CN210452723U - 一种悬臂式自动上下料机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种悬臂式自动上下料机械手，制造成本低，占地空间小，场地要求小，使用方便。其包括支撑组件、Z轴组件、XZ转接组件、X轴组件以及手爪组件，Z轴组件设置在支撑组件上，X轴组件通过XZ转接组件悬挂安装在Z轴组件上实现竖直移动，X轴组件与XZ转接组件通过齿轮啮合传动实现水平移动。通过Z轴组件实现机械手的上下位置活动，X轴组件作为悬臂式结构，由XZ转接组件实现与Z轴组件的连接，实现水平方向的移动，手爪组件滑动连接在X轴组件的导轨上，与X轴组件同向运动实现工件夹持。通过XZ转接组件与手爪组件之间连接的同步带实现对水平行程的放大，X轴板在X轴电机的带动下，同步带同时带动手爪组件在X轴板上进行移动。

Description

一种悬臂式自动上下料机械手

技术领域

本实用新型属于工业自动化领域，具体涉及一种悬臂式自动上下料机械手。

背景技术

随着工业自动化程度的提高，工业现场中越来越多重复繁琐的工作已经被自动化设备所代替，这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面也可以大大提高劳动生产率。

自动化上下料设备是一种机械自动化生产过程中发展起来的，可以代替人工，通过给定程序、运动轨迹和要求实现自动化抓取工件，完成机床上下料的设备。在机械生产过程中，自动化上下料设备可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，能代替人类完成重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，保证产品质量，提高劳动生产率，实现安全生产。

现有技术中，常见的上下料设备主要有两种，一种是关节机器人，另一种是桁架机器人。在这两种设备中，关节机器人作为一款成熟的上下料产品，广泛应用于汽车、食品、医药、物流等多个行业，但是，现阶段这种机器人也有不少缺点。首先，关节机器人一般成本都比较高，初装费都在十万元以上，还不包括后期的保养维护费用；其二，关节机器人对操作人员的要求较高，人工操作时必须由专业的技术人员在现场；其三，关节机器人占地空间大，一般对场地要求也比较高。而桁架机器人与关节机器人类似，成本也较高，占地空间大，并且桁架机器人在操作过程中必须要从机床的顶部上下料，常用于车床上下料。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种悬臂式自动上下料机械手，该机械手的制造成本低，并且占地空间小，对场地要求小，使用十分方便。

为了实现上述目的，本实用新型的方案如下。

一种悬臂式自动上下料机械手，包括支撑组件、Z轴组件、XZ转接组件、X轴组件以及手爪组件；所述的支撑组件包括支撑座，以及垂直固定在支撑座上的竖直安装板，竖直安装板背部设置斜板支撑在支撑座上；所述的Z轴组件包括能够在竖直方向运动的丝杠导轨模组以及用于给丝杠导轨模组提供动力的Z轴电机，丝杠导轨模组固定在竖直安装板上，Z轴电机的输出端连接丝杠导轨模组的Z轴丝杠；所述的XZ转接组件包括与Z轴丝母相连的XZ转接板；XZ转接板上设置X轴齿轮以及用于驱动X轴齿轮旋转的X轴电机，X轴齿条与X轴齿轮啮合；所述的X轴组件包括X轴板，X轴板滑动连接在XZ转接板上，X轴板的上表面沿水平方向布置X轴顶面导轨和X轴齿条，X轴板的下表面沿水平方向布置X轴底面导轨以及张紧的同步带；所述的手爪组件包括顶面通过手爪滑块连接在X轴底面导轨上的手爪驱动板，手爪驱动板上连接夹爪；所述同步带的一段固定在XZ转接板上，另一段与手爪驱动板进行固定；当X轴板进行水平运动时，同步带通过手爪驱动板带动夹爪相对于XZ转接板进行运动，X轴板和夹爪的水平运动方向相同。

