一种多自由度搬运机械手的制作方法
【专利摘要】一种多自由度搬运机械手，其技术方案是，它包括支撑架，支撑架上固接支撑板，支撑板上设有水平移动机构、旋转机构、升降机构、夹持机构，所述水平移动机构的移动块可相对支撑板水平直线运动，移动块支撑旋转机构、带动旋转机构水平移动；旋转机构的蜗轮连接升降机构、带动升降机构旋转；升降机构的升降台固定夹持机构的夹持步进电机，夹持步进电机驱动夹持机构的夹块完成对物体的夹持和松开。本实用新型各机构驱动方式选用电机，执行速度快、闭环反馈性好、反应灵敏度高、控制精度高、易于实现高精度自动化控制，此外，本实用新型还具有结构简单、制作成本低、易于实现、适用范围宽等特点。
【专利说明】一种多自由度搬运机械手
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机械手，尤其是一种用于搬运砂轮等盘状物体的多自由度搬运机械手。
【背景技术】
[0002]机械手是近几十年发展起来的一种自动生产设备，它能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。由于机械手具有可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全的优点，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。目前，搬运机械手种类繁多，但存有结构复杂、制作成本高、控制较复杂、故障率高且不易维修等问题。在砂轮硬度自动化检测中，需要搬运机械手从自动化检测线上搬下、搬上被检测砂轮，该机械手需满足操作灵活、动作可靠、制作成本低等要求，而常用的机械手产品难以适应上述要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种结构简单、易于实现、动作灵活可靠的多自由度搬运机械手。
[0004]本实用新型所述问题是由下述技术方案实现的:
[0005]一种多自由度搬运机械手，特别之处是:它包括支撑架，支撑架上固接支撑板，支撑板上设有水平移动机构、旋转机构、升降机构、夹持机构，所述水平移动机构的移动块可相对支撑板水平直线运动，移动块支撑旋转机构、带动旋转机构水平移动；旋转机构的蜗轮连接升降机构、带动升降机构旋转；升降机构的升降台固定夹持机构的夹持步进电机，夹持步进电机驱动夹持机构的夹块完成对物体的夹持和松开。
[0006]上述多自由度搬运机械手，所述夹持机构包括夹持步进电机、夹持丝杠、两夹持光杠、两夹持滑块和两夹块，夹持步进电机传动连接夹持丝杠，夹持丝杠水平设置，夹持丝杠两侧的螺纹旋向相反，两根夹持光杠平行、对称的设置在夹持丝杠两侧，两夹持滑块位于夹持丝杠两侧、与夹持丝杠螺纹配合、与夹持光杠滑动配合，各夹持滑块分别固接各夹块。
[0007]上述多自由度搬运机械手，所述升降机构包括升降步进电机、升降台、升降丝杠、两升降光杠，升降步进电机固定在升降台顶部，升降步进电机传动连接升降丝杠，升降丝杠竖直设置，两升降光杠平行、对称的设置在升降丝杠两侧，升降台与升降丝杠螺纹配合、与升降光杠滑动配合，升降丝杠底部与蜗轮转动配合，升降光杠底部与蜗轮固定。
[0008]上述多自由度搬运机械手，所述旋转机构设有旋转步进电机、蜗轮、蜗杆，旋转步进电机固定在移动块上，蜗轮经蜗轮支撑轴承座和蜗轮支撑轴承支撑在移动块上，蜗杆与步进电机传动连接，蜗轮、蜗杆啮合连接。
[0009]上述多自由度搬运机械手，所述水平移动机构设有移动块、水平移动步进电机、水平移动丝杠、水平移动光杠，水平移动步进电机固定在支撑板上，水平移动步进电机与水平移动丝杠传动连接，水平移动光杠固定在水平移动丝杠两侧，移动块与水平移动丝杠螺纹配合、与水平移动光杠滑动配合。
[0010]上述多自由度搬运机械手，所述夹块设有V形槽，V形槽内设有橡胶垫片。
