用于驱动夹取执行件翻转的翻转传动机构，且翻转传动机构可拆卸的安装于R2轴传动机构上方，翻转传动机构包括驱动气缸、位于驱动气缸输出端用于连接驱动气缸和夹取执行件的连接盘。

2.根据权利要求1所述的多功能机械手，其特征在于：所述Z轴传动机构包括安装于机箱内的Z轴驱动装置、丝杆和第一线性滑轨，丝杆和第一线性滑轨均沿Z轴方向竖直安装，Z轴驱动装置与丝杆驱动连接，丝杆螺接有移动螺母，固定手臂与移动螺母连接，第一线性滑轨的滑块与移动螺母固定连接。

3.根据权利要求2所述的多功能机械手，其特征在于：所述Z轴驱动装置包括第一电机、第一主动轮、第一从动轮及第一皮带，第一电机的主轴与第一主动轮套接，第一从动轮与丝杆的端部套接，第一皮带绕设于第一主动轮和第一从动轮。

4.根据权利要求3所述的多功能机械手，其特征在于：所述Z轴传动机构还包括安装移动筒和连接块，安装移动筒的顶端与固定手臂连接，安装移动筒的底端与连接块固定连接，连接块分别与移动螺母、第一线性滑轨的滑块固定连接。

5.根据权利要求4所述的多功能机械手，其特征在于：所述R1轴传动机构包括第二电机和机器人减速机，第二电机设置于安装移动筒内，第二电机的主轴与机器人减速机的输入端驱动连接，机器人减速机的输出端与固定手臂驱动连接。

6.根据权利要求5所述的多功能机械手，其特征在于：所述水平传动机构包括安装于固定手臂两侧的第二线性滑轨以及水平驱动装置，第二线性滑轨的两滑块通过滑块连接板连接，移动手臂与该滑块连接板固定连接；水平驱动装置包括第三电机、第三主动轮、第三从动轮及第三皮带，第三主动轮和第三从动轮分别安装于固定手臂的前后两端，第三电机的主轴与第三主动轮驱动连接，第三皮带绕设于第三主动轮和第三从动轮，第三皮带设置于固定手臂内并与滑块连接板固定连接。

7.根据权利要求6所述的多功能机械手，其特征在于：所述R1轴传动机构与固定手臂的连接处将固定手臂分成执行段和驱动段，执行段的长度占固定手臂总长度的2/3，驱动段的长度占固定手臂总长度的1/3；第三电机安装于驱动段的端部。

8.根据权利要求7所述的多功能机械手，其特征在于：所述R2轴传动机构包括R2轴驱动装置和转动轴，R2轴驱动装置安装于移动手臂靠近机箱的一端，转动轴安装于移动手臂的另一端，R2轴驱动装置与转动轴驱动连接，夹取执行件与转动轴转动连接。

9.根据权利要求8所述的多功能机械手，其特征在于：所述R2轴驱动装置包括第四电机、第四主动轮、第四从动轮及第四皮带，第四主动轮和第四从动轮分别安装于移动手臂的两端，第四电机的主轴与第四主动轮套接，第四皮带绕设于第四主动轮和第四从动轮并设置于移动手臂内，第四从动轮与转动轴套接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的多功能机械手，其特征在于：所述夹取执行件位于移动手臂的上方。