优选的，所述的丝杠导轨模组包括Z轴基体，Z轴拖链和Z轴导轨；Z轴基体固定在竖直安装板上，Z轴基体上端设置Z轴端板，Z轴端板下方经Z轴前支撑座转动连接Z轴丝杠上端，Z轴导轨和Z轴丝杠竖直平行设置在Z轴基体上，Z轴拖链的一端固定在Z轴基体的底部，另一端悬吊连接XZ转接板。

进一步，所述Z轴端板的顶部支承Z轴电机；所述Z轴电机的输出端经Z轴前支撑座与Z轴丝杠的顶端连接。

进一步，所述XZ转接板上设置与Z轴丝杠相配合的丝母座；丝母座通过Z轴滑块与Z轴导轨滑动连接，丝母座与Z轴丝母固定连接。

进一步，所述的Z轴基体上设置Z轴限位开关；Z轴限位开关设置在XZ转接板竖直方向的移动下限位置。

优选的，所述XZ转接组件还包括固定在XZ转接板上的固定齿形块，固定齿形块与同步带的带齿啮合固定。

优选的，所述XZ转接板上安装X轴滑块，X轴顶面导轨与X轴滑块滑动配合，在X轴顶面导轨的移动极限位置设置X轴防撞块。

优选的，所述X轴板的两端设置X轴同步带安装块，X轴同步带安装块通过同步带轮连接同步带； X轴板的两端还设置有均与同步带相连的X轴同步带调整块、X轴同步带拉紧块和X轴同步带涨紧轮。

优选的，所述的手爪组件还包括安装在手爪驱动板的底面上的摆动气缸；摆动气缸的下方安装手爪气缸安装板；手爪气缸安装板上设置手爪气缸；所述的手爪气缸用于驱动夹爪夹紧工件。

进一步，所述手爪驱动板上安装有手爪处齿形块，手爪处齿形块与同步带的带齿啮合固定。

相较于现有技术，本实用新型具有如下的有益效果。

本实用新型悬臂式自动上下料机械手，通过Z轴组件实现机械手的上下位置活动，X轴组件作为悬臂式结构，由XZ转接组件实现与Z轴组件的连接，实现水平方向的移动，手爪组件滑动连接在X轴组件的导轨上，与X轴组件同向运动实现工件夹持。通过XZ转接组件与手爪组件之间连接的同步带实现对水平行程的放大；X轴板在X轴电机的带动下，同步带同时带动手爪组件在X轴板上进行移动。当X轴板运动到一端极限位置时，手爪组件同时也能够运动到X轴板的同一端，当X轴板运动到另一端极限位置时，手爪组件同时也能够运动到X轴板的另一端，这样相比于手爪组件固定在X轴板上的安装方式，在不增大X轴板尺寸的情况下，放大了一倍行程；不仅整体结构组成简单，制造成本低，而且能够根据需要随时安装或拆除，拆装工序简单快捷；占地面积小，对生产现场要求低，应用前景可观。

进一步的，通过设置的Z轴基体，实现对丝杠导轨模组的整体固定，Z轴端板提供Z轴电机的安装位置，通过Z轴前支撑座实现Z轴丝杠上端的转动连接，以及与Z轴电机连接的动力输入，动力输出稳定可靠；利用Z轴导轨，在Z轴丝杠提供动力的同时，辅助提供定向轨道，使得XZ转接板能够平稳的在竖直方向上运动。进一步的，通过在Z轴基体上设置的Z轴限位开关，使得XZ转接板在竖直方向的移动到下限位置时，能够通过Z轴限位开关进行位置保护，从而能够防止手爪组件与工件之间相互损伤。

进一步的，在XZ转接板上通过固定齿形块与同步带的一段齿槽固定，手爪驱动板通过手爪处齿形块与同步带的另一段齿槽固定，从而能够可靠稳定连接，并且便于通过相对位置的调整，设置手爪的移动工作行程。

