CN219563114U - 一种取放料机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种取放料机械手，包括：悬臂组，包括一基座以及以基座为中心向不同方向延伸的至少两个悬臂；旋转驱动源，其与基座的下端面固定连接，以驱动基座旋转的同时带动悬臂沿水平方向旋转；顶升驱动源，其固定于旋转驱动源下端并与其同轴设置，以驱动旋转驱动源的同时带动悬臂沿竖直方向升降；机械爪，设置于悬臂远离基座的一端，用于取料或放料；控制机构，与旋转驱动源、顶升驱动源和机械爪电连接，以控制悬臂组在沿水平方向运动至下一工位时至少有一个机械爪用于取料，并且至少有一个机械爪用于放料。本实用新型使取/放动作可以同步进行，在简化了取放料机构的结构同时还节省了动作时间，可以有效地提高设备整体效率。

Description

一种取放料机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，尤其是指一种取放料机械手。

背景技术

现有的全自动化生产产线，常见的取放料机械手为机器人或者伺服模组组成。上料过程中，将来料传送到制定位置，机械手自动抓取送入装配线。其取放料动作依次为：上料位置夹紧来料(0.5秒)→机械手提升(0.5秒)→机械手带动物料转移至下料位置(1秒)→机械手下降(0.5秒)→下料位置松开物料(0.5秒)→机械手提升(0.5秒)→机械手空载转移至上料位置(1秒)→机械手下降(0.5秒)→上料位置夹紧下一来料。

由上述可知，共需要完成8个动作方可完成整个取料流程，该流程一个周期共需要5秒，非常的耗费时间，导致设备效率无法进一步提高。

目前行业内常采用的解决设备效率的普遍方案为在机械手上增加夹爪，由一套夹爪改为四套或更多，但是，该方案会导致整个机械手模块负载增加，最终使机械手模块越做越大成本也越来越高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种取放料机械手。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种取放料机械手，包括：

悬臂组，包括一基座以及以所述基座为中心向不同方向延伸的至少两个悬臂；

旋转驱动源，其与所述基座的下端面固定连接，以驱动所述基座旋转的同时带动所述悬臂沿水平方向旋转；

顶升驱动源，其固定于所述旋转驱动源下端并与其同轴设置，以驱动所述旋转驱动源的同时带动所述悬臂沿竖直方向升降；

机械爪，设置于所述悬臂远离所述基座的一端，用于取料或放料；

控制机构，与所述旋转驱动源、所述顶升驱动源和所述机械爪电连接，以控制所述悬臂组在沿水平方向顺次运动至下一工位时至少有一个所述机械爪用于取料，并且至少有一个所述机械爪用于放料。

其进一步的技术特征在于：所述悬臂以预设角度均匀设置于所述基座周围，所述预设角度等于所述旋转驱动源沿水平方向旋转的角度，用于取料和用于放料的机械爪围绕所述基座依次交替设置。

其进一步的技术特征在于：所述旋转驱动源与所述顶升驱动源之间设置有沿水平方向设置的安装板，所述安装板的一端面固设所述旋转驱动源，其另一端面与所述顶升驱动源的驱动轴连接。

其进一步的技术特征在于：所述安装板远离所述旋转驱动源的一端还设有一固定板，所述顶升驱动源固定连接于所述固定板远离所述安装板的一端面，所述固定板设有一通孔，以使所述顶升驱动源的驱动轴贯穿所述通孔与所述安装板固定连接。

其进一步的技术特征在于：所述安装板朝向所述固定板的一端设有一导杆，所述固定板设有供所述导杆穿过的导向孔，以使所述导杆在沿竖直方向在所述导向孔中上下运动的过程中引导所述安装板的升降。

其进一步的技术特征在于：所述安装板朝向所述固定板的一端设有一保持件，所述保持件套设于所述导杆以保持所述导杆在竖直方向上运动，在所述固定板和安装板靠近状态下，所述保持件可穿过所述导向孔。

其进一步的技术特征在于：所述机械爪包括至少一组相对设置的夹指，当所述夹指相对靠近时夹持物料以实现取料，当所述夹指相对远离时放松物料以实现放料。

其进一步的技术特征在于：所述机械爪还包括与所述控制机构电连接的夹指驱动源，所述夹指驱动源驱动所述夹指沿垂直于所述悬臂延伸方向上相对靠近或相对远离，以实现取料或放料。

其进一步的技术特征在于：不同所述悬臂设置的所述机械爪距离所述基座的长度不同。

其进一步的技术特征在于：所述悬臂上远离所述基座的一端间隔设有若干机械爪，同一悬臂上可同时包括用于取料的机械爪和用于放料的机械爪。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型所述的取放料机械手将原有的大型伺服取放机构或机器人取放机构，优化为简单的旋转机构；将直线往复运动改为顺次旋转运动，节约返回运动的时间。在简化结构的同时，将设备动作进行极致简化，以达到高效率、低成本的物料转运的目的。

