一种桁架机械手的制作方法

本实用新型涉及上料装置，特别涉及一种桁架机械手。

背景技术：

目前，数控机床在机械加工领域得到广泛的应用，现有方式主要为人工手动抓料，这样不仅工作效率低下，同时工人劳动强度大，并且由于人工定位不准确，影响产品的质量，从而出现了机械手来代替人工手动抓料，而机械手一般与桁架配合使用，以提高机械手使用的灵活性。

如图9所示，桁架的立柱11和立柱12之间设有一台数控机床141和一台料仓131，料仓131放置在地面上且位于立柱11远离立柱12的一侧，数控机床141立柱11和立柱12之间，通过连接有工装夹具4的Z轴31在横梁21上移动，带动工装夹具4将料仓131中待加工的零件通过数控机床141的进料口142运输至数控机床141内，然后将数控机床141中加工好的零件运输回料仓131。该桁架的立柱11和立柱12分别位于横梁21的两端，由于受数控机床141宽度和数控机床141上的排屑机143的影响，立柱11和立柱12之间的距离需要去现场测量后定制，而且立柱12容易与排屑机143相互影响，降低了桁架的通用性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种桁架机械手，具有通用性高的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种桁架机械手，包括结构框架、X轴组件、Z轴组件、工装夹具以及固定连接在结构框架上的电控柜；

所述结构框架包括两个相互平行的立柱一和立柱二，所述X轴组件包括水平固定连接在立柱一和立柱二顶面的横梁，所述横梁侧壁固定连接有水平导轨，所述水平导轨的长轴与横梁相互平行，所述Z轴组件包括竖直设置的Z轴，所述Z轴上固定连接有纵向滑轨，所述工装夹具固定连接在Z轴的底壁；

所述Z轴与横梁之间设置有电机驱动总成，所述电机驱动总成朝向横梁的一侧与水平导轨滑移连接，所述电机驱动总成朝向Z轴的一侧与纵向滑轨滑移连接，所述电机驱动总成与横梁之间通过同步带机构传动，所述电机驱动总成与Z轴之间通过齿轮齿条机构传动；

所述立柱一设置在横梁长度方向的端部，所述立柱二设置在横梁底壁中部靠近立柱一的一侧，所述立柱一和立柱二之间形成料仓工位，所述立柱二远离立柱一的一侧形成机床工位。

通过采用上述技术方案，通过连接有工装夹具的Z轴在横梁上移动，带动工装夹具将料仓中待加工的零件运输至机床工位的数控机床中，然后将数控机床中加工好的零件运输回料仓。相对传统桁架机械手来说，机床工位位于立柱二远离立柱一的一侧，立柱一和立柱二之间的距离不会受数控机床宽度和数控机床上的排屑机的影响，不需要去现场测量后定制，机床工位能够放置不同规格的数控机床，提高了桁架机械手的通用性；并且相对现有的桁架机械手来说，横梁的长度只需要从料仓工位到数控机床的进料口即可，节约了数控机床进料口到排屑机之间的横梁用料，节约了成本；立柱二不会与排屑机相互影响，不需因避让排屑机而弯折，方便了立柱二的加工和安装。

进一步的，所述电控柜设置在立柱一和立柱二之间，所述电控柜位于料仓工位的上方。

通过采用上述技术方案，电控柜设置在料仓工位的上方，能够有效减少工件上水掉落在电控柜上的可能，从而提高了电控柜的使用寿命。

进一步的，所述同步带机构包括水平固定在横梁顶壁的皮带，与皮带相啮合的同步轮，所述同步轮由电机驱动总成驱动；

所述皮带的长轴与水平导轨相平行，所述皮带的两端分别与横梁顶壁分别通过固定组件固定连接；

所述同步轮相对的两侧分别设置有与皮带适配的导向轮，所述导向轮转动连接在电机驱动总成上。

通过采用上述技术方案，同步轮与皮带相互配合，通过电机驱动总成带动同步轮转动，由于皮带固定在横梁顶壁，同步轮能够相对皮带产生水平方向的位移，从而带动Z轴水平位移，实现工装夹具带动工件水平位移的效果；导向轮的设置对同步轮以及皮带的运动起到导向作用，能够有效减少皮带与同步轮相互脱离的现象。

