一种轻载高速搬运机械手的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种轻载高速搬运机械手，属于机械搬运【技术领域】。本发明的轻载高速搬运机械手包括机架、拖链、水平移动台、滚珠丝杆、驱动电机、减速机、气缸及机械手。驱动电机通过滚珠丝杆驱动水平移动台作X轴方向的运动，调整滚珠丝杆的长度可实现水平方向可变距离的搬运需求。多个驱动电机共同作用实现机械手在三维空间内的高速运动。本发明的搬运机械手较易实现末端的高速运动，易于实现沿流水线方向的长距离搬运，运行距离可柔性选择，整体刚性好、体积利用率高、安装方便且控制简单。
【专利说明】一种轻载高速搬运机械手
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轻载高速搬运机械手，属于机械搬运【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，食品、药品等轻工行业包装流水线上大量使用人工，随着劳动力的逐渐缺乏、人工成本的增加和人工作业产品一致性差的问题逐渐凸显，急需能够代替人手的搬运机械手。现有的轻载搬运机械手分为并联和串联两种构型，以6自由度和4自由度为主。现有串联机构多为电机直接安装在转轴上，使运动部件重量增加，难以实现高速运动。现有并联机械手存在占地面积大、造价闻、控制复杂等缺点。
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型搬运机械手，可用于流水线上长距离的散乱轻质物品的搬运、装盒和分选操作。该新型搬运机械手较易实现末端的高速运动，易于实现沿流水线方向的长距离搬运，运行距离可柔性选择，整体刚性好，体积利用率高，安装方便，控制简单。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型搬运机械手，可用于流水线上轻质物品的高速搬运、装盒和分选操作。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种轻载高速搬运机械手，包括机架、拖链、水平移动台、滚珠丝杆、驱动电机、减速机、气缸及机械手。
[0006]所述机械手由关节、连杆和三角连接盘组成。
[0007]所述拖链一端与机架通过螺钉固定连接，另一端与水平移动台通过螺钉固定连接。
[0008]所述机械手与水平移动台通过螺钉固定连接，驱动电机驱动水平移动台作X轴方向的运动，从而带动机械手作X轴方向的运动。
[0009]所述水平移动台通过滚珠丝杆由驱动电机驱动实现水平X轴方向的运动，调整滚珠丝杆的长度可调整水平移动台和机械手沿X轴方向的运动行程，从而可实现X方向可变距离的搬运需求。
[0010]所述驱动电机共有3个，其中一个驱动电机通过滚珠丝杆驱动机械手沿X轴方向运动，另两个驱动电机通过连杆驱动机械手实现Y、Z轴方向的运动，三个驱动电机共同作用实现机械手在三维空间内的运动。
[0011]所述减速机输入轴与驱动电机输出轴通过销钉连接，减速机输出轴与机械手连杆固定连接，从而实现驱动电机对机械手连杆的减速驱动。
[0012]所述气缸共有2个，一端通过铰链与机架链接，另一端通过铰链与关节链接，关节运动时气缸的伸缩轴同时做伸缩运动，向气缸的轴腔通入压缩空气，可实现对关节的配重作用，减轻关节驱动电机承受的负载。
[0013]所述连杆共有2个，2个连杆各有一端通过铰链与三角连接盘连接，2个连杆的另一端分别与机械手末端关节铰接及与移动台铰接，2个连杆、机械手关节、三角连接盘及移动台构成两个平行四边形机构，保证末端工具始终保持水平姿态，降低了机械手控制的复杂性，并且使得机械手特别适合于平面搬运作业。
[0014]与现有技术相比，本发明的效果是:较易实现末端的高速运动，易于实现沿流水线方向的长距离搬运，运行距离可柔性选择，整体刚性好，体积利用率高，安装方便，控制简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为轻载高速搬运机械手的立体结构图山机架；2，拖链；3，滚珠丝杆；4，水平移动平台；5，驱动电机；6，驱动电机；7，驱动电机；8，减速机；9，减速机；10，关节；11，关节；12，关节；13，关节10配重气缸；14，关节11配重气缸；15，连杆；16，连杆；17，连杆；18，三角连接盘；19，吸盘。
[0016]图2为轻载高速搬运机械手的左视图。
[0017]图3为轻载高速搬运机械手的右视图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图1-3对本发明作进一步说明。
[0019]本发明的搬运机械手可通过将机械手的机架实现固定安装。可根据需要在流水线的任意工位设立安装支架，将机械手机架与设立的安装支架固定连接，即可实现机械手的安装。要求设计的安装支架要有一定的强度。
[0020]如图1-3所示，本发明的机械手包括机架1、拖链2、滚珠丝杆3、水平移动平台4、驱动电机5、驱动电机6、驱动电机7、减速机8、减速机9、关节10、关节11、关节12、关节10配重气缸13、关节11配重气缸14、连杆15、连杆16、连杆17、三角连接盘18和吸盘19。
