CN219057805U - 一种用于不同长度棒料的抓取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于不同长度棒料的抓取装置，包括间隔平行设置的固定横梁，两个固定横梁之间安装有移动横梁，每个固定横梁的顶端均安装有X方向传动机构，移动横梁通过X方向传动机构沿X方向运动，移动横梁的侧端安装有Y方向传动机构，Y方向传动机构设置有两个滑座，每个滑座的正面还分别安装有Z方向传动机构，两个滑座通过Z方向传动机构分别与两个滑臂活动连接，滑臂通过Y方向传动机构沿Y方向运动，滑臂通过Z方向传动机构沿Z方向运动，两个滑臂的底端分别安装有对应的抓取机构。通过设置X方向、Y方向和Z方向传动机构，使抓取装置具备X、Y、Z方向的自由度，从而可以根据棒料的长度选择相应的抓取方式。

Description

一种用于不同长度棒料的抓取装置

技术领域

本实用新型涉及抓取装置技术领域，尤其是一种用于不同长度棒料的抓取装置。

背景技术

可移动机械臂广泛应用于自动化生产线上物料的装卸与运输，具有灵活性高、输送速度快等优点，可以显著提高生产效率。可移动机械臂主要由抓取装置、驱动系统和控制系统三部分组成，抓取装置用于抓取物料进行上、下料及运输，驱动系统用于为抓取装置提供动力，控制系统用于控制抓取装置的动作。

在运送圆柱状棒料时，为了保证运输质量，防止棒料因不平衡而掉落，需要根据棒料的长度及时调整抓取装置在棒料上的抓取位置。传统的机械臂只有单一的Z方向上的自由度，只能进行升降运动，抓取位置固定，不能满足生产过程中棒料长度改变的使用需求。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于不同长度棒料的抓取装置，通过设置X方向、Y方向和Z方向传动机构，使抓取装置具备X、Y、Z方向的自由度，从而可以根据棒料的长度选择相应的抓取方式；同时，通过控制电机转速一致，可以使两个抓取机构的动作一致，从而保证抓取装置的工作可靠性。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于不同长度棒料的抓取装置，包括间隔平行设置的固定横梁，每个固定横梁通过立柱支撑，两个固定横梁之间安装有移动横梁，每个固定横梁的顶端均安装有X方向传动机构，所述X方向传动机构设置有连接座，所述连接座上安装有X方向伺服电机，所述X方向伺服电机驱动对应的X方向传动机构，所述移动横梁通过X方向传动机构沿X方向运动；

所述移动横梁的侧端安装有Y方向传动机构，所述Y方向传动机构设置有两个滑座，每个滑座的正面均安装有Y方向伺服电机，两个Y方向伺服电机驱动Y方向传动机构，每个滑座的正面还分别安装有Z方向传动机构，两个滑座通过Z方向传动机构分别与两个滑臂活动连接，每个滑座的背面分别安装有Z方向伺服电机，所述Z方向伺服电机驱动对应的Z方向传动机构，滑臂通过Y方向传动机构沿Y方向运动，滑臂通过Z方向传动机构沿Z方向运动；

两个滑臂的底端分别安装有对应的抓取机构，所述抓取机构用于抓取或释放棒料。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述单个抓取机构的结构为：包括与滑臂连接的安装座，所述安装座的顶端设置有夹爪伺服电机，所述夹爪伺服电机的输出端通过减速器与丝杆连接，丝杆位于安装座底端的中部，安装座的底端还设置有两个平行的导轨，两个导轨位于丝杆的两侧，丝杆的两端设置有旋向相反的螺纹，丝杆的两端分别配合安装有两个对应的夹爪，所述夹爪的顶部设置有与导轨配合的导向块。

所述夹爪与棒料接触的端面使用相向的V形结构。

单个X方向传动机构的结构为：包括安装在固定横梁顶端的X方向滑轨，X方向滑轨的侧端安装有X方向传动齿条，所述X方向传动齿条与X方向传动齿轮啮合，X方向传动齿轮配合安装有X方向辅助齿轮，X方向伺服电机的输出端穿过连接座驱动X方向传动齿轮，X方向滑轨配合安装有数个X方向滑块，所述X方向滑块固定安装在连接座上。

所述Y方向传动机构的结构为：包括平行安装在移动横梁侧端的两Y方向滑轨，所述Y方向滑轨配合安装有数个Y方向滑块，所述Y方向滑块分别固定安装在两个滑座的背面，每个滑座上的Y方向伺服电机的输出端设置有Y方向传动齿轮，每个Y方向传动齿轮分别与Y方向传动齿条啮合传动，Y方向传动齿条安装在移动横梁的侧端。

