專利名稱：多自由度移載機械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械手，特別是一種多自由度移載機械手，主要適用于多自由度
(三維定長度、一維定角度)抓取、移載和放置單一的矩形物體。
背景技術(shù)：
隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展，自動化工序以其高效、節(jié)能、出錯率低等優(yōu)點已經(jīng) 在社會生產(chǎn)中占據(jù)重要的作用。然而現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)需要多自由度抓取、移載和放置物體 時，通常采用機器人來完成，機器人通過計算機和伺服控制技術(shù)可實現(xiàn)多自由度任意位置 和角度的位移(簡稱柔性系統(tǒng))，但其價格昂貴、技術(shù)支持較復(fù)雜。然而，當(dāng)機械手只需在三 維定長度定角度位移時，若選用機器人來完成此項任務(wù)就會出現(xiàn)功能過剩，引起投資的極 大浪費，況且國內(nèi)市場尚未找到具有這種多自由度的機械手。發(fā)明一種專用于矩形物體多 自由度(三維定長度、一維定角度)抓取、移載和放置的機械手顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的問題提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，能 實現(xiàn)三維定長度、一維定角度抓取、移載和放置單一矩形物體的多自由度移載機械手，旨在 使被傳送物體的長度位移和角位移準(zhǔn)確，抓取與放置的動作更加簡化、快捷和可靠。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是多自由度移載機械手，具有機架，其特征在于所述 機架上安裝可實現(xiàn)多自由度動作的連接件，該連接件另一端與手爪連接。 所述連接件包括垂直安裝在機架上的Y軸無桿氣缸，Y軸無桿氣缸的滑塊上固定 安裝與之垂直的X軸無桿氣缸，X軸無桿氣缸的滑塊上安裝回轉(zhuǎn)機構(gòu)，該回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)中 心線同時垂直于Y軸無桿氣缸和X軸無桿氣缸的軸線，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的輸出端通過伸縮氣缸與 手爪連接。利用X軸無桿氣缸和Y軸無桿氣缸的工作行程實現(xiàn)機械手在X、Y 二維方向上的 動作。 所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括固定架和安裝在固定架上的氣缸，其活塞桿通過驅(qū)動板與齒條 連接，該齒條長度方向的軸線與活塞桿軸線位于同一平面內(nèi)且相互平行，齒條與齒輪嚙合， 齒輪一側(cè)端面上安裝伸縮氣缸。工作時，由氣缸驅(qū)動，通過齒輪齒條傳動，實現(xiàn)角度任意可 調(diào)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，比目前市場上的回轉(zhuǎn)氣缸體積小力矩大。 所述驅(qū)動板上設(shè)置導(dǎo)向桿，其軸線與活塞桿軸線位于同一平面內(nèi)且相互平行，導(dǎo)
向桿外套與之匹配且固定安裝在固定架上的導(dǎo)向套，利用相互匹配的導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套，克
服氣缸和齒輪齒條工作時產(chǎn)生的力不平衡，確保回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作的穩(wěn)定性。 所述手爪包括與伸縮氣缸連接的氣爪，該氣爪的動作端連接手指，主要用于抓取
矩形物體，可抓取的最大尺寸約為180X120X65(mm)，最大質(zhì)量為2kg。 所述機架底部安裝一組導(dǎo)向滑塊，該組導(dǎo)向滑塊的滑動方向與回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)中
心線長度方向相同，可通過伺服系統(tǒng)控制整個機架在導(dǎo)向滑塊的帶動下，實現(xiàn)機械手在Z
軸上任意位置的準(zhǔn)確定位。
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本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將X、 Y軸無桿氣缸、機架導(dǎo)向滑塊、回轉(zhuǎn)機構(gòu)以及 手爪等單元合理組合和配置，使機械手能簡潔快速的完成多自由度(三維定長度、一維定 角度)抓取、移載和放置矩形物體，較之現(xiàn)有技術(shù)中所采用的柔性系統(tǒng)，大大降低了工作成 本，減輕了技術(shù)支持負(fù)擔(dān)，同時避免了因任務(wù)較簡單(相對于柔性系統(tǒng)所能完成的任務(wù)來 說)引起的資源浪費。


圖l是本發(fā)明的主視圖。 圖2是本發(fā)明的左視圖。 圖3是本發(fā)明中回轉(zhuǎn)機構(gòu)氣缸壓縮狀態(tài)的剖視圖。 圖4是本發(fā)明中回轉(zhuǎn)機構(gòu)氣缸拉伸狀態(tài)的主視圖。 圖5是圖3的A-A向剖視圖。 圖6是圖5的B-B向剖視圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本實施例包括機架2，其上通過四支等高立柱垂直安裝Y軸無桿 氣缸7， Y軸無桿氣缸7的滑塊上固定安裝與之垂直的X軸無桿氣缸8， X軸無桿氣缸8的滑 塊上安裝回轉(zhuǎn)機構(gòu)6，該回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心線同時垂直于Y軸無桿氣缸7和X軸無桿氣缸 8的軸線，回轉(zhuǎn)機構(gòu)6的輸出端通過伸縮氣缸5與手爪連接；本例中，手爪包括與伸縮氣缸 5連接的氣爪4，該氣爪的動作端連接手指3，主要用于抓取矩形物體(例如電能表)，可抓 取的最大尺寸約為180X120X65(mm)，最大質(zhì)量為2kg ;機架2底部安裝一組導(dǎo)向滑塊1， 該組導(dǎo)向滑塊的滑動方向與回轉(zhuǎn)機構(gòu)6的回轉(zhuǎn)中心線長度方向相同。