一种三自由度机械手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化机械设备领域，特别是指一种三自由度机械手。
【背景技术】
[0002]机械手是一种模拟人手操作的自动化设备，它可以按照固定程序抓取、搬运物件或夹持工具完成有些特定的操作。应用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现自动化生产过程，也可在有害环境下进行操作，改善劳动环境，保证工人安全。
[0003]目前，机械手装置已经广泛应用于各种工业生产等领域。如传送带搬运，注塑机取件，产品装箱等。常用的机械手普遍存在结构复杂、成本高、控制精度低等不足。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种结构简单、成本低，控制精度较高的三自由度机械手。
[0005]基于上述目的本发明提供的一种三自由度机械手，包括:分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置的X轴单元、Y轴单元和Z轴单元；
[0006]所述X轴单元，包括:沿X轴方向延伸的固定方钢，所述固定方钢上表面设置带有X轴滑块的X轴导轨，所述X轴滑块上固定有X轴基板，所述X轴基板上设置一伺服电机，所述伺服电机的电机轴上设置一滚轮；所述固定方钢上沿所述X轴导轨还设置有皮带，所述皮带通过皮带轮与所述滚轮相连；
[0007]所述Y轴单元，包括:一端固定在所述X轴基板上、且沿Y轴方向延伸的Y轴铝型材，所述Y轴铝型材的一侧面上设置带有Y轴滑块的Y轴导轨，所述Y轴滑块上固定有Y轴基板；所述Y轴铝型材另一端设置有Y轴气缸，所述Y轴气缸的活塞杆固定连接至所述Y轴基板；
[0008]所述Z轴单元，包括:Z轴招型材、固定连接至所述Y轴基板的Z轴基座；所述冗轴铝型材沿Z轴方向延伸，且其一侧面上设置带有Z轴滑块的Z轴导轨，所述Z轴滑块与所述Z轴基座固定连接；所述Z轴基座上还设置有Z轴气缸，所述Z轴气缸的活塞杆固定连接至所述Z轴铝型材的底端；所述Z轴铝型材的底端还设置有用于安装作业工具的扩展连接板。
[0009]优选的，所述X轴单元还包括X轴拖链；所述X轴基板上设置X轴拖链上固定板，所述固定方钢上设置X轴拖链下固定板；所述X轴拖链的两端分别连接所述X轴拖链上固定板和X轴拖链下固定板，所述伺服电机的电源线和控制线置于所述X轴拖链内。
[0010]优选的，所述固定方钢的两端分别设置有左极限感应块和右极限感应块；所述X轴基板下表面的左右两端分别设置左极限感应装置和右极限感应装置。
[0011]优选的，所述固定方钢上设置有取物感应块和置物感应块；所述X轴基板下表面设置有取物感应装置和置物感应装置。
[0012]优选的，所述Y轴单元还包括Y轴拖链；所述Y轴基板上设置Y轴拖链上固定板，所述Y轴铝型材上设置Y轴拖链下固定板，所述Y轴拖链的两端分别连接所述Y轴拖链上固定板和Y轴拖链下固定板，所述Y轴气缸的气管和控制线置于所述Y轴拖链内。
[0013]优选的，所述Y轴铝型材上，于Y轴气缸活塞杆的最大和最小行程位置处，各设置一个Y轴油压缓冲器。
[0014]优选的，所述Y轴基板的下端还设置有防落气缸，用于防止所述实例中机械手气源出现故障时Z轴铝型材自由下落。
[0015]优选的，所述Z轴单元还包括Z轴拖链；所述Z轴铝型材上部设置Z轴拖链上固定板，所述Y轴基板上部设置Z轴拖链下固定板；所述Z轴拖链的两端分别连接所述Z轴拖链上固定板和Z轴拖链下固定板，所述Z轴气缸的气管和控制线置于所述Y轴拖链内。
[0016]优选的，所述Z轴铝型材通过Z轴下连接板与所述Z轴铝型材的底端固定连接，所述Z轴导轨的上端处设置上挡块；所述Z轴基座的上下两端各设置一个Z轴油压缓冲器。
[0017]优选的，所述扩展连接板上设置有用于安装作业工具的吸盘和/或夹具。
[0018]从上面所述可以看出，本发明提供的三自由度机械手，通过分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置的X轴单元、Y轴单元和Z轴单元；实现了三个自由度、每个自由度的控制行程可以根据需要进行调整，满足多种工业现场需求；伺服电机与直线气缸响应速度快且准，提高了工作精度和生产效率；负载能力强，工作过程安全可靠；机械手末端执行装置为开放性扩展连接板，可以根据需求连接不同的治具配合实际需求。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明实施例的三自由度机械手总体结构示意图；