单个Y方向传动齿轮均配合安装有Y方向辅助齿轮，所述Y方向辅助齿轮与Y方向传动齿条啮合，Y方向传动齿轮与Y方向辅助齿轮分别安装在滑座的两侧。

每个滑座的背面均匀布置有四个Y方向滑块。

单个Z方向传动机构结构为：包括均匀布置在滑座正面的四个Z方向滑块，所述Z方向滑块的中部配合安装有两个平行的Z方向滑轨，其中一个Z方向滑轨的侧端安装有Z方向传动齿条，所述Z方向传动齿条配合安装有Z方向传动齿轮和Z方向辅助齿轮，Z方向伺服电机的输出端穿过滑座与Z方向传动齿轮连接。

所述Z方向滑轨固定安装在滑臂的侧端。

所述移动横梁的外部设置有线槽。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，通过设置独立的传动机构，使得抓取装置分别具有X方向、Y方向和Z方向上的自由度，从而可以抓取不同位置、不同长度的棒料，可以适应多变的工况；同时每个方向上的传动机构均使用独立的伺服驱动系统，保证抓取装置工作的灵活性。

本实用新型还包括如下优点：

(1)采用伺服电机作为驱动，其输出力矩稳定，可以准确控制电机转速，位置精度高，可以保证夹取装置运动的同步性。

(2)夹爪末端和棒料接触的地方，使用两个仿形的V型结构，从而保证物料被兜住不会掉落。

(3)通过在丝杆两端设置旋向相反的螺纹，可以在丝杆旋转时控制两夹爪相向或相反运动，从而实现抓取或释放棒料的动作。

(4)采用齿轮传动配合滑轨、滑块的运动方式，可以保证各机构间运动的可靠性和平稳性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型X方向传动的示意图。

图4为图3中A处的局部放大图。

图5为本实用新型Y方向传动的示意图。

图6为本实用新型Y方向传动的后视图。

图7图6中B处的局部放大图。

图8为本实用新型Z方向传动的示意图。

图9为本实用新型中夹取装置的结构示意图。

图10为图9的主视图。

图11为图9的仰视图。

图12为本实用新型中实施例一的示意图。

图13为本实用新型中实施例二的示意图。

其中：1、X方向传动机构；2、Y方向传动机构；3、Z方向传动机构；4、抓取机构；5、X方向伺服电机；6、Y方向伺服电机；7、Z方向伺服电机；8、棒料；9、立柱；10、线槽；11、固定横梁；12、移动横梁；13、滑臂；

101、X方向传动齿轮；102、X方向传动齿条；103、X方向滑轨；104、X方向滑块；105、连接座；

201、Y方向传动齿轮；202、Y方向传动齿条；203、Y方向滑轨；204、Y方向滑块；205、Y方向辅助齿轮；206、滑座；

301、Z方向传动齿轮；302、Z方向传动齿条；303、Z方向滑轨；304、Z方向滑块；305、Z方向辅助齿轮；

401、夹爪；402、丝杆；403、导轨；404、导向块；405、夹爪伺服电机；406、减速器；407、安装座。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的结构和功能如下：

如图1-图13所示，一种用于不同长度棒料的抓取装置，包括间隔平行设置的固定横梁11，每个固定横梁11通过立柱9支撑，两个固定横梁11之间安装有移动横梁12，每个固定横梁11的顶端均安装有X方向传动机构1，X方向传动机构1设置有连接座105，连接座105上安装有X方向伺服电机5，X方向伺服电机5驱动对应的X方向传动机构1，移动横梁12通过X方向传动机构1沿X方向运动。移动横梁12在固定横梁11上作水平X方向的运动，带动移动横梁12上安装的两个滑臂13随之作X方向的水平移动，从而带动滑臂13上安装的抓取机构4作X方向的水平移动。

