專利名稱：一種高速搬送機械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械自動化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種高速搬送機械手，用于快速、精確的抓放、輸送重型物品。
背景技術(shù)：
在エ業(yè)化、機械化大規(guī)模流水線作業(yè)中，由于不同エ位之間有距離，常常需要搬送物品從ーエ位行至另ーエ位以進(jìn)行加工、組裝等，實現(xiàn)此功能的機構(gòu)設(shè)備即是搬送機械手，搬送機械手最基本的作用就是實現(xiàn)流水線中的物品在不同エ位之間的傳送。在汽車制造領(lǐng)域或其他大型設(shè)備制造領(lǐng)域，經(jīng)常需要傳送重型物品(例如汽車發(fā)動機曲軸、凸輪軸等)，在加工、組裝設(shè)備時需要將物品精確、高效的從一個エ位傳送到另ーエ位。現(xiàn)有技術(shù)中的搬送機械手一般是設(shè)置氣缸來實現(xiàn)物品的傳送，但是氣缸的行程有限，只能短距離傳送，一旦傳送距離加大，氣缸的使用成本將大大増加，因此，當(dāng)需長距離傳送時會采用同步帶，但是，由于同步帶可能打滑、皮帶松弛、皮帶彈性造成輸送誤差等原因，使用時就會使皮帶上承載的物品偏移預(yù)設(shè)位置而無法精確傳送，隨著傳送距離的増大，同步帶傳送物品的距離偏差也會加大。另外，同步帶傳送還有以下缺點隨著使用時間的増加同步帶會有磨損，使用壽命短；傳送速度不高，工作效率低；對于重型物品(例如重達(dá)幾十公斤的汽車發(fā)動機曲軸等)，由于同步帶的承載能力低，就無法進(jìn)行傳送。隨著現(xiàn)代エ業(yè)機械化水平的提高，高效、精確是技術(shù)發(fā)展趨勢，因此，就需要能夠精確傳送物品的設(shè)備，且在傳送功能之外，還需要進(jìn)行精確的自動抓料和自動放料(或自動安裝)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種高速搬送機械手，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、精確的自動取料、自動傳送和自動放料，特別適用于長距離地傳送重型物品。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是ー種高速搬送機械手，包括機架、搬運座、機械臂、抓取部和控制器，其中機架上具有沿水平方向設(shè)置的橫梁；
所述搬運座與橫梁水平滑動連接，在搬運座上安裝一水平行走馬達(dá)，橫梁上設(shè)有水平直齒條，所述水平行走馬達(dá)驅(qū)動ー齒輪與所述水平直齒條嚙合相配，以使搬運座可沿橫梁水平往復(fù)運動；
所述機械臂與搬運座豎直滑動連接，機械臂上設(shè)有豎直直齒條，在搬運座上安裝有一豎直行走馬達(dá)，該豎直行走馬達(dá)驅(qū)動ー齒輪與所述豎直直齒條嚙合相配，以使機械臂可沿搬運座豎直往復(fù)運動；所述豎直行走馬達(dá)上還設(shè)有制動裝置；
所述抓取部包括驅(qū)動ー第一豎直輸出軸的水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、水平旋轉(zhuǎn)支架、驅(qū)動ー第二豎直輸出軸的垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、垂直旋轉(zhuǎn)支架和抓手部，其中水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)均安裝在機械臂的上部，第一豎直輸出軸下部輸出端固連所述水平旋轉(zhuǎn)支架，一水平軸經(jīng)軸承轉(zhuǎn)動支承于水平旋轉(zhuǎn)支架上，第二豎直輸出軸下部輸出端經(jīng)ー錐齒輪機構(gòu)傳動連接所述水平軸，且水平軸還固定連接所述垂直旋轉(zhuǎn)支架，所述抓手部設(shè)于垂直旋轉(zhuǎn)支架上；
所述水平行走馬達(dá)、豎直行走馬達(dá)、水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和抓手部均與控制器連接。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述水平旋轉(zhuǎn)指旋轉(zhuǎn)平面為水平面，所述豎直旋轉(zhuǎn)指旋轉(zhuǎn)平面為豎平面；所述豎直輸出軸指沿豎直方向伸出的輸出軸。2、上述方案中，所述橫梁的上側(cè)和下側(cè)均設(shè)有一水平直線導(dǎo)軌，所述搬運座上對應(yīng)設(shè)有兩滑塊，這兩滑塊嵌入配合兩水平直線導(dǎo)軌，以使搬運座可沿橫梁水平往復(fù)運動；所述搬運座上還安裝一凸輪軸承，該凸輪軸承置入橫梁上側(cè)的水平直線導(dǎo)軌中用以承載搬運座并使搬運座與橫梁滾動連接。3、上述方案中，所述機械臂上設(shè)有豎直直線導(dǎo)軌，搬運座上對應(yīng)設(shè)有滑塊，滑塊嵌入配合豎直直線導(dǎo)軌，以使機械臂與搬運座豎直滑動連接。