其中Y軸無桿氣缸7 用于實現(xiàn)機械手在垂直方向(Y軸)的定長移動，使機械手能夠在垂直方向(Y軸)上的兩 個特定位置A、B進(jìn)行抓取、移載和放置物品；X軸無桿氣缸8用于實現(xiàn)機械手在水平橫向(X 軸)的定長移動，使機械手能夠在水平橫向(X軸)上的兩個特定位置C、D進(jìn)行抓取、移載 和放置物品，機械手在水平橫向(X軸)和垂直方向(Y軸)的線位移長度均控制在400 600mm ;導(dǎo)向滑塊1的作用是通過伺服系統(tǒng)控制整個機架2 (包括Y軸無桿氣缸7、 X軸無桿 氣缸8、回轉(zhuǎn)機構(gòu)6、伸縮氣缸5和手爪)沿水平縱向移動，實現(xiàn)機械手在水平縱向(Z軸) 上任意位置的準(zhǔn)確定位，回轉(zhuǎn)機構(gòu)6用于實現(xiàn)機械手的定角轉(zhuǎn)動。 如圖3-圖6所示，本例中，回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括固定架6-7和安裝在固定架6-7上的氣 缸6-l，其活塞桿通過驅(qū)動板6-2與齒條6-3連接，該齒條長度方向的軸線與活塞桿軸線位 于同一平面內(nèi)且相互平行，齒條6-3與齒輪6-4嚙合，齒輪6-4 —側(cè)端面上安裝伸縮氣缸5。 為了克服氣缸6-l、齒條6-3和齒輪6-4工作時產(chǎn)生的力不平衡，確保回轉(zhuǎn)機構(gòu)6工作的穩(wěn) 定性，在驅(qū)動板6-2上設(shè)置導(dǎo)向桿6-5，其軸線與活塞桿軸線位于同一平面內(nèi)且相互平行， 即氣缸6-1的活塞桿、驅(qū)動板6-2、齒條6-3和導(dǎo)向桿6-5組成"山"字形，導(dǎo)向桿6_5外套 與之匹配且固定安裝在固定架6-7上的導(dǎo)向套6-6。工作時，由氣缸6-l驅(qū)動，通過齒條6-3 帶動齒輪6-4轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機械手轉(zhuǎn)動角度的任意可調(diào)，其角位移范圍(即伸縮氣缸軸線 與Y軸無桿氣缸軸線之間的夾角a)控制在55° -75° ，比目前市場上的回轉(zhuǎn)氣缸體積小 力矩大。
權(quán)利要求
一種多自由度移載機械手，具有機架(2)，其特征在于所述機架(2)上安裝可實現(xiàn)多自由度動作的連接件，該連接件另一端與手爪連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多自由度移載機械手，其特征在于所述連接件包括垂直安裝在機架(2)上的Y軸無桿氣缸(7)，Y軸無桿氣缸(7)的滑塊上固定安裝與之垂直的X軸 無桿氣缸(8)， X軸無桿氣缸(8)的滑塊上安裝回轉(zhuǎn)機構(gòu)(6)，該回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心線同 時垂直于Y軸無桿氣缸(7)和X軸無桿氣缸(8)的軸線，回轉(zhuǎn)機構(gòu)(6)的輸出端通過伸縮 氣缸(5)與手爪連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多自由度移載機械手，其特征在于所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括固定 架(6-7)和安裝在固定架(6-7)上的氣缸(6-l)，其活塞桿通過驅(qū)動板(6-2)與齒條(6-3) 連接，該齒條長度方向的軸線與活塞桿軸線位于同一平面內(nèi)且相互平行，齒條(6-3)與齒 輪(6-4)嚙合，齒輪(6-4) —側(cè)端面上安裝伸縮氣缸(5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多自由度移載機械手，其特征在于所述驅(qū)動板(6-2)設(shè)置 導(dǎo)向桿(6-5)，其軸線與活塞桿軸線位于同一平面內(nèi)且相互平行，導(dǎo)向桿(6-5)外套與之匹 配且固定安裝在固定架(6-7)上的導(dǎo)向套(6-6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多自由度移載機械手，其特征在于所述手爪包括與伸縮氣 缸(5)連接的氣爪(4)，該氣爪的動作端連接手指(3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多自由度移載機械手，其特征在于所述機架(2)底部安裝 一組導(dǎo)向滑塊(l)，該組導(dǎo)向滑塊的滑動方向與回轉(zhuǎn)機構(gòu)(6)的回轉(zhuǎn)中心線長度方向相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多自由度移載機械手。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，能實現(xiàn)三維定長度、一維定角度抓取、移載和放置單一矩形物體的多自由度移載機械手，旨在使被傳送物體的長度位移和角位移準(zhǔn)確，抓取與放置的動作更加簡化、快捷和可靠。解決該問題的技術(shù)方案是多自由度移載機械手，具有機架，其特征在于所述機架上安裝可實現(xiàn)多自由度動作的連接件，該連接件另一端與手爪連接。本發(fā)明主要用于多自由度(三維定長度、一維定角度)抓取、移載和放置單一的矩形物體。
文檔編號B25J9/10GK101791799SQ20101012400
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者何幼根, 汪指航, 王新生 申請人:杭州輕通博科自動化技術(shù)有限公司;輕工業(yè)自動化研究所