CN210709561U - 一种大跨距高负荷高精度三轴机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及运输设备技术领域，公开了一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，包括X轴传输机构、若干Y轴传输机构及Z轴传输机构，若干所述Y轴传输机构间隔架设于所述X轴传输机构上，所述Z轴传输机构架设于所述Y轴传输机构上；所述X轴传输机构包括第一X轴导轨及第二X轴导轨，所述第一X轴导轨及第二X轴导轨间隔设置，所述第一X轴导轨与第二X轴导轨上均设有第一滑道，所述第一滑道上滑动设置有第一滑块，所述第一X轴导轨与第二X轴导轨相对一侧还设有第一齿条，所述第一滑块上设有第一电机，所述第一电机的输出轴上设有与所述第一齿条啮合的齿轮；该大跨距高负荷高精度三轴机械手适用于大体积、大重量工件。

Description

一种大跨距高负荷高精度三轴机械手

技术领域

本实用新型涉及运输设备技术领域，具体涉及一种大跨距高负荷高精度三轴机械手。

背景技术

在实际生产过程中，原料、半成品等需要来回运输。现生产中工序间流转一般有3种方式运输方式：1、人工装夹上下料搬运；2、行车搬运；3、机械手自动上下料搬运，现有机械手自动上下料搬运对体积小、重量轻、工作节拍间隔长的工件基本能满足要求。但是对于体积大、重量重、工作节拍间隔短工件，人工装夹上下料搬运操作不仅体力劳动强度大而且安全隐患，甚至无法操作；而行车搬运定位粗糙，还需要人工搬运至行车上，满足不了加工定位精度要求；现有的机械手一般工作区域小、负载轻，对于大体积、大重量工件无法搬运。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，该大跨距高负荷高精度三轴机械手适用于大体积、大重量工件。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，包括X轴传输机构、若干Y轴传输机构及Z轴传输机构，若干所述Y轴传输机构间隔架设于所述X轴传输机构上，所述Z轴传输机构架设于所述Y轴传输机构上；所述X轴传输机构包括第一X轴导轨及第二X轴导轨，所述第一X轴导轨及第二X轴导轨间隔设置，所述第一X轴导轨与第二X轴导轨上均设有第一滑道，所述第一滑道上滑动设置有第一滑块，所述第一X轴导轨与第二X轴导轨相对一侧还设有第一齿条，所述第一滑块上设有第一电机，所述第一电机的输出轴上设有与所述第一齿条啮合的齿轮；所述Y轴传输机构架设于两个所述第一滑块上。

在本实用新型中，优选的，所述Y轴传输机构包括第一Y轴导轨及第二Y轴导轨，所述第一Y轴导轨及第二Y轴导轨的两端分别固定设于两个所述第一滑块上，

所述第一Y轴导轨与第二Y轴导轨均设有第二滑道，所述第二滑道上滑动设置有第二滑块；其中所述第一Y轴导轨或第二Y轴导轨一侧设有第二齿条，所述第二滑块上设有第二电机，所述第二电机的输出轴上设有与所述第二齿条啮合的齿轮。

在本实用新型中，优选的，所述第二滑块上设有固定角座，所述固定角座上设有第三滑块。

在本实用新型中，优选的，所述Z轴传输机构贯穿所述第二滑块，且其上设有与所述第三滑块匹配的第三滑道，所述第三滑块沿所述第三滑道长度方向上滑动。

在本实用新型中，优选的，所述Z轴传输机构上还设有第三齿条，所述固定角座上设有第三电机，所述第三电机的输出轴上设有与所述第三齿条啮合的齿轮。

在本实用新型中，优选的，所述Z轴传输机构上还设有平衡缸，所述平衡缸的活塞杆端通过连接块固定于所述Z轴传输机构上，其主体端安装于所述第二滑块上，并贯穿所述第二滑块。

在本实用新型中，优选的，所述Z轴传输机构底端设有抓爪组件，所述抓爪组件包括固定板，所述固定板与所述Z轴传输机构固定连接，其背向所述Z轴传输机构一侧设有至少一组抓爪。

在本实用新型中，优选的，所述抓爪包括第一夹持部、第二夹持部及气缸，所述气缸的输出轴与所述第二夹持部固定连接；所述第一夹持部固定安装于所述固定板上，其另一侧设有第四滑道，所述第二夹持部设有与所述第四滑道匹配的第四滑块，第一夹持部上设有第一夹持爪，所述第二夹持部设有与所述第一夹持爪夹持爪匹配的第二夹持爪。