4、上述方案中，所述機械臂和第一豎直輸出軸均為空心管，第一豎直輸出軸置入機械臂的管腔中；所述水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)經(jīng)ー齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動第一豎直輸出軸旋轉(zhuǎn)，該齒輪傳動機構(gòu)包括與水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接的第一齒輪以及與第一齒輪嚙合的第二齒輪，第二齒輪的周測同軸固定所述第一豎直輸出軸，第二豎直輸出軸置入第一豎直輸出軸的管腔中，第ニ齒輪經(jīng)軸承轉(zhuǎn)動連接于第二豎直輸出軸上。5、上述方案中，所述抓手部包括抓手驅(qū)動裝置和抓手，抓手驅(qū)動裝置為氣缸。6、上述方案中，所述橫梁與搬運座之間設(shè)有電纜保護(hù)鏈，用于收容并保護(hù)電纜線。本發(fā)明工作原理是當(dāng)水平行走馬達(dá)啟動，帶動搬運座可沿橫梁水平往復(fù)運動； 當(dāng)豎直行走馬達(dá)啟動，帶動機械臂可沿搬運座豎直往復(fù)移動，當(dāng)啟動豎直行走馬達(dá)的
制動裝置，機械臂相對于搬運座停止運動，避免因重力突然墜落；
當(dāng)垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)啟動，驅(qū)動第二豎直輸出軸旋轉(zhuǎn)，第二豎直輸出軸下部輸出端經(jīng)ー錐齒輪機構(gòu)傳動連接水平軸，可驅(qū)動水平軸旋轉(zhuǎn)，并帶動固定連接在水平軸上的垂直旋轉(zhuǎn)支架以及抓手在豎平面旋轉(zhuǎn)；當(dāng)水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)啟動，驅(qū)動第一豎直輸出軸旋轉(zhuǎn)，帶動水平旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，水平旋轉(zhuǎn)支架，水平軸轉(zhuǎn)動支承于水平旋轉(zhuǎn)支架上，使水平軸相對于水平旋轉(zhuǎn)支架只能沿水平線旋轉(zhuǎn)，因此水平旋轉(zhuǎn)支架帶動水平軸、水平軸上的垂直旋轉(zhuǎn)支架以及垂直旋轉(zhuǎn)支架上的抓手在水平面旋轉(zhuǎn)；
抓手部可抓住物料或放下物料；
以上多種機構(gòu)的配合，實現(xiàn)機械手的自動抓料、自動傳送和自動放料。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1、由于本發(fā)明采用齒輪齒條傳動機構(gòu)進(jìn)行物料傳送，相比于同步帶傳送機構(gòu)，精度高，且承載能力強；而相比于氣缸驅(qū)動傳送機構(gòu)，可以大大增加傳送距離。2、由于本發(fā)明的抓手既可沿水平面旋轉(zhuǎn)，又可沿豎平面旋轉(zhuǎn)，因此機械手可實現(xiàn)精確取料、精確放料，且在放料時可以精確對位，具有自動安裝功能。3、由于本發(fā)明搬運座上安裝一凸輪軸承，該凸輪軸承置入橫梁上側(cè)的水平直線導(dǎo)軌中用以承載搬運座并使搬運座與橫梁滾 動連接，可在搬運座沿橫梁移動時減小摩擦，延長使用壽命。4、本發(fā)明機械臂和第一豎直輸出軸均為空心管，第一豎直輸出軸置入機械臂的管腔中，第二豎直輸出軸置入第一豎直輸出軸的管腔中，結(jié)構(gòu)巧妙，外形美觀，占用空間小。


圖1為本發(fā)明高速搬送機械手實施例的立體示意 圖2為圖1中的搬運座部分的原理示意 圖3為圖1中的機械臂部分的原理示意 圖4為圖1中的抓取部部分的剖面示意圖。以上附圖中1.搬運座；2.機械臂；3.橫梁；4.水平行走馬達(dá)；5.水平直齒條；6.豎直直齒條；7.豎直行走馬達(dá)；8.第一豎直輸出軸；9.水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；10.水平旋轉(zhuǎn)支架；11.第二豎直輸出軸；12.垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；13.垂直旋轉(zhuǎn)支架；14.抓手部；15.水平軸；16.錐齒輪機構(gòu)；17.水平直線導(dǎo)軌；18.凸輪軸承；19.第一齒輪；20.第二齒輪；21.電纜保護(hù)鏈；22.齒輪；23.聯(lián)軸器；24.豎直直線導(dǎo)軌；25.滑塊；26.軸承；27.減速機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步描述