移动横梁12的侧端安装有Y方向传动机构2，Y方向传动机构2设置有两个滑座206，每个滑座206的正面均安装有Y方向伺服电机6，两个Y方向伺服电机6驱动Y方向传动机构2，每个滑座206的正面还分别安装有Z方向传动机构3，两个滑座206通过Z方向传动机构3分别与两个滑臂13活动连接，每个滑座206的背面分别安装有Z方向伺服电机7，Z方向伺服电机7驱动对应的Z方向传动机构3，滑臂13通过Y方向传动机构2沿Y方向运动，滑臂13通过Z方向传动机构3沿Z方向运动。滑座206的正面安装有Y方向伺服电机6、滑臂13和Z方向传动机构3，滑座206的背面安装有Y方向滑块204和Z方向伺服电机7；滑座206通过Y方向滑块204与两Y方向滑轨203配合安装，从而可以与移动横梁12活动连接，

两个滑臂13的底端分别安装有对应的抓取机构4，抓取机构4用于抓取或释放棒料8。X方向传动机构1、Y方向传动机构2、Z方向传动机构3和抓取机构4均采用独立的伺服驱动系统，且均采用伺服电机驱动方式，从而可以保证运动位置精度，保证两个X方向传动机构1和两个Z方向传动机构3传动的同步性；同时还可以保证四个夹爪401运动的同步性，从而保证棒料8升降的同步。

单个抓取机构4的结构为：包括与滑臂13连接的安装座407，安装座407的顶端设置有夹爪伺服电机405，夹爪伺服电机405的输出端通过减速器406与丝杆402连接，丝杆402位于安装座407底端的中部，安装座407的底端还设置有两个平行的导轨403，两个导轨403位于丝杆402的两侧，丝杆402的两端设置有旋向相反的螺纹，丝杆402的两端分别配合安装有两个对应的夹爪401，夹爪401的顶部设置有与导轨403配合的导向块404。丝杆402两端的螺纹旋向相反，夹爪伺服电机405通过减速器406驱动丝杆402正转或反转，从而使得安装在丝杆402两端且分别与其两端螺纹配合的两夹爪401作相向或相反的运动；同时通过导轨403和导向块404配合，可以保证两夹爪401运动的稳定性，保证抓取机构4的抓取强度。

夹爪401与棒料8接触的端面使用相向的V形结构。使用两个仿形的V型结构可以保证物料被兜住不会掉落。

单个X方向传动机构1的结构为：包括安装在固定横梁11顶端的X方向滑轨103，X方向滑轨103的侧端安装有X方向传动齿条102，X方向传动齿条102与X方向传动齿轮101啮合，X方向传动齿轮101配合安装有X方向辅助齿轮，X方向伺服电机5的输出端穿过连接座105驱动X方向传动齿轮101，X方向滑轨103配合安装有数个X方向滑块104，X方向滑块104固定安装在连接座105上。连接座105固定安装在固定横梁11的侧端，连接座105与固定横梁11接触的端面上还安装有与X方向滑轨103配合的X方向滑块104，X方向滑块104嵌入X方向滑轨103的内部，且X方向滑轨103的上下端面均配合安装有四个X方向滑块104，从而保证配合的可靠性；X方向伺服电机5的输出端安装X方向传动齿轮101，从而驱动X方向传动齿轮101转动，带动移动横梁12运动。

Y方向传动机构2的结构为：包括平行安装在移动横梁12侧端的两Y方向滑轨203，Y方向滑轨203配合安装有数个Y方向滑块204，Y方向滑块204分别固定安装在两个滑座206的背面，每个滑座206上的Y方向伺服电机6的输出端设置有Y方向传动齿轮201，每个Y方向传动齿轮201分别与Y方向传动齿条202啮合传动，Y方向传动齿条202安装在移动横梁12的侧端；每个滑座206的背面均匀布置有四个Y方向滑块204。四个Y方向滑块204中，上面两个Y方向滑块204与一个Y方向滑轨203配合，下面两个Y方向滑块204与另一个Y方向滑轨203配合，从而保证滑座206运动的稳定性。

单个Y方向传动齿轮201均配合安装有Y方向辅助齿轮205，Y方向辅助齿轮205与Y方向传动齿条202啮合，Y方向传动齿轮201与Y方向辅助齿轮205分别安装在滑座206的两侧。

单个Z方向传动机构3结构为：包括均匀布置在滑座206正面的四个Z方向滑块304，Z方向滑块304的中部配合安装有两个平行的Z方向滑轨303，其中一个Z方向滑轨303的侧端安装有Z方向传动齿条302，Z方向传动齿条302配合安装有Z方向传动齿轮301和Z方向辅助齿轮305，Z方向伺服电机7的输出端穿过滑座206与Z方向传动齿轮301连接；Z方向滑轨303固定安装在滑臂13的侧端。Z方向滑轨303固定安装在滑臂13上，四个Z方向滑块304固定安装在滑座206正面，滑座206背面安装的四个Y方向滑块204限制滑座206在Z方向的自由度，所以当Z方向传动齿轮301转动时，滑臂13可以沿Z方向运动。