在本实用新型中，优选的，所述第一滑块上设有压力罐。

在本实用新型中，优选的，还包括若干立柱，所述X轴传输机构设置于所述立柱上，且若干所述立柱间隔设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的三轴机械手适用于大体积、大重量工件；其设有X轴传输机构、若干Y轴传输机构及Z轴传输机构，X轴传输机构采用双电机驱动，很好的解决了大跨距带来的动力不平衡行、走憋劲的现象；Y轴传输机构采用整体式双梁结构，有效减小大跨距、高负荷、重心偏置所带来的形变、扭曲现象，增加了整体稳定性；Z轴传输机构首先采用平衡缸，有效减小工件自重对设备结构、驱动力的影响；再采用左右分置双电机驱动，不仅减小对电机的要求，更将Z轴的受力合理分布，更好的提高Z轴刚度、增加稳定性。

本实用新型的三轴机械手整体为龙门式结构，单搬运臂最大可搬运工件长*宽可达12米*10米，重量最高可达4吨，精度可达0.1mm；同时，大跨距高负荷高精度三轴机械手占地面积小、省时省力、安全便捷、工作精度高、可工业自动化集成度好。

附图说明

图1为本实施例1中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手的结构示意图。

图2为图1在A处的放大图。

图3为图1的局部结构示意图。

图4为本实施例1中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手中Y轴传输机构与Z轴传输机构的结构示意图。

图5为图4的主视图。

图6为图4的侧视图。

图7为本实施例1中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手中Z轴传输机构的结构示意图。

图8为本实施例1中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手中抓爪组件的结构示意图。

图9为本实施例1中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手中抓爪的结构示意图。

图10为图9的侧视图。

图11为图9的仰视图。

图12为本实施例2中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手的结构示意图。

图13为图12的俯视图。

图14为图12的主视图。

图15为本实施例2中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手的局部结构示意图。

图16为本实施例2中一种大跨距高负荷高精度三轴机械手中立柱的结构示意图。

图17为一种大跨距高负荷高精度三轴机械手的控制连接框图。

附图中：10-X轴传输机构、11-第一X轴导轨、12-第二X轴导轨、101-第一滑道、102-第一滑块、103-第一齿条、104-第一电机、20-Y轴传输机构、21-第一Y轴导轨、22-第二Y轴导轨、201-第二滑道、202-第二滑块、203-第二齿条、204-第二电机、23-固定角座、30-Z轴传输机构、301-第三滑道、302-第三滑块、303-第三齿条、304-第三电机、305-平衡缸、40-抓爪组件、41-固定板、42-抓爪、421-第一夹持部、4211-第四滑道、4212-第一夹持爪、422-第二夹持部、4221-第四滑块、4222-第二夹持爪、423-气缸、50-压力罐、60-立柱、70-总控制柜、80-分控制柜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1：请同时参见图1至图12，本实施例提供一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，包括X轴传输机构10、若干Y轴传输机构20及Z轴传输机构30，若干所述Y轴传输机构20间隔架设于所述X轴传输机构10上，所述Z轴传输机构30架设于所述Y轴传输机构20上；根据工艺需要可选择Y轴传输机构20及Z轴传输机构30的数量，如本实施例中，三组Y轴传输机构20间隔架设于所述X轴传输机构10上。

所述X轴传输机构10包括第一X轴导轨11及第二X轴导轨12，第一X轴导轨11及第二X轴导轨12采用分段加工整体拼装结构形式，可根据工艺需要选择总体长度避免浪费，且所述第一X轴导轨11及第二X轴导轨12间隔设置，所述第一X轴导轨11与第二X轴导轨12上均设有第一滑道101，所述第一滑道101上滑动设置有第一滑块102，所述第一X轴导轨11与第二X轴导轨12相对一侧还设有第一齿条103，所述第一滑块102上设有第一电机104，所述第一电机104的输出轴上设有与所述第一齿条103啮合的齿轮；所述Y轴传输机构20架设于两个所述第一滑块102上；X轴传输机构上第一X轴导轨11及第二X轴导轨12分别对应有第一电机104，即X轴传输机构为双电机驱动，很好的解决了大跨距带来的动力不平衡行、走憋劲的现象。在本实施方式中，所述第一滑块102上设有压力罐50，能够防止第一滑块102侧翻，保证了Y轴传输机构20的稳定性。

