高速桁架机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高速桁架机械手，支撑架上的X方向轨道上能滑动的设有第一滑块，固定于第一滑块上的第二滑块上能直线往复滑动的设有Y方向轨道，固定Y方向轨道上的第三滑块上能沿纵向直线往复滑动的设有Z方向轨道，机械夹爪安装支架能转动定位于Z方向轨道下端，机械夹爪安装支架旋转轴的轴向与Z方向形成135度夹角，第一、二机械夹爪对称分布于机械夹爪安装支架的旋转轴两侧，第一、二机械夹爪的轴向形成90度夹角，第一、二、三驱动装置分别驱动第一滑块、Y方向轨道和Z方向轨道运动，旋转驱动装置驱动机械夹爪安装支架旋转，本实用新型的机械手能高速、稳定的运行，运动结束后振动幅度小，两个机械手交替操作速度快，占用空间小。
【专利说明】
高速桁架机械手
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种桁架机械手，特别涉及一种高速桁架机械手。
【背景技术】
[0002]桁架机械手是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备，其通过工业控制器控制机械手完成Χ，γ，ζ三轴之间的联合运动，以实现整套的全自动作业流程，其常用于大型加工设备上，传统的桁架机械手重量重，导向精度低，机械手在运行过程中容易出现大幅振动，导致机械手运行位置精度低，运行速度慢，机械手多为一个或两个沿180度方向翻转实现交替操作，占用空间大，交替操作速度低，更因其体积大重量大加剧了机械手振动幅度，机械手运动到位后不能立即停止，而是在原位摆动一定时间后才停下来，导致加工精度低，加工效率低，给实际生产带来很大的困扰。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种高速桁架机械手，该高速桁架机械手能够高速、稳定的运行，运动结束后振动幅度小，机械手交替操作速度快，占用空间小。
[0004]本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高速桁架机械手，设三个相互垂直的方向分别为X方向、Y方向和Z方向，其中Z方向为竖直方向，包括支撑架、X方向轨道、Y方向轨道、Z方向轨道、机械夹爪安装支架、第一、二机械夹爪、第一、二、三驱动装置、旋转驱动装置和第一、二、三滑块，所述X方向轨道水平安装于支撑架上端，第一滑块能够沿X方向轨道延伸方向滑动定位于X方向轨道上，第二滑块固定安装于第一滑块上，Y方向轨道能够沿Y方向直线往复滑动定位于第二滑块上，第三滑块固定安装于Y方向轨道上，Z方向轨道能够沿Z方向直线往复滑动定位于第三滑块上，机械夹爪安装支架能够转动定位于Z方向轨道下端，所述机械夹爪安装支架旋转轴的轴向与Z方向形成135度夹角，第一、二机械夹爪分别固定安装于机械夹爪安装支架上，且第一、二机械夹爪对称分布于机械夹爪安装支架的旋转轴两侧，第一、二机械夹爪的轴向形成90度夹角，其中第一、二、三驱动装置分别驱动第一滑块、Y方向轨道和Z方向轨道直线运动，旋转驱动装置驱动机械夹爪安装支架旋转。
[0005]作为本实用新型的进一步改进，所述机械夹爪安装支架为等边直角三角形结构，第一、二机械夹爪分别固定安装于等边直角三角形结构的两个直角边所在平面上，机械夹爪安装支架旋转轴位于等边直角三角形结构的斜边所在平面上。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述第一、二机械夹爪和机械夹爪安装支架旋转轴分别位于等边直角三角形结构各边所在平面的中心位置上。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述Z方向轨道下端固定设有一与Z方向呈135度夹角的倾斜支架，机械夹爪安装支架旋转轴能够转动安装于该倾斜支架上。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述旋转驱动装置为旋转气缸。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述X方向轨道呈方形结构，其水平面上和竖直侧壁上均设有直线导轨，第一滑块呈T形结构，第一滑块两垂直的侧壁上均设有导套，各个导套分别对应套设于X方向轨道上的直线导轨上。