CN210207708U - 一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，Y轴平移单元可前后滑动地安装于底座上，X轴平移单元可左右滑动地安装于Y轴平移单元上，Z轴平移单元固定于X轴平移单元上方，机械臂一端滑动连接于Z轴平移单元上，另一端通过连接板间隔连接电动手爪、功能量规和卡规，Z轴平移单元驱动机械臂带动电动手爪、功能量规和卡规同步竖直上下移动，底座一侧设置有传送装置和不同规格的工件箱，工件插置于传送装置的工件固定孔中，根据同轴度检验结果，电动手爪配合机械臂和三自由度平移单元将工件夹放于相应规格的工件箱中。本实用新型通过功能量规、卡规和电动手爪间隔连接在机械臂上，可进行工件同轴度自动检验，动作简要、检验准确高效。

Description

一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手

技术领域

本实用新型属于机械手技术领域，具体涉及一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手。

背景技术

在机械加工中为了提高工件的加工精度，常常会使用量规和卡规分别对工件的同轴度和外径尺寸进行检测测量，但现有的量规和卡规检测多为人为操作，未能和机械手很好地结合利用，自动化程度低，工作效率低下。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，该阶梯轴工件同轴度自动检验机械手通过连接板将电动手爪、功能量规和卡规间隔连接在机械臂上，功能量规和卡规对工件进行同轴度和外径尺寸检验，根据功能量规和卡规的检验结果，电动手爪将工件分类抓放至不同规格的工件箱，结构简化、工作效率和自动化程度高。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，包括底座、三自由度平移单元、机械臂、电动手爪、功能量规和卡规，三自由度平移单元包括分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置的X轴平移单元、Y轴平移单元和Z轴平移单元，Y轴平移单元可前后滑动地安装于底座上，X轴平移单元可左右滑动地安装于Y轴平移单元上且X轴平移单元可随Y轴平移单元同步前后平移，Z轴平移单元固定于X轴平移单元上方，随X轴平移单元同步左右平移，机械臂一端滑动连接于Z轴平移单元上，机械臂另一端通过连接板间隔连接电动手爪、功能量规和卡规，Z轴平移单元驱动机械臂带动电动手爪、功能量规和卡规同步竖直上下移动，底座一侧设置有传送装置，传送装置上设置有工件固定孔，工件插置于工件固定孔中，传送装置一侧放置有不同规格的工件箱，根据功能量规和卡规检测的工件内外径尺寸结果，电动手爪配合机械臂和三自由度平移单元将工件夹取放置于相应规格的工件箱中。

进一步地，所述底座的上板面凸设有Y轴凹槽和Y轴滑轨，所述Y轴凹槽设置于底座上板面中部，垂直于底座的上板面前后侧边，两条Y轴滑轨对称平行设置于Y轴凹槽左右侧，所述Y轴凹槽和Y轴滑轨正下方底座底部分别前后间隔固定有两个支承脚，所述支承脚通过双头螺柱和螺母组件固定于底座底部。

进一步地，所述Y轴平移单元包括Y轴进给系统和Y轴底座，所述Y轴进给系统包括Y轴伺服电机和Y轴滚珠丝杠，所述Y轴伺服电机安装于Y轴凹槽后端，所述Y轴伺服电机输出轴通过第一YL3型凸缘联轴器与Y轴滚珠丝杠连接，所述Y轴滚珠丝杠前后端通过第一轴承分别安装于Y轴前基座和Y轴后基座上，所述Y轴前基座和Y轴后基座分别安装于Y轴凹槽前后部，所述Y轴滚珠丝杠的Y轴丝杠螺母通过Y轴固定块固定连接在Y轴底座底部，所述Y轴固定块左右侧Y轴底座底部对称固定有Y轴滑块，所述Y轴滑块与Y轴滑轨之间为直线滚动导轨副连接。

进一步地，所述Y轴底座的上板面凸设有X轴凹槽和X轴滑轨，所述X轴凹槽设置于Y轴底座的上板面中部，垂直于Y轴底座的上板面左右侧边，两条X轴滑轨对称平行设置于X轴凹槽前后侧。

进一步地，所述X轴平移单元包括X轴进给系统和X轴底座，所述X轴进给系统包括X轴伺服电机和X轴滚珠丝杠，所述X轴伺服电机安装于X轴凹槽后端，所述X轴伺服电机通过第二YL3型凸缘联轴器与X轴滚珠丝杠连接，所述X轴滚珠丝杠前后端分别通过第二轴承安装于X轴前基座和X轴后基座上，所述X轴前基座和X轴后基座分别安装于X轴凹槽中，所述X轴滚珠丝杠的X轴丝杠螺母通过X轴固定块固定连接在X轴底座底部，所述X轴固定块左右侧X轴底座底部对称固定有X轴滑块，所述X轴滑块与X轴滑轨之间为直线滚动导轨副连接。

