一种用于流水线生产的多功能夹取机械手的制作方法

本实用新型涉及机械手领域，特别是一种用于流水线生产的多功能夹取机械手。

背景技术：

机械手是一种能够模仿人手和臂的某些动作和功能，用按固定程序抓取/搬运物件或操作工具的自动操作装置。目前，由于企业生产需求的提高，对设备性能的要求也随之提高，生产能力大幅增加。在此情况下，提高生产能力的有效途径之一是大量使用机械手，尤其在流水线生产中应用广泛。采用机械手辅助生产，一是为了提高效率，减小差错；二是为了增加效益，减少成本，从而与生产能力协调起来。但是，现有流水线上的机械手多采用气动式动力源，这种机械手操作时对工件冲击较大，结构复杂，体积庞大，而且会产生一定的污染，无法适应一些对环境整洁度要求较高的场所。因此，需要一种操作简单、生产效率高、易于控制的机械手来辅助人工进行流水线上工件的相应工序操作。本实用新型专利设计了一种多自由度电动夹取机械手，功能多样，不仅能够通过机械手自动完成流水线上工件的定位、夹取、搬运、转移等操作，还能够完成带电元器件设备的辅助夹线检测工作。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于流水线生产的多功能夹取机械手，此机械手解决了流水线生产过程中，人工运输、转移、夹取工件操作时效率低、劳动强度大的问题和使用气动机械手对工件易造成冲击、易产生污染等缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种用于流水线生产的多功能夹取机械手，它包括夹取装置和机械臂系统；所述夹取装置通过螺栓孔与机械臂系统的Y轴机械臂的滑块固定相连。

所述夹取装置包括夹取机构、齿轮传动系统和直流电机；所述夹取机构包括滑块机构和滚珠丝杠机构，所述滑块机构包括上夹板、下夹板、导杆、夹板滑块和滑动轴承，所述下夹板通过夹板螺栓与基体固定相连，所述上夹板通过夹板螺栓与夹板滑块通过螺栓固定相连，所述上夹板与滑块机构的导轨构成滑动配合。

所述滚珠丝杠机构包括滚珠丝杆和滚珠螺母，所述滚珠丝杆垂直设于基体内，所述滚珠螺母设于夹板滑块上；所述滚珠丝杠机构用于驱动滑块机构的夹板滑块沿导杆运动，并带动上夹板沿导杆移动。

所述齿轮传动系统包括大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与丝杆之间通过平键连接传递扭矩，所述小齿轮通过平键与直流电机的主轴相连，所述齿轮传动系统通过上端盖封装于基体内部，所述上端盖通过端盖螺栓与基体通过螺栓相连。

所述上夹板和下夹板中心设有若干通孔，所述上夹板和下夹板内侧面均设有交错纹路。

所述机械臂系统由X轴机械臂、Z轴机械臂、Y轴机械臂、X轴步进电机、Z轴步进电机、Y轴步进电机组成，X轴、Y轴、Z轴机械臂两两垂直组合；所述机械臂系统安装于流水线相应工位处，通过螺栓将X轴机械臂与流水线底座固定。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型采用滑块机构和滚珠丝杆机构的夹取装置，能够通过直流电机控制夹板的开合度大小，可有效完成对待夹工件的精确定位及夹取操作。夹取装置动力源为直流电机，操作简单且易于控制。上夹板和下夹板中心设有若干通孔，此结构可以方便待夹工件嵌入其中，既保证夹持平稳紧凑，又增加有效接触面积。上下夹板内侧设有交错纹路，增加了与被夹工件的摩擦系数，夹取更加牢靠。

2、该夹取机械手还可以用于辅助检测流水线上的电气设备，在机械手进行夹线操作时，绝缘橡胶垫可防止检测电流导通至机械臂引起短路。检测电流导线预先与连接孔进行螺栓连接，并与检测仪器完成连接。通过夹取装置与待测设备端口进行夹线操作，机械臂系统安装于检测流水线相应工位处，所述机械臂系统将整个夹取装置定位至预定位置，完成空间定位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型整体装配结构示意图。

图2为本实用新型单个机械臂装配结构示意图。

图3为本实用新型夹线装置整体装配结构示意图。

图4为本实用新型夹线装置主视结构剖视图。

图5为本实用新型拆掉端盖状态下，夹线装置俯视结构示意图。

图6为本实用新型夹线装置左视结构示意图。

图7为本实用新型夹线装置左视结构剖视图及局部放大示意图。

图8为本实用新型夹线装置图7中A局部放大示意图。

图9为本实用新型各零部件爆炸示意图。

图中：夹取装置1、机械臂系统2、X轴机械臂3、Z轴机械臂4、Y轴机械臂5、X轴步进电机6、Z轴步进电机7、Y轴步进电机8、滚珠螺母9、滑块10、导轨11、滚珠丝杆12、夹取机构13、滚珠丝杆机构14、上夹板15、下夹板16、夹板滑块17、滑块机构18、滑动轴承19、套筒20、卡环21、导杆22、导杆螺钉23、夹板螺栓24、滚珠螺母25、丝杆26、齿轮传动系统27、大齿轮28、小齿轮29、直流电机30、上端盖31、端盖螺栓32、基体33、连接孔34、橡胶绝缘垫35、机械臂36、螺栓37、减重孔38、通孔39、螺栓孔40。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-9所示，一种用于流水线生产的多功能夹取机械手，主要由夹取装置1和机械臂系统2两大部分构成；所述夹取装置由夹取机构13、齿轮传动系统27、直流电机30组成。

