光学元件专用模压机的六自由度机械手装置及其取放方法与流程

本发明涉及一种模压机的零部件，尤其涉及一种光学元件专用模压机的六自由度机械手装置及其取放方法。

背景技术：

模压成形技术将来可能会成为光学玻璃透镜生产的主流技术。在模压成形过程中先将玻璃预形体放置于高精度的模具中，然后在高温、模压力和无氧的条件下，借助高精度模具直接压制成形出达到使用要求的玻璃元件。该方法工艺流程简单，生产效率高，且具有成本低、可批量生产的优势。模压工件一般置于高精度模具内，而模具一般是硬质合金，传热性好，高温模压后，模具温度较高，如果直接用手取放，对人体会造成烫伤，可能会进一步造成模具和工件砸坏。

机械手在现代智能装备系统中应用得十分广泛，如立体仓库快速取件等。在实际自动化系统中，我们需要各种结构、性能不同的机械手，来满足实际应用中不同的现实要求。六轴机械手是有六个伺服电机的机械手。六轴机械手臂是利用x、y、z轴的旋转和移动进行操作的机械手。机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业。

因此，可以采用机械手来取放模压机的高压工件和模具，但是现有工业机器人的机械结构设计来说，管线布局是难点之一，怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线（六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电磁阀控制线、传感器线等），使其不受关节轴旋转的影响，是一个值得深入考虑的问题；而模压机由于工作环境无法让机械手有足够的空间去布置各种管线；而且，普通的机械手一般不具备温度检测功能，无法实时检测模压机中取出的工件和模具的温度，而光学玻璃元件在取出后需要进行光学测量（对光学玻璃元件温度有要求），因此，普通的机械手无法适用于模压机的工件（光学元件）和模具取放。

技术实现要素：

本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种既可实现工件和模具的取放，又可实时检测模压后的温度变化，既提高了模压机的使用效率，又降低了模具和工件破坏的可能性，而且结构简单紧凑，管线布置方便，还能实现实时观测工件和模具的温度，方便工件进行光学测量的光学元件专用模压机的六自由度机械手装置及其取放方法。

本发明的技术方案：一种光学元件专用模压机的六自由度机械手装置，包括基座、设置在基座内的旋转驱动组件、设置在基座上的大臂组件、设置在大臂组件上的小臂组件和设置在小臂组件上的手部组件以及设置在大臂组件和小臂组件之间的腕部组件，所述旋转驱动组件包括驱动大臂组件转动的基座电机、连接在基座电机上的谐波减速器、连接大臂组件的基座回转轴以及连接基座电机轴和基座回转轴的联轴器；所述大臂组件包括大臂、驱动大臂摆动的大臂驱动电机和连接在大臂驱动电机上的第一摆线针轮减速器；所述小臂组件包括小臂、驱动小臂摆动的小臂驱动电机和连接在小臂驱动电机上的第二摆线针轮减速器；所述基座回转轴顶部设有手臂铰接座，所述大臂驱动电机和小臂驱动电机均安装在手臂铰接座上，所述大臂驱动电机与大臂底部连接，所述小臂驱动电机通过曲柄连杆机构与腕部组件连接，所述基座电机、大臂驱动电机和小臂驱动电机均为空心轴电机，所述手部组件上安装有微型温度传感器。

优选地，所述曲柄连接机构包括连接在小臂驱动电机上的曲柄、连接在曲柄和腕部组件之间的连杆以及安装在连杆两端的连杆轴承套和连杆轴承盖。

优选地，所述基座顶部设有基座法兰盖，所述手臂铰接座固定在基座回转轴顶部，所述基座法兰盖上设有回转轴上安装法兰，所述谐波减速器上设有回转轴下安装法兰，所述基座内部设有基座电机安装法兰。

优选地，所述手臂铰接座上设有大臂驱动电机安装法兰和小臂驱动电机安装法兰。

优选地，所述腕部组件采用两个谐波减速器、两个同步齿型带和一对锥齿轮副传动输入。

优选地，所述腕部组件上设有驱动小臂旋转的旋转驱动电机。

优选地，所述手部组件前端设有磁性吸盘，所述微型温度传感器置于磁性吸盘内。

优选地，所述联轴器为弹性柱销联轴器。

一种光学元件专用模压机的六自由度机械手装置的取放方法，包括下述步骤：

1）当工件和模具退火后，到达模压机出料口处，基座电机驱动大臂和小臂旋转到指定角度，大臂驱动电机驱动大臂下摆到指定角度，小臂驱动电机驱动小臂和磁性吸盘摆动到指定位置，旋转驱动电机驱动小臂和磁性吸盘转动到指定吸取方向；