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述第二滑块上形成若干导套，Y方向轨道上设有至少两条平行的直线导轨，第二滑块上的导套对应套设Y方向轨道的直线导轨上。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述Z方向轨道至少两个相对的侧壁上设有Z方向的直线导轨，第三滑块上形成沿Z方向延伸的U形包覆结构，该U形包覆结构包覆于Z方向轨道外侧，该U形包覆结构内侧壁上形成有若干导套，若干导套对应套设于Z方向轨道侧壁上的直线导轨外侧。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述X方向轨道为方钢管结构，Y方向轨道为低密度高强度铝板结构，Z方向轨道为低密度高强度铸铝型材结构。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述第一、二、三驱动装置均包括伺服电机、齿轮和齿条，所述伺服电机驱动齿轮旋转，齿轮与齿条啮合，齿条分别固定安装于X方向轨道、Y方向轨道和Z方向轨道上，电机分别对应安装于第一、二、三滑块上。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过将机械夹爪安装支架倾斜放置在Z方向轨道下端并绕其转轴旋转，实现了第一、二机械夹爪90度方向转换工位，机械夹爪占用空间小，能够适用狭小空间的产品抓取和放料，并通过在X方向轨道两个相互垂直的面上分别设置直线导轨，在Y方向导轨上设置平行排列的直线导轨，以及在Z方向导轨两相对侧壁上设置直线导轨并采用U形包覆结构的第三滑块对Z方向导轨进行包覆性定位，大大提高了各方向导轨的导向精度，且Y方向导轨和Z方向采用低密度高强度铸铝结构，大大降低了Y方向导轨和Z方向导轨的重量，提高了 Y方向导轨和Z方向导轨的刚度和强度，降低了机械夹爪沿X方向大距离运动时的跳动，即使高速运行的机械夹爪运动到指定位置后也可以立即停止，并进入抓取和放料工作状态，避免其大幅摆动导致的长时间等待，有利于实现机械手沿X、Y、z方向高速运行，实现高效率工作。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的第一立体图；
[0016]图2为图1中A部放大图；
[0017]图3本实用新型的第二立体图；
[0018]图4本实用新型的第三立体图；
[0019]图5为本实用新型的主视图；
[0020]图6为本实用新型的俯视图；
[0021]图7为本实用新型的左视图。
【具体实施方式】
[0022]实施例:一种高速桁架机械手，设三个相互垂直的方向分别为X方向、Y方向和Z方向，其中Z方向为竖直方向，包括支撑架1、Χ方向轨道2、Υ方向轨道3、Ζ方向轨道4、机械夹爪安装支架5、第一、二机械夹爪6、7、第一、二、三驱动装置、旋转驱动装置8和第一、二、三滑块
9、10、11，所述X方向轨道2水平安装于支撑架I上端，第一滑块9能够沿X方向轨道2延伸方向滑动定位于X方向轨道2上，第二滑块10固定安装于第一滑块9上，Y方向轨道3能够沿Y方向直线往复滑动定位于第二滑块10上，第三滑块11固定安装于Y方向轨道3上，Z方向轨道4能够沿Z方向直线往复滑动定位于第三滑块11上，机械夹爪安装支架5能够转动定位于Z方向轨道下端，所述机械夹爪安装支架5旋转轴的轴向与Z方向形成135度夹角，第一、二机械夹爪6、7分别固定安装于机械夹爪安装支架5上，且第一、二机械夹爪6、7对称分布于机械夹爪安装支架5的旋转轴两侧，第一、二机械夹爪6、7的轴向形成90度夹角，其中第一、二、三驱动装置分别驱动第一滑块9、Y方向轨道3和Z方向轨道4直线运动，旋转驱动装置8驱动机械夹爪安装支架5旋转。
