CN216372275U - 多功能机械手及加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能机械手及加工系统，包括：机架；物料定位识别单元，所述物料定位识别单元设置于所述机架上，并用于识别和定位物料的安装位置；物料夹持单元，所述物料夹持单元设置于所述机架上，并用于夹取或释放物料；以及物料拧紧单元，所述物料拧紧单元设置于所述机架上，并用于拧紧螺纹部件。相较于现有技术而言，本方案的多功能机械手在一套设备中集成了物料取放、物料定位识别和物料拧紧等多种加工能力，具备连续完成多道不同加工工序，使用性能强，设备投入成本低，集成化程度高，占用安装场地空间少，布局灵活，经济性好。

Description

多功能机械手及加工系统

技术领域

本实用新型涉及自动化生产装备技术领域，特别是涉及一种多功能机械手及加工系统。

背景技术

近年来，为了解决日益增长的高劳动力成本并同时满足市场对于产品数量的需求，许多行业已经开始装备工业机器人来取代人力手动劳作，完成各种类型工作和生产任务，达到了提质增效降本的效果。比较典型的便是工业机器人应用于制造行业，实现真正的全流程无人化自动生产。

目前，生产过程中需要根据不同的生产工序配置对应功能的机器人+机械手，机械手以机器人为基础平台，机械手会根据不同作业内容设计特定的不同结构。例如，在进行变频器组装加工时，需要依次完成物料定位、物料搬运等工序，此时需要配置多组机器人+机械手，每一组机器人+机械手分别执行一项工序。如此不仅会造成设备投入成本高，占用安装场地空间大，布局困难，经济性较差。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种多功能机械手，旨在解决现有技术设备投入成本高，占用安装场地空间大，布局困难，经济性差的问题。

一方面，本申请提供一种多功能机械手，所述多功能机械手包括：

机架；

物料定位识别单元，所述物料定位识别单元设置于所述机架上，并用于识别和定位物料的安装位置；

物料夹持单元，所述物料夹持单元设置于所述机架上，并用于夹取或释放物料；以及

物料拧紧单元，所述物料拧紧单元设置于所述机架上，并用于拧紧螺纹部件。

上述方案的多功能机械手应用装备于加工系统中，用以执行物料的组装加工作业，具有降本增效的效果。具体而言，物料定位识别单元、物料夹持单元和物料拧紧单元均安装在机架上的预设位置，使多功能机械手的集成化程度高，结构紧凑。加工时，首先物料夹持单元能够逐一将各个物料抓取并放置到待安装位置，完成自动上料；之后，物料定位识别单元对放置到位的各个物料的位置、品种等信息进行识别确认，以保证物料放置正确；最后，物料拧紧单元自动将螺纹部件螺接至物料中，使物料安装稳固可靠，至此便完成了整个物料组装流程。相较于现有技术而言，本方案的多功能机械手在一套设备中集成了物料取放、物料定位识别和物料拧紧等多种加工能力，具备连续完成多道不同加工工序，使用性能强，设备投入成本低，集成化程度高，占用安装场地空间少，布局灵活，经济性好。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述多功能机械手还包括控制器和多轴机械臂，所述控制器分别与所述物料定位识别单元、所述物料夹持单元、所述物料拧紧单元和所述多轴机械臂电连接，所述多轴机械臂与所述机架连接。

在其中一个实施例中，所述物料定位识别单元包括定位座和视觉识别器，所述视觉识别器设置于所述定位座上。

在其中一个实施例中，所述物料定位识别单元还包括补光灯，所述补光灯设置于所述定位座上并用于为所述视觉识别器补充光线。

在其中一个实施例中，所述物料夹持单元包括夹持座、驱动件、传动组件、固定夹臂和活动夹臂，所述驱动件设置于所述夹持座上，所述传动组件活动设置于所述夹持座上并与所述驱动件驱动连接，所述固定夹臂固设于所述夹持座的一端，所述活动夹臂与所述传动组件连接并能够靠近或远离所述固定夹臂。