2、本实用新型所述的取放料机械手将第一个工位的取料和第二个工位的放料动作，优化为两个工位同步取料和放料，使取料机械手和放料机械手交替设置，即取放动作简化为下降取料(1秒)→上升旋转(1秒)→下降放料和同组另一机械手的下降取料(1秒)，一个取放周期为3秒钟以内，由5秒钟降低到3秒钟，极大地减少了电芯取放时间，极大地提高了设备运行效率。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的爆炸图。

图3是图2中抓取模块的放大示意图。

图4是本实用新型为四悬臂时动作简图。

图5是本实用新型为二悬臂时动作简图。

说明书附图标记说明：1、悬臂组；2、旋转驱动源；3、安装板；4、保持件；5、导杆；6、固定板；7、顶升驱动源；8、第一机械爪；9、第二机械爪；10、第三机械爪；11、第四机械爪；12、上料位置；13、下料位置；1401、连接板；1402、夹持驱动源；1403、支架；1404、夹指。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

实施例1：

结合图1和图2，一种取放料机械手，包括：

悬臂组1，包括一基座以及以基座为中心向不同方向延伸的至少两个悬臂；其中，当悬臂的数量为n个，机械爪的数量可以为n个，悬臂的数量设置为偶数个，机械爪的数量也为偶数个，偶数个机械爪对称安装于悬臂远离基座的一端，一方面是为了平衡悬臂，另一方面是满足取放料机械手在装配线的两个工序或工位之间的取放料。同时，当悬臂的数量为多个时，任意两个悬臂呈预设角度设置，预设角度根据装配线上相邻两个工位的布置进行设计。

旋转驱动源2，其与基座的下端面固定连接，以驱动基座旋转的同时带动悬臂沿水平方向旋转；具体地，旋转驱动源2以基座为中心在水平面内沿着顺时针或逆时针方向驱动悬臂组1顺次旋转预设角度。上述预设角度是指根据旋转加减速配置合适的旋转角度，顺次旋转预设角度是指以相同方向、相同转速、相同方向、相同角度旋转。

顶升驱动源7，其固定于旋转驱动源2下端并与其同轴设置，以驱动旋转驱动源2的同时带动悬臂沿竖直方向升降；顶升驱动源直接设置于旋转驱动源下端，直接驱动悬臂组升降，简化结构，也便于维护管理。

机械爪，设置于悬臂远离基座的一端，用于取料或放料其中，不同悬臂设置的机械爪距离基座的长度可以不同，也可以相同，只要能满足多个悬臂可以进行连续取料、放料的工作即可。另外，一个悬臂上远离基座的一端可以间隔设有若干机械爪，同一悬臂上可同时包括用于取料的机械爪和用于放料的机械爪，不局限于一个悬臂上仅设置一个机械爪。

控制机构，与旋转驱动源2、顶升驱动源7和机械爪电连接，以控制所在悬臂组1在沿水平方向顺次运动至下一工位时至少有一个机械爪用于取料，并且至少有一个机械爪用于放料。

需要说明的是，若当前时刻相邻的两个悬臂一个设置取料机械爪和另一个设置放料机械爪，则下一时刻即悬臂组1旋转预设角度后，相邻的两个悬臂一个设置为放料机械爪和另一个设置取料机械爪，即上一时刻的取料机械爪为下一时刻的放料机械爪，上一时刻的放料机械爪为下一时刻的取料机械爪。

上述提供了一种取放料机械手，按照装配线的生产需求分布在不同工位，使得取放动作可以同步进行，解决现有的机械手取放料耗时、效率低、成本高的问题。

在本实施例中，悬臂以预设角度均匀设置于基座周围，预设角度等于所述旋转驱动源沿水平方向旋转的角度，用于取料和用于放料的机械爪围绕所述基座依次交替。

在本实施例中，预设角度可以为30°、45°、60°、90°、180°等，可根据需要配置，同时，控制机构可根据需要以及预设角度控制旋转驱动源旋转，优选的，预设角度等于旋转驱动源沿水平方向旋转的角度，从而提高取放料效率。在其他实施例中，旋转驱动源旋转的角度可不等于预设角度，从而提高取放料灵活性。

在本实施例中，旋转驱动源2的输出端连接运动载体，运动载体支撑悬臂。具体地，旋转驱动源2为通过转子直接驱动运动载体的马达，即旋转驱动源2为市售的DD马达，其配置了高解析度的编码器，因此使其可以达到比普通伺服高一个等级的精度。又由于采用直接连接方式，减少了由于机械结构产生的定位误差，使得工艺精度得以保证。另对于部分凸轮轴控制方式，一方面减少了由于机械结构摩擦而产生尺寸方面的误差，另一方面也对安装，使用时的噪音等方面降低了很多。

