CN214732645U - 一种光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，包括旋转机构及五指抓取机构和伸缩吸盘夹持机构，所述的五指抓取机构包括手指、抓取控制电机等。所述的伸缩吸盘夹持机构包括双爪连接套、吸盘、抓取控制电机的输出轴同轴连接连接器等。利用本机械手可以实现光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹卸取，利用五指抓取机构可以直接夹持端面来进行光学正五边形元件的上料，利用伸缩吸盘夹持机构吸取来进行光学正五边形元件的下料，避免人手直接接触光学正五边形元件造成元件表面划伤。
Description
技术领域
本发明属于工业机器人设计制造领域，涉及光学正五边形元件加工的上下料技术，尤其是一种光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手。
背景技术
随着工业4.0时代的到来，光学元件在生活中应用也越来越常见和丰富，在智能化工业发展中更是有着不可或缺的地位。伴随着光学元件应用的高速发展，人们对光学系统的需求趋向小型化、轻量化，光学元件超精密化发展是光学元件制造体系发展的必然趋势。
现阶段自由曲面光学元件的加工成为了制约其发展和应用的关键问题，利用高自由度的数控加工设备自动化生产取代传统手工打造已经成为必然。传统的零件制造使用机床进行逐个或分组成批制造，在加工完一个或同时加工完一组后由人工来完成装夹和卸取上下料。目前大部分工厂都已经引入了先进的数控机床，大大提高了零件在机床内加工的精度和效率，所以当前形势下，在零件的一个完整生产制造周期中，最能影响总的加工效率的因素为零件的上下料。想要在大批量制造中提高生产效率，仅仅靠人工是不能达到要求的，尤其是对精密机床来说。这时我们就必须考虑如何能够可靠的控制上下料的时间来使加工的效率固定化、可预测化、最大化，而利用工业机器人模拟精密机床上下料动作，既提高了原本手工的效率，又相对精密机床实现了成本的降低，无疑是当前最好的选择。
正五棱柱光学元件用于红外光学系统中，五边形内圆环面为镜面，直径在10-20mm左右，厚度约为2mm。在保证加工精度的前提下，需要研究这类光学元件的自动装夹和卸取机构，才能提高其加工效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种针对光学正五边形元件加工的自动装夹卸取的机械手，整个加工过程减少了人工干预，实现自动化上下料，在生产效率以及良品率上得到较大的提升。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：
一种光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，包括旋转机构、五指抓取机构和伸缩吸盘夹持机构。所述的旋转机构包括旋转电机、步进电机旋转盘、双爪连接套，旋转电机安装在固定架上，旋转电机的输出轴同轴连接步进电机旋转盘的一端，步进电机旋转盘的另一端通过螺栓同轴固装一双爪连接套，双爪连接套外端面的外缘径向对称制有三个卡爪，双爪连接套的内环面与轴承的外环面接触，轴承的内环面与外滑套固装。所述的五指抓取机构包括手指、旋转固定内环、旋转驱动内环、圆柱销、弹簧、抓取控制电机，在旋转机构的外滑套的内端对称固装至少两个直线轴承，在直线轴承内穿装导杆的一端，在导杆上套装弹簧，弹簧的一端与直线轴承固装，另一端与旋转固定内环固装，导杆的一端嵌入旋转固定内环与旋转固定内环固装，另一端穿过直线轴承与内滑套固装，在旋转固定内环的内环面固装抓取控制电机，抓取控制电机的输出轴同轴连接旋转驱动内环，在旋转驱动内环的外端面径向对称固装五个圆柱销，在旋转固定内环的外端面径向对称制有五个滑槽，在每一滑槽内均安装一滑块，五个滑块分别对应安装在五个圆柱销的外侧，所述的手指作为连杆连接相邻的一对圆柱销及滑块。