在其中一个实施例中，所述驱动件设置为电机，所述传动组件包括皮带轮组、丝杆和滑动螺母，所述电机与所述皮带轮组连接，所述丝杆与所述皮带轮组连接，所述滑动螺母与所述丝杆螺接并可沿所述丝杆的轴向往复滑移，所述活动夹臂与所述滑动螺母连接。

在其中一个实施例中，所述物料拧紧单元包括拧紧座、拧紧驱动件和拧紧头，所述拧紧驱动件设置于所述拧紧座上，所述拧紧头与所述拧紧驱动件驱动连接。

在其中一个实施例中，所述物料拧紧单元还包括真空吸嘴，所述真空吸嘴设置于所述拧紧头上并用于抓取或释放螺纹部件。

在其中一个实施例中，所述物料拧紧单元还包括导滑杆和缓冲弹簧，所述导滑杆滑动设置于所述拧紧座上并与所述拧紧头连接，所述缓冲弹簧套装于所述导滑杆上并抵接于所述拧紧座与所述拧紧头之间。

另一方面，本申请还提供一种加工系统，其包括如上所述的多功能机械手。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例所述的多功能机械手的结构示意图；

图2为图1中物料定位识别单元、物料夹持单元和物料拧紧单元的装配结构图。

附图标记说明：

100、多功能机械手；10、机架；20、物料定位识别单元；21、定位座；22、视觉识别器；30、物料夹持单元；31、夹持座；32、驱动件；33、固定夹臂；34、活动夹臂；35、丝杆；36、滑动螺母；40、物料拧紧单元；41、拧紧座；42、拧紧驱动件；43、拧紧头；44、真空吸嘴；45、导滑杆；46、缓冲弹簧；50、多轴机械臂。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请实施例提供一种加工系统，其具体为一种组装设备，能够将分散的多个不同物料进行装配连接，以得到产品成品。例如，进行变频器加工时，就需要将壳架、控制板、风扇等物料组装，从而得到变频器成品。

根据加工需要，加工系统至少包括加工平台、工装板、多功能机械手100等。加工平台提供进行组装作业的场地。工装板用于装载各个待组装物料，且处于工装板上的待组装物料具有设定的位置顺序，取料组装时，各个物料会按着预设的先后顺序被多功能机械手100抓取，保证组装作业有序、高效。

如图1所示，为本申请实施例展示的一种多功能机械手100，所述多功能机械手100包括：机架10、物料定位识别单元20、物料夹持单元30以及物料拧紧单元40。

其中，所述物料定位识别单元20设置于所述机架10上，并用于识别和定位物料的安装位置；所述物料夹持单元30设置于所述机架10上，并用于夹取或释放物料；所述物料拧紧单元40设置于所述机架10上，并用于拧紧螺纹部件。

本实施例中，机架10充当承载主体的角色，用于装载固定其余各功能组件。机架10具有一定的刚度和强度，可以采用金属等材料制成，且可以是任意结构形状，在此不作特别限定。

请继续参阅图1，进一步地，所述多功能机械手100还包括控制器和多轴机械臂50，所述控制器分别与所述物料定位识别单元20、所述物料夹持单元30、所述物料拧紧单元40和所述多轴机械臂50电连接，所述多轴机械臂50与所述机架10连接。控制器用于向各功能组件输出工作指令，以实现多功能机械手100完全自动化工作，效率高，质量好。例如，控制器可以是但不限于PLC、微控计算机等。