在本实施例中，旋转驱动源2与顶升驱动源7之间设置有沿水平设置的安装板3，安装板3的一端面固设旋转驱动源2，其另一端面与顶升驱动源7的驱动轴连接。其中，当旋转驱动源2选用的是DD马达时，DD马达在其非工作区设有连接孔，则固设的方式可以是安装板3开设连接孔，采用螺栓依次穿过安装板3的连接孔和旋转驱动源2的连接孔，并拧紧，实现安装板3和旋转驱动源2之间的固定连接。

通常伺服马达在低速时由于扭距的不够和运转时的摆动，会造成运转的不稳定现象，并且齿轮减速会使速率下降、在齿轮啮和时会发生松动和噪音现象，增加机械的重量实际使用的分度盘动作的转动的角度一般都是在一周以内,而且需要较大的瞬间启动转矩，本实用新型所述的取放料机械手采用DD马达，不带有减速器却持有大扭距在低速时保持准确平稳地运转，提高取放料控制的稳定性。安装板3远离旋转驱动源2的一端还设有一固定板6，顶升驱动源7固定连接于固定板6远离安装板3的一端面，固定板6设有一通孔，以使所述顶升驱动源7的驱动轴贯穿该通孔与安装板3固定连接。固定板6可用于与机台连接，从而提高整个结构的稳定性，旋转驱动源7活动连接于固定板6的上端，从而实现机械手的升降控制的稳定性。

可选地，安装板3朝向固定板7的一端设有一导杆5，固定板7设有供导杆5穿过的导向孔，以使导杆5在沿竖直方向在导向孔中上下运动的过程中引导安装板3的升降。相较于顶升驱动源7直连安装板3，导杆5辅助配合顶升驱动源7可以使得安装板3高速状态下移动，提高稳定性。

安装板3朝向固定板7的一端设有一保持件4，保持件4套设于导杆5以保持导杆5在竖直方向上运动，在固定板7和安装板3靠近状态下，保持件4可穿过导向孔。具体地，保持件4为直线轴承，和导杆5组合使用，利用直线轴承的滚珠的滚动运动实现直线运动，优选直线轴承是因为其精度高、成本低、摩擦阻力小，通过保持件4进一步保证安装板3上下运动的稳定性。

在本实施例中，顶升驱动源7为单作用气缸，即仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。

在本实施例中，悬臂数量为四个，机械爪的数量为四个，为方便描述，四个机械爪分别定义为第一机械爪8、第二机械爪9、第三机械爪10和第四机械爪11，其中，初始状态下第一机械爪8为取料机械爪，第三机械爪10为放料机械爪。相邻两个机械爪呈90°的角度设置，即第一机械爪8和第二机械爪9之间呈90°的角度设置，第二机械爪9和第三机械爪10之间呈90°的角度设置，第三机械爪10和第四机械爪11之间呈90°的角度设置，第一机械爪8和第四机械爪11之间呈90°的角度设置。

具体地，两个悬臂也呈90°的角度设置，两个悬臂相交处设有基座，该基座的形状可以是环形，适配运动载体的形状，同时可增大悬臂和运动载体的接触面积，将旋转驱动源2的动力较好地传递给悬臂。需要说明的是，基座的形状不做具体限定，基座的形状也可以是三角形或矩形等其他多边形，还可以是圆形或椭圆形等实心形状。

优选地，基座的中心和旋转驱动源2的作用部的中心重合或者接近重合，尽可能将动力传递给悬臂。

如图3所示，在本实施例中，第一机械爪8、第二机械爪9、第三机械爪10和第四机械爪11均包括夹指驱动源1402和至少一组相对设置的夹指1404，夹指驱动源1402驱动取料机械爪和放料机械爪在每一预设角度周期内同步实现取料和放料。当夹指1404相对靠近时夹持物料以实现取料，当夹指1404相对远离时放松物料以实现放料。夹指驱动源1402的固定部安装于连接板1401，连接板1401固定于悬臂的一侧，夹指驱动源1402的两个作用部分别连接支架1403，支架1403安装有夹指1404，支架1403的截面形状为L型，用于改变夹指驱动源1402的作用力的方向，可选地，支架1403可以是一体成型的L型板，也可以是两块相互垂直的板件螺栓连接或焊接组成。具体地，夹指驱动源1402为手指气缸，利用压缩空气作为动力，用来夹取或抓取工件的执行装置。

