专利名称：多自由度移载机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械手，特别是一种多自由度移载机械手，主要适用于多自由度
(三维定长度、一维定角度)抓取、移载和放置单一的矩形物体。
背景技术：
随着社会的进步，科学的发展，自动化工序以其高效、节能、出错率低等优点已经 在社会生产中占据重要的作用。然而现有技术中，当需要多自由度抓取、移载和放置物体 时，通常采用机器人来完成，机器人通过计算机和伺服控制技术可实现多自由度任意位置 和角度的位移(简称柔性系统)，但其价格昂贵、技术支持较复杂。然而，当机械手只需在三 维定长度定角度位移时，若选用机器人来完成此项任务就会出现功能过剩，引起投资的极 大浪费，况且国内市场尚未找到具有这种多自由度的机械手。发明一种专用于矩形物体多 自由度(三维定长度、一维定角度)抓取、移载和放置的机械手显得十分必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述存在的问题提供一种结构简单、成本低，能 实现三维定长度、一维定角度抓取、移载和放置单一矩形物体的多自由度移载机械手，旨在 使被传送物体的长度位移和角位移准确，抓取与放置的动作更加简化、快捷和可靠。
本发明所采用的技术方案是多自由度移载机械手，具有机架，其特征在于所述 机架上安装可实现多自由度动作的连接件，该连接件另一端与手爪连接。 所述连接件包括垂直安装在机架上的Y轴无杆气缸，Y轴无杆气缸的滑块上固定 安装与之垂直的X轴无杆气缸，X轴无杆气缸的滑块上安装回转机构，该回转机构的回转中 心线同时垂直于Y轴无杆气缸和X轴无杆气缸的轴线，回转机构的输出端通过伸縮气缸与 手爪连接。利用X轴无杆气缸和Y轴无杆气缸的工作行程实现机械手在X、Y 二维方向上的 动作。 所述回转机构包括固定架和安装在固定架上的气缸，其活塞杆通过驱动板与齿条 连接，该齿条长度方向的轴线与活塞杆轴线位于同一平面内且相互平行，齿条与齿轮啮合， 齿轮一侧端面上安装伸縮气缸。工作时，由气缸驱动，通过齿轮齿条传动，实现角度任意可 调的回转机构，比目前市场上的回转气缸体积小力矩大。 所述驱动板上设置导向杆，其轴线与活塞杆轴线位于同一平面内且相互平行，导
向杆外套与之匹配且固定安装在固定架上的导向套，利用相互匹配的导向杆和导向套，克
服气缸和齿轮齿条工作时产生的力不平衡，确保回转机构工作的稳定性。 所述手爪包括与伸縮气缸连接的气爪，该气爪的动作端连接手指，主要用于抓取
矩形物体，可抓取的最大尺寸约为180X120X65(mm)，最大质量为2kg。 所述机架底部安装一组导向滑块，该组导向滑块的滑动方向与回转机构的回转中
心线长度方向相同，可通过伺服系统控制整个机架在导向滑块的带动下，实现机械手在Z
轴上任意位置的准确定位。
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本发明的有益效果是本发明将X、 Y轴无杆气缸、机架导向滑块、回转机构以及 手爪等单元合理组合和配置，使机械手能简洁快速的完成多自由度(三维定长度、一维定 角度)抓取、移载和放置矩形物体，较之现有技术中所采用的柔性系统，大大降低了工作成 本，减轻了技术支持负担，同时避免了因任务较简单(相对于柔性系统所能完成的任务来 说)引起的资源浪费。
图l是本发明的主视图。 图2是本发明的左视图。 图3是本发明中回转机构气缸压縮状态的剖视图。 图4是本发明中回转机构气缸拉伸状态的主视图。 图5是图3的A-A向剖视图。 图6是图5的B-B向剖视图。
具体实施例方式
