CN210939261U - 一种移位及翻转机械手自动抓取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移位及翻转机械手自动抓取装置，包括机架主体、X向移动组件、Z向移动组件；翻转装置通过X向移动组件实现前后往复移动；翻转装置通过Z向移动组件实现上下往复移动。本实用新型的移位及翻转机械手自动抓取装置能够将垂直放置在一个工位处的工件，通过机械手装置的夹爪将工件抓取，并利用Z向移动组件实现工件的提升，利用X向移动组件实现将工件水平移动至另一工位上方，翻转装置将垂直放置的工件在同一方向平面内翻转成水平放置，具有实现上料、移料、翻转、下料的多个功能，结构紧凑、布置灵活、降低成本、简化结构的优点，提高了工作效率。

Description

一种移位及翻转机械手自动抓取装置

技术领域

本实用新型属于翻转机械技术领域，特别是涉及一种移位及翻转机械手自动抓取装置。

背景技术

在自动化生产领域中，经常需要将工件从一个工位移动到另一工位，并将工件以不同方位进行放置，需要利用机械手类装置自动抓取工件，通过提升、水平移动、翻转、下降等动作将工件移动到下一工位所需位置，以提高工作效率。

但是现有技术中满足条件的六自由度机械手一般成本比较高。

另外，现有技术中的翻转机构转动的转动空间大；如图1，输出轴20(电机的输出轴、回转气缸的输出轴)经过传动机构21(一般为连杆)间接与固定工件的机械手装置固定连接，工件的转动会带动连杆也围绕输出轴有较大幅度的转动，占用空间大；同时导致整个翻转装置存在一定的晃动，而且翻转装置在翻转到位时，振动较大，从而使得整个机械手运行不平稳，甚至出现抖动，造成抓取工件不稳。

对于另一种，输出轴20(电机的输出轴、回转气缸的输出轴)直接与固定工件的机械手装置固定连接，但是输出装置的回转轴同样与工件的翻转平面垂直布置，如授权公告号为CN207273223U，申请日为2017年8月 12日，名称为《一种板材检测翻转机械手》的中国实用新型专利，翻转装置采用摆动电机。

输出装置与工件的翻转平面垂直布置，但实际生产线中，工件形状和布置生产线的空间要求不同，需要一种结构紧凑、布置灵活的翻转机械手类装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种运行平稳、结构紧凑的移位及翻转机械手自动抓取装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型公开的一种移位及翻转机械手自动抓取装置，包括：

机架主体；

集成于所述机架主体X向的X向移动组件；

集成于所述X向移动组件下方的Z向的Z向移动组件；

所述Z向移动组件下方固定有垂直移动平台，所述垂直移动平台为所述机架主体的长度方向垂直的平板；

所述垂直移动平台通过所述X向移动组件实现沿所述机架主体的长度方向前后往复移动；

所述垂直移动平台通过所述Z向移动组件实现沿所述机架主体的高度方向上下往复移动；

所述垂直移动平台固定连接翻转装置，所述翻转装置包括翻转气缸和翻转轴；

所述垂直移动平台连接所述翻转气缸，所述翻转气缸的旋转轴线与所述垂直移动平台成45度布置；

所述翻转气缸的输出轴连接有所述翻转轴，所述翻转轴与所述翻转气缸的输出轴同轴；

所述翻转轴的另一端为与所述垂直移动平台平行的平面，所述平面固定连接有用以取放工件的机械手装置。

进一步的，所述机架主体包括相对设置的一对龙门架；一对所述龙门架的上方在对应位置设有沿所述机架主体长度方向的两侧对称布置的水平移动导轨，所述X向移动组件与所述机架主体滑动连接于所述水平移动导轨。

