专利名称：一种三坐标自动上下料及检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工及自动检测技术领域，具体地说，涉及一种三坐标自动上下 料及检测装置。
背景技术：
目前，在采用机床加工的场合，装夹原料、送入机床以及加工完成后拆卸工作主要 由操作人员完成，零件的后续质量检测也主要是由人工采用专门检测工具进行检测，但采 用人工操作完成存在生产效率低、劳动强度大、且安全性差的缺点。
发明专利200910018548. 8中公开了一种圆筒工件的自动上下料机构，这种自动 上下料机构只是针对加工操作中的特定工序，通过调整调换托架实现不同直径的薄壁圆筒 的自动上下料，但不具备检测功能。在专利201120253587. 9中公开了一种管接头加工机床 自动上下料装置，该装置利用自动取料和卸料机构，实现管接头加工的自动上下料，但该装 置同样也不具备检测功能。在专利201210202322. 5中公开了一种自动上下料装置，针对 太阳能电池板组件铝边框毛坯切割工艺，通过毛坯自动上料模块、切割毛坯夹紧模块、工件 下料模块和控制系统模块的协调作业实现自动上下料，但未涉及毛坯切割完成后的检测问 题。发明内容
为避免现有技术存在的不足，克服采用人工进行检测生产效率低、劳动强度大、安 全性差的问题，本发明提出一种三坐标自动上下料及检测装置，能快速、准确地实现原料 及工件在物料台与加工机床之间的搬运，自动检测工件并进行分类，以提高生产效率，降低 生产成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括三维运动机构、机械手执行机 构、光视自动检测机构和支架；支架为其它各部件提供支撑，三维运动机构实现X轴、Y轴、 Z轴三个方向的运动，驱使机械手执行机构到达包络空间内任意指定位置，机械手执行机构 通过手臂、机械手的转动来调节执行机构的抓举姿态，光视自动检测机构检测加工完成的 工件质量，由机械手执行机构分类放置于物料台上；
所述三维运动机构包括X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、X轴丝杠、Y轴丝杠、Z轴丝 杠、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机、X轴导轨滑块、Y轴导轨滑块、Z轴导轨滑 块、X轴端盖、Y轴端盖、Z轴端盖，所述X轴导轨为两根，分别安装在平行放置、底端固连的 长方形支架上部，两根X轴导轨上设有X轴导轨滑块，X轴丝杠位于其中一根X轴导轨的上 方与X轴导轨滑块连接，X轴端盖分别固定安装在X轴导轨与X轴丝杠的两端，并起到限位 作用；x轴驱动电机位于X轴端盖的外侧，联轴器的两端分别与X轴驱动电机输出轴、X轴丝 杠输入端连接，X轴丝杠带动X轴导轨滑块在X轴导轨上移动，另一根X轴导轨上的X轴导 轨滑块从动；
所述Y轴导轨固连在两个X轴导轨滑块上，Y轴导轨上设有Y轴导轨滑块，Y轴丝杠位于Y轴导轨侧面与Y轴导轨滑块连接，两个Y轴端盖固定安装在Y轴导轨与Y轴丝杠的两端，并起到限位作用；γ轴驱动电机位于Y轴端盖的外侧，通过联轴器与Y轴丝杠输入端连接，Y轴丝杠带动Y轴导轨滑块在Y轴导轨上移动；
所述Z轴导轨与Y轴导轨滑块固连，Z轴导轨上设有Z轴导轨滑块，Z轴丝杠位于Z轴导轨的前部与Z轴导轨滑块连接，两个Z轴端盖固定安装在Z轴导轨与Z轴丝杠的两端，并起到限位作用；Z轴驱动电机位于Z轴端盖的上端部，通过联轴器与Z轴丝杠输入端相连接；Z轴丝杠带动Z轴导轨滑块在Z轴导轨上移动；
所述机械手执行机构包括固定块、基座、手臂、伺服电机、机械手、旋转接块、气爪， 基座通过固定块与Z轴导轨滑块固连，手臂位于基座下方，一端与基座连接，另一端与机械手通过旋转轴相连接；伺服电机固定在手臂内壁上，通过联轴器与心轴连接，伺服电机驱动手臂在180°内转动；旋转电机位于机械手内部，旋转电机驱动旋转轴旋转，实现机械手在 180°内转动；旋转接块与机械手相连接，两气爪对称安装在旋转接块上，通过气爪手指开合抓取原料及工件，在更换原料或零件时旋转180°。
所述光视自动检测机构包括相机支架和相机，相机固定安装在相机支架的端部， 相机支架伸缩可调。
有益效果
