一种双轨数控横梁式机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种双轨数控横梁式机械手，其包括平行相对设置且无限延展的第一X轴导轨和第二X轴导轨，分别与所述第一X轴导轨和所述第二X轴导轨垂直且互相平行设置的第一Y轴导轨和第二Y轴导轨，分别与所述第一X轴导轨、所述第二X轴导轨、所述第一Y轴导轨和所述第二Y轴导轨垂直的升降机构，所述升降机构设置于所述第一Y轴导轨和所述第二Y轴导轨之间且所述升降机构上设置有Z轴导轨、能够自动夹起物料并将物料移载到指定位置的货叉装置、驱动货叉装置上下运动的Z轴控制单元。本实用新型能够实现抓手在X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨上的上下、左右、前后运动，实现周转箱物料的自动化抓取和存放，定位准确、效率高，操作方便。
【专利说明】
一种双轨数控横梁式机械手
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种机械手，具体地涉及一种双轨数控横梁式机械手。
【背景技术】
[0002]随着国家电网省级计量中心的建设，计量检定任务已大部分集中到省计量中心进行，随之带来的是市、县、乡镇供电所电能表的存储与管理问题。在计量工具管理过程中，需要将电能表周转箱从计量货柜转移到流水线线体或其他货柜上，或者从计量货柜或其他货柜转移到电能表流水线线体上，则需要移载电能表周转箱的装置，常规有通过人工小车进行搬运，这种形式仍需要大量的人力劳动，不能实现自动化取放，效率低，任务量大。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种结构简单，操作使用方便的智能双轨数控横梁式机械手，能够实现电能计量器具存储柜中的计量器具，自动化程度高，定位精确。
[0004]本实用新型采用以下技术方案:
[0005]—种双轨数控横梁式机械手，其特征在于，包括:
[0006]第一 X轴导轨和第二 X轴导轨，所述第一 X轴导轨和所述第二 X轴导轨互相平行且无限延展地设置，所述第一 X轴导轨和所述第二 X轴导轨通过X轴支撑架连接；
[0007]第一Y轴导轨和第二 Y轴导轨，所述第一 Y轴导轨和所述第二 Y轴导轨互相平行且分别与所述第一 X轴导轨、所述第二 X轴导轨垂直，所述第一 Y轴导轨、所述第二 Y轴导轨与所述X轴支撑架构成X-Y运动平面；
[0008]升降机构，所述升降机构设置于所述第一Y轴导轨和所述第二Y轴导轨之间且所述升降机构设置有与所述第一 X轴导轨、所述第二 X轴导轨、所述第一 Y轴导轨、所述第二 Y轴导轨垂直的Z轴导轨、驱动所述Z轴导轨上下运动的Z轴控制单元、自动夹起物料并将物料移载到指定位置的货叉装置，所述Z轴导轨与所述第一 X轴导轨和所述第二 X轴导轨构成X-Z运动平面，且所述Z轴导轨与所述第一 Y轴导轨和所述第二 Y轴导轨构成Y-Z运动平面；
[0009]控制单元，所述控制单元包括设置于所述第一X轴导轨的第一 X轴控制单元、设置于所述第二 X轴导轨的第二 X轴控制单元、设置于所述第一 Y轴导轨的Y轴控制单元，设置于所述Z轴导轨的Z轴控制单元、Z轴滑块(6031)。
[0010]在本实用新型中，所述第一X轴控制单元包括第一X轴伺服电机、第一X轴齿轮、第一X轴齿条、第一 X轴滑块，在所述第一 X轴滑块上设置第一 X轴齿轮，在所述第一 X轴齿轮上方设置所述第一 X轴伺服电机，所述第一 X轴伺服电机与所述第一 X轴齿轮连接，所述第一 X轴齿轮与所述第一 X轴齿条连接，所述第一 X轴滑块滑动地设置在所述第一 X轴导轨上。
[0011]在本实用新型中，所述第二X轴控制单元包括第二X轴伺服电机、第二X轴齿轮、第二 X轴齿条、第二 X轴滑块，在所述第二 X轴滑块上设置有第二 X轴齿轮，在所述第二 X轴齿轮上方设置所述第二 X轴伺服电机，所述第二 X轴伺服电机与所述第二 X轴齿轮连接，所述第二X轴齿轮与所述第二 X轴齿条连接，所述第二 X轴滑块滑动地设置在所述第二 X轴导轨上。
[0012]在本实用新型中，所述Z轴控制单元设置于所述Z轴滑块上且包括Z轴伺服电机、与所述Z轴伺服电机连接的Z轴减速机、连接所述Z轴减速机的Z轴驱动轴，连接所述Z轴驱动轴的Z轴驱动轴安装板、与所述Z轴减速机连接的Z轴齿轮带。