进一步的，每个所述固定组件均包括固定连接在横梁顶壁的固定底座，所述固定底座上方通过螺栓固定连接有压紧座；

所述皮带长度方向的两端分别位于两个固定底座上并通过压紧座固定连接。

通过采用上述技术方案，皮带两端分别通过固定底座和压紧座实现压紧固定作用，螺栓连接的固定底座和压紧座拆装较为方便，当皮带松动时，拆下一端的压紧座，将皮带张紧后，然后将压紧座通过螺栓对皮带进行压紧。

进一步的，一个所述压紧座与固定底座之间设置有位于皮带下方的压紧块，另一个所述压紧座与固定底座之间设置有位于皮带下方的收紧压块；

所述收紧压块和压紧块朝向皮带的一侧均设置有压紧齿。

通过采用上述技术方案，压紧块和收紧压块的设置提高了压紧座对皮带的压紧作用；压紧齿的设置提高了皮带与收紧压块及压紧块之间的摩擦力，减少了皮带的错动，从而降低了皮带松动的可能。

进一步的，所述收紧压块远离压紧块的一侧设置有固定连接在横梁顶壁的收紧座，所述收紧座上穿设有收紧螺栓，所述收紧螺栓穿过收紧座并与收紧压块固定连接，所述收紧螺栓穿过收紧座的两侧分别螺纹连接有收紧螺母。

通过采用上述技术方案，当皮带松动时，将靠近收紧压块一侧的收紧螺母旋松，然后将收紧螺栓沿远离收紧压块方向拉动，从而带动收紧压块移动，收紧压块与皮带之间通过压紧齿紧密连接，从而收紧压块能够带动皮带朝靠近收紧座方向移动，实现张紧作用；最后固定收紧螺栓位置不变，将两个收紧螺母均朝向收紧座方向旋动，实现对收紧螺栓的夹持固定。

进一步的，所述电机驱动总成朝向横梁长度方向的两端分别固定连接有接近开关，所述接近开关与电控柜电连接，两个接近开关的高度分别与横梁两端的压紧座相对应。

通过采用上述技术方案，接近开关对X轴的行程实现了电限位，当电机驱动总成带动Z轴水平方向上位移至水平导轨长度方向的两端时，接近开关靠近压紧座并启动，在接近开关的作用下，电控柜控制电机驱动总成停止位移，从而有效防止了超程现象的发生。

进一步的，所述Z轴顶部和横梁长度方向的两端分别固定连接有防撞块，所述防撞块朝向电机驱动总成的一侧固定连接有防撞橡胶。

通过采用上述技术方案，防撞块的设置对X轴及Y轴方向的行程进行刚性限位，进一步减少了超程现象的发生；防撞橡胶对电机驱动总成起到保护作用，减缓电机驱动总成与防撞块之间的碰撞作用力。

进一步的，所述横梁下方固定连接有开口朝向横梁底壁的盒形护栏，所述护栏底壁开设有分别料仓工位和机床工位对应的抓料口，所述抓料口的尺寸与工装夹具的尺寸相适配，所述护栏侧壁开设有若干观察口。

通过采用上述技术方案，护栏的设置能够有效减少工件自料仓工位转移到机床工位时，工件从工装夹具上脱落，进而掉落在数控机床上对数控机床的损伤；并且实现了减少工件上的水滴落在数控机床上的可能，有效的减少了数控机床锈蚀的可能。