进一步的，所述X向移动组件包括水平移动平台，所述水平移动平台的下部固定有与所述水平移动导轨配合的滑块用以与所述机架主体滑动连接；

所述X向移动组件还包括与所述机架主体固连、并沿所述机架主体长度方向延伸的齿条；

所述齿条啮合有齿轮，所述X向移动组件具有驱动所述齿轮转动的电极减速机；

所述电极减速机与所述水平移动平台固定连接。

进一步的，所述水平移动平台的下方固定有延伸至所述机架主体下部的支架；所述支架沿所述机架主体宽度方向的两侧对称布置有垂直移动导轨；所述Z向移动组件驱动所述垂直移动平台与所述机架主体滑动连接于所述垂直移动导轨。

进一步的，所述Z向移动组件包括与所述支架固定的垂直移动气缸；

所述垂直移动平台设有与所述垂直移动导轨配合的滑块用以与所述支架滑动连接。

进一步的，所述机械手装置包括机械手气缸、连杆、导杆、夹爪块、及夹爪；

所述机械手气缸与所述翻转轴固定连接，所述机械手气缸的输出轴与俩个所述连杆转动连接；

俩个所述连杆沿所述机械手气缸的输出轴呈V型对称布置；

俩个所述连杆的另一端与一对所述夹爪块分别铰接；

所述夹爪块与所述导杆水平滑动连接，所述导杆沿水平方向布置；

一对所述夹爪块与所述固定连接一对所述夹爪；

一对所述夹爪的与所述工件接触的接触面的轮廓尺寸与所述工件的外部轮廓尺寸相配。

进一步的，所述机架主体上设有用以控制所述水平移动平台沿所述齿条定位的止挡器。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种移位及翻转机械手自动抓取装置，具有以下有益效果：

通过四个自由度，利用机械手装置抓取工件，通过X向移动组件实现水平移动，通过Z向移动组件实现垂直提升，并利用翻转气缸带动机械手进行180°旋转，将垂直放置的工件直接翻转成水平放置，简化了机械结构，实现上料、移料、翻转、下料的多个功能。提高工作效率；翻转装置与工件在同一个平面布置并将垂直放置的工件通过翻转轴翻转成水平放置，翻转装置与工件之间的连接结构紧凑，提高传动精度；而且翻转装置与工件在同一个平面布置，布置灵活；本实用新型与六自由度机械手相比降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的抓取装置过程结构示意图；

图2是本实用新型公开的一种移位及翻转机械手自动抓取装置主视图；

图3是本实用新型公开的一种移位及翻转机械手自动抓取装置俯视图；

图4是本实用新型公开的一种移位及翻转机械手自动抓取装置侧视图；

图5是本实用新型公开的一种移位及翻转机械手自动抓取装置A向视图。

1、机架主体；2、止挡器；3、翻转轴；4、翻转气缸；5、垂直移动气缸； 6、水平移动平台；7、水平移动导轨；8、垂直移动导轨；9、电机减速机； 10、齿轮；11、齿条；12、机械手气缸；13、连杆；14、导杆；15、夹爪块； 16、夹爪；17、垂直移动平台；18、支架；20、输出轴；21、传动机构；102、X向移动组件；103、Z向移动组件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图1至图5所示；