[0013]在本实用新型中，所述货叉装置设置于所述Z轴导轨上且包括安装基板、第一机械臂、第二机械臂、第一花键轴、第二花键轴、丝轴、第一电机组件和第二电机组件。
[0014]在本实用新型中，所述第一花键轴和所述第二花键轴互相平行且均垂直于平行相对设置的所述第一机械臂和所述第二机械臂，且所述第一花键轴和所述第二花键轴之间通过第一链条、第二链条连接，所述丝轴平行于所述第一花键轴和所述第二花键轴且设置在所述第一花键轴和所述第二花键轴之间，所述丝轴通过第三链条与所述第一电机组件相连且通过第四链条与所述第二电机组件相连。
[0015]在本实用新型中，所述第一X轴导轨和所述第二X轴导轨下方设置有多个支撑腿。
[0016]在本实用新型中，所述货叉装置通过Z轴滑块设置在所述Z轴齿轮带上，并通过所述Z轴齿轮带完成所述货叉装置的上下运动。
[0017]积极有益效果:
[0018]本实用新型的一种双轨数控横梁式机械手通过第一X轴导轨、第二 X轴导轨、第一 Y轴导轨、第二Y轴导轨、升降机构共同作用，通过控制单元控制，驱动伺服电机，借助于货叉装置中机械臂的伸缩与抓紧实现电能计量器具的上下、左右、前后等全方位的移动，实现计量器具存储柜中的计量器具的自由抓取与存放，结构布局合理，操作方便，自动化程度高，工作效率高。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型一种双轨数控横梁式机械手的装配图；
[0020]图2为本实用新型一种双轨数控横梁式机械手中货叉装置的立体图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]如图1所示，一种双轨数控横梁式机械手，包括:
[0023]第一 X轴导轨I和第二 X轴导轨2，第一 X轴导轨I和第二 X轴导轨2互相平行且无限延展地设置，第一 X轴导轨I和第二 X轴导轨I通过X轴支撑架9连接；
[0024]第一 Y轴导轨3和第二 Y轴导轨4，第一 Y轴导轨3和第二 Y轴导轨4互相平行且分别与第一 X轴导轨I和第二X轴导轨2垂直，第一 Y轴导轨3和第二 Y轴导轨4与X轴支撑架9构成X-Y运动平面；
[0025]升降机构6，所述升降机构6设置于第一Y轴导轨3和第二 Y轴导轨4之间且升降机构6设置有与第一 X轴导轨1、第二 X轴导轨2、第一 Y轴导轨3、第二 Y轴导轨4垂直的Z轴导轨602、驱动Z轴导轨602上下运动的Z轴控制单元603、自动夹起物料并将物料移载到指定位置的货叉装置601，Z轴导轨602与第一 X轴导轨I和所述第二X轴导轨2构成X-Z运动平面，且Z轴导轨602与第一 Y轴导轨3和第二 Y轴导轨4构成Y-Z运动平面；
[0026]控制单元，控制单元包括设置于第一X轴导轨I的第一 X轴控制单元105、设置于第二X轴导轨2的第二X轴控制单元204、设置于第一 Y轴导轨3的Y轴控制单元304、设置于Z轴导轨602的Z轴控制单元603、Z轴滑块(6031)。
[0027]在这种结构布局中，可使货叉装置601沿着第一X轴导轨I和第二 X轴导轨2、第一 Y轴导轨3和第二 Y轴导轨4方向移动，从而确定了货叉装置601的X轴坐标位置和Y轴坐标位置。也可以使货叉装置601沿着Z轴导轨602上下运动，从而确定了货叉装置601的Z轴坐标的位置，实现了货叉装置601在X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标的空间定位。其中，第一 X轴控制单元105能够控制第一 X轴导轨I的运动状态，第二 X轴控制单元204能够控制第二 X轴导轨2的运动状态，Z轴控制单元603控制Z轴导轨602的运动状态。在本实施例中，所述物料优选地为电能表周转箱。
[0028]在具体实施例中，第一X轴控制单元105包括第一X轴伺服电机101、第一X轴齿轮102、第一 X轴齿条103、第一 X轴滑块104，在所述第一 X轴滑块104上设置第一 X轴齿轮102，在第一X轴齿轮102上方设置第一X轴伺服电机101，第一X轴伺服电机101与第一X轴齿轮102连接，第一 X轴齿轮102与第一 X轴齿条103连接，第一 X轴滑块104滑动地设置在第一 X轴导轨I上。在本实施例中，第一X轴控制单元105还配置有伺服驱动器，通过PLC控制系统下达驱动命令，通过驱动伺服驱动器来驱动第一 X轴伺服电机101的运动，在PLC应用领域，该技术为本领域技术人员熟知的内容，在此不做累述。