进一步的，所述抓料口朝向横梁方向翻折有挡水折边，所述护栏底壁长度方向的一侧设置有排水通道，所述护栏底壁呈朝向排水通道方向倾斜；

所述排水通道内嵌设固定有透水管，所述护栏长度方向的两端分别设置有集水箱，所述集水箱通过引水管与护栏连接，所述引水管穿入护栏侧壁并与透水管固定连通。

通过采用上述技术方案，挡水折边的设置减少了护栏底壁的水经过抓料口流出的可能，护栏内的水在倾斜的底壁的作用下流向排水通道，在透水管的渗透过滤下，有引水管排出护栏并储存在集水箱内，集水箱内的水能够二次利用，从而减少了水资源的浪费。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.采用了立柱一、立柱二和横梁位置的设置，从而产生节约成本，提高通用性的效果；

2.采用了电控柜设置于料仓工位的上方，从而产生电控柜的防水效果；

3.采用了接近开关和防撞块，从而产生防止超程的效果。

附图说明

图1是实施例1中用于体现桁架机械手整体结构的示意图；

图2是实施例1中用于体现横梁与电机驱动总成结构的示意图；

图3是图2中A部的放大示意图；

图4是图2中B部的放大示意图；

图5是图2中C部的放大示意图；

图6是实施例1中用于体现护栏结构的示意图；

图7是实施例2中用于体现护栏结构的示意图；

图8是图7中D部的放大示意图；

图9是现有技术中用于体现桁架机械手、料仓以及数控机床位置关系的示意图。

图中，1、结构框架；11、立柱一；12、立柱二；13、料仓工位；131、料仓；14、机床工位；141、数控机床；142、进料口；143、排屑机；2、X轴组件；21、横梁；211、水平导轨；212、防撞块；213、防撞橡胶；3、Z轴组件；31、Z轴；311、纵向滑轨；4、工装夹具；5、电控柜；6、电机驱动总成；61、电机罩；62、Z轴减速电机；63、X轴减速电机；64、滑块一；65、滑块二；66、接近开关；7、同步带机构；71、皮带；72、同步轮；73、固定组件；731、固定底座；733、压紧座；734、压紧块；735、收紧压块；736、压紧齿；737、收紧座；738、收紧螺栓；739、收紧螺母；74、导向轮；8、齿轮齿条机构；81、驱动齿轮；82、驱动齿条；9、护栏；91、抓料口；911、挡水折边；92、观察口；93、排水通道；94、透水管；95、引水管；96、集水箱。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：一种桁架机械手，如图1所示，包括结构框架1、X轴组件2、Z轴组件3、工装夹具4以及固定连接在结构框架1上的电控柜5。

如图2所示，结构框架1包括两个相互平行的立柱一11和立柱二12。X轴组件2包括水平固定连接在立柱一11和立柱二12顶面的横梁21，横梁21侧壁固定连接有水平导轨211（参见图2），水平导轨211的长轴与横梁21长度方向相互平行。Z轴组件3包括竖直设置的Z轴31，Z轴31上固定连接有纵向滑轨311（参见图1），工装夹具4固定连接在Z轴31的底壁。Z轴31与横梁21之间设置有电机驱动总成6，电机驱动总成6与横梁21之间通过同步带机构7传动，电机驱动总成6与Z轴31之间通过齿轮齿条机构8传动。连接有工装夹具4的Z轴31在横梁21上移动，带动工装夹具4将料仓131（参见图9）中待加工的零件运输至机床工位14的数控机床141中，然后将数控机床141（参见图9）中加工好的零件运输回料仓131。

