一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手的制作方法

本实用新型涉及机械手技术领域，具体涉及一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手。

背景技术：

注塑机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械，它可以减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。在提高注塑成型机的生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。

注塑机械手的组成一般由执行系统、驱动系统、控制系统等组成。执行和驱动系统主要是为了完成手臂的正常功能而设计，通过气动或饲服电机来驱动机械部件的运转，达到取物及后续加工的功能。

日本、韩国、中国台湾等先进国家或地区的品牌机械手功能简单，仅能将产品从注塑机中取出，走直线、斜线，完成简单的取放工作，不能走弧形等其它异形线路，也无法实现更多的功能，如抛光打磨等。如果要实现打磨抛光功能，生产企业需要购买很多模具监视器、装夹治具、多关节机械人等高端设备来完成后续的工作。而购买这些设备成本太高，而且占用厂房内有限的空间，增加了产线的复杂程度，也给维修带来了困难。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，我们提出了一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手，通过在机械手上增加抛光打磨工具，对控制系统进行相应改进，实现产品取放和抛光打磨一体化，达到提高自动化程度，提高抛光效率、降低成本的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案。

一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手，包括可移动支撑平台、设置于所述可移动支撑平台上的执行机构和用于操控所述执行机构动作的控制系统，所述执行机构包括夹取机构、固定座和末端执行装置，所述固定座设置于所述夹取机构下端，所述末端执行装置设置于所述固定座上。

优选的，所述固定座包括第一固定板、第二固定板、四个支撑立柱、护罩钣金和用于固定所述末端执行装置的两个夹紧机构；

所述第一固定板水平固定于所述夹取机构上；所述第二固定板平行设置于所述第一固定板下方，通过所述的四个支撑立柱连接；

所述第二固定板的中心设有可供所述末端执行装置的主轴穿过的通孔；

所述护罩钣金围设于所述第一固定板和所述第二固定板的外缘，所述第一固定板、所述第二固定板和所述护罩钣金形成可容纳所述末端执行装置主体的容纳腔，所述末端执行装置的工作端位于所述第二固定板的下方；

所述的两个夹紧机构对称设置于所述通孔两侧的第二固定板上。

优选的，所述夹紧机构位于所述第二固定板的上端面。

优选的，所述夹紧机构为抱紧仿形板，所述抱紧仿形板一端固定于所述第二固定板上，另一端伸向所述通孔卡紧抛光设备的主轴。

优选的，所述第二固定板上还设有两个张紧块，所述张紧块的外沿与所述第二固定板的外沿平齐。

优选的，所述张紧块的侧面设有用于固定所述护罩钣金的小孔。

优选的，所述第二固定板上设有凹槽，所述张紧块和所述抱紧仿形板固定于所述凹槽中。

优选的，所述末端执行装置为平板式砂光机、气动砂磨机、盘式抛光机、往复式磋磨机、散打式砂光机、旋转铣刀、旋转打磨机、3D打印头、点胶头、移印机、烫金机、激光雕刻机、切割机、具有吸取功能或抱夹功能的治具。

优选的，所述可移动支撑平台为三轴、五轴、六轴、七轴或八轴全伺服机构。

通过以上技术方案，本实用新型可获得如下有益效果：

本实用新型将机械手的执行机构与抛光打磨工具相结合，使机械手兼具夹取产品功能和对产品进行打磨抛光的功能，而且可以走空间弧形等异形，实现自动化生产，不需额外购买或安装辅助装置。与以前相比，本实用新型的使用可降低设备成本60％以上，而且打磨工具与夹取机械手的一体化设计占用的空间极少，节省空间90％以上。因此，本实用新型可极大的降低企业的生产成本，减少中间环节，节省了人工，提升了工作效率。本实用新型可以进行以前多关节机器人才能干的复杂工作，是中国民族品牌大机器人行业首次出现超越日本同行的技术。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例所公开的一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手的控制系统结构图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手控制流程图；

图3为本实用新型实施例所公开的一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手在使用状态的主视结构示意图；

图4为本实用新型实施例所公开的一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手在使用状态的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例所公开的一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手的主视结构示意图；

图6为本实用新型实施例所公开的一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手的立体结构示意图。

图中数字所表示的相应部件名称：

1.固定座 2.平板式砂光机 3.快换夹具装置

11.第一固定板 12.第二固定板 121.通孔 122.凹槽

123.第二侧孔 13.支撑立柱 14.护罩钣金

15.抱紧仿形板 16.容纳腔 17.张紧块

171.小孔 21.抛光棉 111.第一侧孔

具体实施方式

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作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。

下面结合实施例和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例.

如图1所示，一种具有柔性插补多轴联动功能的坐标桁架式注塑伺服机械手，包括可移动支撑平台、设置于所述可移动支撑平台上的执行机构和用于操控所述执行机构动作的控制系统，所述控制系统包括：

a.机械手控制系统CPU，用于将收到的信息转化为可识别的机器语言，并对接收到的信息进行处理，将处理结果信号传输给执行机构；如将产品的3D图档导入CAM软件生成产品的NC路径，这样能直接被控制系统CPU所识别；