多轴机械臂50提供各功能组件在不同工位之间灵活移动的动力，保证取料、放料、组装等动作准确高效完成。例如，多轴机械臂50可以是但不限于三轴机械臂、五轴机械臂等。

综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述方案的多功能机械手100应用装备于加工系统中，用以执行物料的组装加工作业，具有降本增效的效果。具体而言，物料定位识别单元20、物料夹持单元30和物料拧紧单元40均安装在机架10上的预设位置，使多功能机械手100的集成化程度高，结构紧凑。加工时，首先物料夹持单元30能够逐一将各个物料抓取并放置到待安装位置，完成自动上料；之后，物料定位识别单元20对放置到位的各个物料的位置、品种等信息进行识别确认，以保证物料放置正确；最后，物料拧紧单元40自动将螺纹部件螺接至物料中，使物料安装稳固可靠，至此便完成了整个物料组装流程。相较于现有技术而言，本方案的多功能机械手100在一套设备中集成了物料取放、物料定位识别和物料拧紧等多种加工能力，具备连续完成多道不同加工工序，使用性能强，设备投入成本低，集成化程度高，占用安装场地空间少，布局灵活，经济性好。

请继续参阅图2，在一些实施例中，所述物料夹持单元30包括夹持座31、驱动件32、传动组件、固定夹臂33和活动夹臂34，所述驱动件32设置于所述夹持座31上，所述传动组件活动设置于所述夹持座31上并与所述驱动件32驱动连接，所述固定夹臂33固设于所述夹持座31的一端，所述活动夹臂34与所述传动组件连接并能够靠近或远离所述固定夹臂33。

工作时，驱动件32输出动力经由传动组件传输给活动夹臂34，活动夹臂34便可靠近固定夹臂33，固定夹臂33和活动夹臂34分别夹紧物料的相对两外侧壁，即可牢固夹持物料，方便将物料转移到指定的待组装位置。同理，当驱动件32反向输出动力时，活动夹臂34即可远离固定夹臂33移动，以释放物料。

具体而言，在上述实施例中所述驱动件32设置为电机，所述传动组件包括皮带轮组、丝杆35和滑动螺母36，所述电机与所述皮带轮组连接，所述丝杆35与所述皮带轮组连接，所述滑动螺母36与所述丝杆35螺接并可沿所述丝杆35的轴向往复滑移，所述活动夹臂34与所述滑动螺母36连接。

上述的电机、丝杆35与滑动螺母36组成的驱动结构的动力输出平稳且精度高，利于控制活动夹臂34的位置，使固定夹臂33与活动夹臂34能够灵活夹取不同尺寸的物料，提升适用范围，且活动夹臂34的移动速度可控性好，避免夹伤物料。

请继续参阅图2，此外，在一些实施例中，所述物料定位识别单元20包括定位座21和视觉识别器22，所述视觉识别器22设置于所述定位座21上。定位座21用于装载视觉识别器22，以使视觉识别器22能够组装集成到机架10上。视觉识别器22可以是AOI视觉相机等，通过拍照并传输图像至控制器，可以判别工装板上的物料是否齐全、放置位置是否正确，待判定OK合格后才能进入下一工序。且与常规固定式视觉相机相比，不受视觉范围限制，可随机械臂程移动而同步跟随，对大范围物料逐一判断。

进一步地，所述物料定位识别单元20还包括补光灯，所述补光灯设置于所述定位座21上并用于为所述视觉识别器22补充光线。补光灯具有在光线昏暗的工况场合下为视觉识别器22补充光亮的作用，保证视觉识别器22拍摄到的图像清晰，进而保障判别物料释放齐全、位置是否正确更加准确。可选地，补光灯可以是但不限于LED灯。

请继续参阅图2，此外，在上述任一实施例的基础上，所述物料拧紧单元40包括拧紧座41、拧紧驱动件42和拧紧头43，所述拧紧驱动件42设置于所述拧紧座41上，所述拧紧头43与所述拧紧驱动件42驱动连接。所述物料拧紧单元40还包括真空吸嘴44，所述真空吸嘴44设置于所述拧紧头43上并用于抓取或释放螺纹部件。

当物料放置完毕后，需要将物料安装固定，保证各物料之间配合稳固。首先控制真空吸嘴44吸住螺纹部件，而后转移至孔位中，紧接着拧紧头43与螺纹部件配合，启动拧紧驱动件42带动拧紧头43旋转，即可将螺纹部件拧紧。