附图说明

图1 本实用新型实例中所述机械手的俯视结构示意图。

图2 本实用新型实例中所述机械手的正视结构示意图。

图3 本实用新型实例中所述机械手的侧视结构示意图。

附图中：1-支撑座；2-Z轴端板；3-X轴电机；4-XZ转接板；5-X轴顶面导轨；6-X轴齿条；7-X轴同步带调整块；8-X轴同步带拉紧块；9-X轴防撞块；10-Z轴拖链；11-Z轴电机；12-Z轴前支撑座；13-Z轴丝杠；14-X轴板；15-X轴滑块；16-X轴齿轮；17-同步带；18-X轴底面导轨；19-Z轴导轨；20-Z轴限位开关；21-手爪驱动板；22- X轴同步带安装块；23-摆动气缸；24-手爪气缸；25-夹爪；26-手爪气缸安装板；27- Z轴基体；28-固定齿形块；29-手爪处齿形块；30-同步带轮；31-X轴同步带涨紧轮。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

本实用新型一种悬臂式自动上下料机械手，如图1-3所示，包括支撑组件、Z轴组件、XZ转接组件、X轴组件以及手爪组件；Z轴组件设置在支撑组件上，X轴组件通过XZ转接组件悬挂安装在Z轴组件上实现竖直移动，X轴组件与XZ转接组件通过齿轮啮合传动实现水平移动。

具体的，支撑组件包括支撑座1，以及垂直固定在支撑座1上的竖直安装板，竖直安装板背部设置斜板支撑在支撑座1上；本优选实例中斜板下宽上窄，两个直角边分别连接支撑座1和竖直安装板，斜板共设置两块，对称固定在竖直安装板背部对其进行固定；支撑组件用于安装Z轴组件。

Z轴组件包括能够在竖直方向运动的丝杠导轨模组以及用于给丝杠导轨模组提供动力的Z轴电机11，丝杠导轨模组固定在竖直安装板上，实现Z轴组件在支撑组件上的安装；Z轴电机11的输出端连接丝杠导轨模组的Z轴丝杠13；由于采用了由电机提供动力的丝杠导轨模组，使得丝杠导轨模组能够实现竖直方向的驱动。

XZ转接组件包括与Z轴丝母相连的XZ转接板4；XZ转接板4上设置X轴齿轮16以及用于驱动X轴齿轮16旋转的X轴电机3，X轴齿条6与X轴齿轮16啮合。

X轴组件包括X轴板14，X轴板14滑动连接在XZ转接板4上，X轴板14的上表面沿水平方向布置X轴顶面导轨5和X轴齿条6，X轴板14的下表面沿水平方向布置X轴底面导轨18以及张紧的同步带17。在X轴组件中，X轴板14下表面安装的X轴底面导轨18，负责与手爪组件连接并支撑。

手爪组件包括顶面通过手爪滑块连接在X轴底面导轨18上的手爪驱动板21，手爪驱动板21上连接夹爪25。

同步带17的一段固定在XZ转接板4上，另一段与手爪驱动板21进行固定；当X轴板14进行水平运动时，同步带17通过手爪驱动板21带动夹爪25相对于XZ转接板4进行运动，X轴板14和夹爪25的水平运动方向相同。

其中，丝杠导轨模组包括Z轴基体27，Z轴拖链10和Z轴导轨19；Z轴基体27固定在竖直安装板上，实现丝杠导轨模组在竖直安装板上的固定。Z轴基体27上端设置Z轴端板2，Z轴端板2的下方经Z轴前支撑座12转动连接Z轴丝杠13上端，Z轴导轨19和Z轴丝杠13竖直平行设置在Z轴基体27上，Z轴拖链10的一端固定在Z轴基体27的底部，另一端悬吊连接XZ转接板4。Z轴端板2的顶部支承Z轴电机11，Z轴电机11输出端经Z轴前支撑座12与Z轴丝杠13顶端连接，从而对Z轴丝杠13进行驱动。在优选的方案中，为了保证机械手在竖直方向上的运动安全，Z轴基体27上设置Z轴限位开关20；Z轴限位开关20设置在XZ转接板4竖直方向的移动下限位置。