本发明三坐标自动上下料及检测装置，是适用于特定形状原料及工件加工、检测的装置，其包括三维运动机构、机械手执行机构、光视自动检测机构和支架；支架为其它各部件提供支撑，三维运动机构实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的运动，驱使机械手执行机构到达包络空间内任意指定位置，机械手执行机构通过手臂、机械手的转动来调节机械手执行机构的抓举姿态，光视自动检测机构检测加工完成的工件质量，并由机械手执行机构进行分类放置于物料台上。该装置能快速、准确地实现原料及工件在物料台与加工机床之间的搬运，自动检测工件并进行分类；装置具有控制 性能好、定位精度高，移动便捷、操作简单， 生产效率高、生产成本低的特点。
下面结合附图和实施方式对本发明一种三坐标自动上下料及检测装置作进一步详细说明。
图1为本发明三坐标自动上下料及检测装置示意图。
图2为本发明的三维运动机构示意图。
图3为本发明的机械手执行机构示意图。
图4为本发明的光视自动检测机构示意图。
图中
1.三维运动机构 2.机械手执行机构 3.光视自动检测机构 4.支架5. X 轴端盖6. X轴导轨 7. X轴丝杠 8. X轴驱动电机9. X轴导轨滑块10. Y轴端盖11.Y轴导轨 12. Y轴驱动电机 13. Y轴导轨滑块 14. Y轴丝杠15. Z轴驱动电机 16. Z轴端盖 17. Z轴丝杠 18. Z轴导轨滑块 19. Z轴导轨20.固定块 21.基座 22.伺服电机23.手臂24.机械手25.旋转电机26.旋转轴27.旋转接块28.气爪29.相机支架30.相机具体实施方式
本实施例是对于特定形状原料及工件加工、检测的三坐标自动上下料及检测装置，特别适用于批量生产、自动加工的需求。
参阅图1、图2，本发明三坐标自动上下料及检测装置由三维运动机构1、机械手执行机构2、光视自动检测机构3和支架4组成；支架4为其他各部件提供支撑，三维运动机构I实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的运动，驱使机械手执行机构2到达包络空间内任意指定位置，机械手执行机构2通过手臂23、机械手24的转动来调节执行机构的抓举姿态，光视自动检测机构3检测加工完成的工件质量，由机械手执行机构2分类放置于物料台上。
三维运动机构包括X轴导轨6、Y轴导轨11、Ζ轴导轨19、X轴丝杠7、Υ轴丝杠14、 Z轴丝杠17、Χ轴驱动电机8、Υ轴驱动电机12、Ζ轴驱动电机15、X轴导轨滑块9、Y轴导轨滑块13、Z轴导轨滑块18、X轴端盖5、Y轴端盖10、Z轴端盖16 ；
在X轴方向上Χ轴导轨6为两根分别固定安装在平行放置、底端固定连接的长方形支架4的上部，两根X轴导轨6上分别设置有滑动连接的X轴导轨滑块9，X轴丝杠7位于其中一根X轴导轨6的上方与X轴导轨滑块9连接，X轴端盖5分别固定安装在X轴导轨6与X轴丝杠7的两端，两个X轴端盖5起到限位作用。X轴驱动电机8安装在X轴端盖 5的外侧，联轴器的两端分别与X轴驱动电机8输出轴、X轴丝杠7输入端相连接，X轴丝杠 7带动X轴导轨滑块9在X轴导轨6上移动，另一根X轴导轨6上的X轴导轨滑块9从动， 实现在X轴方向上的运动。
在Y轴方向上Υ轴导轨11固定连接在两个X轴导轨滑块9上，Y轴导轨11上设置有滑动连接的Y轴导轨滑块13，Y轴丝杠14位于Y轴导轨11侧面与Y轴导轨滑块13连接，两个Y轴端盖10固定安装在Y轴导轨11与Y轴丝杠14的两端，两个Y轴端盖10同时起到限位作用。Y轴驱动电机12设置在Y轴端盖10的外侧，通过联轴器和Y轴丝杠14输入端相连接，Y轴驱动电机12驱动Y轴丝杠14转动，Y轴丝杠14带动Y轴导轨滑块13在 Y轴导轨11上移动，实现Y轴方向上的运动。
在Z轴方向上Z轴导轨19与Y轴导轨滑块13固定连接，Z轴导轨19上设置有 Z轴导轨滑块18，Z轴丝杠17位于Z轴导 轨19的前部与Z轴导轨滑块18连接，两个Z轴端盖16固定安装在Z轴导轨19与Z轴丝杠17的两端部，两Z轴端盖16同时起到限位作用；Z轴驱动电机15安装在Z轴端盖16的上端部，通过联轴器和Z轴丝杠17输入端相连接；Z轴驱动电机15驱动Z轴丝杠17转动，Z轴丝杠17带动Z轴导轨滑块18在Z轴导轨 19上移动，实现Z轴方向上的运动。
参见图3，机械手执行机构2主要包括固定块20、基座21、伺服电机22、手臂23、 机械手24、旋转接块27和气爪28 ;基座21通过固定块20侧面的螺纹孔安装在Z轴导轨滑块18上，手臂23与基座21相连接，手臂23内安装有伺服电机22和心轴；伺服电机22固定在手臂23内壁上，通过伺服电机22驱动手臂23实现在180°内转动。机械手24通过旋转轴26与手臂23相连接，旋转电机25固定安装在机械手24内，通过旋转电机25带动同步齿带传动系统，驱动旋转轴26旋转，实现机械手24在180°内转动。旋转接块27与机械手24相连接，气爪28对称安装在旋转接块27上，通过气爪28手指开合来抓取原料及工件，在更换原料或零件时旋转180°，两气爪28协调工作实现自动上、下料及提高生产效率的作用。在机械手执行机构2中，通过手臂23、机械手24的旋转来调节机械手执行机构的 抓举姿态。
