一种串并混联冲压上下料机械手的制作方法
【专利摘要】一种串并混联冲压上下料机械手，其包括基座、大臂、中臂、小臂和端拾器，所述大臂主要包括大臂主件和连于基座与大臂主件之间的U型件、第一伸缩杆和第二伸缩杆，通过第一和第二伸缩杆的驱动，可实现大臂相对于基座的二维转动；所述中臂采用平行四边形机构，通过第三伸缩杆的驱动，可实现中臂相对于大臂的一维转动；所述小臂主要包括第二框型件和双菱形机构，通过第一伺服电机、第四和第五伸缩杆的驱动，可实现小臂相对于中臂的两维转动和一维移动；所述端拾器与花键轴固接，利用第二伺服电机通过同步带组件带动花键组件，从而带动末端端拾器，可实现端拾器相对于小臂的一维转动运动。本发明工作空间大、运动灵活、承载力大、可调整能力强。
【专利说明】
一种串并混联冲压上下料机械手
技术领域
[0001 ]本发明属于机器人技术领域，特别是涉及一种机械手。
【背景技术】
[0002]冲压作为一种很重要的加工方法，其加工效率很高，并且应用极为广泛。冲压自动化生产线是冲压技术的发展趋势，上下料机械手是冲压自动化生产线上最重要的组成部分之一，上下料机械手的好坏直接影响到冲压加工的生产效率。目前，上下料机械手大都是串联结构的机械手，串联结构的机械手具有控制简单、工作空间大、运动灵活等优点，但是，大都存在承载和可调整能力较差的缺陷。因此，开发新型的工作空间大、运动灵活、承载力大、可调整能力强的新型冲压上下料机械手尤为重要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种工作空间大、运动灵活、承载力大、可调整能力强的串并混联冲压上下料机械手。
[0004]本发明包括基座、大臂、中臂、小臂和端拾器，其中基座与大臂连接，大臂与中臂连接，中臂与小臂连接，小臂与端拾器连接。所述大臂包括大臂主件、U型件、一对第一球副、一对第二球副、第一伸缩杆和第二伸缩杆;其中大臂主件的一端通过一对第二球副与第一伸缩杆和第二伸缩杆的一端连接，该第一和第二伸缩杆分别通过第一球副与基座的一侧连接;U型件的底部与基座另一侧通过第六转动轴转动连接，该U型件上端通过第五转动轴与大臂主件连接;通过第一伸缩杆和第二伸缩杆的驱动，可实现机械手的大臂主件相对于基座的二维转动，且大臂相对于基座的两个转动相互垂直，所述第一伸缩杆和第二伸缩杆结构相同。所述中臂包括第一 H型连杆，第一框型件、第二 H型连杆和第三伸缩杆，其中第一 H形连杆的一端通过第一转动轴与上述大臂主件的另一端的上端连接，该第一 H型连杆的另一端通过第二转动轴与第一框型件的上端连接;第二 H形连杆的一端通过另一个第一转动轴与上述大臂主件的另一端的下端连接，该第二 H型连杆的另一端通过另一个第二转动轴与第一框型件的下端连接;第三伸缩杆的一端通过第四转动轴与上述大臂主件的中部连接，该第三伸缩杆的另一端通过第三转动轴与第二 H型连杆的中部连接，通过第三伸缩杆的驱动，可实现中臂相对于大臂的一维转动。所述小臂包括第一伺服电机、第二框型件、第四伸缩杆、第五伸缩杆、第三H型连杆、第四H型连杆、第五H型连杆、第六H型连杆、第七H型连杆、第八H型连杆、第三伺服电机、花键轴和花键套;其中第一伺服电机的机身与上述第一框型件的上端支耳固接，所述第一伺服电机的输出轴与第二框型件上端的支耳固接，第一框型件的下端支耳与第二框型件的下端支耳通过轴连接;第三H型连杆的一端和第八H型连杆的一端通过第十三转动轴与上述第二框型件的中部连接，第三H型连杆的另一端通过第八转动轴与第四H型连杆的一端连接，第八H型连杆的另一端通过另一个第八转动轴与第七H型