[0011]上述多自由度搬运机械手，所述支撑架的四个支腿底部设有地脚螺栓。
[0012]本实用新型针对砂轮硬度自动化检测线的要求，设计了一种用于搬运砂轮的多自由度搬运机械手。所搬运述机械手具有四个自由度，设置夹持机构、升降机构、旋转机构和移动机构，上述机构协调动作可以夹持物体上下移动、转动和水平移动，实现对砂轮硬度自动化检测线上被检测砂轮的自动搬运。本实用新型各机构驱动方式选用电机，执行速度快、闭环反馈性好、反应灵敏度高、控制精度高、易于实现高精度自动化控制，此外，本实用新型还具有结构简单、制作成本低、易于实现、适用范围宽等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0014]图1是本实用新型的结构示意图；
[0015]图2是本实用新型的夹持机构结构示意图；
[0016]图3是本实用新型的升降机构结构示意图；
[0017]图4是本实用新型的旋转机构结构示意图；
[0018]图5是本实用新型的水平移动机构结构示意图。
[0019]图中各标号清单为:1、支撑架，2、支撑板，3、水平移动步进电机，4、水平移动丝杠支撑轴承，5、水平移动丝杠，6、水平移动光杆，7、移动块，8、夹持光杆，9、夹持丝杠，10、夹块，10-1、橡胶垫片，11、夹持滑块，12、夹持步进电机，13、升降步进电机，14、升降台，15、升降台连接块，16、升降丝杠，17、升降光杆，18、地脚螺栓，19、蜗轮箱，20、旋转步进电机，21、蜗杆，22、蜗轮，23、蜗轮支撑轴承，24、蜗轮支撑轴承座。
【具体实施方式】
[0020]参看图1，本实用新型是一种具有四自由度的机械手，具有夹持、升降、转动、水平移动的功能。所述机械手包括支撑架1，支撑架上固接支撑板2，支撑板上设有水平移动机构、旋转机构、升降机构、夹持机构。其中，水平移动机构、升降机构、夹持机构均采用丝杠副传动方式，将电机的旋转运动通过丝母转变为直线运动，可获得很高的精度和平稳的运动。旋转机构采用的是蜗轮蜗杆传动方式，蜗轮蜗杆传动稳定性好，传动比大，且具有自锁功能。支撑架I采用矩形钢材直接焊接而成。支撑架用地脚螺栓18进行安装固定。
[0021]参看图1-3，夹持机构包括夹持步进电机12、夹持丝杠9、两夹持光杠8、两夹持滑块11、升降台连接块15和两夹块10。升降台连接块15和夹持步进电机12与升降机构的升降台14与固定，升降台连接块15用于支撑夹持丝杠及固定夹持光杠。夹持步进电机传动连接夹持丝杠，夹持丝杠水平设置，夹持丝杠两侧的螺纹旋向相反，两夹持滑块位于夹持丝杠两侧、与夹持丝杠螺纹配合、与夹持光杠滑动配合。上述结构在夹持丝杠旋转的时候，可带动两加持滑块11相向或相反等速运动，一方面降低夹持砂轮的时间，提高夹持效率，另一方面无论砂轮直径大小，夹持砂轮的中心位置是不变的，这样可以提高在搬运过程中的精度，简化整个运动过程。采用两夹持光杠8来分担夹持丝杠受力，同时也起到辅助导向的作用，以保证夹持丝杠运动的平稳和精度。各夹持滑块11固接夹块10，夹块10设有V形槽，V形槽内设有橡胶垫片10-1。夹块用以夹紧砂轮，橡胶垫片防止因使用造成的损耗降低夹持精度，并且可以提高摩擦系数且方便更换。
[0022]参看图1、图3，所述升降机构包括升降步进电机13、升降台14、升降丝杠16、两升降光杠17，升降步进电机固定在升降台顶部，升降电机传动连接升降丝杠，升降丝杠竖直设置，两升降光杠平行、对称的设置在升降丝杠两侧，起辅助导向的作用，升降台与升降丝杠螺纹配合、与升降光杠滑动配合，升降丝杠底部与蜗轮22转动配合，升降光杠底部与蜗轮固定。升降机构可带动夹持机构及砂轮工件上下移动。