在本实施方式中，所述Y轴传输机构20包括第一Y轴导轨21及第二Y轴导轨22，所述第一Y轴导轨21及第二Y轴导轨22的两端分别固定设于两个所述第一滑块102上，且第一Y轴导轨21及第二Y轴导轨22平行设置，所述第一Y轴导轨21与第二Y轴导轨22均设有第二滑道201，所述第二滑道201上滑动设置有第二滑块202；其中所述第一Y轴导轨21或第二Y轴导轨22一侧设有第二齿条203，所述第二滑块202上设有第二电机204，所述第二电机204的输出轴上设有与所述第二齿条203啮合的齿轮；Y轴传输机构中第二滑道201架设于两第二滑道201上，即Y轴传输机构采用整体式双梁结构，有效减小大跨距、高负荷、重心偏置所带来的形变、扭曲现象，增加了整体稳定性。

在本实施方式中，所述第二滑块202上设有固定角座23，所述固定角座23上设有第三滑块302。

在本实施方式中，所述Z轴传输机构30贯穿所述第二滑块202，且其上设有与所述第三滑块302匹配的第三滑道301，所述第三滑块302沿所述第三滑道301长度方向上滑动；进一步的，所述Z轴传输机构30上还设有第三齿条303，所述固定角座23上设有第三电机304，所述第三电机304的输出轴上设有与所述第三齿条303啮合的齿轮；在本实施方式中，所述第三齿条303为两条，两条第三齿条303对应设置，对应的第三齿条303配合设有齿轮，每一第三齿条303通过一个第三电机304驱动；即Z轴传输机构采用左右分置双电机驱动，不仅减小对电机的要求，更将Z轴的受力合理分布，更好的提高Z轴刚度、增加稳定性。

在本实施方式中，所述Z轴传输机构30上还设有平衡缸305，所述平衡缸305的活塞杆端通过连接块固定于所述Z轴传输机构30上，其主体端安装于所述第二滑块202上，并贯穿所述第二滑块202；平衡缸能有效减小Z轴传输机构携带的工件自重对设备结构、驱动力的影响。

在本实施方式中，所述Z轴传输机构30底端设有抓爪组件40，所述抓爪组件40包括固定板41，所述固定板41与所述Z轴传输机构30固定连接，其背向所述Z轴传输机构30一侧设有至少一组抓爪42。

在本实施方式中，所述抓爪42包括第一夹持部421、第二夹持部422及气缸423，所述气缸423的输出轴与所述第二夹持部422固定连接；所述第一夹持部421固定安装于所述固定板41上，其另一侧设有第四滑道4211，所述第二夹持部422设有与所述第四滑道4211匹配的第四滑块4221，第一夹持部421上设有第一夹持爪4212，所述第二夹持部422设有与所述第一夹持爪4212夹持爪匹配的第二夹持爪4222；气缸423驱动第二夹持部422上的第四滑块4221沿第四滑道4211上滑动，即控制第一夹持爪4212与第二夹持爪4222间开合尺寸。

实施例2：请同时参见图1至图17，本实施例提供一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，还包括若干立柱60，所述X轴传输机构10设置于所述立柱60上，且若干所述立柱60间隔设置。

且本三轴机械手上还设有总控制柜70及分控制柜80，所述分控制柜80与总控制柜70电连接，分控制柜80将接受数据反馈至总控制柜70，总控制柜70控制分控制柜80运作；进一步的本实施方式中，每一X轴传输机构10上对应设有Y轴传输机构20及Z轴传输机构30，每一区段上第一电机104、第二电机204、第三电机304及气缸423分别与分控制柜80电连接，所述分控制柜80分别控制第一电机104、第二电机204、第三电机304及气缸423运作。

本三轴机械手整体为龙门式结构，单搬运臂最大可搬运工件长*宽可达12米*10米，重量最高可达4吨，精度可达0.1mm。

工作原理：

1、检测X轴传输机构10、Y轴传输机构20及Z轴传输机构30接触良好，各部件处于正常工作状态；

2、连接外部电源，每一分控制柜80控制第一电机104运作，带动其输出轴上的齿轮转动，齿轮会沿第一齿条103长度方向上移动，实现Y轴传输机构20在第一X轴导轨11及第二X轴导轨12上移动；

3、该分控制柜80控制第二电机204运作，带动其输出轴上的齿轮转动，齿轮会沿第二齿条203长度方向上移动，实现Z轴传输机构30在第一Y轴导轨21及第二Y轴导轨22上移动；

4、该分控制柜80再控制第三电机304运作，带动其输出轴上的齿轮转动，齿轮会沿第三齿条303长度方向上移动，实现Z轴传输机构30下降至抓爪组件40到带移动工件上方；

5、该分控制柜80再控制气缸423运作，气缸423输出轴上驱动第二夹持部422上的第四滑块4221沿第四滑道4211上滑动，即使第一夹持爪4212与第二夹持爪4222间开合再闭合，实现抓取工件；