可选地，螺纹部件可以是螺栓、螺钉等。当采用螺栓，且螺栓为五角螺栓时，拧紧头43形成有五角凹槽，与五角螺栓的五角头套接，拧紧头43旋转时便可拧动螺栓同步旋转，达到拧紧或拧松目的。

可选地，上述的拧紧驱动件42可以是伺服力批。伺服力批能调整拧紧时的转速，能快速预紧、慢速拧紧，避免紧固时因施力过大而损坏物料。

请继续参阅图2，进一步地，所述物料拧紧单元40还包括导滑杆45和缓冲弹簧46，所述导滑杆45滑动设置于所述拧紧座41上并与所述拧紧头43连接，所述缓冲弹簧46套装于所述导滑杆45上并抵接于所述拧紧座41与所述拧紧头43之间。

导滑杆45对升降移动的拧紧头43起到导向作用，使拧紧头43移动平稳，与螺纹部件对位准确。而缓冲弹簧46借助自身的弹性形变，起到缓冲作用，避免拧紧头43冲击力过大而撞伤螺纹部件。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (10)

1.一种多功能机械手，其特征在于，所述多功能机械手包括：

机架；

物料定位识别单元，所述物料定位识别单元设置于所述机架上，并用于识别和定位物料的安装位置；

物料夹持单元，所述物料夹持单元设置于所述机架上，并用于夹取或释放物料；以及

物料拧紧单元，所述物料拧紧单元设置于所述机架上，并用于拧紧螺纹部件。

2.根据权利要求1所述的多功能机械手，其特征在于，所述多功能机械手还包括控制器和多轴机械臂，所述控制器分别与所述物料定位识别单元、所述物料夹持单元、所述物料拧紧单元和所述多轴机械臂电连接，所述多轴机械臂与所述机架连接。

3.根据权利要求1所述的多功能机械手，其特征在于，所述物料定位识别单元包括定位座和视觉识别器，所述视觉识别器设置于所述定位座上。

4.根据权利要求3所述的多功能机械手，其特征在于，所述物料定位识别单元还包括补光灯，所述补光灯设置于所述定位座上并用于为所述视觉识别器补充光线。

5.根据权利要求1所述的多功能机械手，其特征在于，所述物料夹持单元包括夹持座、驱动件、传动组件、固定夹臂和活动夹臂，所述驱动件设置于所述夹持座上，所述传动组件活动设置于所述夹持座上并与所述驱动件驱动连接，所述固定夹臂固设于所述夹持座的一端，所述活动夹臂与所述传动组件连接并能够靠近或远离所述固定夹臂。

6.根据权利要求5所述的多功能机械手，其特征在于，所述驱动件设置为电机，所述传动组件包括皮带轮组、丝杆和滑动螺母，所述电机与所述皮带轮组连接，所述丝杆与所述皮带轮组连接，所述滑动螺母与所述丝杆螺接并可沿所述丝杆的轴向往复滑移，所述活动夹臂与所述滑动螺母连接。

7.根据权利要求1所述的多功能机械手，其特征在于，所述物料拧紧单元包括拧紧座、拧紧驱动件和拧紧头，所述拧紧驱动件设置于所述拧紧座上，所述拧紧头与所述拧紧驱动件驱动连接。

8.根据权利要求7所述的多功能机械手，其特征在于，所述物料拧紧单元还包括真空吸嘴，所述真空吸嘴设置于所述拧紧头上并用于抓取或释放螺纹部件。

9.根据权利要求8所述的多功能机械手，其特征在于，所述物料拧紧单元还包括导滑杆和缓冲弹簧，所述导滑杆滑动设置于所述拧紧座上并与所述拧紧头连接，所述缓冲弹簧套装于所述导滑杆上并抵接于所述拧紧座与所述拧紧头之间。

10.一种加工系统，其特征在于，包括如上述权利要求1至9任一项所述的多功能机械手。

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