[0029]在具体实施例中，第二X轴控制单元204包括第二X轴伺服电机203、第二X轴齿轮205、第二 X轴齿条201、第二 X轴滑块202，在第二 X轴滑块202上设置有第二 X轴齿轮205，在第二 X轴齿轮205上方设置第二 X轴伺服电机203，第二 X轴伺服电机203与第二 X轴齿轮205连接，第二 X轴齿轮205与第二 X轴齿条201连接，第二 X轴滑块202滑动地设置在第二 X轴导轨2上。在本实施例中，通过第二X轴滑块202的滑动，带动设置在第二X轴滑块202上的各部分组件，诸如第二 X轴伺服电机203、第二 X轴齿轮205等，第二 X轴伺服电机203带动第二 X轴齿轮205旋转，在第二X轴齿条201的拉紧作用下，带动第二X轴滑块202在第二X轴导轨2上滑动，从而实现了在在第二X轴导轨2的运动。
[0030]在具体实施例中，Z轴控制单元603设置于Z轴滑块6031上且包括Z轴伺服电机6035、与Z轴伺服电机6035连接的Z轴减速机6032、连接Z轴减速机6032的Z轴驱动轴6033，连接Z轴驱动轴6033的Z轴驱动轴安装板6034、与Z轴减速机6032连接的Z轴齿轮带6306。在本实施例中，Z轴伺服电机6035在PLC控制系统的控制下，驱动Z轴减速机6032的运动，Z轴减速机6032所产生的力传输到Z轴齿轮带6306上，货叉装置601通过Z轴滑块6031设置在Z轴齿轮带6306上，在Z轴滑块6031的滑动作用下，Z轴齿轮带6306带动货叉装置601进行上下运动。
[0031]在具体实施例中，第一X轴导轨I和第二X轴导轨2下方设置有多个支撑腿5，用于支撑线体。支撑腿5的数量可根据现场流水线的长度设定。
[0032]在本实施例中，本实用新型的材质为立柱，额定起重量:>50kg。
[0033]如图2所示，货叉装置601设置于Z轴导轨602上且包括安装基板6011、第一机械臂6012、第二机械臂6013、第一花键轴6014、第二花键轴6015、丝轴6017、第一电机组件6016和第二电机组件6018。
[0034]在具体实施例中，第一花键轴6014和第二花键轴6015互相平行且均垂直于平行相对设置的第一机械臂6012和第二机械臂6013，且第一花键轴6014和第二花键轴6015之间通过第一链条(图中未示出)、第二链条(图中未示出)连接，丝轴6017平行于第一花键轴6014和第二花键轴6015，且丝轴6017设置在第一花键轴6014和第二花键轴6015之间，丝轴6017通过第三链条(图中未示出)与第一电机组件6016相连且通过第四链条(图中未示出)与第二电机组件6018相连。在本实施例中，第一链条绕第一花键轴6014、第一机械臂6012和第二花键轴6015在紧张器(图中未示出)的作用下拉紧或放松，第二链条绕第一花键轴6014、第二机械臂6013和第二花键轴6015在紧张器(图中未示出)的作用下拉紧或放松，第三链条在第一电机组件6016的驱动下拉紧或放松，第四链条在第二电机组件6018的驱动下拉紧或放松。当第三链条(图中未示出)、第四链条(图中未示出)处于拉紧状态，第一机械臂I和第二机械臂2在丝轴6017之间的距离变小，第一机械臂6012和第二机械臂6013靠拢，第一机械臂6012和第二机械6013上的周转箱处于夹紧状态，周转箱被固定卡牢。当电机组件6016驱动时，第一花键轴6014、第二花键轴6015在链条张紧器(图中未示出)的作用下，第一链条(图中未示出)和第二链条(图中未示出)处于拉紧状态，第一机械臂6012和第二机械臂6013向前伸出，周转箱被送到密集柜指定的位置。