连杆的一端连接，第四H型连杆的另一端通过第九转动轴与第六H型连杆的一端连接，第七H型连杆的另一端通过另一个第九转动轴与第五H型连杆的一端连接;第二伺服电机与第十一转动轴固接，第四H型连杆中部和第七H型连杆的中部通过第^^一转动轴连接，第五H型连杆的另一端和第六H型连杆的另一端通过第十转动轴连接，花键套穿过第十一转动轴上的轴孔，并且其轴向方向相对于第十一转动轴保持相对固定，但其绕自身轴线有一个转动自由度，花键轴穿过第十转动轴上的轴孔，并且其轴向方向相对于第十转动轴相对固定，但其绕自身轴线有一个转动自由度，花键轴和花键套通过花键配合连接，使花键轴相对于花键套的轴向方向有一个移动自由度;所述花键轴轴线、花键套轴线、第十转动轴上的轴孔轴线和第十一转动轴上的轴孔轴线均相互共线;所述第二伺服电机通过同步带组件带动花键套转动，从而通过花键套与花键轴的配合带动末端端拾器相对于小臂的一维转动;第四伸缩杆的一端通过第七转动轴与上述第二框型件的上部连接，该第四伸缩杆的另一端通过另一个第七转动与上述第三H型连杆的中上部连接;第五伸缩杆的一端通过第十二转动轴与上述第二框型件的下部连接，该第五伸缩杆的另一端通过另一个第十二转动与上述第八H型连杆的中下部连接;通过第四伸缩杆和第五伸缩杆的协调驱动，可实现小臂的伸缩运动和绕十三转动轴的一维转动。在整个机械臂中除第六转动轴竖直安装外，其余均相互平行水平安装。
[0005]通过第一伺服电机的驱动，可实现小臂相对于中臂的一维转动即小臂绕电机轴所在的中心线的转动，通过第二伺服电机的驱动，可实现端拾器绕小臂中花键轴所在的中心线的一维转动，利用端拾器抓取工件，通过大臂、中臂和小臂上的五个伸缩杆和两个伺服电机驱动，可实现工件在自动化冲压生产线上的高效流转。
[0006]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0007]工作空间大、运动灵活、承载力大、可调整能力强。
【附图说明】
[0008]图1为本发明立体示意简图。
[0009]图2为本发明大臂和中臂的示意简图。
[0010]图3为本发明小臂的示意简图。
[0011 ]图4为本发明端拾器与小臂的局部联接示意图。
[0012]图5为本发明第十转动轴与第十一转动轴结构示意图。
[0013]图中:1.基座、2.大臂、3.中臂、4.小臂、5.端拾器、6.工件、7.压机、8、8'.第一球畐IJ、9.第一伸缩杆、10.第二伸缩杆、I IUl7.第二球副、12.大臂主件、13、13'第一转动轴、14.第一H型连杆、15、15'.第二转动轴、16.第一框型件、17.第二H型连杆、18.第三转动轴、19.第三伸缩杆、20.第四转动轴、21.第五转动轴、22.U型件、23.第六转动轴、24.第一伺服电机、25、25/.第七转动轴、26.第二框型件、27.第四伸缩杆、28.第三H型连杆、29、297.第八转动轴、30.第四H型连杆、31.第二伺服电机、32、32/.第九转动轴、33.第五H型连杆、34.花键轴、35.第十转动轴、36.第六H型连杆、37.花键套、38.第^^一转动轴、39.第七H形连杆、40.第八H形连杆、41、4^.第十二转动轴、42.第五伸缩杆、43.第十三转动轴、44.同步带组件。
【具体实施方式】
[0014]在图1所示的串并混联冲压上下料机械手示意图中，基座I与大臂2连接，大臂与中臂3连接，中臂与小臂4连接，小臂与端拾器5连接，端拾器抓取工件6，送入压机7。