本优选实例中，XZ转接板4与Z轴丝母相连时，通过XZ转接板4上设置的丝母座实现，丝母座通过Z轴滑块与Z轴导轨19滑动连接，丝母座与Z轴丝母固定连接，从而使得XZ转接板4在丝母座的带动下，经Z轴丝母驱动在Z轴导轨19和Z轴丝杠13上进行竖直运动。在优选的方案中，为了保证机械手在水平方向上的运动安全，XZ转接板4上安装X轴滑块15，X轴顶面导轨5与X轴滑块15滑动配合，在X轴顶面导轨5的移动极限位置设置X轴防撞块9。

本优选实例中，X轴同步带安装块22上面共安装有四个同步带轮30，同步带轮30上安装同步带17，同步带17的一段固定在XZ转接组件上，另一段固定在手爪组件上，X轴运动时同步带17固定端不动，手爪端的相对运动实现了放大X轴行程的作用；具体的同步带17的安装和连接如下，X轴板14的两端设置X轴同步带安装块22，X轴同步带安装块22通过同步带轮30连接同步带17。XZ转接组件还包括固定在XZ转接板4上的固定齿形块28，固定齿形块28与同步带17的带齿啮合固定；手爪驱动板21上安装有手爪处齿形块29，手爪处齿形块29与同步带17的带齿啮合固定；实现同步带17上两段的固定。更好的，在X轴板14的两端设置有均与同步带17相连的X轴同步带调整块7、X轴同步带拉紧块8和X轴同步带涨紧轮31。从而当X轴板14在进行水平运动的同时，带动同步带轮30也进行水平运动，由于同步带17中的一段与XZ转接板4固定，因此能够通过同步带轮30将其水平运动通过转动对同步带17进行驱动，从而带动同步带17另一段固定的手爪驱动板21进行驱动同向运动，能够在不增大X轴板14尺寸的情况下，在X方向上放大了一倍行程。

本优选实例中，手爪组件还包括安装在手爪驱动板21的底面上的摆动气缸23；摆动气缸23的下方安装手爪气缸安装板26；手爪气缸安装板26上设置手爪气缸24；所述的手爪气缸24用于驱动夹爪25夹紧工件。手爪驱动板21的顶面安装有手爪滑块，与X轴组件中X轴板14下表面安装的X轴底面导轨18滑动连接，本优选实例中设置有四个手爪滑块；手爪驱动板21的侧面与同步带17连接，实现驱动，具体的连接固定方式如上同步带的连接和安装方式中所述；手爪驱动板21的底面安装有摆动气缸23，实现两工位取放料；摆动气缸23下安装有手爪气缸安装板26，与手爪气缸24连接；手爪气缸24带动夹爪25实现对工件的夹紧。其中，摆动气缸的设置是手爪组件中的常规设置，其作用是实现双工位夹爪的位置互换，当机械手要取放料时，夹爪相对于机床的位置是固定的，比如采用横置的方式，而工件在料仓里为了方便储存，却需要采用竖放的方式，通过摆动气缸调整夹爪的位置进而顺利夹紧工件。

本实用新型悬臂式自动上下料机械手能够实现了机床制造过程的自动化，通过与集成加工技术配合，适用于生产线的上下料，同时也提高了工件出厂质量。上料、装卡、下料过程能够完全由机器人完成，减少了中间环节，使得零件的质量大大提高。本实用新型机械手的执行指令可以通过计算机预先设定，操作简单，对操作人员的要求低。

以上所述仅仅是本实用新型的较佳实施例，并不用以对本实用新型进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本实用新型精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于所附权利要求书划定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：包括支撑组件、Z轴组件、XZ转接组件、X轴组件以及手爪组件；