移动横梁12的外部设置有线槽10。线槽10用于收纳抓取装置的连接电线，可以保证抓取装置的美观、整洁，同时将电线收拢一处，保证了用电安全。

X方向传动齿轮101、Y方向传动齿轮201和Z方向传动齿轮301均采用斜齿轮，其啮合性能更好，可以保证传动的平稳性；X方向辅助齿轮、Y方向辅助齿轮205和Z方向辅助齿轮305采用润滑毛毡齿轮，连接有润滑油泵，可以使齿轮传动系统处于润滑状态，延长齿轮、齿条的使用寿命。

本实用新型提供的一种用于不同长度棒料的抓取装置可以抓取长度为100mm-6000mm、直径为200mm-360mm的圆柱形棒料8；其中，当抓取长度为100mm-1000mm的棒料8时，使用单个抓取机构4进行抓取；当抓取长度为1000mm以上、6000mm以下的棒料8时，使用两个抓取机构4同时进行抓取。

实施例一：

如图12所示，本实施例以采用本实用新型提供的一种用于不同长度棒料的抓取装置，以抓取长度为2000mm、直径为300mm的棒料8为例，对抓取装置的工作过程进行说明。

抓取装置抓取长度为2000mm的棒料8时，首先调整X方向的位置，将两个抓取机构4移动到棒料8的上方位置，其调整过程为：

同时启动两个X方向伺服电机5，X方向伺服电机5各自驱动其输出端的X方向传动齿轮101转动，通过与X方向传动齿条102配合，使移动横梁12移动到棒料8的上方位置，进行初步定位，X方向滑轨103和X方向滑块104保证移动横梁12的运动平稳性；

然后调整Y方向的位置，使两个抓取机构4关于棒料8的重心对称，其调整过程为：

启动两个Y方向伺服电机6，Y方向伺服电机6各自驱动其输出端的Y方向传动齿轮201转动，对抓取机构4的夹取位置进行调整，使得其中一个抓取机构4的位置位于棒料8长度的四分之一处，另一个抓取机构4的位置位于棒料8长度的四分之三处，保证抓取平稳、可靠；

最后调整Z方向的位置，并且调整两个抓取机构4的夹爪401位置，使两个抓取机构4下降可以抓取棒料8，抓取到棒料8后两个抓取机构4上升使棒料8升起，其调整过程为：

同时启动两个Z方向伺服电机7，Z方向伺服电机7各自驱动其输出端的Z方向传动齿轮301转动，使抓取机构4下降、上升。

抓取机构4抓取棒料8的过程为：

同时启动两个夹爪伺服电机405，驱动丝杆402正转，使两个夹爪401作相反方向的运动，互相远离使两夹爪401之间的距离大于棒料8的直径，然后控制夹爪伺服电机405反转，使丝杆402反转，使两个夹爪401作相向直线运动，互相靠近以抓紧棒料8。

本实施例中的抓取装置，通过设置滑轨和滑块，保证各活动机构运动的平稳性，同时夹爪401采用V形结构设计，可以保证抓取强度，其结构简单、可靠，实用性强。

实施例二：

如图13所示，本实施例以采用本实用新型提供的一种用于不同长度棒料的抓取装置，以抓取长度为500mm、直径为300mm的棒料8为例，对抓取装置的工作过程进行说明。

本实施例与实施例一的不同之处在于：使用一个抓取机构4抓取棒料8，抓取时，只启动一个Y方向伺服电机6，该Y方向伺服电机6驱动对应的Y方向传动齿轮201转动，带动相应的抓取机构4在Y方向运动，运动到棒料8的重心位置处时停止；

随后启动对应的Z方向伺服电机7，驱动对应的Z方向传动齿轮转动301，使抓取机构4下降、上升，在其下降、上升过程中，对应的夹爪伺服电机405工作，驱动丝杆402正转或反转，以完成抓取棒料8。