如图1所示，立柱一11设置在横梁21长度方向的端部，立柱二12设置在横梁21底壁中部靠近立柱一11的一侧。立柱一11和立柱二12之间形成料仓工位13，料仓工位13用于放置料仓131（参见图9）。电控柜5设置在立柱一11和立柱二12之间并且位于料仓工位13的上方，减少了料仓131内水滴落在电控柜5上可能。立柱二12远离立柱一11的一侧形成机床工位14，在机床工位14用于放置数控机床141（参见图9）。机床工位14位于立柱二12远离立柱一11的一侧，能够放置不同规格的数控机床141，从而提高了桁架机械手的通用性。相对现有的桁架机械手来说，横梁21的长度只需要从料仓工位13到数控机床141的进料口142（参见图9）即可，节约了数控机床141进料口142到排屑机143（参见图9）之间的横梁21用料，节约了成本。立柱二12不会与排屑机143相互影响，不需因避让排屑机143而弯折，方便了立柱二12的加工和安装。电控柜5设置在料仓131工位13的上方，能够有效减少工件上水掉落在电控柜5上的可能，从而提高了电控柜5的使用寿命。

如图3所示，电机驱动总成6包括电机罩61（参见图1），电机罩61内部固定连接有水平设置的Z轴减速电机62和X轴减速电机63。电机罩61朝向横梁21的一侧与水平导轨211通过滑块一64滑移连接，电机罩61朝向Z轴31的一侧与纵向滑轨311（参见图1）通过滑块二65滑移连接。

如图3所示，齿轮齿条机构8包括与Z轴减速电机62的出轴同轴固定连接的驱动齿轮81，Z轴31上设置有与驱动齿轮81啮合的驱动齿条82。电控柜5（参见图1）控制Z轴减速电机62工作，进而驱动齿轮81转动，与驱动齿轮81啮合的驱动齿条82实现Z轴31上的位移。

如图3所示，X轴减速电机63的出轴呈水平状态并且轴向垂直于横梁21的长度方向，X轴减速电机63的出轴朝向横梁21顶壁。同步带机构7包括与X轴减速电机63的出轴同轴固定连接的同步轮72，以及水平固定在横梁21顶壁的皮带71，皮带71与同步轮72相啮合，皮带71的两端分别与横梁21顶壁分别通过固定组件73（参见图2）固定连接。电控柜5（参见图1）控制X轴减速电机63工作，进而同步轮72转动，与同步轮72啮合的皮带71固定连接在横梁21的顶壁，从而同步轮72带动X轴减速电机63沿X轴方向位移，从而带动Z轴31沿X轴方向位移，实现工装夹具4（参见图2）上的工件X轴方向的位移。

如图3所示，同步轮72相对的两侧分别设置有与皮带71适配的导向轮74，导向轮74转动连接在电机驱动总成6上。导向轮74的设置对同步轮72的位移起到导向作用，能够减少皮带71与同步轮72相互脱离的现象。在实际应用中，也可以将皮带71从同步轮72的顶面通过，皮带71的底面与同步轮72啮合传动，然后将两侧的导向轮74置于皮带71的顶面，实现对同步轮72两侧皮带71的压紧作用，使得皮带71与同步轮72紧密贴合。

如图4和图5所示，每个固定组件73均包括固定连接在横梁21顶壁的固定底座731，固定底座731上方通过螺栓固定连接有压紧座733，皮带71长度方向的两端分别位于两个固定底座731上并通过压紧座733固定连接。

如图4和图5所示，为了实现压紧座733与固定底座731对皮带71的更好的压紧作用，一个压紧座733与固定底座之间设置有位于皮带71下方的压紧块734，另一个压紧座733与固定底座之间设置有位于皮带71下方的收紧压块735。收紧压块735和压紧块734朝向皮带71的一侧均设置有压紧齿736。

如图5所示，长期使用后，皮带71会出现松弛的现象，进而影响同步轮72（参见图3）与皮带71的啮合关系，此时需要对皮带71进行张紧。因此，在收紧压块735远离压紧块734的一侧设置有固定连接在横梁21顶壁的收紧座737，收紧座737上穿设有收紧螺栓738，收紧螺栓738穿过收紧座737并与收紧压块735固定连接。收紧螺栓738穿过收紧座737的两侧分别螺纹连接有收紧螺母739。当皮带71松动时，将靠近收紧压块735一侧的收紧螺母739旋松，然后将收紧螺栓738沿远离收紧压块735方向拉动，从而带动收紧压块735移动，收紧压块735带动皮带71朝靠近收紧座737方向移动，实现皮带71的张紧，然后固定收紧螺栓738位置不变，将两个收紧螺母739均朝向收紧座737方向旋动，对收紧螺栓738的夹持固定。