进一步地，所述Z轴平移单元包括Z轴支撑板、Z轴电机和Z轴传动机构，所述Z轴支撑板垂直固定于X轴底座上，所述Z轴支撑板的上端和下部分别垂直固定有上支撑板和下支撑板，所述上支撑板的上半部内腔为空心内腔，所述Z轴电机装于上支撑板上，所述Z轴传动机构包括主动齿轮、从动齿轮、Z轴丝杠和Z轴丝杠螺母，所述主动齿轮安装于Z轴电机输出轴上，所述Z轴电机输出轴和主动齿轮均位于空心内腔中，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接，所述从动齿轮安装于Z轴丝杠上，可带动Z轴丝杠同步转动，所述Z轴丝杠分别通过上轴承和下轴承垂直安装于上支撑板和下支撑板上，所述上轴承和下轴承上分别套设有上轴承盖和下轴承盖，所述Z轴丝杠螺母安装于Z轴丝杠上，所述机械臂一端固定于Z轴丝杠螺母上，所述Z轴丝杠螺母左右侧对称设置有导杆，所述导杆上下端分别垂直固定于上支撑板和下支撑板上，所述机械臂套设于导杆上，与导杆滑动连接，所述Z轴电机通过主动齿轮带动Z轴丝杠转动，Z轴丝杠转动驱动Z轴丝杠螺母带动机械臂沿Z轴丝杠和导杆上下移动，所述Z轴丝杠螺母上安装有限位开关，所述L型支撑板的竖直板上对应限位开关安装有极限位置的挡块，当限位开关的触头碰到挡块时，切断控制电路，从而限位开关通过控制Z轴电机限位Z轴丝杠螺母在上支撑板和下支撑板之间Z轴丝杠上上下移动。

进一步地，所述X轴平移单元、Y轴平移单元和Z轴平移单元还分别包括X轴力传感器、Y轴力传感器和Z轴力传感器，所述X轴力传感器、Y轴力传感器和Z轴力传感器分别连接X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴电机，所述Z轴力传感器反馈Z轴电机控制功能量规对准工件内孔轴向插入，根据功能量规沿Z轴方向移动距离判断工件处于同轴度量规内外，所述X轴力传感器反馈X轴伺服电机控制卡规对准工件径向插入，根据卡规沿X轴方向移动距离判断工件处于通规外、通规内或止规内，尺寸为偏大、合格或偏小，所述Y轴力传感器反馈Y轴伺服电机控制功能量规、卡规和滑槽杠杆式手爪沿传送装置前后平移。

进一步地，所述电动手爪包括步进电机、传动机构、滑槽杠杆式手爪和手爪座，所述机械臂前端固定连接在连接板一侧，所述手爪座后端固定连接在机械臂前端对应的连接板另一侧，所述步进电机安装在手爪座上，所述传动机构包括丝杠、丝杠螺母和拉杆，所述丝杠后端通过第一轴联器与步进电机输出轴连接，所述丝杠两端均通过第三轴承安装在手爪座上，所述丝杠上安装丝杠螺母，所述丝杠螺母安装在螺母座上，所述螺母座套设在拉杆上，所述拉杆通过导套安装在手爪座上，所述丝杠螺母与丝杠中心线平行，所述滑槽杠杆式手爪安装在拉杆前端，所述丝杠上还安装有力矩传感器，所述力矩传感器通过反馈步进电机转动停止而控制滑槽杠杆式手爪夹紧停止。

进一步地，所述功能量规和卡规分别安装在第一支杆和第二支杆的右端，所述第一支杆和第二支杆的左端间隔固定在连接板上，所述第一支杆、第二支杆和手爪座高度一致，所述功能量规用于测量传送装置上工件的内孔尺寸，所述卡规用于测量传送装置上工件的外径尺寸。