[0023]工作时，第一驱动装置驱动第一滑块9滑动实现X方向的进给和退回，第二驱动装置驱动Y方向轨道3沿Y方向滑动实现Y方向进给和退回，第三驱动装置驱动Z方向轨道4升降实现Z方向进给和退回，进而实现机械夹爪安装支架5沿X、Y、Z三个方向的任意运动到三维系统的任意位置实施抓取操作，抓取操作时，机械夹爪安装支架5正反90度旋转，实现第一、二机械夹爪6、7交替到达抓取位和放料位两个工位，实现双机械夹爪同时操作，大大节省了抓取和放料时间，通过机械夹爪安装支架5倾斜放置在Z方向轨道4下端并绕其转轴旋转的结构，实现了第一、二机械夹爪6、790度方向转换工位，机械夹爪占用空间小，能够适用狭小空间的产品抓取和放料，本桁架机械手结构设计巧妙，能够实现高速、稳定的运行，机械手抓取和放料位置精度高，节省空间和生产成本。
[0024]所述机械夹爪安装支架5为等边直角三角形结构，第一、二机械夹爪6、7分别固定安装于等边直角三角形结构的两个直角边所在平面上，机械夹爪安装支架5旋转轴位于等边直角三角形结构的斜边所在平面上，通过将机械夹爪安装支架5设计成等边直角三角形结构方便第一、二机械夹爪6、7的安装定位和90度旋转，该结构简单，稳定性好，当然，机械夹爪安装支架5也可以是其它结构形状，如半圆形结构、环形结构等等。
[0025]所述第一、二机械夹爪6、7和机械夹爪安装支架5旋转轴分别位于等边直角三角形结构各边所在平面的中心位置上。
[0026]所述Z方向轨道4下端固定设有一与Z方向呈135度夹角的倾斜支架12，机械夹爪安装支架5旋转轴能够转动安装于该倾斜支架12上。
[0027]所述旋转驱动装置8为旋转气缸，通过旋转气缸能够快速实现机械夹爪安装支架5的往复旋转，此外也可以是其它结构，如通过电机驱动沿Z方向的转轴旋转，Z方向转轴通过锥形齿轮16进行啮合传动实现转角传动，还可以将锥形齿轮16设计成扇形结构其通过在一定角度范围内具有啮合齿，实现正反转角的限位，保证第一、二机械夹爪6、7转动角度的准确限位，此外还可以通过气缸带动曲柄连杆机构来实现机械夹爪安装支架5的往复旋转，此都为本领域技术人员根据本专利很容易想到的等同替换结构。
[0028]所述X方向轨道2呈方形结构，其水平面上和竖直侧壁上均设有直线导轨13，第一滑块9呈T形结构，第一滑块9两垂直的侧壁上均设有导套14，各个导套14分别对应套设于X方向轨道2上的直线导轨13上，在X方向轨道2两个相互垂直的面上分别设置直线导轨13，大大提高了 X方向导轨的导向精度，降低了机械夹爪沿X方向大距离运动时的跳动，即使高速运行的机械夹爪运动到指定位置后也可以立即停止，停止后机械夹爪振动幅度小，能够实现快速进入抓取状态，大大提高了机械手的工作效率。
[0029]所述第二滑块10上形成若干导套14，Υ方向轨道3上设有至少两条平行的直线导轨13，第二滑块10上的导套14对应套设Y方向轨道3的直线导轨13上，通过两条平行的直线导轨13大大提高了机械手沿Y方向的运动精度。
[0030]所述Z方向轨道4至少两个相对的侧壁上设有Z方向的直线导轨13，第三滑块11上形成沿Z方向延伸的U形包覆结构，该U形包覆结构包覆于Z方向轨道4外侧，该U形包覆结构内侧壁上形成有若干导套14，若干导套14对应套设于Z方向轨道4侧壁上的直线导轨13外侧，通过采用包覆结构的第三滑块11将Z方向轨道4进行包覆，并在Z方向导轨两至少两相对侧壁上设置直线导轨13，提高了机械手沿Z方向的导向精度，有利于提高Z方向轨道4的刚度和强度，大大降低机械手运行时的振动幅度，提高机械手工作效率。
[0031]所述X方向轨道2为方钢管结构，Y方向轨道3为低密度高强度铝板结构，Z方向轨道4为低密度高强度铸铝型材结构，通过采用低密度高强度铝材设计Y方向轨道3和Z方向轨道4，并将Z方向轨道4设计成多镂空的型材结构，既有效提高了 Y方向轨道3和Z方向轨道4的刚性和强度，又大大降低了二者的重量，尤其是Z方向轨道4，大大降低了机械手运行过程中的振动，能够实现机械手运行到指定位置后立即停止，并进入抓取和放料工作状态，避免其大幅摆动导致的长时间等待，有利于实现机械手沿X、Y、Z方向高速运行，实现高效率工作。
[0032]所述第一、二、三驱动装置均包括电机15、齿轮16和齿条17，所述电机15驱动齿轮16旋转，齿轮16与齿条17啮合，齿条17分别固定安装于X方向轨道2、Υ方向轨道3和Z方向轨道4上，电机15分别对应安装于第一、二、三滑块9、10、11上，通过电机15驱动齿轮16齿条17结构实现机械手沿三个相互垂直方向的运动，该种传动机构传动精度高，齿条17本身兼具导向功能，保证了机械手运动的位置精度，此外也可以是其它传动机构如链轮传动机构等等，此为本领域技术人员根据本专利很容易想到的等同替换结构。