本实施例中的抓取装置，通过设置相互独立的伺服驱动电机，保证各机构间运动的独立性，同时，伺服电机输出位置的可控精度高，可以保证需要配合的机构间运动的同步性。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：包括间隔平行设置的固定横梁(11)，每个固定横梁(11)通过立柱(9)支撑，两个固定横梁(11)之间安装有移动横梁(12)，每个固定横梁(11)的顶端均安装有X方向传动机构(1)，所述X方向传动机构(1)设置有连接座(105)，所述连接座(105)上安装有X方向伺服电机(5)，所述X方向伺服电机(5)驱动对应的X方向传动机构(1)，所述移动横梁(12)通过X方向传动机构(1)沿X方向运动；

所述移动横梁(12)的侧端安装有Y方向传动机构(2)，所述Y方向传动机构(2)设置有两个滑座(206)，每个滑座(206)的正面均安装有Y方向伺服电机(6)，两个Y方向伺服电机(6)驱动Y方向传动机构(2)，每个滑座(206)的正面还分别安装有Z方向传动机构(3)，两个滑座(206)通过Z方向传动机构(3)分别与两个滑臂(13)活动连接，每个滑座(206)的背面分别安装有Z方向伺服电机(7)，所述Z方向伺服电机(7)驱动对应的Z方向传动机构(3)，滑臂(13)通过Y方向传动机构(2)沿Y方向运动，滑臂(13)通过Z方向传动机构(3)沿Z方向运动；

两个滑臂(13)的底端分别安装有对应的抓取机构(4)，所述抓取机构(4)用于抓取或释放棒料(8)。

2.如权利要求1所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：单个所述抓取机构(4)的结构为：包括与滑臂(13)连接的安装座(407)，所述安装座(407)的顶端设置有夹爪伺服电机(405)，所述夹爪伺服电机(405)的输出端通过减速器(406)与丝杆(402)连接，丝杆(402)位于安装座(407)底端的中部，安装座(407)的底端还设置有两个平行的导轨(403)，两个导轨(403)位于丝杆(402)的两侧，丝杆(402)的两端设置有旋向相反的螺纹，丝杆(402)的两端分别配合安装有两个对应的夹爪(401)，所述夹爪(401)的顶部设置有与导轨(403)配合的导向块(404)。

3.如权利要求2所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：所述夹爪(401)与棒料(8)接触的端面使用相向的V形结构。

4.如权利要求1所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：单个X方向传动机构(1)的结构为：包括安装在固定横梁(11)顶端的X方向滑轨(103)，X方向滑轨(103)的侧端安装有X方向传动齿条(102)，所述X方向传动齿条(102)与X方向传动齿轮(101)啮合，X方向伺服电机(5)的输出端穿过连接座(105)驱动X方向传动齿轮(101)，X方向传动齿轮(101)配合安装有X方向辅助齿轮，X方向滑轨(103)配合安装有数个X方向滑块(104)，所述X方向滑块(104)固定安装在连接座(105)上。

5.如权利要求1所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：所述Y方向传动机构(2)的结构为：包括平行安装在移动横梁(12)侧端的两Y方向滑轨(203)，所述Y方向滑轨(203)配合安装有数个Y方向滑块(204)，所述Y方向滑块(204)分别固定安装在两个滑座(206)的背面，每个滑座(206)上的Y方向伺服电机(6)的输出端设置有Y方向传动齿轮(201)，每个Y方向传动齿轮(201)分别与Y方向传动齿条(202)啮合传动，Y方向传动齿条(202)安装在移动横梁(12)的侧端。

6.如权利要求5所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：单个Y方向传动齿轮(201)均配合安装有Y方向辅助齿轮(205)，所述Y方向辅助齿轮(205)与Y方向传动齿条(202)啮合，Y方向传动齿轮(201)与Y方向辅助齿轮(205)分别安装在滑座(206)的两侧。

7.如权利要求5所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：每个滑座(206)的背面均匀布置有四个Y方向滑块(204)。

8.如权利要求1所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：单个Z方向传动机构(3)结构为：包括均匀布置在滑座(206)正面的四个Z方向滑块(304)，所述Z方向滑块(304)的中部配合安装有两个平行的Z方向滑轨(303)，其中一个Z方向滑轨(303)的侧端安装有Z方向传动齿条(302)，所述Z方向传动齿条(302)配合安装有Z方向传动齿轮(301)和Z方向辅助齿轮(305)，Z方向伺服电机(7)的输出端穿过滑座(206)与Z方向传动齿轮(301)连接。

9.如权利要求8所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：所述Z方向滑轨(303)固定安装在滑臂(13)的侧端。

10.如权利要求1所述的一种用于不同长度棒料的抓取装置，其特征在于：所述移动横梁(12)的外部设置有线槽(10)。

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