所述的支撑组件包括支撑座（1），以及垂直固定在支撑座（1）上的竖直安装板，竖直安装板背部设置斜板支撑在支撑座（1）上；

所述的Z轴组件包括能够在竖直方向运动的丝杠导轨模组以及用于给丝杠导轨模组提供动力的Z轴电机（11），丝杠导轨模组固定在竖直安装板上，Z轴电机（11）的输出端连接丝杠导轨模组的Z轴丝杠（13）；

所述的XZ转接组件包括与Z轴丝母相连的XZ转接板（4）；XZ转接板（4）上设置X轴齿轮（16）以及用于驱动X轴齿轮（16）旋转的X轴电机（3），X轴齿条（6）与X轴齿轮（16）啮合；

所述的X轴组件包括X轴板（14），X轴板（14）滑动连接在XZ转接板（4）上，X轴板（14）的上表面沿水平方向布置X轴顶面导轨（5）和X轴齿条（6），X轴板（14）的下表面沿水平方向布置X轴底面导轨（18）以及张紧的同步带（17）；

所述的手爪组件包括顶面通过手爪滑块连接在X轴底面导轨（18）上的手爪驱动板（21），手爪驱动板（21）上连接夹爪（25）；

所述同步带（17）的一段固定在XZ转接板（4）上，另一段与手爪驱动板（21）进行固定；当X轴板（14）进行水平运动时，同步带（17）通过手爪驱动板（21）带动夹爪（25）相对于XZ转接板（4）进行运动，X轴板（14）和夹爪（25）的水平运动方向相同。

2.根据权利要求1所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：

所述的丝杠导轨模组包括Z轴基体（27），Z轴拖链（10）和Z轴导轨（19）；Z轴基体（27）固定在竖直安装板上，Z轴基体（27）上端设置Z轴端板（2），Z轴端板（2）下方经Z轴前支撑座（12）转动连接Z轴丝杠（13）上端，Z轴导轨（19）和Z轴丝杠（13）竖直平行设置在Z轴基体（27）上，Z轴拖链（10）的一端固定在Z轴基体（27）的底部，另一端悬吊连接XZ转接板（4）。

3.根据权利要求2所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：

所述Z轴端板（2）的顶部支承Z轴电机（11）；

所述Z轴电机（11）的输出端经Z轴前支撑座（12）与Z轴丝杠（13）的顶端连接。

4.根据权利要求2所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：

所述XZ转接板（4）上设置与Z轴丝杠（13）相配合的丝母座；

丝母座通过Z轴滑块与Z轴导轨（19）滑动连接，丝母座与Z轴丝母固定连接。

5.根据权利要求2所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：

所述的Z轴基体（27）上设置Z轴限位开关（20）；

Z轴限位开关（20）设置在XZ转接板（4）竖直方向的移动下限位置。

6.根据权利要求1所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：所述XZ转接组件还包括固定在XZ转接板（4）上的固定齿形块（28），固定齿形块（28）与同步带（17）的带齿啮合固定。

7.根据权利要求1所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：所述XZ转接板（4）上安装X轴滑块（15），X轴顶面导轨（5）与X轴滑块（15）滑动配合，在X轴顶面导轨（5）的移动极限位置设置X轴防撞块（9）。

8.根据权利要求1所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：所述X轴板（14）的两端设置X轴同步带安装块（22），X轴同步带安装块（22）通过同步带轮（30）连接同步带（17）；X轴板（14）的两端还设置有均与同步带（17）相连的X轴同步带调整块（7）、X轴同步带拉紧块（8）和X轴同步带涨紧轮（31）。

9.根据权利要求1所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：

所述的手爪组件还包括安装在手爪驱动板（21）的底面上的摆动气缸（23）；

摆动气缸（23）的下方安装手爪气缸安装板（26）；

手爪气缸安装板（26）上设置手爪气缸（24）；

所述的手爪气缸（24）用于驱动夹爪（25）夹紧工件。

10.根据权利要求9所述的悬臂式自动上下料机械手，其特征在于：所述手爪驱动板（21）上安装有手爪处齿形块（29），手爪处齿形块（29）与同步带（17）的带齿啮合固定。

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