所述的伸缩吸盘夹持机构包括双爪连接套、吸盘、抓取控制电机、吸盘卡座、连接器，双爪连接套同轴固装有抓取控制电机，抓取控制电机的输出轴同轴连接连接器，连接器外端面设有三个相邻120度的连接孔，与吸盘底座进行连接，吸盘底座与电机输出轴之间设有螺纹连接，双爪连接套上设有槽与吸盘底座配合，吸盘底座外端面设有与连接孔均匀错开同样呈120度布置的三个吸盘安装孔，两个吸盘与其中两个配合安装。
而且，在固定架的尾部制有用于连接机器人的法兰孔。
而且，在旋转固定内环的端面安装有行程开关。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明通过曲柄滑块演化的五指定心机构来实现抓取，将五个曲柄滑块机构呈72 度安装，旋转可以实现对心作用。通过电机带动中间旋转机构旋紧旋松，实现加工的自动装夹卸取。
2、利用本机械手可以实现光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹卸取，利用五指抓取机构可以直接夹持端面来进行光学正五边形元件的上料，利用伸缩吸盘夹持机构吸取来进行光学正五边形元件的下料，避免人手直接接触光学正五边形元件造成元件表面划伤。
附图说明
图1为本装夹机械手的结构剖面图；
图2为本装夹机械手的外观立体图；
图3为本装夹机械手的轴测图；
图4为五个手指的立体结构图；
图5为本装夹机械手的使用状态图(五指抓取机构抓取状态)。
图中标号：1旋转固定内环、2外滑套、3抓取控制电机、4固定架、5旋转驱动内环、6手指、7圆柱销、8旋转电机、9导杆、10直线轴承、11步进电机旋转盘、12深沟球轴承、13深沟球轴承2、14双爪连接套、15内滑套、16抓取手爪盖板、17行程开关、18、圆柱销2、19正五棱柱元件、20手指2、21吸取控制电机、22吸盘底座连接器、23吸盘底座、24吸盘
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，包括旋转机构、五指抓取机构和伸缩吸盘夹持机构。
所述的旋转机构包括旋转电机8、固定架4、步进电机旋转盘11、双爪连接套14、深沟球轴承12、外滑套2，旋转电机8安装在固定架4上，旋转电机8的输出轴同轴连接步进电机旋转盘11的一端，步进电机旋转盘11的另一端通过螺栓同轴固装一双爪连接套14，沿双爪连接套外端面的外缘径向对称制有三个卡爪，在卡爪的头部安装有弹簧球头柱塞，双爪连接套的内环面与深沟球轴承12的外环面接触，深沟球轴承12的内环面与外滑套2 固装。旋转电机带动步进电机旋转盘11进而带动双爪连接套14旋转。固定架尾部是连接优傲机器人的法兰孔，其与优傲机器人连接。
所述的五指抓取机构包括手指6、手指21、抓取手爪盖板16、旋转固定内环1、旋转驱动内环5、圆柱销7、(弹簧)、抓取控制电机3、直线轴承10、导杆9、内滑套15，在旋转机构的外滑套2的内端对称固装至少两个直线轴承10，在直线轴承10内穿装导杆 9的一端，在导杆9上套装弹簧，弹簧的一端与直线轴承10固装，另一端与旋转固定内环 1固装，导杆9的一端嵌入旋转固定内环1与旋转固定内环1固装，另一端穿过直线轴承 10与内滑套15固装。在旋转固定内环1的内环面固装抓取控制电机3，抓取控制电机3 的输出轴同轴连接旋转驱动内环5，在旋转驱动内环5的外端面径向对称固装五个圆柱销 7，在旋转固定内环4的外端面径向对称制有五个滑槽，在每一滑槽内均安装一滑块，五个滑块分别对应安装在五个圆柱销的外侧，所述的手指作为连杆连接相邻的一对圆柱销及滑块。所述的盖板16与旋转固定内环外端面固装，盖板的中心制有通孔，手指从该通孔穿出。在旋转固定内环的端面安装有行程开关17。