如图1所示，为了防止超程现象的发生，在电机罩61朝向横梁21长度方向的两端分别固定连接有接近开关66，接近开关66与电控柜5电连接。两个接近开关66的高度分别与横梁21两端的压紧座733相对应。接近开关66对工件的X轴行程进行电限位，当电机驱动总成6带动Z轴31上的工装夹具4水平位移至水平导轨211长度方向的两端时，接近开关66靠近压紧座733并启动。在接近开关66的作用下，电控柜5控制电机驱动总成6停止水平方向上的位移。

如图1和图5所示，Z轴31顶部和横梁21长度方向的两端分别固定连接有防撞块212，防撞块212的设置对X轴及Z轴方向的行程进行刚性限位，进一步减少了超程现象的发生。防撞块212朝向电机驱动总成6的一侧固定连接有防撞橡胶213，防撞橡胶213能够减缓电机驱动总成6与防撞块212之间的碰撞作用力，对电机驱动总成6起到保护作用。

如图1和图6所示，横梁21下方固定连接有开口朝向横梁21底壁的盒形护栏9，护栏9侧壁开设有若干观察口92。护栏9底壁开设有分别与料仓工位13和机床工位14对应的抓料口91，抓料口91的尺寸与工装夹具4的尺寸相适配，抓料口91朝向横梁21方向翻折有挡水折边911。护栏9的设置能够减少工件在料仓工位13与机床工位14转移时，工件从工装夹具4上脱落对数控机床141（参见图9）的损伤。同时，护栏9底部具有一定的承水能力，减少工件上的水滴落在数控机床141上对数控机床141锈蚀的可能，挡水折边911的设置，减少了护栏9底壁的水从抓料口91回流至数控机床141及料仓131（参见图9）的现象。

如图1所示，本实施例中工装夹具4是两爪式气动旋转夹爪，其中一个夹爪用于将待加工的工件夹取至数控机床141（参见图9）内进行加工，另一个夹爪用于加工数控机床141加工完成的工件夹取至料仓131（参见图9）内，实现工件的转移。

实施例2：一种桁架机械手，与实施例1的不同之处在于，如图7和图8所示，护栏9底壁长度方向的一侧设置有排水通道93，护栏9底壁呈朝向排水通道93方向倾斜。排水通道93内嵌设固定有透水管94，透水管94长度方向的两端分别固定连通有穿出护栏9的引水管95，两个引水管95远离透水管94的一端分别固定连通有集水箱96。护栏9底壁的水在倾斜的底壁的作用下流向排水通道93，在透水管94的渗透过滤下，由引水管95排出护栏9并储存在集水箱96内。集水箱96内的水能够二次利用，比如重新循环至数控机床141（参见图9）用于数控机床141作业所需。

具体实施过程：在电控柜5的控制下，连接有气动旋转夹爪的Z轴31在Z轴31减速电机的作用下通过齿轮齿条机构8传动，实现夹持在气动旋转夹爪上的工件纵向的位移。在X轴减速电机63的作用下通过同步带机构7传动，实现夹持在气动旋转夹爪上的工件水平方向上的位移。从而可以将料仓131中待加工的零件运输至机床工位14的数控机床141中，然后将数控机床141中加工好的零件运输回料仓131。

当电机驱动总成6带动Z轴31位移到靠近横梁21两端时，接近开关66靠近压紧座733并启动。在接近开关66的作用下，电控柜5控制电机驱动总成6内的X轴减速电机63停止工作，进而实现对Z轴31水平方向上位移的限定作用。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。