进一步地，所述工件箱包括合格箱和不合格箱，所述功能量规检测阶梯轴工件的两阶梯部分外圆在同轴度功能量规内且卡规检测外径在通规内的工件为合格工件，其余为不合格工件，所述合格工件和不合格工件通过电动手爪配合机械臂和三自由度平移单元分别夹放于合格箱和不合格箱中。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手包括底座、三自由度平移单元、机械臂、电动手爪、功能量规和卡规，工件垂直插入传送装置的工件固定孔中，留有间隙，微动可调。测量时，Z轴平移单元带动功能量规对准工件轴向插入，由Z轴力传感器反馈控制插入停止，根据功能量规沿Z轴移动的距离判断工件处于同轴度量规内外，量规向上退回，X轴平移单元带动卡规对准工件径向插入，由X轴力传感器反馈控制插入停止，根据卡规沿X轴移动的距离判断工件处于通规外、通规内或止规内，尺寸为偏大、合格和偏小，卡规沿X轴退回，Y轴平移单元移动，再移动Z轴平移单元，电动手爪抓工件，根据同轴度和外径尺寸检测结果，将工件放入合格工件箱或不合格工件箱，整个自动检验机械手结构简单，功能量规、卡规和电动手爪均连接在机械臂上，可以进行工件同轴度自动检验，动作简要、测量准确高效、自动化程度提高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的电动手爪、功能量规、卡规、传送装置和工件箱A向示意图；

图3是图1的底座、三自由度平移单元、机械臂和传送装置左视图；

图4是图1的底座与Y轴平移单元配合前视图；

图5是图1的底座与Y轴平移单元配合左视图；

图6是图1的底座与Y轴平移单元配合俯视图；

图7是本实用新型的Y轴进给系统俯视图；

图8是本实用新型的X轴进给系统俯视图；

图9是图1的Z轴平移单元结构示意图。

其中的附图标记为：底座1、Y轴凹槽1-1、Y轴滑轨1-2、支承脚1-3、双头螺柱1-41、螺母1-42、机械臂2、电动手爪3、步进电机3-1、滑槽杠杆式手爪3-2、手爪座3-3、丝杠3-41、丝杠螺母3-42、拉杆3-43、第一轴联器3-5、第三轴承3-6、螺母座3-7、导套3-8、力矩传感器3-9、功能量规4、卡规5、连接板6、传送装置7、工件箱8、合格箱8-1、不合格箱8-2、Y轴进给系统9-1、Y轴伺服电机9-11、Y轴滚珠丝杠9-12、YL3型凸缘联轴器9-13、第一轴承9-14、Y轴前基座9-15、Y轴后基座9-16、Y轴丝杠螺母9-17、Y轴套筒9-18、Y轴端盖9-19、Y轴调整螺母9-20、Y轴锁紧螺母9-21、Y轴底座9-2、Y轴固定块9-3、Y轴滑块9-4、X轴凹槽9-5、X轴滑轨9-6、X轴进给系统10-1、X轴伺服电机10-11、X轴滚珠丝杠10-12、第二YL3型凸缘联轴器10-13、第二轴承10-14、X轴前基座10-15、X轴后基座10-16、X轴丝杠螺母10-17、X轴套筒10-18、X轴端盖10-19、X轴调整螺母10-20、X轴锁紧螺母10-21、X轴底座10-2、X轴固定块10-3、X轴滑块10-4、Z轴支撑板11-1、上支撑板11-11、下支撑板11-12、Z轴电机11-2、主动齿轮11-31、从动齿轮11-32、Z轴丝杠11-33、Z轴丝杠螺母11-34、上轴承11-35、下轴承11-36、上轴承盖11-37、下轴承盖11-38、导杆11-39、限位开关11-40、挡块11-41、牵拉绳11-42、滚轮11-43、重砣11-44、第一支杆12、第二支杆13。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

如图1-9所示，本实用新型的一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，包括底座1、三自由度平移单元、机械臂2、电动手爪3、功能量规4和卡规5，三自由度平移单元包括分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置的X轴平移单元、Y轴平移单元和Z轴平移单元，Y轴平移单元可前后滑动地安装于底座1上，X轴平移单元可左右滑动地安装于Y轴平移单元上且X轴平移单元可随Y轴平移单元同步前后平移，Z轴平移单元固定于X轴平移单元上方，随X轴平移单元同步左右平移，机械臂2一端滑动连接于Z轴平移单元上，机械臂2另一端通过连接板6间隔连接电动手爪3、功能量规4和卡规5，Z轴平移单元驱动机械臂2带动电动手爪3、功能量规4和卡规5同步竖直上下移动，底座1一侧设置有传送装置7，传送装置7上设置有工件固定孔，工件插置于工件固定孔中，传送装置7一侧放置有不同规格的工件箱8，根据功能量规4和卡规5检测的工件内外径尺寸结果，电动手爪3配合机械臂2和三自由度平移单元将工件夹取放置于相应规格的工件箱8中。