实施例一：

本装置包括：

机架主体1；

集成于机架主体1的X向的X向移动组件102；

集成于X向移动组件102下方的Z向的Z向移动组件103；

Z向移动组件103下方固定有垂直移动平台17，垂直移动平台17为机架主体1的长度方向垂直的平板；

垂直移动平台17通过X向移动组件102实现沿机架主体1的长度方向前后往复移动；

垂直移动平台17通过Z向移动组件103实现沿机架主体1的高度方向上下往复移动；

垂直移动平台17固定连接翻转装置，翻转装置包括翻转气缸4和翻转轴3；

垂直移动平台17连接翻转气缸4，翻转气缸4输出轴的旋转轴线于XZ 平面内、且与所述垂直移动平台17成45度布置；

翻转气缸4的输出轴连接有翻转轴3，翻转轴3与翻转气缸4的输出轴同轴；

翻转轴3的另一端为与垂直移动平台17平行的平面，平面固定连接有用以取放工件的机械手装置。

具体的，本实施例公开了一种移位及翻转机械手自动抓取装置，区别于现有技术中已有的自动抓取装置，本实施例的自动抓取装置能够实现翻转装置与工件的翻转平面在同一个平面内布置。翻转装置布置于机械手装置和垂直移动平台17之间，翻转气缸4为回转气缸类型，翻转气缸4与垂直移动平台17呈45°角连接，翻转气缸4输出轴通过轴承与翻转轴3相连接，翻转轴3带平面的另一端与机械手装置连接，当翻转气缸4旋转180°时，使机械手装置的夹爪由水平状态变换为垂直状态，机械手装置抓取的工件由垂直放置转变为水平放置。翻转气缸4靠近机械手一端为回转气缸的旋转轴所在一端，翻转气缸4的输出轴即回转气缸的旋转轴，翻转气缸4的输出轴固定连接翻转轴3，翻转气缸4的输出轴绕自身轴线转动带动翻转轴3转动。因翻转轴3的另一端为与垂直移动平台17平行的平面，翻转气缸4的输出轴转动180°后，原本与垂直移动平台17平行的平面会翻转到与垂直移动平台17垂直布置的水平方向，即完成了工具在XZ面上的水平翻转，而翻转装置也布置在XZ面上。优选的，翻转气缸4靠近机械手一端向下倾斜，靠近垂直移动平台17的一端向上倾斜。

优选的，翻转气缸4安装在垂直移动平台17上，垂直移动平台17水平方向延伸有固定板，固定板与垂直移动平台17一体成型或通过螺栓等连接件固定为一体。固定板上固定安装翻转气缸4。

优选的，机架主体1包括相对设置的一对龙门架；一对龙门架的上方在对应位置设有沿机架主体1长度方向的两侧对称布置的水平移动导轨7，X向移动组件与机架主体1滑动连接于水平移动导轨7。其中龙门架的四个支腿优选抗弯能力强又重量轻的工字型缸结构。优选的，一对龙门架的上方在对应位置设有沿机架主体1长度方向的两侧对称布置的框架，框架上布置有水平移动导轨7。

更为具体的，X向移动组件102包括水平移动平台6，水平移动平台6 的下部固定有与水平移动导轨7配合的滑块用以与机架主体1滑动连接；

X向移动组件102还包括与机架主体1固连、并沿机架主体1长度方向延伸的齿条11；

齿条11啮合有齿轮10，X向移动组件102具有驱动齿轮10转动的电极减速机9；

电极减速机9与水平移动平台6固定连接。优选的，上述的布置有水平移动导轨7的其中一个框架，可以与水平移动导轨7并列布置齿条11。

首先，本实施例介绍了机架主体1的结构，为了实现X向移动组件102 沿其长度方向移动，机架主体1的两侧具有能够与X向移动组件102的滑块配合的水平移动导轨7。另外，本实施例的X向移动组件102主要起到移动作用的部件是电极减速机9，该电极减速机9作为前后移动的动力源，其通过传动机构能够驱动齿轮10转动。此处的传动机构起到连接电极减速机9和齿轮10的作用，是机械领域的常用连接件，如联轴器、减速箱等，此处不再赘述。同时，本实施例设计的齿轮10为与沿机架主体1长度方向延伸的齿条11啮合的结构，因此，电极减速机9驱动齿轮10转动就能够将旋转运动转化为直线运动，以实现垂直移动平台17的X方向的移动。

参见图2至图5的实施例二：

优选的，水平移动平台6的下方固定有延伸至机架主体1下部的支架18；支架18沿机架主体1宽度方向的两侧对称布置有垂直移动导轨8；Z 向移动组件103驱动垂直移动平台17与机架主体1滑动连接于垂直移动导轨8。

更为具体的，Z向移动组件103包括与支架18固定的垂直移动气缸5；

垂直移动平台17设有与垂直移动导轨8配合的滑块用以与支架18滑动连接。

本实施例提供了Z向移动组件103的具体实施方式：其中，图5表达了Z向移动组件103的截面结构，优选的，支架18为整体上板类结构，沿竖直方向延伸，上方与水平移动平台6固定连接。支架18上固定有垂直移动气缸5，垂直移动气缸5的输出轴与垂直移动平台17固定连接。垂直移动气缸5的输出轴的输出长度不同，带动与垂直移动平台17固定连接的机械手装置做垂直方向运动。垂直移动平台17设有与垂直移动导轨8配合的滑块用以与支架18上的垂直移动导轨8滑动连接。便于垂直移动平台17 向下运动更加平稳。