进一步的，所述夹取装置1与机械臂系统2的Y轴机械臂进行连接，所述夹取装置1通过螺栓孔40与Y轴机械臂5的滑块10进行螺栓连接。

进一步的，所述夹取机构13由滑块机构18和滚珠丝杠机构14组成。滑块机构18由上夹板15，下夹板16，导杆22，夹板滑块17，滑动轴承19组成；所述下夹板16通过夹板螺栓24与基体33进行螺栓连接，上夹板15通过夹板螺栓24与夹板滑块17进行螺栓连接；所述上夹板15可沿滑块机构18的导轨15进行移动，进而调节夹板开口大小。

进一步的，所述滚珠丝杠机构14由滚珠丝杆12，滚珠螺母25组成；所述滚珠丝杆13垂直设于基体33内，所述滚珠螺母25设于夹板滑块17上；所述滚珠丝杠机构14用于驱动滑块机构的夹板滑块17沿导杆22运动，进而带动上夹板15沿导杆22运动。

进一步的，所述齿轮传动系统27由大齿轮28和小齿轮29组成，所述大齿轮28与丝杆26之间通过平键连接，所述小齿轮29通过平键与直流电机30驱动轴连接；所述齿轮传动系统27由上端盖31封装于基体33内，所述上端盖31通过端盖螺栓32与基体33进行螺栓连接；直流电机30驱动小齿轮29转动，小齿轮29驱动大齿轮28转动，进而带动丝杆26转动。

进一步的，所述上夹板15和下夹板16中心设有若干通孔39，便于被夹工件嵌入，增加接触面积；所述上夹板15和下夹板16内侧面均设有交错纹路，增加与被夹工件的摩擦系数，夹取更加牢靠。

进一步的，所述基体33与机械臂36中间设有绝缘橡胶垫35，所述机械臂36与基体33之间通过螺栓37进行连接。

进一步的，该夹取机械手还可以用于辅助检测流水线上的电气设备，在机械手进行夹线操作时，绝缘橡胶垫35可防止检测电流导通至机械臂引起短路；检测电流导线预先与连接孔31进行螺栓连接，并与检测仪器完成连接；通过夹取装置1与待测设备端口进行夹线操作，机械臂系统2安装于检测流水线相应工位处，所述机械臂系统2将整个夹取装置1定位至预定位置，完成空间定位。

进一步的，所述机械臂系统2由X轴机械臂3、Z轴机械臂4、Y轴机械臂5、X轴步进电机6、Z轴步进电机7、Y轴步进电机8组成，X轴、Y轴、Z轴机械臂两两垂直组合；所述机械臂系统2安装于流水线相应工位处，通过螺栓将X轴机械臂3与流水线底座固定。

进一步的，所述机械臂36上设有减重孔38，用于降低机器人负载，末端设有螺栓孔，机械臂36可通过螺栓与Y轴机械臂的滑块10进行连接配合。

操作原理及过程：

定位阶段：若使用夹取机械手进行工件夹取、转运操作，在定位阶段通过控制X轴步进电机6、Z轴步进电机7、Y轴步进电机8将夹取装置1定位至被夹工件处；若使用夹取机械手进行带电设备的辅助检测接线工作，在准备阶段，检测电流导线一端预先与连接孔34进行螺栓连接，另一端与检定仪器进行连接，然后控制X、Y、Z轴电机将夹取装置1运送至待检定设备端口预定位置，完成空间定位。控制直流电机30转动，使得上夹板15运动至最高点，保持夹板开口处于最大状态。

夹取操作：在机械臂系统2空间定位完成后，上夹板15处于打开状态。控制Y轴电机转动，驱动Y轴机械臂5的滑块10沿Y轴移动，直至被夹工件或被检定设备端口处于夹取装置1的上夹板15和下夹板16之间。控制直流电机30反向转动，通过驱动滑块机构18调节夹板开口变小，直至与被夹工件加紧。最后，控制X、Y、Z轴电机将工件转移至另一个工位。

复位操作：上夹板15和下夹板6夹取任务完成后，控制X、Y、Z轴电机将机械臂系统2移动至初始位置；控制直流电机30正向转动，驱动齿轮传动系统27、滚轴丝杠机构14、滑块机构18运动，使得上夹板15沿导杆22运动至最高点，夹板开口缓慢变大，最终使得上下夹板与待夹工件或待检定设备端口脱离接触。

本实用新型的优点为：

通过设计一种用于流水线生产的多功能夹取机械手，解决了流水线生产过程中，人工运输、转移、夹取工件操作时效率低、劳动强度大的问题和使用气动机械手对工件易造成冲击、易产生污染等缺陷。采用电动式机械手，便于控制，体积小巧，结构简单；采用滑块机构和滚珠丝杆机构的夹取装置，能够通过直流电机控制夹板的开合度大小，可有效完成对待夹工件的精确定位及夹取操作；该机械手还可以用于辅助检测流水线上电气设备的接线工作，夹线装置与机械臂之间有绝缘橡胶垫，使得整个夹线装置可以带电操作而又不会造成触电伤害、短路故障。

上面结合附图对本实用新型优选的具体实施方式和实施原理作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式和实施原理，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型构思的前提下做出各种变化。因而，本实用新型的实用新型范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书所提到的创新性特征的最大范围。