一种多功能四轴机械手的制作方法

本发明涉及机械手技术领域，具体涉及一种多功能四轴机械手。

背景技术：

机械手可以按照设定好的程序，运行运动轨迹，实现搬运，抓取等动作，帮助人们去实现难以实现的工作。机械手的组成包括运动机构和手部工具，其中通常使用常规直角坐标机械手，直线模组组合成多种不同的形式，控制运动方式，配合相应的手部工具来实现工作流程。直角坐标机械手适用于焊接，分拣，装配，贴标，喷码，涂胶，切割等，但是直角坐标机械手仅有两个自由度，仅能在水平面上做直线运动，难以对表面形状较复杂的工件如斜面、球面等等进行加工，特别是针对大型产品位置随机或产品规格多样的情况，一般的机械手都难以胜任。要加工这些形状复杂的工件智能使用多轴机械手，但是这些机械手通常结构复杂、操作不易，造价高昂，难以普及。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、能加工斜面、球面等复杂表面的多功能四轴机械手。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多功能四轴机械手，包括矩形框A和矩形框B，所述矩形框A的一条短边通过立柱与矩形框B的一条短边连接，所述立柱与矩形框B的一条短边铰接，矩形框A上设有两根竖直杆，所述两根竖直杆和矩形框A的另一条短边连接，两根竖直杆的顶面通过水平杆连接，所述水平杆上设置伺服线性推杆，所述伺服线性推杆的顶部和水平杆铰接，伺服线性推杆的底部与矩形框B的另一条短边铰接，所述矩形框B上设有前后移动机构，所述前后移动机构上设有左右移动机构，所述左右移动机构上设有工具夹持机构，所述工具夹持机构上安装有工作头，矩形框A上还设有伺服转台。

优选的，所述前后移动机构包括导轨A和滑块A，所述左右移动机构包括导轨B和滑块B，所述导轨A两端固定于矩形框B的两条长边上，导轨A上设置滑块A，所述滑块A固定于导轨B上，所述导轨B上设置滑块B，所述滑块B固定连接工具夹持机构。

进一步的，它还包括工作头，所述工具夹持机构包括水平板和与滑块B连接的竖直部，竖直部与水平板间开设通孔，所述工作头的一端贯穿所述通孔，竖直部与水平板通过螺钉夹紧工作头。

优选的，所述立柱底部设置轴承座，所述轴承座上安装有转轴，所述转轴设于矩形框B短边的两端。

优选的，所述矩形框A内沿短边方向设有两根连接杆，所述两根连接杆与伺服转台固定连接。

优选的，所述立柱至少有两根，两根立柱的顶面分别与矩形框A短边的底面经螺钉连接。

本发明的有益效果是：

1、在普通X/Y两轴机械手结构上增加了旋转轴和倾斜轴，成为更柔性的四轴机械手，使得工作平台方位可以适应待加工工件姿态进行调整，对斜面进行加工；

2、保证工作端与负载有相对位置后，通过连接控制器，X/Y两轴机械手就可以自动运行工作，操作简单；

3、对于不同规格工件，只要保证工作平台和工件轴线的垂直，就可以实现相应的加工要求；

4、采用伺服线性推杆和伺服转台，控制精度更高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明主视图；

图3为本发明俯视图；

图4为工具加持机构示意图；

图中，1-矩形框A，2-矩形框B，3-立柱，4-滑块A，5-滑块B，6-导轨B，7-左右移动机构，8-前后移动机构，9-导轨A，10-工具夹持机构，11-工作头，12-伺服转台，13-伺服线性推杆，14-竖直部，15-水平板，16-连接杆，17-通孔，18-竖直杆，19-水平杆。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1-4所示，一种多功能四轴机械手，包括矩形框A1和矩形框B2，矩形框A1内沿短边方向设有两根连接杆16，矩形框A1上设有伺服转台12，两根连接杆16与伺服转台12固定连接。矩形框A1的一条短边通过至少两根立柱3与矩形框B2的一条短边连接，立柱3的顶面分别与矩形框A1短边的底面经螺钉连接，立柱3底部设置轴承座，轴承座上安装有转轴，转轴设于矩形框B2短边的两端。矩形框A1上设有两根竖直杆18，两根竖直杆18和矩形框A1的另一条短边连接，两根竖直杆18的顶面通过水平杆19连接，水平杆19上设置伺服线性推杆13，伺服线性推杆13的顶部和水平杆19铰接，伺服线性推杆13的底部与矩形框B2的另一条短边铰接。

矩形框B2上设有前后移动机构8，前后移动机构8上设有左右移动机构7，左右移动机构7上设有工具夹持机构10，工具夹持机构10上安装有工作头11。前后移动机构8包括导轨A9和滑块A4，左右移动机构7包括导轨B6和滑块B5，导轨A9两端固定于矩形框B2的两条长边上，导轨A9上设置滑块A4，滑块A4固定于导轨B6上，导轨B6上设置滑块B5，滑块B5固定连接工具夹持机构10。工具夹持机构10包括水平板15和与滑块B5连接的竖直部14，竖直部14与水平板15间开设通孔17，工作头11的一端贯穿通孔17，竖直部14与水平板15通过螺钉夹紧工作头11。

工作时，针对大型工件位置随机或规格多样的情况，可以通过将本发明安装于移动小车等移动机构上来接近工件。

因为伺服线性推杆13的底端铰接有矩形框B2的一边，拉伸推杆，矩形框B2与之铰接的一边向下运动，收缩推杆，矩形框B2与之铰接的一边向上运动，因此通过控制伺服线性推杆13的推杆长度，可以使矩形框B2绕着与矩形框A1铰接的一边来回摆动。将伺服马达安装在伺服转台12上，伺服转台12做旋转运动时，即可带动矩形框A1、矩形框B2，以及矩形框B2上设置的所有的机构也跟着做旋转运动。

加工斜面时，根据待加工表面的倾斜角度，就可以调节矩形框B2的角度，使得矩形框B2平行于待加工表面。再根据工件所在的位置，调整好工作头11的角度，使其正对工件的待加工面，再用工具夹持机构10夹紧工作头11。滑块A4在导轨A9上来回移动，带动导轨B6前后移动，滑块B5在导轨B6上左右移动，就可以使滑块B5上设置的工具夹持机构10也随之左右移动，同时滑块B5也随着导轨B6前后移动，因此工具夹持机构10上的工作头11可以完成在工作平面内的前后左右四个方向的移动。即通过驱动左右移动机构7、前后移动机构8，工作头11相应移动，完成平面内的加工。

加工球面时，工作头11可以通过控制左右移动机构7和前后移动机构8完成工作平面内的位移；同时工作头11能够绕着伺服转台12的旋转轴线做旋转运动；绕着矩形框B2上与立柱3铰接的短边来回摆动，摆动的幅度由伺服线性推杆13的长度控制。通过控制左右移动机构7上的滑块B5移动，前后移动机构8上的滑块A4移动，伺服马达的启闭和转速，伺服线性推杆13的推杆长度，能够使工作头11在四个自由度方向工作，即可完成对球面的加工。

工作时，根据需要可以选取火焰切割枪、喷枪、打磨头等等任一种作为工作头11安装到工具夹持机构10上的通孔17内，采用可编程计算机控制器PLC或者运动控制器控制左右移动机构7、前后移动机构8和伺服线性推杆13的驱动电机以及伺服马达。即可通过控制器来控制各机构的行程，完成工作头11在相应四个自由度上的的移动，实现机器的自动化运行。另外，还可以将控制器连接以太网，通过以太网通讯，实现对机械手的远程控制、故障预警，提升了机械手的可靠性、安全性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。