【主权项】
1.一种高速桁架机械手，其特征在于:设三个相互垂直的方向分别为X方向、Y方向和Z方向，其中Z方向为竖直方向，包括支撑架(I)、X方向轨道(2)、Y方向轨道(3)、Z方向轨道(4)、机械夹爪安装支架(5)、第一、二机械夹爪(6、7)、第一、二、三驱动装置、旋转驱动装置(8)和第一、二、三滑块(9、10、11)，所述X方向轨道水平安装于支撑架上端，第一滑块能够沿X方向轨道延伸方向滑动定位于X方向轨道上，第二滑块固定安装于第一滑块上，Y方向轨道能够沿Y方向直线往复滑动定位于第二滑块上，第三滑块固定安装于Y方向轨道上，Z方向轨道能够沿Z方向直线往复滑动定位于第三滑块上，机械夹爪安装支架能够转动定位于Z方向轨道下端，所述机械夹爪安装支架旋转轴的轴向与Z方向形成135度夹角，第一、二机械夹爪分别固定安装于机械夹爪安装支架上，且第一、二机械夹爪对称分布于机械夹爪安装支架的旋转轴两侧，第一、二机械夹爪的轴向形成90度夹角，其中第一、二、三驱动装置分别驱动第一滑块、Y方向轨道和Z方向轨道直线运动，旋转驱动装置驱动机械夹爪安装支架旋转。2.根据权利要求1所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述机械夹爪安装支架为等边直角三角形结构，第一、二机械夹爪分别固定安装于等边直角三角形结构的两个直角边所在平面上，机械夹爪安装支架旋转轴位于等边直角三角形结构的斜边所在平面上。3.根据权利要求2所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述第一、二机械夹爪和机械夹爪安装支架旋转轴分别位于等边直角三角形结构各边所在平面的中心位置上。4.根据权利要求1所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述Z方向轨道下端固定设有一与Z方向呈135度夹角的倾斜支架(12)，机械夹爪安装支架旋转轴能够转动安装于该倾斜支架上。5.根据权利要求1或4所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述旋转驱动装置为旋转气缸。6.根据权利要求1所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述X方向轨道呈方形结构，其水平面上和竖直侧壁上均设有直线导轨(13)，第一滑块呈T形结构，第一滑块两垂直的侧壁上均设有导套(14)，各个导套分别对应套设于X方向轨道上的直线导轨上。7.根据权利要求1所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述第二滑块上形成若干导套，Y方向轨道上设有至少两条平行的直线导轨，第二滑块上的导套对应套设Y方向轨道的直线导轨上。8.根据权利要求1所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述Z方向轨道至少两个相对的侧壁上设有Z方向的直线导轨，第三滑块上形成沿Z方向延伸的U形包覆结构，该U形包覆结构包覆于Z方向轨道外侧，该U形包覆结构内侧壁上形成有若干导套，若干导套对应套设于Z方向轨道侧壁上的直线导轨外侧。9.根据权利要求1所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述X方向轨道为方钢管结构，Y方向轨道为低密度高强度铝板结构，Z方向轨道为低密度高强度铸铝型材结构。10.根据权利要求1所述的高速桁架机械手，其特征在于:所述第一、二、三驱动装置均包括伺服电机(15)、齿轮(16)和齿条(17)，所述伺服电机驱动齿轮旋转，齿轮与齿条嗤合，齿条分别固定安装于X方向轨道、Y方向轨道和Z方向轨道上，电机分别对应安装于第一、二、三滑块上。
【文档编号】B25J9/02GK205438550SQ201620127946
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月19日
【发明人】张鲁春, 冒亚根, 陈亚杰
【申请人】苏州凯林捷机器人科技有限公司