2）磁性吸盘就会动作自动取出工件和模具，磁性吸盘内的微型温度传感器能够测出工件和模具的温度变化，当达到所需要测量的温度条件，将其放在指定光学测量台上。

本发明采用空心轴电机的优点是：机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过，无论关节轴怎么旋转，管线不会随着旋转，即使旋转，管线由于布置在旋转轴线上，所以具有最小的旋转半径。此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局问题。

本发明的有益效果：结构简单紧凑，管线布置方便，易于操作，装调方便，既可实现工件模具的取放，又可实时检测模压后工件和模具的温度变化，既提高了模压机的使用效率，又降低了模具和工件破坏的可能性，还能实现实时观测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明取放的工件和模具的结构示意图；

图中1.基座，2.基座电机，3.基座电机安装法兰，4.谐波减速器，5.联轴器，6.基座回转轴，7.基座法兰盖，8.回转轴上安装法兰，9.手臂铰接座，10.小臂驱动电机，11.第二摆线针轮减速器，12.连杆轴承套，13.曲柄，14.连杆轴承盖，15.连杆，16.薄壁密封交叉圆柱滚子轴承，17.腕部组件，18.手部组件，19.第一摆线针轮减速器，20.大臂驱动电机安装法兰，21.大臂驱动电机，22.小臂驱动电机安装法兰，23.大臂，24.小臂，25.磁性吸盘，26.回转轴下安装法兰，27.旋转驱动电机，A.上模仁，B.下模仁，C.内套筒，D.外套筒，E.待取放工件。

具体实施方式

下面结合附图和工作过程对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

如图1和2所示，一种光学元件专用模压机的六自由度机械手装置，包括基座1、设置在基座1内的旋转驱动组件、设置在基座1上的大臂组件、设置在大臂组件上的小臂组件和设置在小臂组件上的手部组件18以及设置在大臂组件和小臂组件之间的腕部组件17。旋转驱动组件包括驱动大臂组件转动的基座电机2、连接在基座电机2上的谐波减速器4、连接大臂组件的基座回转轴6以及连接基座电机轴和基座回转轴6的联轴器5。大臂组件包括大臂23、驱动大臂23摆动的大臂驱动电机21和连接在大臂驱动电机21上的第一摆线针轮减速器19。小臂组件包括小臂24、驱动小臂24摆动的小臂驱动电机10和连接在小臂驱动电机10上的第二摆线针轮减速器11；基座回转轴6顶部设有手臂铰接座9，大臂驱动电机21和小臂驱动电机10均安装在手臂铰接座9上，大臂驱动电机21与大臂23底部连接，小臂驱动电机10通过曲柄连杆机构与腕部组件17连接，基座电机2、大臂驱动电机21和小臂驱动电机10均为空心轴电机，手部组件18上安装有微型温度传感器。曲柄连接机构包括连接在小臂驱动电机10上的曲柄13、连接在曲柄13和腕部组件17之间的连杆15以及安装在连杆15两端的连杆轴承套12和连杆轴承盖14。基座1顶部设有基座法兰盖7，手臂铰接座9固定在基座回转轴6顶部，基座法兰盖7上设有回转轴上安装法兰8，谐波减速器4上设有回转轴下安装法兰26，基座1内部设有基座电机安装法兰3。手臂铰接座9上设有大臂驱动电机安装法兰20和小臂驱动电机安装法兰22，大臂23顶部通过薄壁密封交叉圆柱滚子轴承16与腕部组件17底部铰接。腕部组件17采用两个谐波减速器、两个同步齿型带和一对锥齿轮副传动输入。腕部组件17上设有驱动小臂24旋转的旋转驱动电机27。手部组件18前端设有磁性吸盘25，微型温度传感器置于磁性吸盘25内，磁性吸盘25的大小与待取放模具的大小相匹配，待取放工件E固定在待取放模具内。待取放模具包括上模仁A、下模仁B、设置在上模仁A和下模仁B之间的内套筒C和套在内套筒C外的外套筒D，待取放工件E位于上模仁A、下模仁B和内套筒C之间。联轴器5为弹性柱销联轴器。

一种光学元件专用模压机的六自由度机械手装置的取放方法，包括下述步骤：

1）当工件和模具退火后，到达模压机出料口处，基座电机驱动大臂和小臂旋转到指定角度，大臂驱动电机驱动大臂下摆到指定角度，小臂驱动电机驱动小臂和磁性吸盘摆动到指定位置，旋转驱动电机驱动小臂和磁性吸盘转动到指定吸取方向；

2）磁性吸盘就会动作自动取出工件和模具，磁性吸盘内的微型温度传感器能够测出工件和模具的温度变化，当达到所需要测量的温度条件，将其放在指定光学测量台上。

本发明中机械手装置的腕部组件和手部组件均为市面上普通机械手腕部组件和手部组件相同，故不作细述。