所述的五指抓取机构为五指定心结构，通过五个演化的曲柄滑块机构相互结合，呈72 度安装，旋转实现对心作用。抓取控制电机旋转带动旋转驱动内环5旋转，进而带动圆柱销7上的手指，使得五个手指实现抓取释放动作。旋转驱动内环5相当于演化的曲柄滑块中的圆环，由圆环旋转带动滑块滑动。
所述的伸缩吸盘夹持机构包括双爪连接套14、吸取控制电机21、吸盘底座连接器22、吸盘底座23、吸盘24，在双爪连接套14上设有套筒和贯穿于轴线的槽与吸盘底座23配合起到固定底座的作用，吸取控制电机21的输出轴与吸盘底座连接器22螺纹配合连接，至少两个吸盘24安装于吸盘安装孔中。
所述的伸缩吸盘夹持机构通过吸取控制电机控制吸盘的伸缩，元件加工完毕后，吸盘靠近元件，启动气泵，将元件吸取在吸盘上，将元件移动到合适位置，关闭气泵，将元件放置于合适位置，吸取控制电机21通过输出轴与吸盘底座连接器的螺纹连接，将吸盘24 和吸盘底座23收回，整个伸缩吸盘夹持机构通过双爪连接套14与五指抓取机构的固定架尾部的法兰孔与UR机器人连接。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，其特征在于：包括旋转机构、五指抓取机构、伸缩吸盘夹持机构，所述的旋转机构包括旋转电机、步进电机旋转盘、双爪连接套，旋转电机安装在固定架上，旋转电机的输出轴同轴连接步进电机旋转盘的一端，步进电机旋转盘的另一端通过螺栓同轴固装一双爪连接套，双爪连接套外端面的外缘径向对称制有三个卡爪，双爪连接套的内环面与轴承的外环面接触，轴承的内环面与外滑套固装，所述的五指抓取机构包括手指、旋转固定内环、旋转驱动内环、圆柱销、弹簧、抓取控制电机，在旋转机构的外滑套的内端对称固装至少两个直线轴承，在直线轴承内穿装导杆的一端，在导杆上套装弹簧，弹簧的一端与直线轴承固装，另一端与旋转固定内环固装，导杆的一端嵌入旋转固定内环与旋转固定内环固装，另一端穿过直线轴承与内滑套固装，在旋转固定内环的内环面固装抓取控制电机，抓取控制电机的输出轴同轴连接旋转驱动内环，在旋转驱动内环的外端面径向对称固装五个圆柱销，在旋转固定内环的外端面径向对称制有五个滑槽，在每一滑槽内均安装一滑块，五个滑块分别对应安装在五个圆柱销的外侧，所述的手指作为连杆连接相邻的一对圆柱销及滑块。
2.根据权利要求1所述的光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，其特征在于：所述的伸缩吸盘夹持机构包括双爪连接套所述的伸缩吸盘夹持机构包括双爪连接套、吸盘、抓取控制电机、吸盘卡座、连接器，双爪连接套同轴固装有抓取控制电机，抓取控制电机的输出轴同轴连接连接器，连接器外端面设有三个相邻120度的连接孔，与吸盘底座进行连接，吸盘底座与电机输出轴之间设有螺纹连接，双爪连接套上设有槽与吸盘底座配合，吸盘底座外端面设有与连接孔均匀错开同样呈120度布置的三个吸盘安装孔，两个吸盘与其中两个配合安装。
3.根据权利要求1所述的光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，其特征在于：在固定架的尾部制有用于连接机器人的法兰孔。
4.根据权利要求1所述的光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，其特征在于：在旋转固定内环的端面安装有行程开关。
5.根据权利要求1所述的光学正五边形元件加工自动化上下料的装夹机械手，其特征在于：采用了五指自定心装夹上料和吸盘吸取下料。
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