[0021]驱动电机5与机架I固接，通过滚珠丝杆3驱动机械手沿X轴方向运动，通过方便的更换滚珠丝杆的长度可调整机械臂沿X轴方向的运动行程，从而可实现X方向可变距离的搬运需求。将滚珠丝杆与生产流水线平行安装，可方便地实现机械手对流水线上输送带的跟随运动，实现输送带上运动中物品的取放作业。驱动电机6驱动关节10做俯仰运动，主要实现末端工具沿竖直方向的快速移动。驱动电机7通过连杆17驱动关节11做俯仰运动，和关节10配合实现Y方向的快速运动。驱动电机6和驱动电机7按照运动学规律联合运动实现机械手末端工具在Y和Z方向的精确运动。驱动电机5、驱动电机6和驱动电机7复合运动实现机械手末端工具在三维空间内的运动。
[0022]连杆15 —端固定在水平移动平台4上，与连杆16和三角连接盘18构成两个平行四边形机构，通过两个平行四边形机构保证末端工具始终保持水平姿态，降低了机械手控制的复杂性，并且使得机械手特别适合于平面搬运作业。
[0023]气缸13 —端通过铰链与机架I链接，另一端通过铰链与关节10的末端链接，关节10做俯仰运动时气缸13的伸缩轴同时做伸缩运动，向气缸13的轴腔通入压缩空气时可实现对关节10的配重作用，减轻关节10驱动电机承受的负载。气缸14 一端通过铰链与机架I链接，另一端通过铰链与连杆17链接，电机7通过连杆17驱动关节11时气缸14的伸缩轴同时做伸缩运动，向汽缸14的轴腔内通入压缩空气时可实现对关节11的配重作用，减轻关节11驱动电机承受的负载。
[0024]虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
【权利要求】
1.一种轻载高速搬运机械手，包括机架、拖链、水平移动台、滚珠丝杆、驱动电机、减速机、气缸及机械手；所述机械手包括关节、连杆和三角连接盘；所述驱动电机共有3个，其中一个驱动电机通过滚珠丝杆驱动机械手沿X轴方向运动，另两个驱动电机通过连杆驱动机械手实现Y、Z轴方向的运动，三个驱动电机共同作用实现机械手在三维空间内的运动。
2.根权利要求1所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，所述机械手与水平移动台固定连接，驱动电机通过滚珠丝杆驱动水平移动台作X轴方向的运动，从而带动机械手作X轴方向的运动。
3.根权利要求1所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，所述水平移动台通过滚珠丝杆由驱动电机驱动实现水平X轴方向的运动，调整滚珠丝杆的长度可调整水平移动台和机械手沿X轴方向的运动行程，从而可实现X方向可变距离的搬运需求。
4.根权利要求1所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，所述气缸共有2个，一端通过铰链与机架链接，另一端通过铰链与关节链接，关节运动时气缸的伸缩轴同时做伸缩运动，向气缸的轴腔通入压缩空气，实现对关节的配重作用，减轻关节驱动电机承受的负载。
5.根权利要求1所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，所述连杆共有2个，与三角连接盘构成两个平行四边形机构，保证末端工具始终保持水平姿态，降低机械手控制的复杂性。
6.根据权利要求1所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，包括机架(I)、拖链(2)、滚珠丝杆(3)、水平移动平台(4)、驱动电机(5)、驱动电机(6)、驱动电机(7)、减速机(8)、减速机(9)、关节(10)、关节(11)、关节(12)、关节配重气缸(13)、关节配重气缸(14)、连杆(15)、连杆(16)、连杆(17)、三角连接盘(18)和吸盘(19)。
7.根据权利要求6所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，驱动电机(5)与机架(I)固接，通过滚珠丝杆(3)驱动机械手沿X轴方向运动。
8.根据权利要求6所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，驱动电机(6)驱动关节(10)做俯仰运动；驱动电机(7)通过连杆(17)驱动关节(11)做俯仰运动，和关节(10)配合实现Y方向的快速运动；驱动电机(6 )和驱动电机(7 )联合运动实现机械手末端在Y和Z方向的精确运动；驱动电机(5)、驱动电机(6)和驱动电机(7)复合运动实现机械手末端在三维空间内的运动。
9.根据权利要求6所述的轻载高速搬运机械手，其特征在于，连杆(15)—端固定在水平移动平台(4)上，与连杆(16)和三角连接盘(18)构成两个平行四边形机构，通过两个平行四边形机构保证末端工具始终保持水平姿态。
10.权利要求1所述轻载高速搬运机械手在机械搬运中的应用。
【文档编号】B25J11/00GK103787080SQ201410050668
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】于振中, 颜文旭, 赫英强, 张明文, 郑为凑 申请人:江南大学