如图4所示，光视自动检测机构3包括相机支架29和相机30 ;相机支架29固定 连接在支架4上，相机支架29伸缩可调，相机30固定安装在相机支架29的下端部。通过 拍摄气爪28上已加工完成的特定型号的工件，对工件特征、螺纹质量进行检测，检测其工 件是否合格；并由机械手执行机构2分别放置于物料台的不同地方。
本发明三坐标自动上下料及检测装置，能快速准确地实现原料及工件在物料台与 加工机床之间的搬运，自动检测加工工件质量并进行分类；装置操作简单、移动便捷、控制 性能好，特别适用于批量生产、自动加工的需求。
权利要求
1.一种三坐标自动上下料及检测装置，其特征在于包括三维运动机构、机械手执行机构、光视自动检测机构和支架；支架为其它各部件提供支撑，三维运动机构实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的运动，驱使机械手执行机构到达包络空间内任意指定位置，机械手执行机构通过手臂、机械手的转动来调节执行机构的抓举姿态，光视自动检测机构检测加工完成的工件质量，由机械手执行机构分类放置于物料台上；所述三维运动机构包括X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、X轴丝杠、Y轴丝杠、Z轴丝杠、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机、X轴导轨滑块、Y轴导轨滑块、Z轴导轨滑块、X轴端盖、Y轴端盖、Z轴端盖，所述X轴导轨为两根，分别安装在平行放置、底端固连的长方形支架上部，两根X轴导轨上设有X轴导轨滑块，X轴丝杠位于其中一根X轴导轨的上方与X轴导轨滑块连接，X轴端盖分别固定安装在X轴导轨与X轴丝杠的两端，并起到限位作用；x轴驱动电机位于X轴端盖的外侧，联轴器的两端分别与X轴驱动电机输出轴、X轴丝杠输入端连接，X轴丝杠带动X轴导轨滑块在X轴导轨上移动，另一根X轴导轨上的X轴导轨滑块从动；所述Y轴导轨固连在两个X轴导轨滑块上，Y轴导轨上设有Y轴导轨滑块，Y轴丝杠位于Y轴导轨侧面与Y轴导轨滑块连接，两个Y轴端盖固定安装在Y轴导轨与Y轴丝杠的两端，并起到限位作用；γ轴驱动电机位于Y轴端盖的外侧，通过联轴器与Y轴丝杠输入端连接，Y轴丝杠带动Y轴导轨滑块在Y轴导轨上移动；所述Z轴导轨与Y轴导轨滑块固连，Z轴导轨上设有Z轴导轨滑块，Z轴丝杠位于Z轴导轨的前部与Z轴导轨滑块连接，两个Z轴端盖固定安装在Z轴导轨与Z轴丝杠的两端，并起到限位作用；Z轴驱动电机位于Z轴端盖的上端部，通过联轴器与Z轴丝杠输入端相连接；Z轴丝杠带动Z轴导轨滑块在Z轴导轨上移动；所述机械手执行机构包括固定块、基座、手臂、伺服电机、机械手、旋转接块、气爪，基座通过固定块与Z轴导轨滑块固连，手臂位于基座下方，一端与基座连接，另一端与机械手通过旋转轴相连接；伺服电机固定在手臂内壁上，通过联轴器与心轴连接，伺服电机驱动手臂在180°内转动；旋转电机位于机械手内部，旋转电机驱动旋转轴旋转，实现机械手在180°内转动；旋转接块与机械手相连接，两气爪对称安装在旋转接块上，通过气爪手指开合抓取原料及工件，在更换原料或零件时旋转180°。
2.根据权利要求1所述的三坐标自动上下料及检测装置，其特征在于所述光视自动检测机构包括相机支架和相机，相机固定安装在相机支架的端部，相机支架伸缩可调。
全文摘要
本发明公开了一种三坐标自动上下料及检测装置，其包括三维运动机构、机械手执行机构、光视自动检测机构和支架；支架为其它各部件提供支撑，三维运动机构实现X轴、Y轴、Z轴三个方向的运动，驱使机械手执行机构到达包络空间内任意指定位置，机械手执行机构通过手臂、机械手的转动来调节机械手执行机构的抓举姿态，光视自动检测机构检测加工完成的工件质量，并由机械手执行机构进行分类放置于物料台上。本发明装置能快速、准确地实现原料及工件在物料台与加工机床之间的搬运，自动检测工件并进行分类；装置操作简单、移动便捷，控制性能好、检测精度高；特别适用于批量生产、自动加工的需求。
文档编号B25J9/02GK102990458SQ20121048827
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者白晶, 洪杰, 沈东莹, 王文杰, 牛军龙, 秦现生, 王润效, 谭小群, 王森 申请人:西北工业大学