[0035]本实用新型的操作步骤如下:当需要从密集柜中取出周转箱时，密集柜通常设置在第一X轴导轨I和第二X轴导轨2之间，常规的密集柜设置有滚动万向轮，可自由移动，通常密集柜在第一 X轴导轨I和第二 X轴导轨2之间能够移动，当确定在密集柜中某一计量存储单元取出周转箱时，启动密集柜，使密集柜打开。本实用新型在第一 X轴导轨1、第二 X轴导轨2、第一Y轴导轨3、第二Y轴导轨4、升降机构6的配合下，使货叉装置601能够在三维空间中自由移动，对货叉装置601进行空间位置定位，货叉装置601承载周转箱，当对周转箱定位后，升降机构6中的货叉装置601伸出其机械臂(第一机械臂6012和第二机械臂6013)抓取周转箱，抓取方式为:在货叉装置601中，丝轴6017的一侧通过第三链条(图中未示出)与第一电机组件6016连接，丝轴6017另一侧通过第四链条(图中未示出)与第二电机组件6018连接，当第一电机组件6016中使第一电机张紧的张紧块和第二电机组件6018中使第二电机张紧的张紧块处于拉紧状态时，第三链条、第四链条处于拉紧状态，第一机械臂6012和第二机械臂6013的距离在丝轴6017上变小，第一机械臂6012和第二机械臂6013靠拢，第一机械臂6012和第二机械臂6013上的周转箱处于夹紧状态，周转箱被固定卡牢。然后，在升降机构6通过Z轴伺服电机6035驱动，进行上下运动，根据需要进行垂直方向或水平方向升降或移动，在空间坐标中的某个固定位置中，将抓取的周转箱放置到流水线线体上或其他需要放入指定的存储位置，在一个优选的实施例中取出的周转箱在升降机构6作用下下降到与升起机构接驳的人工小车上，升起机构在Z轴伺服电机6035的驱动下，通过Z轴齿轮带6306的带动使升起机构上升，执行其他操作，放置到人工小车上的周转箱被移载到其他需要的地方。
[0036]当需要将周转箱从流水线线体上或人工小车上放置到密集柜中时，以将周转箱从人工小车放置到密集柜上为例，首先，在货叉装置601与人工小车的接驳处，通过货叉装置601上的光电定位机构对来料进行感应、定位，当确定来料时，货叉装置601上机械臂(第一机械臂6012和第二机械臂6013)重复上述抓取动作。周转箱抓取后，密集柜可移动到本实用新型的Y轴导轨(第一 Y轴导轨3或第二 Y轴导轨4)附近，启动密集柜，使密集柜打开，货叉装置601通过第一电机组件6016的驱动，第一花键轴6014、第二花键轴第二花键轴6015在链条张紧器的作用下，第一链条和第二链条处于拉紧状态，第一机械臂6012和第二机械臂6013向前伸出，周转箱被送到密集柜指定的位置，完成了周转箱的移载。然后在升降机构6的配合下复位或者进行下一步的抓取、移载操作。完成了周转箱的自动化移载过程。本实用新型结构布局合理，操作方便，自动化程度高，工作效率高。
[0037]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这些【具体实施方式】仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本实用新型的范围。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。
【主权项】
1.一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于，包括: 第一 X轴导轨(I)和第二 X轴导轨(2)，所述第一 X轴导轨(I)和所述第二 X轴导轨(2)互相平行且无限延展地设置，所述第一 X轴导轨(I)和所述第二 X轴导轨(I)通过X轴支撑架(9)连接； 第一 Y轴导轨(3)和第二 Y轴导轨(4)，所述第一 Y轴导轨(3)和所述第二 Y轴导轨(4)互相平行且分别与所述第一 X轴导轨(I)和所述第二 X轴导轨(2)垂直，所述第一 Y轴导轨(3)、所述第二 Y轴导轨(4)与所述X轴支撑架(9)构成X-Y运动平面； 升降机构(6)，所述升降机构(6)设置于所述第一 Y轴导轨(3)和所述第二 Y轴导轨(4)之间且所述升降机构(6)设置有与所述第一X轴导轨(I)、所述第二X轴导轨(2)、所述第一Y轴导轨(3)、所述第二Y轴导轨(4)垂直的Z轴导轨(602)、自动夹起物料并将物料移载到指定位置的货叉装置(601)，所述Z轴导轨(602)与所述第一 X轴导轨(1)、所述第二 X轴导轨(2)构成X-Z运动平面，且所述Z轴导轨(602)、所述第一 Y轴导轨(3)和所述第二 Y轴导轨(4)构成Y-Z运动平面； 控制单元，所述控制单元包括设置于所述第一 X轴导轨(I)的第一 X轴控制单元(105)、设置于所述第二 X轴导轨(2)的第二X轴控制单元(204)、设置于所述第一 Y轴导轨(3)的Y轴控制单元(304)，设置于所述Z轴导轨(602)的Z轴控制单元(603)、Z轴滑块(6031)。