[0021]图2为本发明实施例的X轴单元结构示意图；
[0022]图3为本发明实施例的Y轴单元结构示意图；
[0023]图4为本发明实施例的Z轴单元结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0025]本发明实施例提供了一种三自由度机械手，包括:X轴单元、Y轴单元和Z轴单元，上述三个单元分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置，即本实施例的三自由度机械手能够实现沿空间直角坐标系下的X、Y、Z三个坐标轴方向的运动。
[0026]参考图1和图2，所述X轴单元包括:沿X轴方向延伸的固定方钢2。固定方钢2通过内六角螺钉与一个机座I固定，机座I位于整个三自由度机械手的最底部，用于承载和固定三自由度机械手的其他各部分机构。固定方钢2的上表面设置带有X轴滑块(未示出)的X轴导轨3，本实施例中，设置有两条X轴导轨3，每条X轴导轨3上设置有两个X轴滑块；在其他实施例中，根据具体的工作需要，X轴滑块和X轴导轨可以选择设置为其他数量。四个X轴滑块上固定了一 X轴基板4，X轴基板4上安装有电机安装板5，伺服电机6通过与减速机7相连后安装于电机安装板5上，伺服电机6的电机轴上设置一滚轮8。固定方钢2上沿所述X轴导轨3还设置有皮带9，皮带9通过安装于固定方钢2两端的皮带固定块10安装在固定方钢2上，并且皮带固定块10可用于调节皮带9的松紧。皮带9通过皮带轮与滚轮8相连，本实施例中，皮带9通过两个皮带轮与滚轮8相连，在其他实施例中，根据具体的工作需要，皮带轮还可以设置为其他数量。
[0027]工作时，伺服电机6带动滚轮8旋转，通过皮带轮和皮带9的传动，使X轴基板4通过X轴滑块沿X轴导轨进行往复移动。
[0028]进一步的，固定方钢2上还设置有电气控制箱11，其内部设置了本实施例中的伺服电机以及各个气缸的电源模块和控制模块。相应的，本实施例的X轴单元还包括一 X轴拖链12 ;本实施例中，X轴拖链12由多个链节首尾依次转动连接，以形成一中空的链状结构，其中空部分能够用于走线。X轴基板4上设置X轴拖链上固定板13，固定方钢2上设置X轴拖链下固定板14，X轴拖链12的两端分别连接X轴拖链上固定板13和X轴拖链下固定板14 ;其中，X轴拖链下固定板14为长形槽状结构，X轴拖链12靠近与X轴拖链下固定板14相连处的一部分能够置于其内，X轴拖链12运动时会受到X轴拖链下固定板14的引导作用，以进行规则运动，具有较高的稳定性。伺服电机6的电源线和控制线由电气控制箱11引出后，置于X轴拖链12内；X轴单元工作时，X轴基板4会带动伺服电机6的电源线和控制线进行往复运动，X轴拖链12能够对于伺服电机6的电源线和控制线的运动起到限制和引导作用，保证其使用寿命。
[0029]进一步的，固定方钢2的两端分别设置有左极限感应块15和右极限感应块16 ;相应的，X轴基板4下表面的左右两端分别设置左极限感应装置(未示出)和右极限感应装置(未示出)，左极限感应装置和右极限感应装置优选的为磁感应接近开关；在其他实施例中，左极限感应装置和右极限感应装置也可以选用红外感应器，激光感应器，或是其他的物体探测装置。左极限感应装置和右极限感应装置用于在X轴基板4的运动过程中，对左极限感应块15和右极限感应块16的感测，以保证X轴基板4不会运动超过左右极限位置。例如，X轴基板4向左运动过程中，逐渐接近左极限位置，左极限感应装置会感应到左极限感应块15，并产生感应信号并发送至控制模块，在控制模块的控制下控制伺服电机6紧急制动，防止装置撞坏。
[0030]参考图1和图3，所述Y轴单元包括:一端固定在X轴基板4上、且沿Y轴方向延伸的Y轴铝型材17。Y轴铝型材17通过Y轴连接板18(图2中示出)固定在X轴基板4上。Y轴铝型材17的一个侧面上设置带有Y轴滑块(未示出)的Y轴导轨19 ;本实施例中，Y轴导轨19有两条，每条Y轴导轨19上设置有两个Y轴滑块；在其他实施例中，根据具体的工作需要，Y轴滑块和Y轴导轨可以选择设置为其他数量。四个Y轴滑块上固定了一Y轴基板20。Y轴气缸21通过Y轴气缸固定板22固定在在Y轴铝型材17的另一端；Y轴基板20上还延伸