[0015]如图2所示，所述大臂中的大臂主件12的一端通过一对第二球副11、11'与第一伸缩杆9和第二伸缩杆10的一端连接，该第一和第二伸缩杆分别通过第一球副8、8'与基座的一侧连接;U型件22的底部与基座另一侧通过第六转动轴23转动连接，该U型件上端通过第五转动轴21与大臂主件连接;通过第一伸缩杆和第二伸缩杆的驱动，可实现机械手的大臂主件相对于基座的二维转动，且大臂相对于基座的两个转动相互垂直，所述第一伸缩杆和第二伸缩杆结构相同。所述中臂中的第一H形连杆14的一端通过第一转动轴13与上述大臂主件的另一端的上端连接，该第一 H型连杆的另一端通过第二转动轴15与第一框型件的上端连接;第二H形连杆17的一端通过另一个第一转动轴13'与上述大臂主件的另一端的下端连接，该第二H型连杆的另一端通过另一个第二转动轴15'与第一框型件16的下端联接;第三伸缩杆19的一端通过第四转动轴20与上述大臂主件的中部连接，该第三伸缩杆的另一端通过第三转动轴18与第二 H型连杆的中部连接，通过第三伸缩杆的驱动，可实现中臂相对于大臂的一维转动。
[0016]如图3、图4和图5所示，所述小臂中的第一伺服电机24的机身与上述第一框型件的上端支耳固接，所述第一伺服电机的输出轴与第二框型件26上端的支耳固接，第一框型件的下端支耳与第二框型件的下端支耳通过转轴连接;第三H型连杆28的一端和第八H型连杆40的一端通过第十三转动轴43与上述第二框型件的中部连接，第三H型连杆的另一端通过第八转动轴29与第四H型连杆30的一端连接，第八H型连杆的另一端通过另一个第八转动轴29'与第七H型连杆39的一端连接，第七H型连杆的另一端通过第九转动轴32与第五H型连杆33的一端连接，第四H型连杆的另一端通过另一个第九转动轴32'与第六H型连杆36的一端连接;第二伺服电机31与第十一转动轴38固接，第四H型连杆中部和第七H型连杆的中部通过第十一转动轴连接，第五H型连杆的另一端和第六H型连杆的另一端通过第十转动轴35连接，花键套37穿过第十一转动轴上的轴孔，并且其轴向方向相对于第十一转动轴保持相对固定，但其绕自身轴线有一个转动自由度，花键轴34穿过第十转动轴上的轴孔，并且其轴向方向相对于第十转动轴相对固定，但其绕自身轴线有一个转动自由度，花键轴和花键套通过花键配合连接，使花键轴相对于花键套的轴向方向有一个移动自由度;所述花键轴轴线、花键套轴线、第十转动轴上的轴孔轴线和第十一转动轴上的轴孔轴线均相互共线;所述第二伺服电机通过同步带组件44带动花键套转动，从而通过花键套与花键轴的配合带动末端端拾器相对于小臂的一维转动;第四伸缩杆27的一端通过第七转动轴25与上述第二框型件的上部连接，该第四伸缩杆的另一端通过另一个第七转动25'与上述第三H型连杆的中上部连接;第五伸缩杆42的一端通过第十二转动轴41与上述第二框型件的下部连接，该第五伸缩杆的另一端通过另一个第十二转动41'与上述第八H型连杆的中下部连接;通过第四伸缩杆和第五伸缩杆的协调驱动，可实现小臂的伸缩运动和绕十三转动轴的一维转动。
[0017]在整个机械臂中除第六转动轴竖直安装外，其余均相互平行水平安装。
[0018]通过第一伺服电机的驱动，可实现小臂相对于中臂的一维转动即小臂绕电机轴所在的中心线的转动，通过第二伺服电机的驱动，可实现端拾器绕小臂中花键轴所在的中心线的一维转动。利用端拾器抓取工件，通过大臂、中臂和小臂上的五个伸缩杆和两个伺服电机驱动，可实现工件在自动化冲压生产线上的高效流转。
【主权项】