2.根据权利要求1所述的一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于:所述第一X轴控制单元(105)包括第一 X轴伺服电机(101)、第一 X轴齿轮(102)、第一 X轴齿条(103)、第一 X轴滑块(104)，在所述第一X轴滑块(104)上设置第一X轴齿轮(102)，在所述第一X轴齿轮(102)上方设置所述第一X轴伺服电机(101)，所述第一X轴伺服电机(101)与所述第一X轴齿轮(102)连接，所述第一 X轴齿轮(102)与所述第一 X轴齿条(103)连接，所述第一 X轴滑块(104)滑动地设置在所述第一 X轴导轨(I)上。3.根据权利要求1所述的一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于:所述第二X轴控制单元(204)包括第二X轴伺服电机(203)、第二X轴齿轮(205)、第二X轴齿条(201)、第二X轴滑块(202)，在所述第二X轴滑块(202)上设置有第二X轴齿轮(205)，在所述第二X轴齿轮(205)上方设置所述第二 X轴伺服电机(203)，所述第二 X轴伺服电机(203)与所述第二 X轴齿轮(205)连接，所述第二 X轴齿轮(205)与所述第二 X轴齿条(201)连接，所述第二 X轴滑块(202)滑动地设置在所述第二 X轴导轨(2)上。4.根据权利要求1所述的一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于:所述Z轴控制单元(603)设置于所述Z轴滑块(6031)上且包括Z轴伺服电机(6035)、与所述Z轴伺服电机(6035)连接的Z轴减速机(6032)、连接所述Z轴减速机(6032)的Z轴驱动轴(6033)、连接所述Z轴驱动轴(6033)的Z轴驱动轴安装板(6034)、与所述Z轴减速机(6032)连接的Z轴齿轮带(6306)。5.根据权利要求1所述的一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于:所述货叉装置(601)设置于所述Z轴导轨(602)上且包括安装基板(6011)、第一机械臂(6012)、第二机械臂(6013)、第一花键轴(6014)、第二花键轴(6015)、丝轴(6017)、第一电机组件(6016)和第二电机组件(6018)。6.根据权利要求5所述的一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于:所述第一花键轴(6014)和所述第二花键轴(6015)互相平行且均垂直于平行相对设置的所述第一机械臂(6012)和所述第二机械臂(6013)，且所述第一花键轴(6014)和所述第二花键轴(6015)之间通过第一链条、第二链条连接，所述丝轴(6017)平行于所述第一花键轴(6014)和所述第二花键轴(6015)且设置在所述第一花键轴(6014)和所述第二花键轴(6015)之间，所述丝轴(6017)通过第三链条与所述第一电机组件(6016)相连且通过第四链条与所述第二电机组件(6018)相连。7.根据权利要求1或2所述的一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于:所述第一X轴导轨(I)和所述第二 X轴导轨(2)下方设置有多个支撑腿(5)。8.根据权利要求4所述的一种双轨数控横梁式机械手，其特征在于:所述货叉装置(601)设置在所述Z轴齿轮带(6306)上，并通过所述Z轴齿轮带(6306)完成所述货叉装置(601)的上下运动。
【文档编号】B25J15/08GK205630666SQ201620300865
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】余义宙, 周彩霞, 李强本, 夏存岳, 葛宪飞, 赵纪威, 吴培, 郭楠, 袁乐乐, 巩蕾
【申请人】郑州三晖电气股份有限公司