b.HMI人机交互界面，用于操控机械手，控制机械手的运行与停止、系统参数的读写以及IO的监控；

c.抗干扰DC电源，用于为HMI人机交互界面提供单独稳定的DC 电源,控制信号输入装置；

d.输入输出模块，用于采集机械手本体或者外部的信号后转换成开关信号后被机械手控制系统CPU读取识别；

e.网络型伺服驱动器接口，用于连接总线型伺服驱动器；

f、伺服电机，用于执行机械手控制系统CPU的指令；

g.备用总线型伺服驱动器接口，作为备用接口，用于连接总线型伺服驱动器，来进行多轴运动控制，同时也可做多轴联动，直线以及圆弧插补；

h.通讯接口，用于备用功能的二次开发及外围设备的接入。

如图2所示，前述的控制系统操作步骤如下：

(1)通过CAM软件导出工件的CNC加工路径；

(2)机械手控制系统CPU通过简单处理直接读取CNC加工程式，实现多轴联动、多轴插补；

(3)产品注塑完成后，注塑机开模，机械手的执行机构抓取注塑产品；

(4)机械手的执行机构沿着预设的路径移动到特定位置，把产品放置于定位治具中；

(5)执行机构上的抛光设备根据机械手控制系统CPU的预设路径对产品进行抛光打磨。

如图3、图4和图5所示，机械手的执行机构包括夹取机构、固定座1和末端执行装置，夹取机构为现有的结构，本实施例中设备上所有的改造都在原有的夹取机构上进行的；末端执行装置为平板式砂光机2，固定座1设置于夹取机构的快换夹具装置3下端，平板式砂光机2固定于固定座1上，其抛光端为抛光棉21。

如图6所示，固定座1包括第一固定板11、第二固定板12、四个支撑立柱13、护罩钣金14和用于固定平板式砂光机2的两个夹紧机构，此处的夹紧机构为抱紧仿形板15。第一固定板11和第二固定板12的大小和结构相同，均为圆形、矩形或正方形板状结构，本例中选取它们的形状均为正方形板状结构，这种结构重心稳定，在制造 和使用过程中都较为方便。

第一固定板11水平固定于夹取机构下端的快换夹具装置3上，第二固定板12平行设置于第一固定板11下方，它们的四个顶角通过四个支撑立柱13固定，支撑立柱13的两端通过平头螺钉或沉头螺钉固定连接。第二固定板12的中心设有可供平板式砂光机2的主轴穿过的通孔121，通孔121的为圆形或正方形。护罩钣金14围设于第一固定板11和第二固定板12的外缘，第一固定板11、第二固定板12和护罩钣金14形成一个可容纳平板式砂光机2主体的三维容纳腔16，而平板式砂光机2的抛光端位于第二固定板12的下方，这样便于对产品抛光。

两个抱紧仿形板15对称设置于通孔121两侧的第二固定板12的上端面。抱紧仿形板15一端设有两个腰型孔，通过紧固螺栓锁紧于第二固定板12上，另一端的形状与穿过通孔121的平板式砂光机的主轴匹配，为半圆形或弧形，目的是通过两个抱紧仿形板15将平板式砂光机抱住卡紧，使平板式砂光机2与固定座1成为稳定的结构，不会因工作的震动而出现脱落或错位等问题。

前述的夹紧机构也可为其它形状或结构，只要能够夹紧平板式砂光机，使平板砂光机与安装座成为稳定的一体结构均可，这些变化均在本实用新型的保护范围内。

护罩钣金14通过第一固定板11上的第一侧孔111、第二固定板12上的第二侧孔123固定。同时，第二固定板12上还设有两个张紧块17，张紧块17为长条状结构，其外沿与第二固定板12的外沿平齐，张紧块上设有两个圆孔，通过螺钉固定在第二固定板12上，且张紧块17的侧面设有用于安装固定护罩钣金14的小孔171。张紧块17的设置，进一步保证了护罩钣金14安装的稳定性。

护罩钣金14的设置使第一固定板11和第二固定板12之间的空间成为隐蔽的容纳腔16，提高了生产的安全性。

第二固定板12上设有凹槽122，张紧块17和抱紧仿形板15均固定于凹槽122中。这种结构使安装更为稳定牢固，不会因长期的使用 而出现松动现象。

新增的抛光打磨设备对机械手的负载能力提了更高的要求，在设计上可选择大功率的伺服电机，并且采用高惯量的伺服电机。

上述的平板式砂光机可根据生产中的使用需要替换为气动砂磨机、盘式抛光机、往复式磋磨机、散打式砂光机、旋转铣刀、旋转打磨机、3D打印头、点胶头、移印机、烫金机、激光雕刻机、切割机、具有吸取功能或抱夹功能的治具。

现有技术中，是通过软件编程方法将产品的3D图档转化为机器语言，由于产品的复杂性，导致工作量太大，编程效率很低。而本实用新型将机械手与末端执行装置相结合，使原有机械手的执行机构兼具夹取产品功能和对弧形等异形产品进行打磨抛光等后续加工的功能，实现自动化生产。同时，机械手控制系统CPU可将产品的3D图档导入CAM软件生成产品的NC路径，能直接被控制系统CPU所识别，操作简单方便。这样即使产品的表面是曲面、产品形状各异等问题都可以迎刃而解，我们的设备可以平稳顺畅地对产品表面、产品周边进行精细抛光打磨，为客户节约成本，操作简单方便，更省时。

综上所述，本实用新型节省了多关节机器人，可降低设备成本60％以上，而且末端执行装置与夹取机械手的一体化设计使设备占用的空间节省90％以上。本实用新型可极大的降低企业的生产成本及空间，减少中间环节，节省人工，提升工作效率，具有极广极强的应用前景。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。