实施例三：

参见图4，优选的，机械手装置包括机械手气缸12、连杆13、导杆14、夹爪块15、及夹爪16；

机械手气缸12与翻转轴3固定连接，机械手气缸12的输出轴与俩个连杆13转动连接；

俩个连杆13沿机械手气缸12的输出轴呈V型对称布置；

俩个连杆13的另一端与一对夹爪块15分别铰接；

夹爪块15与导杆14水平滑动连接，导杆14沿水平方向布置、且与机械手气缸12的固定端位置不变；

一对夹爪块15与固定连接一对夹爪16；

一对夹爪16的内部轮廓尺寸与工件的外部轮廓尺寸相配。

本实施例提供了机械手装置的具体实施方式：具体的，机械手气缸12 与翻转轴3固定连接，沿竖直方向布置，导杆14与气缸机械手的固定端可以固定连接，或机械手气缸12与导杆14通过其他零件等机械常用手段固定连接，保持气缸机械手与远离气缸机械手12输出轴的一端的距离不变；当机械手气缸12动作时，利用连杆通过球形铰链及轴承带动夹爪块在导杆上做水平相对运动，使安装在夹爪块上的夹爪实现对工件的夹紧及松开。机械手气缸12的输出轴与2个连杆13通过滑销、转轴等连接件转动连接，连杆13的另一端通过球形铰链与夹爪块15通过球形铰链连接，夹爪块15 通过滑动轴承与导杆14水平滑动连接，夹爪16通过螺栓与夹爪块15固定，通过改变夹爪16与工具接触面的形状尺寸，就可以抓取不同形状的工件，当机械手气缸12动作时，导杆14的位置固定不变，而机械手气缸12带动 2个连杆13使夹爪块15在导杆14上的距离改变，进行相对或相背滑动，从而带动夹爪16做水平相对或相背运动，实现工件的夹紧或松开。

机架主体1上设有用以控制水平移动平台6沿齿条11定位的止挡器2。

具体的，止挡器2的作用是当水平移动平台6移动到两端时，通过固定在机架1上的止挡器2进行精确定位。止挡器2可以是行程开关、光电检测开关等元件。控制电路板接收光电检测开关或行程开关发出的检测信号，并能够依据检测信号控制电机减速机9的相应执行动作。止挡器2的功能是电机控制领域的常用手段，这里不再赘叙。

使用过程：工件垂直放置在一个工位处，通过机械手装置的夹爪将工件抓取，并利用垂直移动气缸的动作实现工件的提升，即上料；在电机减速机、水平移动导轨及齿轮、齿条装置带动下，将工件水平移动至另一工位上方，即移动；翻转装置的翻转气缸180°旋转，将垂直放置的工件翻转成水平放置，即翻转；随后垂直移动气缸下降到另一工位处，松开夹爪，将工件放置到另一工位处，即下料。

本实用新型提供的一种移位及翻转机械手自动抓取装置，具有以下有益效果：

通过四个自由度，利用机械手装置抓取工件，通过X向移动组件实现水平移动，通过Z向移动组件实现垂直提升，并利用翻转气缸带动机械手进行180°旋转，将垂直放置的工件直接翻转成水平放置，简化了机械结构，实现上料、移料、翻转、下料的多个功能。提高工作效率；翻转装置与工件在同一个平面布置并将垂直放置的工件通过翻转轴翻转成水平放置，翻转装置与工件之间的连接结构紧凑，提高传动精度；而且翻转装置与工件在同一个平面布置，布置灵活；本实用新型与六自由度机械手相比降低成本。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种移位及翻转机械手自动抓取装置，其特征在于，包括：