如图1及图3-5所示，底座1的上板面凸设有Y轴凹槽1-1和Y轴滑轨1-2，Y轴凹槽1-1设置于底座1上板面中部，垂直于底座1的上板面前后侧边，两条Y轴滑轨1-2对称平行设置于Y轴凹槽1-1左右侧，Y轴凹槽1-1和Y轴滑轨1-2正下方底座1底部分别前后间隔固定有两个支承脚1-3，支承脚1-3通过双头螺柱1-41和螺母1-42组件固定于底座1底部。

如图5-7所示，Y轴平移单元包括Y轴进给系统9-1和Y轴底座9-2，Y轴进给系统9-1包括Y轴伺服电机9-11和Y轴滚珠丝杠9-12，Y轴伺服电机9-11安装于Y轴凹槽1-1后端，Y轴伺服电机9-11输出轴通过第一YL3型凸缘联轴器9-13与Y轴滚珠丝杠9-12连接，Y轴滚珠丝杠9-12前后端通过第一轴承9-14分别安装于Y轴前基座9-15和Y轴后基座9-16上，且第一轴承9-14上套设有Y轴套筒9-18和Y轴端盖9-19，Y轴端盖9-19固定在基座上，Y轴滚珠丝杠9-12前后端由内之外还依次紧固有调整螺母9-19和锁紧螺母9-20，Y轴前基座9-15和Y轴后基座9-16分别安装于Y轴凹槽1-1前后部，Y轴滚珠丝杠9-12的Y轴丝杠螺母9-17通过Y轴固定块9-3固定连接在Y轴底座9-2底部，Y轴固定块9-3左右侧Y轴底座9-2底部对称固定有Y轴滑块9-4，Y轴滑块9-4与Y轴滑轨1-2之间为直线滚动导轨副连接。

如图5所示，Y轴底座9-2的上板面凸设有X轴凹槽9-5和X轴滑轨9-6，X轴凹槽9-5设置于Y轴底座9-2的上板面中部，垂直于Y轴底座9-2的上板面左右侧边，两条X轴滑轨9-6对称平行设置于X轴凹槽9-5前后侧。

如图6和图8所示，X轴平移单元包括X轴进给系统10-1和X轴底座10-2，X轴进给系统10-1包括X轴伺服电机10-11和X轴滚珠丝杠10-12，X轴伺服电机10-11安装于X轴凹槽9-5后端，X轴伺服电机10-11通过第二YL3型凸缘联轴器10-13与X轴滚珠丝杠10-12连接，X轴滚珠丝杠10-12前后端分别通过第二轴承10-14安装于X轴前基座10-15和X轴后基座10-16上，且第二轴承10-14上套设有X轴套筒10-18和X轴端盖10-19，X轴端盖10-19固定在基座上，X轴滚珠丝杠10-12前后端由内之外还依次紧固有X轴调整螺母10-19和X轴锁紧螺母10-20，X轴前基座10-15和X轴后基座10-16分别安装于X轴凹槽9-5中，X轴滚珠丝杠10-12的X轴丝杠螺母10-17通过X轴固定块10-3固定连接在X轴底座10-2底部，X轴固定块10-3左右侧X轴底座10-2底部对称固定有X轴滑块10-4，X轴滑块10-4与X轴滑轨9-4之间为直线滚动导轨副连接。

如图9所示，Z轴平移单元包括Z轴支撑板11-1、Z轴电机11-2和Z轴传动机构，Z轴支撑板11-1垂直固定于X轴底座10-2上，Z轴支撑板11-1的上端和下部分别垂直固定有上支撑板11-11和下支撑板11-12，上支撑板11-11的上半部内腔为空心内腔，Z轴电机11-2装于上支撑板11-11上，Z轴传动机构包括主动齿轮11-31、从动齿轮11-32、Z轴丝杠11-33和Z轴丝杠螺母11-34，主动齿轮11-31安装于Z轴电机11-2输出轴上，Z轴电机11-2输出轴和主动齿轮11-31均位于空心内腔中，主动齿轮11-31与从动齿轮11-32啮合连接，从动齿轮11-32安装于Z轴丝杠11-33上，可带动Z轴丝杠11-33同步转动，Z轴丝杠11-33分别通过上轴承11-35和下轴承11-36垂直安装于上支撑板11-11和下支撑板11-12上，上轴承11-35和下轴承11-36上分别套设有上轴承盖11-37和下轴承盖11-38，Z轴丝杠螺母11-34安装于Z轴丝杠11-33上，机械臂2一端固定于Z轴丝杠螺母11-34上， Z轴丝杠螺母11-34左右侧对称设置有导杆11-39，导杆11-39上下端分别垂直固定于上支撑板11-11和下支撑板11-12上，机械臂2套设于导杆11-39上，与导杆11-39滑动连接，Z轴电机11-2通过主动齿轮11-31带动Z轴丝杠11-33转动，Z轴丝杠11-33转动驱动Z轴丝杠螺母11-34带动机械臂2沿Z轴丝杠11-33和导杆11-39上下移动，Z轴丝杠螺母11-34上安装有限位开关11-40，L型支撑板的竖直板上对应限位开关11-40安装有极限位置的挡块11-41，当限位开关11-40的触头碰到挡块11-41时，切断控制电路，从而限位开关11-40通过控制Z轴电机11-2限位Z轴丝杠螺母11-34在上支撑板11-11和下支撑板11-12之间Z轴丝杠11-33上上下移动。