實施例參見附圖1 4所示，ー種高速搬送機械手，包括機架、搬運座1、機械臂2、抓取部和控制器，其中機架上具有沿水平方向設(shè)置的橫梁3。所述搬運座I與橫梁3水平滑動連接，在搬運座I上安裝一水平行走馬達(dá)4，橫梁3上設(shè)有水平直齒條5，所述水平行走馬達(dá)4驅(qū)動ー齒輪與所述水平直齒條5嚙合相配，以使搬運座I可沿橫梁3水平往復(fù)運動。具體的，橫梁3的上側(cè)和下側(cè)均設(shè)有一水平直線導(dǎo)軌17，所述搬運座I上對應(yīng)設(shè)有兩滑塊25，這兩滑塊25嵌入配合兩水平直線導(dǎo)軌17，以使搬運座I可沿橫梁3水平往復(fù)運動；所述搬運座I上還安裝一凸輪軸承18，該凸輪軸承18置入橫梁3上側(cè)的水平直線導(dǎo)軌17中用以承載搬運座I并使搬運座I與橫梁3滾動連接。所述機械臂2與搬運座I豎直滑動連接，機械臂2上設(shè)有豎直直齒條6，在搬運座I上安裝有ー豎直行走馬達(dá)7，該豎直行走馬達(dá)7驅(qū)動ー齒輪與所述豎直直齒條6嚙合相配，以使機械臂2可沿搬運座I豎直往復(fù)運動；所述豎直行走馬達(dá)7上還設(shè)有制動裝置。具體的，機械臂2上設(shè)有豎直直線導(dǎo)軌24，搬運座I上對應(yīng)設(shè)有滑塊25，滑塊25嵌入配合豎直直線導(dǎo)軌24，以使機械臂2與搬運座I豎直滑動連接。所述抓取部包括驅(qū)動ー第一豎直輸出軸8的水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)9、水平旋轉(zhuǎn)支架10、驅(qū)動ー第二豎直輸出軸11的垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12、垂直旋轉(zhuǎn)支架13和抓手部14，其中水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)9和垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12均安裝在機械臂2的上部，第一豎直輸出軸8下部輸出端固連所述水平旋轉(zhuǎn)支架10，一水平軸15經(jīng)軸承26轉(zhuǎn)動支承于水平旋轉(zhuǎn)支架10上，第二豎直輸出軸11下部輸出端經(jīng)ー錐齒輪機構(gòu)16傳動連接所述水平軸15，且水平軸15還固定連接所述垂直旋轉(zhuǎn)支架13，所述抓手部14設(shè)于垂直旋轉(zhuǎn)支架13上。具體的，機械臂2和第一豎直輸出軸8均為空心管，第一豎直輸出軸8置入機械臂2的管腔中；所述水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)9經(jīng)ー齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動第一豎直輸出軸8旋轉(zhuǎn)，該齒輪傳動機構(gòu)包括與水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)9連接的第ー齒輪19以及與第一齒輪19哨合的第二齒輪20,第二齒輪20的周測同軸固定所述第一豎直輸出軸8，第二豎直輸出軸11置入第一豎直輸出軸8的管腔中，第二齒輪20經(jīng)軸承26轉(zhuǎn)動連接于第二豎直輸出軸11上。抓手部14包括抓手驅(qū)動裝置和抓手，所述抓手驅(qū)動裝置為氣缸。橫梁3與搬運座I之間設(shè)有電纜保護(hù)鏈21，用于收容并保護(hù)電纜線。所述水平行走馬達(dá)4、豎直行走馬達(dá)7、水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)9、垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12和抓手驅(qū)動裝置均與控制器連接，實現(xiàn)機械手的自動化控制。控制器使用帶記憶功能的裝置(可變連續(xù)控制器以及固定連續(xù)控制器)，基于帶記憶功能的控制器的情報能使機械手自動實現(xiàn)伸縮、屈伸、上下移動、左右移動或者旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)行上述復(fù)數(shù)動作，可以用于產(chǎn)業(yè)用機器人、搬出入裝置等，具有聞效、精確的特點。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種高速搬送機械手，其特征在于包括機架、搬運座(I)、機械臂(2)、抓取部和控制器，其中機架上具有沿水平方向設(shè)置的橫梁(3)； 所述搬運座(I)與橫梁(3)水平滑動連接，在搬運座(I)上安裝一水平行走馬達(dá)(4)，橫梁(3 )上設(shè)有水平直齒條(5 )，所述水平行走馬達(dá)(4 )驅(qū)動ー齒輪與所述水平直齒條(5 )嚙合相配，以使搬運座(I)可沿橫梁(3)水平往復(fù)運動； 所述機械臂(2)與搬運座(I)豎直滑動連接，機械臂(2)上設(shè)有豎直直齒條(6)，在搬運座(I)上安裝有ー豎直行走馬達(dá)(7)，該豎直行走馬達(dá)(7)驅(qū)動ー齒輪與所述豎直直齒條(6)嚙合相配，以使機械臂(2)可沿搬運座(I)豎直往復(fù)運動；所述豎直行走馬達(dá)(7)上還設(shè)有制動裝置； 