另外，本领域技术人员可以根据实际应用选择夹指1404的形状、数量以及材料等。

机械手的工作原理如下：

S1、机械爪移动至上料位置12后，机械手下降并夹紧物料，物料可以是电芯或其他产品；

S2、机械手带着物料提升；

S3、机械手带物料转移至下料位置13；

S4、机械手下降；

S5、机械手转移至下料位置13，机械手松开物料；

S6、机械手提升；

S7、机械手空载转移至上料位置12；

S8、机械手下降。

当多个机械手如图4布置于装配线上，该机械手可以实现：第一机械爪8在取料位取料的同时，第三机械爪10在放料位放料，将两个动作时间重叠，转移动作为悬臂以旋转驱动源2的输出端的中心或顶升驱动源7的驱动轴的中心为轴心，顺时针或逆时针旋转一定角度(图4中为旋转90°)，使下一套机械手完成取放动作。

实施例2：

如图5所示，与实施例1的不同之处在于，悬臂的数量为两个，机械爪为两个，两个机械爪对称设置基座两侧。

本实施例的工作原理如下：

S1、机械手下降，机械爪8夹紧物料，机械爪10松开物料；

S2、机械手上升；

S3、悬臂顺时针或逆时针旋转180°，进行下一组物料的取放转移动作，即机械爪8放下物料，机械爪10夹紧物料；

由实施例1和实施例2可知：

悬臂的数量包括但不限于二悬臂，也可以是四悬臂、六悬臂、八悬臂、十悬臂等等，根据装配线工序/工位的布置进行配置。

机械手的旋转角度需要根据旋转加减速以及相邻两个机械手之间的角度配置合适的旋转角度。

实施例1和实施例2采用的均是同一悬臂设置一个机械爪，可以理解的是，不限于上述两个实施例，还可以同一悬臂上可同时包括用于取料的机械爪和用于放料的机械爪(图中未示出)，通过间隔设置的方式配置取放料机械爪，则可扩充取放料工位，提高整体工作效率。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种取放料机械手，其特征在于：包括：

悬臂组，包括一基座以及以所述基座为中心向不同方向延伸的至少两个悬臂；

旋转驱动源，其与所述基座的下端面固定连接，以驱动所述基座旋转的同时带动所述悬臂沿水平方向旋转；

顶升驱动源，其固定于所述旋转驱动源下端并与其同轴设置，以驱动所述旋转驱动源的同时带动所述悬臂沿竖直方向升降；

机械爪，设置于所述悬臂远离所述基座的一端，用于取料或放料；

控制机构，与所述旋转驱动源、所述顶升驱动源和所述机械爪电连接，以控制所述悬臂组在沿水平方向顺次运动至下一工位时至少有一个所述机械爪用于取料，并且至少有一个所述机械爪用于放料。

2.根据权利要求1所述的取放料机械手，其特征在于：所述悬臂以预设角度均匀设置于所述基座周围，所述预设角度等于所述旋转驱动源沿水平方向旋转的角度，用于取料和用于放料的机械爪围绕所述基座依次交替设置。

3.根据权利要求1所述的取放料机械手，其特征在于：所述旋转驱动源与所述顶升驱动源之间设置有沿水平方向设置的安装板，所述安装板的一端面固设所述旋转驱动源，其另一端面与所述顶升驱动源的驱动轴连接。

4.根据权利要求3所述的取放料机械手，其特征在于：所述安装板远离所述旋转驱动源的一端还设有一固定板，所述顶升驱动源固定连接于所述固定板远离所述安装板的一端面，所述固定板设有一通孔，以使所述顶升驱动源的驱动轴贯穿所述通孔与所述安装板固定连接。

5.根据权利要求4所述的取放料机械手，其特征在于：所述安装板朝向所述固定板的一端设有一导杆，所述固定板设有供所述导杆穿过的导向孔，以使所述导杆在沿竖直方向在所述导向孔中上下运动的过程中引导所述安装板的升降。

6.根据权利要求5所述的取放料机械手，其特征在于：所述安装板朝向所述固定板的一端设有一保持件，所述保持件套设于所述导杆以保持所述导杆在竖直方向上运动，在所述固定板和安装板靠近状态下，所述保持件可穿过所述导向孔。

7.根据权利要求1所述的取放料机械手，其特征在于：所述机械爪包括至少一组相对设置的夹指，当所述夹指相对靠近时夹持物料以实现取料，当所述夹指相对远离时放松物料以实现放料。

8.根据权利要求7所述的取放料机械手，其特征在于：所述机械爪还包括与所述控制机构电连接的夹指驱动源，所述夹指驱动源驱动所述夹指沿垂直于所述悬臂延伸方向上相对靠近或相对远离，以实现取料或放料。

9.根据权利要求1所述的取放料机械手，其特征在于：不同所述悬臂设置的所述机械爪距离所述基座的长度不同。

10.根据权利要求1所述的取放料机械手，其特征在于：所述悬臂上远离所述基座的一端间隔设有若干机械爪，同一悬臂上可同时包括用于取料的机械爪和用于放料的机械爪。