[發(fā)明專利]一種氣動換刀機械手

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410646599.6
• 申請日: 2014-11-16
• 公開（公告）號: CN105666219A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張桂春
• 申請（專利權(quán)）人: 張桂春
• 主分類號: B23Q3/155
• 分類號: B23Q3/155;B25J9/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機械手，尤其是涉及一種應(yīng)用于自動化車間的氣動換刀機械手。

背景技術(shù)

機器人(機械手)作為前沿的產(chǎn)品和自動化設(shè)備更新時的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需要的工作。近年來，各國對氣動伺服系統(tǒng)做了大量工作，嘗試各種控制方式和控制策略，以期達到提高系統(tǒng)的定位精度，以提高機器人(機械手)的定位精度。適應(yīng)工業(yè)需要，本課題試圖開發(fā)氣動機械手，以實現(xiàn)多功能抓取上的更大自由度與多品種產(chǎn)品的自動分揀。并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機械手進行新的分配任務(wù)時，可以允許方便的改動或重新設(shè)計其新部件，而對于位置改變時，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用。

國內(nèi)對氣動機械手的設(shè)計很多，但多為針對某一特定場合、特定的工況的設(shè)計。一個自動化車間里的機械手(機器人)往往不是幾臺，而是很多臺流水線式的協(xié)同合作，如果每臺都要重新設(shè)計就造成不必要的麻煩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種氣動換刀機械手，該機械手采用圓柱坐標式，采用四自由度，占地面積小活動范圍大，結(jié)構(gòu)較簡單便于組合，定位精度較高，同時兼顧了低成本和高通用性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)包括：手臂擺動氣缸、升降氣缸、伸縮氣缸、手腕擺動氣缸、氣抓、基座、手臂關(guān)節(jié)、手腕手節(jié)、導(dǎo)向裝置和定位擋塊。

所述的機械手手部結(jié)構(gòu)直接采用SMC的標準回轉(zhuǎn)式氣抓，并安裝兩只手指。

所述的機械手的手臂有四個自由度，即手臂的伸縮、小臂的升降、立柱的左右回轉(zhuǎn)和升降運動。

所述的機械手的手臂的伸縮是直線運動，該模塊水平安裝立柱上，要求使用的氣缸的體積小、重量輕，減小對回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動慣量，因而選擇SMC的CQ2系列薄型氣缸，其缸筒與無桿側(cè)端蓋壓鑄成一體，缸體為方形。

所述機械手的基座采用落地固定式系統(tǒng)，組要包括底座、擺動氣缸、雙向推力球軸承、扣罩和轉(zhuǎn)臺五部分。通電后，通過旋轉(zhuǎn)按鈕選擇是單動還是連動。由于本機械手應(yīng)用在教學實驗平臺上，需要具備一定通用性，采用分散布置，將傳動和控制部分分開，以免受振動的影響，延長機械手的使用壽命。

所述機械手本身重心偏離立柱軸線以及各氣缸運動產(chǎn)生的沖擊都形成作用在擺動氣缸轉(zhuǎn)動軸上的傾覆力矩。所以采用一個連接組件，將機械手立柱以上的重量和傾覆力矩由機架來承擔。該連接組件主要由四部分組成:雙向推力球軸承、底座、轉(zhuǎn)臺和扣罩，選擇雙向推力球軸承而不用單向的，是因為基座與轉(zhuǎn)臺在軸向上無法直接連接。采用雙向推力球軸承就可以方便地將軸承內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)臺連接，外環(huán)用扣罩固定在底座上。另外，推力軸承要選擇公稱尺寸相對較大一些的，這樣可以更好地承受傾覆力矩。

本發(fā)明的有益效果是：采用氣壓傳動，動作迅速，反應(yīng)靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。采用四自由度，占地面積小活動范圍大，結(jié)構(gòu)較簡單便于組合，定位精度較高，同時兼顧了低成本和高通用性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的氣動機械手結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2是本發(fā)明的基座結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)原理圖。其中，1、2,3,4,5分別為2位5通雙電控電磁閥；6為氣源處理組件；7為氣罐。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，機械手主要由手臂擺動氣缸A、升降氣缸B、伸縮氣缸C、手腕擺動氣缸D、氣抓E、基座1、手臂關(guān)節(jié)2、手腕手節(jié)3、導(dǎo)向裝置4和定位擋塊5構(gòu)成。

如圖1，機械手手部結(jié)構(gòu)直接采用SMC的標準回轉(zhuǎn)式氣抓，并安裝兩只手指。機械手的手臂有四個自由度，即手臂的伸縮、小臂的升降、立柱的左右回轉(zhuǎn)和升降運動。

如圖2，機械手的基座采用落地固定式系統(tǒng)，組要包括底座1、擺動氣缸2、雙向推力球軸承3、扣罩4和轉(zhuǎn)臺5五部分。通電后，通過旋轉(zhuǎn)按鈕選擇是單動還是連動。由于本機械手應(yīng)用在教學實驗平臺上，需要具備一定通用性，采用分散布置，將傳動和控制部分分開，以免受振動的影響，延長機械手的使用壽命。

如圖2，機械手本身重心偏離立柱軸線以及各氣缸運動產(chǎn)生的沖擊都形成作用在擺動氣缸轉(zhuǎn)動軸上的傾覆力矩。所以采用一個連接組件，將機械手立柱以上的重量和傾覆力矩由機架來承擔。該連接組件主要由四部分組成:雙向推力球軸承3、底座1、轉(zhuǎn)臺5和扣罩4，選擇雙向推力球軸承3而不用單向的，是因為基座1與轉(zhuǎn)臺5在軸向上無法直接連接。采用雙向推力球軸承3就可以方便地將軸承內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)臺5連接，外環(huán)用扣罩固定在底座上。

如圖3，各執(zhí)行元件的方向控制均采用2位5通先導(dǎo)式雙電控電磁換向閥，換向信號為短脈沖信號。速度控制方式均采用出口節(jié)流調(diào)速回路，通過調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥的開口大小進行速度調(diào)節(jié)。