进一步地，Z轴丝杠螺母11-34还通过牵拉绳11-42和滚轮11-43与重砣11-44平衡连接，所述滚轮11-43数量为两个，分别前后安装在上支撑板11-11和Z轴支撑板11-1顶部，重砣11-44牵拉Z轴丝杠螺母11-34，可防止Y轴丝杠螺母9-17及负载落下。

进一步地，X轴平移单元、Y轴平移单元和Z轴平移单元还分别包括X轴力传感器、Y轴力传感器和Z轴力传感器，X轴力传感器、Y轴力传感器和Z轴力传感器分别连接X轴伺服电机10-11、Y轴伺服电机9-11和Z轴电机11-2，Z轴力传感器反馈Z轴电机11-2控制功能量规4对准工件内孔轴向插入，根据功能量规4沿Z轴方向移动距离判断工件处于同轴度量规内外，X轴力传感器反馈X轴伺服电机10-11控制卡规5对准工件径向插入，根据卡规5沿X轴方向移动距离判断工件处于通规外、通规内或止规内，尺寸为偏大、合格或偏小，Y轴力传感器反馈Y轴伺服电机9-11控制功能量规4、卡规5和滑槽杠杆式手爪3-2沿传送装置7前后平移。

如图2所示，电动手爪3包括步进电机3-1、传动机构、滑槽杠杆式手爪3-2和手爪座3-3，机械臂2前端固定连接在连接板6一侧，手爪座3-3后端固定连接在机械臂2前端对应的连接板6另一侧，步进电机3-1安装在手爪座3-3上，传动机构包括丝杠3-41、丝杠螺母3-42和拉杆3-43，丝杠3-41后端通过第一轴联器3-5与步进电机3-1输出轴连接，丝杠3-41两端均通过第三轴承3-6安装在手爪座3-3上，丝杠3-41上安装丝杠螺母3-42，丝杠螺母3-42安装在螺母座3-7上，螺母座3-7套设在拉杆3-43上，拉杆3-43通过导套3-8安装在手爪座3-3上，丝杠螺母3-42与丝杠3-41中心线平行，滑槽杠杆式手爪3-2安装在拉杆3-43前端，丝杠3-41上还安装有力矩传感器3-9，力矩传感器3-9通过反馈步进电机3-1转动停止而控制滑槽杠杆式手爪3-2夹紧停止。

进一步地，步进电机3-1和力矩传感器3-9均与机械手控制箱之间电性连接，在控制箱的控制系统中设定力矩设定值，当控制系统接收到力矩传感器3-9反馈的力矩值达到力矩设定值时，控制系统控制步进电机3-1停止。

如图2所示，功能量规4和卡规5分别安装在第一支杆12和第二支杆13的右端，第一支杆12和第二支杆13的左端间隔固定在连接板6上，第一支杆12、第二支杆13和手爪座3-3高度一致，功能量规4用于测量传送装置7上工件的内孔尺寸，卡规5用于测量传送装置7上工件的外径尺寸。