[0023]参看图1、图4，所述旋转机构设有旋转步进电机20、蜗轮22、蜗杆21，旋转步进电机固定在移动块7上，蜗轮经蜗轮支撑轴承座24和蜗轮支撑轴承23支撑在移动块上，蜗杆与步进电机传动连接，蜗轮、蜗杆啮合连接，蜗轮、蜗杆安装在蜗轮箱19内。旋转机构由旋转步进电机为驱动件，通过蜗轮蜗杆机构减速后带动升降机构、夹持机构旋转。如果机械手的旋转速度过快，就有可能使整个装置发生振动，砂轮容易被甩出，为此选用减速明显的蜗轮蜗杆机构进行减速。
[0024]参看图1、图5，由于所搬运检测的砂轮直径是在一个范围内，为保证机械手与工作台不发生干涉，且实现与检测线上其它装置的配合，设置了水平移动机构。水平移动机构设有移动块7、水平移动步进电机3、水平移动丝杠5、水平移动光杠6，水平移动步进电机3固定在支撑板2上，水平移动丝杠由水平移动丝杠支撑轴承4支撑、并与水平移动步进电机传动连接，水平移动光杠固定在水平移动丝杠两侧，移动块7与水平移动丝杠螺纹配合、与水平移动光杠滑动配合。水平移动步进电机3转动，带动移动块及旋转机构、升降机构、夹持机构水平移动。
[0025]本实用新型以单片机MCS-51系列8301作为控制元件，用于对水平移动步进电机、旋转步进电机、升降步进电机、夹持步进电机的控制。
【权利要求】
1.一种多自由度搬运机械手，其特征在于:它包括支撑架(1)，支撑架上固接支撑板(2)，支撑板上设有水平移动机构、旋转机构、升降机构、夹持机构，所述水平移动机构的移动块(7)可相对支撑板水平直线运动，移动块支撑旋转机构、带动旋转机构水平移动；旋转机构的蜗轮(22)连接升降机构、带动升降机构旋转；升降机构的升降台(14)固定夹持机构的夹持步进电机(12)，夹持步进电机驱动夹持机构的夹块(10)完成对物体的夹持和松开。
2.根据权利要求1所述的多自由度搬运机械手，其特征在于，所述夹持机构包括夹持步进电机(12)、夹持丝杠(9)、两夹持光杠(8)、两夹持滑块(11)和两夹块(10)，夹持步进电机传动连接夹持丝杠，夹持丝杠水平设置，夹持丝杠两侧的螺纹旋向相反，两根夹持光杠平行、对称的设置在夹持丝杠两侧，两夹持滑块位于夹持丝杠两侧、与夹持丝杠螺纹配合、与夹持光杠滑动配合，各夹持滑块分别固接各夹块。
3.根据权利要求2所述的多自由度搬运机械手，其特征在于，所述升降机构包括升降步进电机(13)、升降台(14)、升降丝杠(16)、两升降光杠(17)，升降步进电机固定在升降台顶部，升降步进电机传动连接升降丝杠，升降丝杠竖直设置，两升降光杠平行、对称的设置在升降丝杠两侧，升降台与升降丝杠螺纹配合、与升降光杠滑动配合，升降丝杠底部与蜗轮(22)转动配合，升降光杠底部与蜗轮固定。
4.根据权利要求3所述的多自由度搬运机械手，其特征在于，所述旋转机构设有旋转步进电机(20)、蜗轮(22)、蜗杆(21)，旋转步进电机固定在移动块(7)上，蜗轮经蜗轮支撑轴承座(24)和蜗轮支撑轴承(23)支撑在移动块上，蜗杆与步进电机传动连接，蜗轮、蜗杆啮合连接。
5.根据权利要求4所述的多自由度搬运机械手，其特征在于，所述水平移动机构设有移动块(7)、水平移动步进电机(3)、水平移动丝杠(5)、水平移动光杠(6)，水平移动步进电机固定在支撑板(2)上，水平移动步进电机与水平移动丝杠传动连接，水平移动光杠固定在水平移动丝杠两侧，移动块与水平移动丝杠螺纹配合、与水平移动光杠滑动配合。
6.根据权利要求5所述的多自由度搬运机械手，其特征在于，所述夹块(10)设有V形槽，V形槽内设有橡胶垫片(10-1)。
7.根据权利要求6所述的多自由度搬运机械手，其特征在于，所述支撑架(I)的四个支腿底部设有地脚螺栓(18)。
【文档编号】B25J9/00GK203853994SQ201420243730
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】张弛, 魏泽鼎, 曹雅欣 申请人:河北科技大学