1.一种串并混联冲压上下料机械手，其包括基座、大臂、中臂、小臂和端拾器，其中基座与大臂连接，大臂与中臂连接，中臂与小臂连接，小臂与端拾器连接，所述中臂包括第一 H型连杆，第一框型件、第二 H型连杆和第三伸缩杆，其中第一 H形连杆的一端通过第一转动轴与上述大臂主件的另一端的上端连接，该第一 H型连杆的另一端通过第二转动轴与第一框型件的上端连接，第二 H形连杆的一端通过另一个第一转动轴与上述大臂主件的另一端的下端连接，该第二 H型连杆的另一端通过另一个第二转动轴与第一框型件的下端连接，第三伸缩杆的一端通过第四转动轴与上述大臂主件的中部连接，该第三伸缩杆的另一端通过第三转动轴与第二 H型连杆的中部连接，其特征在于:所述大臂包括大臂主件、U型件、一对第一球副、一对第二球副、第一伸缩杆和第二伸缩杆，其中大臂主件的一端通过一对第二球副与第一伸缩杆和第二伸缩杆的一端连接，该第一和第二伸缩杆分别通过第一球副与基座的一侧连接，U型件的底部与基座另一侧通过第六转动轴转动连接，该U型件上端通过第五转动轴与大臂主件连接，所述第一伸缩杆和第二伸缩杆结构相同； 所述小臂包括第一伺服电机、第二框型件、第四伸缩杆、第五伸缩杆、第三H型连杆、第四H型连杆、第五H型连杆、第六H型连杆、第七H型连杆、第八H型连杆、第三伺服电机、花键轴和花键套，其中第一伺服电机的机身与上述第一框型件的上端支耳固接，所述第一伺服电机的输出轴与第二框型件上端的支耳固接，第一框型件的下端支耳与第二框型件的下端支耳通过转轴连接，第三H型连杆的一端和第八H型连杆的一端通过第十三转动轴与上述第二框型件的中部连接，第三H型连杆的另一端通过第八转动轴与第四H型连杆的一端连接，第八H型连杆的另一端通过另一个第八转动轴与第七H型连杆的一端连接，第四H型连杆的另一端通过第九转动轴与第六H型连杆的一端连接，第七H型连杆的另一端通过另一个第九转动轴与第五H型连杆的一端连接，第二伺服电机与第十一转动轴固接，第四H型连杆中部和第七H型连杆的中部通过第十一转动轴连接，第五H型连杆的另一端和第六H型连杆的另一端通过第十转动轴连接，花键套穿过第十一转动轴上的轴孔，并且其轴向方向相对于第十一转动轴保持相对固定，但其绕自身轴线有一个转动自由度，花键轴穿过第十转动轴上的轴孔，并且其轴向方向相对于第十转动轴相对固定，但其绕自身轴线有一个转动自由度，花键轴和花键套通过花键配合连接，使花键轴相对于花键套的轴向方向有一个移动自由度；所述花键轴轴线、花键套轴线、第十转动轴上的轴孔轴线和第十一转动轴上的轴孔轴线均相互共线;所述第二伺服电机通过同步带组件带动花键套转动，从而通过花键套与花键轴的配合带动末端端拾器相对于小臂的一维转动，第四伸缩杆的一端通过第七转动轴与上述第二框型件的上部连接，该第四伸缩杆的另一端通过另一个第七转动与上述第三H型连杆的中上部连接，第五伸缩杆的一端通过第十二转动轴与上述第二框型件的下部连接，该第五伸缩杆的另一端通过另一个第十二转动与上述第八H型连杆的中下部连接。2.根据权利要求1所述的串并混联冲压上下料机械手，其特征在于:除第六转动轴竖直安装外，其余转动轴均相互平行水平安装。
【文档编号】B25J9/10GK106040896SQ201610580526
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月22日 公开号201610580526.0, CN 106040896 A, CN 106040896A, CN 201610580526, CN-A-106040896, CN106040896 A, CN106040896A, CN201610580526, CN201610580526.0
【发明人】金振林, 赵裕明, 程龙军
【申请人】燕山大学