所述抓取部包括驅(qū)動ー第一豎直輸出軸(8)的水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(9)、水平旋轉(zhuǎn)支架(10)、驅(qū)動ー第二豎直輸出軸(11)的垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(12)、垂直旋轉(zhuǎn)支架(13)和抓手部(14)，其中水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(9)和垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(12)均安裝在機械臂(2)的上部，第一豎直輸出軸(8)下部輸出端固連所述水平旋轉(zhuǎn)支架(10)，一水平軸(15)經(jīng)軸承轉(zhuǎn)動支承于水平旋轉(zhuǎn)支架(10)上，第二豎直輸出軸(11)下部輸出端經(jīng)ー錐齒輪機構(gòu)(16)傳動連接所述水平軸(15)，且水平軸(15)還固定連接所述垂直旋轉(zhuǎn)支架(13)，所述抓手部(14)設(shè)于垂直旋轉(zhuǎn)支架(13)上； 所述水平行走馬達(dá)(4)、豎直行走馬達(dá)(7)、水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(9)、垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(12)和抓手部(14)均與控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速搬送機械手，其特征在于所述橫梁(3)的上側(cè)和下側(cè)均設(shè)有一水平直線導(dǎo)軌(17)，所述搬運座(I)上對應(yīng)設(shè)有兩滑塊，這兩滑塊嵌入配合兩水平直線導(dǎo)軌(17)，以使搬運座(I)可沿橫梁(3)水平往復(fù)運動；所述搬運座(I)上還安裝一凸輪軸承(18)，該凸輪軸承(18)置入橫梁(3)上側(cè)的水平直線導(dǎo)軌(17)中用以承載搬運座(I)并使搬運座(I)與橫梁(3 )滾動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速搬送機械手，其特征在于所述機械臂(2)上設(shè)有豎直直線導(dǎo)軌(24)，搬運座(I)上對應(yīng)設(shè)有滑塊，滑塊嵌入配合豎直直線導(dǎo)軌(24)，以使機械臂(2 )與搬運座(I)豎直滑動連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速搬送機械手，其特征在于所述機械臂(2)和第一豎直輸出軸(8)均為空心管，第一豎直輸出軸(8)置入機械臂(2)的管腔中；所述水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(9)經(jīng)ー齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動第一豎直輸出軸(8)旋轉(zhuǎn),該齒輪傳動機構(gòu)包括與水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(9)連接的第一齒輪(19)以及與第一齒輪(19)嚙合的第二齒輪(20)，第二齒輪(20)的周測同軸固定所述第一豎直輸出軸(8)，第二豎直輸出軸(11)置入第一豎直輸出軸(8)的管腔中，第二齒輪(20 )經(jīng)軸承轉(zhuǎn)動連接于第二豎直輸出軸(11)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速搬送機械手，其特征在于所述抓手部(14)包括抓手驅(qū)動裝置和抓手，所述抓手驅(qū)動裝置為氣缸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速搬送機械手，其特征在于所述橫梁(3)與搬運座(I)之間設(shè)有電纜保護(hù)鏈(21)，用于收容并保護(hù)電纜線。
全文摘要
一種高速搬送機械手，其特征在于包括機架、搬運座、機械臂、抓取部和控制器，機架上具有沿水平方向設(shè)置的橫梁；搬運座與橫梁水平滑動連接；機械臂與搬運座豎直滑動連接；抓取部包括驅(qū)動一第一豎直輸出軸的水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、水平旋轉(zhuǎn)支架、驅(qū)動一第二豎直輸出軸的垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、垂直旋轉(zhuǎn)支架和抓手部，水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)均安裝在機械臂的上部，第一豎直輸出軸下部輸出端固連水平旋轉(zhuǎn)支架，一水平軸經(jīng)軸承轉(zhuǎn)動支承于水平旋轉(zhuǎn)支架上，第二豎直輸出軸下部輸出端經(jīng)一錐齒輪機構(gòu)傳動連接水平軸，且水平軸還固定連接垂直旋轉(zhuǎn)支架，抓手部設(shè)于垂直旋轉(zhuǎn)支架上。本方案能夠高效、精確的自動取料、自動傳送和自動放料，適用于長距離地傳送重型物品。
文檔編號B25J9/04GK103056874SQ20131000583
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者顧石成, 陳華軒, 張乾峰, 劉翼, 楊定偉 申請人:蘇州凱蒂亞半導(dǎo)體制造設(shè)備有限公司