如图2所示，工件箱8包括合格箱8-1和不合格箱8-2，功能量规4检测阶梯轴工件的两阶梯部分外圆在同轴度功能量规4内且卡规5检测外径在通规内的工件为合格工件，其余为不合格工件，合格工件和不合格工件通过电动手爪3配合机械臂2和三自由度平移单元分别夹放于合格箱8-1和不合格箱8-2中。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型的工作原理如下：如图1和图2所示，将工件垂直插入传送装置7的工件固定孔中，留有间隙，微动可调，测量时，Z轴电机11-2带动主动齿轮11-31转动，主动齿轮11-31通过从动齿轮11-32带动Z轴丝杠11-33转动，Z轴丝杠11-33转动驱动Z轴丝杠螺母11-34带动机械臂2沿Z轴丝杠11-33和导杆11-39向下移动，使功能量规4对准工件轴向插入，Z轴力传感器反馈Z轴电机11-2控制功能量规4插入停止，根据功能量规4沿Z轴方向移动的距离判断工件处于同轴度量规内外，功能量规4测量完成后，Z轴电机11-2通过主动齿轮11-31带动Z轴丝杠11-33反向转动，Z轴丝杠11-33反向转动驱动Z轴丝杠螺母11-34带动机械臂2沿Z轴丝杠11-33和导杆11-39向上移动，Y轴伺服电机9-11带动Y轴滚珠丝杠9-12转动，Y轴滚珠丝杠9-12转动驱动Y轴丝杠螺母9-17通过Y轴固定块9-3带动Y轴底座9-2沿Y轴滑轨1-2向后移动，Y轴底座9-2进一步带动X轴平移单元和Z轴平移单元同步后移，Z轴平移单元通过机械臂2带动卡规5移动至经功能量规4检测后的工件处，X轴伺服电机10-11带动X轴滚珠丝杠10-12转动，X轴滚珠丝杠10-12转动驱动X轴丝杠螺母10-17通过X轴固定块10-3带动X轴底座10-2沿X轴滑轨9-4向右移动，X轴底座10-2通过Z轴平移单元和机械臂2带动卡规5对准工件径向插入，由X轴力传感器反馈控制插入停止，X轴力传感器反馈X轴伺服电机10-11控制卡规5插入停止，根据卡规5沿X轴移动的距离判断工件处于通规外、通规内或止规内，尺寸为偏大、合格和偏小，X轴伺服电机10-11带动X轴滚珠丝杠10-12反向转动，使X轴平移单元通过Z轴平移单元和机械臂2带动卡规5沿X轴退回，Y轴伺服电机9-11带动Y轴滚珠丝杠9-12反向转动，使Y轴平移单元带动X轴平移单元和Z轴平移单元后移，Z轴平移单元通过机械臂2带动电动手爪3同步后移至经功能量规4和卡规5检测后的工件左上方，X轴伺服电机10-11控制X轴平移单元右移至电动手爪3的滑槽杠杆式手爪3-2位于工件正上方，步进电机3-1带动丝杠3-41转动，丝杠3-41转动驱动丝杠螺母3-42左移，丝杠螺母3-42依次通过螺母座3-7和拉杆3-43控制滑槽杠杆式手爪3-2张开，Z轴电机11-2通过主动齿轮11-31带动Z轴丝杠11-33转动，Z轴丝杠11-33转动驱动Z轴丝杠螺母11-34带动机械臂2沿Z轴丝杠11-33和导杆11-39向下移动，使工件插入滑槽杠杆式手爪3-2之间，步进电机3-1带动丝杠3-41反向转动，丝杠3-41转动驱动丝杠螺母3-42右移，丝杠螺母3-42依次通过螺母座3-7和拉杆3-43控制滑槽杠杆式手爪3-2夹紧工件，根据功能量规4和卡规5对工件的尺寸检测结果，电动手爪3配合机械臂2和三自由度平移单元将工件抓放至相应的工件箱8中。

实施例中，当功能量规4检测阶梯轴工件的两阶梯部分外圆在同轴度功能量规4内且卡规5检测外径在通规内的工件为合格工件，其余为不合格工件，分别放置于合格箱8-1和不合格箱8-2中。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，包括底座（1）、三自由度平移单元、机械臂（2）、电动手爪（3）、功能量规（4）和卡规（5），其特征在于，所述三自由度平移单元包括分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置的X轴平移单元、Y轴平移单元和Z轴平移单元，所述Y轴平移单元可前后滑动地安装于底座（1）上，所述X轴平移单元可左右滑动地安装于Y轴平移单元上且X轴平移单元可随Y轴平移单元同步前后平移，所述Z轴平移单元固定于X轴平移单元上方，随X轴平移单元同步左右平移，所述机械臂（2）一端滑动连接于Z轴平移单元上，所述机械臂（2）另一端通过连接板（6）间隔连接电动手爪（3）、功能量规（4）和卡规（5），所述Z轴平移单元驱动机械臂（2）带动电动手爪（3）、功能量规（4）和卡规（5）同步竖直上下移动，所述底座（1）一侧设置有传送装置（7），所述传送装置（7）上设置有工件固定孔，工件插置于工件固定孔中，所述传送装置（7）一侧放置有不同规格的工件箱（8），根据功能量规（4）和卡规（5）检测的工件内外径尺寸结果，所述电动手爪（3）配合机械臂（2）和三自由度平移单元将工件夹取放置于相应规格的工件箱（8）中。