6、该分控制柜80控制第三电机304再次运作，带动其输出轴上的齿轮转动，齿轮会沿第三齿条303长度方向上移动，实现抓取工件后的抓爪组件40上升；

7、该分控制柜80再控制第一电机104、第二电机204分别运作，使抓取工件后的抓爪组件40移动下一工位；第三电机304运作，带动其输出轴上的齿轮转动，齿轮会沿第三齿条303长度方向上移动，实现Z轴传输机构30下降至抓取的工件至所需工位；最后气缸423运作，气缸423输出轴上驱动第二夹持部422上的第四滑块4221沿第四滑道4211上滑动，即使第一夹持爪4212与第二夹持爪4222间开合，实现松开工件；如此，完成一次工件自动上下料搬运工作。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，包括X轴传输机构(10)、若干Y轴传输机构(20)及Z轴传输机构(30)，若干所述Y轴传输机构(20)间隔架设于所述X轴传输机构(10)上，所述Z轴传输机构(30)架设于所述Y轴传输机构(20)上；其特征在于，

所述X轴传输机构(10)包括第一X轴导轨(11)及第二X轴导轨(12)，所述第一X轴导轨(11)及第二X轴导轨(12)间隔设置，所述第一X轴导轨(11)与第二X轴导轨(12)上均设有第一滑道(101)，所述第一滑道(101)上滑动设置有第一滑块(102)，所述第一X轴导轨(11)与第二X轴导轨(12)相对一侧还设有第一齿条(103)，所述第一滑块(102)上设有第一电机(104)，所述第一电机(104)的输出轴上设有与所述第一齿条(103)啮合的齿轮；

所述Y轴传输机构(20)架设于两个所述第一滑块(102)上。

2.根据权利要求1所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述Y轴传输机构(20)包括第一Y轴导轨(21)及第二Y轴导轨(22)，所述第一Y轴导轨(21)及第二Y轴导轨(22)的两端分别固定设于两个所述第一滑块(102)上，

所述第一Y轴导轨(21)与第二Y轴导轨(22)均设有第二滑道(201)，所述第二滑道(201)上滑动设置有第二滑块(202)；其中所述第一Y轴导轨(21)或第二Y轴导轨(22)一侧设有第二齿条(203)，所述第二滑块(202)上设有第二电机(204)，所述第二电机(204)的输出轴上设有与所述第二齿条(203)啮合的齿轮。

3.根据权利要求2所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述第二滑块(202)上设有固定角座(23)，所述固定角座(23)上设有第三滑块(302)。

4.根据权利要求3所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述Z轴传输机构(30)贯穿所述第二滑块(202)，且其上设有与所述第三滑块(302)匹配的第三滑道(301)，所述第三滑块(302)沿所述第三滑道(301)长度方向上滑动。

5.根据权利要求4所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述Z轴传输机构(30)上还设有第三齿条(303)，所述固定角座(23)上设有第三电机(304)，所述第三电机(304)的输出轴上设有与所述第三齿条(303)啮合的齿轮。

6.根据权利要求3所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述Z轴传输机构(30)上还设有平衡缸(305)，所述平衡缸(305)的活塞杆端通过连接块固定于所述Z轴传输机构(30)上，其主体端安装于所述第二滑块(202)上，并贯穿所述第二滑块(202)。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述Z轴传输机构(30)底端设有抓爪组件(40)，所述抓爪组件(40)包括固定板(41)，所述固定板(41)与所述Z轴传输机构(30)固定连接，其背向所述Z轴传输机构(30)一侧设有至少一组抓爪(42)。

8.根据权利要求7所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述抓爪(42)包括第一夹持部(421)、第二夹持部(422)及气缸(423)，所述气缸(423)的输出轴与所述第二夹持部(422)固定连接；所述第一夹持部(421)固定安装于所述固定板(41)上，其另一侧设有第四滑道(4211)，所述第二夹持部(422)设有与所述第四滑道(4211)匹配的第四滑块(4221)，第一夹持部(421)上设有第一夹持爪(4212)，所述第二夹持部(422)设有与所述第一夹持爪(4212)夹持爪匹配的第二夹持爪(4222)。

9.根据权利要求1所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，所述第一滑块(102)上设有压力罐(50)。

10.根据权利要求1所述的一种大跨距高负荷高精度三轴机械手，其特征在于，还包括若干立柱(60)，所述X轴传输机构(10)设置于所述立柱(60)上，且若干所述立柱(60)间隔设置。

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