如图1、图2所示，本实施例包括机架2，其上通过四支等高立柱垂直安装Y轴无杆 气缸7， Y轴无杆气缸7的滑块上固定安装与之垂直的X轴无杆气缸8， X轴无杆气缸8的滑 块上安装回转机构6，该回转机构的回转中心线同时垂直于Y轴无杆气缸7和X轴无杆气缸 8的轴线，回转机构6的输出端通过伸縮气缸5与手爪连接；本例中，手爪包括与伸縮气缸 5连接的气爪4，该气爪的动作端连接手指3，主要用于抓取矩形物体(例如电能表)，可抓 取的最大尺寸约为180X120X65(mm)，最大质量为2kg ;机架2底部安装一组导向滑块1， 该组导向滑块的滑动方向与回转机构6的回转中心线长度方向相同。其中Y轴无杆气缸7 用于实现机械手在垂直方向(Y轴)的定长移动，使机械手能够在垂直方向(Y轴)上的两 个特定位置A、B进行抓取、移载和放置物品；X轴无杆气缸8用于实现机械手在水平横向(X 轴)的定长移动，使机械手能够在水平横向(X轴)上的两个特定位置C、D进行抓取、移载 和放置物品，机械手在水平横向(X轴)和垂直方向(Y轴)的线位移长度均控制在400 600mm ;导向滑块1的作用是通过伺服系统控制整个机架2 (包括Y轴无杆气缸7、 X轴无杆 气缸8、回转机构6、伸縮气缸5和手爪)沿水平纵向移动，实现机械手在水平纵向(Z轴) 上任意位置的准确定位，回转机构6用于实现机械手的定角转动。 如图3-图6所示，本例中，回转机构包括固定架6-7和安装在固定架6-7上的气 缸6-l，其活塞杆通过驱动板6-2与齿条6-3连接，该齿条长度方向的轴线与活塞杆轴线位 于同一平面内且相互平行，齿条6-3与齿轮6-4啮合，齿轮6-4 —侧端面上安装伸縮气缸5。 为了克服气缸6-l、齿条6-3和齿轮6-4工作时产生的力不平衡，确保回转机构6工作的稳 定性，在驱动板6-2上设置导向杆6-5，其轴线与活塞杆轴线位于同一平面内且相互平行， 即气缸6-1的活塞杆、驱动板6-2、齿条6-3和导向杆6-5组成"山"字形，导向杆6_5外套 与之匹配且固定安装在固定架6-7上的导向套6-6。工作时，由气缸6-l驱动，通过齿条6-3 带动齿轮6-4转动，从而实现机械手转动角度的任意可调，其角位移范围(即伸縮气缸轴线 与Y轴无杆气缸轴线之间的夹角a)控制在55° -75° ，比目前市场上的回转气缸体积小 力矩大。
权利要求
一种多自由度移载机械手，具有机架(2)，其特征在于所述机架(2)上安装可实现多自由度动作的连接件，该连接件另一端与手爪连接。
2. 根据权利要求1所述的多自由度移载机械手，其特征在于所述连接件包括垂直安装在机架(2)上的Y轴无杆气缸(7)，Y轴无杆气缸(7)的滑块上固定安装与之垂直的X轴 无杆气缸(8)， X轴无杆气缸(8)的滑块上安装回转机构(6)，该回转机构的回转中心线同 时垂直于Y轴无杆气缸(7)和X轴无杆气缸(8)的轴线，回转机构(6)的输出端通过伸縮 气缸(5)与手爪连接。
3. 根据权利要求2所述的多自由度移载机械手，其特征在于所述回转机构包括固定 架(6-7)和安装在固定架(6-7)上的气缸(6-l)，其活塞杆通过驱动板(6-2)与齿条(6-3) 连接，该齿条长度方向的轴线与活塞杆轴线位于同一平面内且相互平行，齿条(6-3)与齿 轮(6-4)啮合，齿轮(6-4) —侧端面上安装伸縮气缸(5)。
4. 根据权利要求3所述的多自由度移载机械手，其特征在于所述驱动板(6-2)设置 导向杆(6-5)，其轴线与活塞杆轴线位于同一平面内且相互平行，导向杆(6-5)外套与之匹 配且固定安装在固定架(6-7)上的导向套(6-6)。
5. 根据权利要求2所述的多自由度移载机械手，其特征在于所述手爪包括与伸縮气 缸(5)连接的气爪(4)，该气爪的动作端连接手指(3)。
6. 根据权利要求2所述的多自由度移载机械手，其特征在于所述机架(2)底部安装 一组导向滑块(l)，该组导向滑块的滑动方向与回转机构(6)的回转中心线长度方向相同。
全文摘要
本发明涉及一种多自由度移载机械手。本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低，能实现三维定长度、一维定角度抓取、移载和放置单一矩形物体的多自由度移载机械手，旨在使被传送物体的长度位移和角位移准确，抓取与放置的动作更加简化、快捷和可靠。解决该问题的技术方案是多自由度移载机械手，具有机架，其特征在于所述机架上安装可实现多自由度动作的连接件，该连接件另一端与手爪连接。本发明主要用于多自由度(三维定长度、一维定角度)抓取、移载和放置单一的矩形物体。
文档编号B25J9/10GK101791799SQ20101012400
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者何幼根, 汪指航, 王新生 申请人:杭州轻通博科自动化技术有限公司;轻工业自动化研究所