2.根据权利要求1所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述底座（1）的上板面凸设有Y轴凹槽（1-1）和Y轴滑轨（1-2），所述Y轴凹槽（1-1）设置于底座（1）上板面中部，垂直于底座（1）的上板面前后侧边，两条Y轴滑轨（1-2）对称平行设置于Y轴凹槽（1-1）左右侧，所述Y轴凹槽（1-1）和Y轴滑轨（1-2）正下方底座（1）底部分别前后间隔固定有两个支承脚（1-3），所述支承脚（1-3）通过双头螺柱（1-41）和螺母（1-42）组件固定于底座（1）底部。

3.根据权利要求2所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述Y轴平移单元包括Y轴进给系统（9-1）和Y轴底座（9-2），所述Y轴进给系统（9-1）包括Y轴伺服电机（9-11）和Y轴滚珠丝杠（9-12），所述Y轴伺服电机（9-11）安装于Y轴凹槽（1-1）后端，所述Y轴伺服电机（9-11）输出轴通过第一YL3型凸缘联轴器（9-13）与Y轴滚珠丝杠（9-12）连接，所述Y轴滚珠丝杠（9-12）前后端通过第一轴承（9-14）分别安装于Y轴前基座（9-15）和Y轴后基座（9-16）上，所述Y轴前基座（9-15）和Y轴后基座（9-16）分别安装于Y轴凹槽（1-1）前后部，所述Y轴滚珠丝杠（9-12）的Y轴丝杠螺母（9-17）通过Y轴固定块（9-3）固定连接在Y轴底座（9-2）底部，所述Y轴固定块（9-3）左右侧Y轴底座（9-2）底部对称固定有Y轴滑块（9-4），所述Y轴滑块（9-4）与Y轴滑轨（1-2）之间为直线滚动导轨副连接。

4.根据权利要求3所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述Y轴底座（9-2）的上板面凸设有X轴凹槽（9-5）和X轴滑轨（9-6），所述X轴凹槽（9-5）设置于Y轴底座（9-2）的上板面中部，垂直于Y轴底座（9-2）的上板面左右侧边，两条X轴滑轨（9-6）对称平行设置于X轴凹槽（9-5）前后侧。

5.根据权利要求4所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述X轴平移单元包括X轴进给系统（10-1）和X轴底座（10-2），所述X轴进给系统（10-1）包括X轴伺服电机（10-11）和X轴滚珠丝杠（10-12），所述X轴伺服电机（10-11）安装于X轴凹槽（9-5）后端，所述X轴伺服电机（10-11）通过第二YL3型凸缘联轴器（10-13）与X轴滚珠丝杠（10-12）连接，所述X轴滚珠丝杠（10-12）前后端分别通过第二轴承（10-14）安装于X轴前基座（10-15）和X轴后基座（10-16）上，所述X轴前基座（10-15）和X轴后基座（10-16）分别安装于X轴凹槽（9-5）中，所述X轴滚珠丝杠（10-12）的X轴丝杠螺母（10-17）通过X轴固定块（10-3）固定连接在X轴底座（10-2）底部，所述X轴固定块（10-3）左右侧X轴底座（10-2）底部对称固定有X轴滑块（10-4），所述X轴滑块（10-4）与X轴滑轨（9-6）之间为直线滚动导轨副连接。

6.根据权利要求5所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述Z轴平移单元包括Z轴支撑板（11-1）、Z轴电机（11-2）和Z轴传动机构，所述Z轴支撑板（11-1）垂直固定于X轴底座（10-2）上，所述Z轴支撑板（11-1）的上端和下部分别垂直固定有上支撑板（11-11）和下支撑板（11-12），所述上支撑板（11-11）的上半部内腔为空心内腔，所述Z轴电机（11-2）装于上支撑板（11-11）上，所述Z轴传动机构包括主动齿轮（11-31）、从动齿轮（11-32）、Z轴丝杠（11-33）和Z轴丝杠螺母（11-34），所述主动齿轮（11-31）安装于Z轴电机（11-2）输出轴上，所述Z轴电机（11-2）输出轴和主动齿轮（11-31）均位于空心内腔中，所述主动齿轮（11-31）与从动齿轮（11-32）啮合连接，所述从动齿轮（11-32）安装于Z轴丝杠（11-33）上，可带动Z轴丝杠（11-33）同步转动，所述Z轴丝杠（11-33）分别通过上轴承（11-35）和下轴承（11-36）垂直安装于上支撑板（11-11）和下支撑板（11-12）上，所述上轴承（11-35）和下轴承（11-36）上分别套设有上轴承盖（11-37）和下轴承盖（11-38），所述Z轴丝杠螺母（11-34）安装于Z轴丝杠（11-33）上，所述机械臂（2）一端固定于Z轴丝杠螺母（11-34）上，所述Z轴丝杠螺母（11-34）左右侧对称设置有导杆（11-39），所述导杆（11-39）上下端分别垂直固定于上支撑板（11-11）和下支撑板（11-12）上，所述机械臂（2）套设于导杆（11-39）上，与导杆（11-39）滑动连接，所述Z轴电机（11-2）通过主动齿轮（11-31）带动Z轴丝杠（11-33）转动，Z轴丝杠（11-33）转动驱动Z轴丝杠螺母（11-34）带动机械臂（2）沿Z轴丝杠（11-33）和导杆（11-39）上下移动，所述Z轴丝杠螺母（11-34）上安装有限位开关（11-40），所述L型支撑板的竖直板上对应限位开关（11-40）安装有极限位置的挡块（11-41），当限位开关（11-40）的触头碰到挡块（11-41）时，切断控制电路，从而限位开关（11-40）通过控制Z轴电机（11-2）限位Z轴丝杠螺母（11-34）在上支撑板（11-11）和下支撑板（11-12）之间Z轴丝杠（11-33）上上下移动。