机架主体(1)；

集成于所述机架主体(1)X向的X向移动组件(102)；

集成于所述X向移动组件(102)下方的Z向的Z向移动组件(103)；

固定于所述Z向移动组件(103)下方的垂直移动平台(17)；以及

与所述垂直移动平台(17)固定连接的翻转装置；

所述垂直移动平台(17)具有与所述机架主体(1)的长度方向垂直的平板

所述垂直移动平台(17)通过所述X向移动组件(102)实现沿所述机架主体(1)的长度方向前后往复移动；

所述垂直移动平台(17)通过所述Z向移动组件(103)实现沿所述机架主体(1)的高度方向上下往复移动；

所述翻转装置包括翻转气缸(4)和翻转轴(3)；

所述垂直移动平台(17)连接所述翻转气缸(4)，所述翻转气缸(4)输出轴的旋转轴线于XZ平面内、且与所述垂直移动平台(17)成45度布置；

所述翻转气缸(4)的输出轴连接有所述翻转轴(3)，所述翻转轴(3)与所述翻转气缸(4)的输出轴同轴；

所述翻转轴(3)的另一端为与所述垂直移动平台(17)平行的平面，所述平面固定连接有用以取放工件的机械手装置；

所述翻转气缸(4)绕其输出轴转动180度时，所述机械手装置在XZ平面内翻转90度。

2.根据权利要求1所述的一种抓取装置，其特征在于，所述机架主体(1)包括相对设置的一对龙门架；一对所述龙门架的上方在对应位置设有沿所述机架主体(1)长度方向的两侧对称布置的水平移动导轨(7)，所述X向移动组件与所述机架主体(1)滑动连接于所述水平移动导轨(7)。

3.根据权利要求2所述的一种抓取装置，其特征在于，所述X向移动组件(102)包括水平移动平台(6)，所述水平移动平台(6)的下部固定有与所述水平移动导轨(7)配合的滑块用以与所述机架主体(1)滑动连接；

所述X向移动组件(102)还包括与所述机架主体(1)固连、并沿所述机架主体(1)长度方向延伸的齿条(11)；

所述齿条(11)啮合有齿轮(10)，所述X向移动组件(102)具有驱动所述齿轮(10)转动的电极减速机(9)；

所述电极减速机(9)与所述水平移动平台(6)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种抓取装置，其特征在于，所述水平移动平台(6)的下方固定有延伸至所述机架主体(1)下部的支架(18)；所述支架(18)沿所述机架主体(1)宽度方向的两侧对称布置有垂直移动导轨(8)；所述Z向移动组件(103)驱动所述垂直移动平台(17)与所述机架主体(1)滑动连接于所述垂直移动导轨(8)。

5.根据权利要求4所述的一种抓取装置，其特征在于，所述Z向移动组件(103)包括与所述支架(18)固定的垂直移动气缸(5)；

所述垂直移动平台(17)设有与所述垂直移动导轨(8)配合的滑块用以与所述支架(18)滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种抓取装置，其特征在于，所述机械手装置包括机械手气缸(12)、连杆(13)、导杆(14)、夹爪块(15)、及夹爪(16)；

所述机械手气缸(12)与所述翻转轴(3)固定连接，所述机械手气缸(12)的输出轴与俩个所述连杆(13)转动连接；

俩个所述连杆(13)沿所述机械手气缸(12)的输出轴呈V型对称布置；

俩个所述连杆(13)的另一端与一对所述夹爪块(15)分别铰接；

所述夹爪块(15)与所述导杆(14)水平滑动连接，所述导杆(14)沿水平方向布置、且与所述机械手气缸(12)的固定端距离不变；

一对所述夹爪块(15)对应固定连接一对所述夹爪(16)；

一对所述夹爪(16)的与所述工件接触的接触面的轮廓尺寸与所述工件的外部轮廓尺寸相配。

7.根据权利要求3所述的一种抓取装置，其特征在于，所述机架主体(1)上设有用以控制所述水平移动平台(6)沿所述齿条(11)定位的止挡器(2)。

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