7.根据权利要求1-6任一项所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述X轴平移单元、Y轴平移单元和Z轴平移单元还分别包括X轴力传感器、Y轴力传感器和Z轴力传感器，所述X轴力传感器、Y轴力传感器和Z轴力传感器分别连接X轴伺服电机（10-11）、Y轴伺服电机（9-11）和Z轴电机（11-2），所述Z轴力传感器反馈Z轴电机（11-2）控制功能量规（4）对准工件内孔轴向插入，根据功能量规（4）沿Z轴方向移动距离判断工件处于同轴度量规内外，所述X轴力传感器反馈X轴伺服电机（10-11）控制卡规（5）对准工件径向插入，根据卡规（5）沿X轴方向移动距离判断工件处于通规外、通规内或止规内，尺寸为偏大、合格或偏小，所述Y轴力传感器反馈Y轴伺服电机（9-11）控制功能量规（4）、卡规（5）和滑槽杠杆式手爪（3-2）沿传送装置（7）前后平移。

8.根据权利要求1所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述电动手爪（3）包括步进电机（3-1）、传动机构、滑槽杠杆式手爪（3-2）和手爪座（3-3），所述机械臂（2）前端固定连接在连接板（6）一侧，所述手爪座（3-3）后端固定连接在机械臂（2）前端对应的连接板（6）另一侧，所述步进电机（3-1）安装在手爪座（3-3）上，所述传动机构包括丝杠（3-41）、丝杠螺母（3-42）和拉杆（3-43），所述丝杠（3-41）后端通过第一轴联器（3-5）与步进电机（3-1）输出轴连接，所述丝杠（3-41）两端均通过第三轴承（3-6）安装在手爪座（3-3）上，所述丝杠（3-41）上安装丝杠螺母（3-42），所述丝杠螺母（3-42）安装在螺母座（3-7）上，所述螺母座（3-7）套设在拉杆（3-43）上，所述拉杆（3-43）通过导套（3-8）安装在手爪座（3-3）上，所述丝杠螺母（3-42）与丝杠（3-41）中心线平行，所述滑槽杠杆式手爪（3-2）安装在拉杆（3-43）前端，所述丝杠（3-41）上还安装有力矩传感器（3-9），所述力矩传感器（3-9）通过反馈步进电机（3-1）转动停止而控制滑槽杠杆式手爪（3-2）夹紧停止。

9.根据权利要求1所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述功能量规（4）和卡规（5）分别安装在第一支杆（12）和第二支杆（13）的右端，所述第一支杆（12）和第二支杆（13）的左端间隔固定在连接板（6）上，所述第一支杆（12）、第二支杆（13）和手爪座（3-3）高度一致，所述功能量规（4）用于测量传送装置（7）上工件的内孔尺寸，所述卡规（5）用于测量传送装置（7）上工件的外径尺寸。

10.根据权利要求1所述的阶梯轴工件同轴度自动检验机械手，其特征在于：所述工件箱（8）包括合格箱（8-1）和不合格箱（8-2），所述功能量规（4）检测阶梯轴工件的两阶梯部分外圆在同轴度功能量规（4）内且卡规（5）检测外径在通规内的工件为合格工件，其余为不合格工件，所述合格工件和不合格工件通过电动手爪（3）配合机械臂（2）和三自由度平移单元分别夹放于合格箱（8-1）和不合格箱（8-2）中。

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