一种托辊喷涂生产线自动上下料机械手的制作方法

本实用新型涉及托辊生产技术领域，特别涉及一种托辊喷涂生产线自动上下料机械手。

背景技术：

在托辊进行喷涂过程中，自动化涂装流水线工艺如下：工件人工挂件→除尘室自动吹灰→电泳前水洗喷淋→电泳前纯水洗喷淋→电泳→电泳后uf1水洗喷淋→电泳后uf2水洗喷淋→电泳后纯水洗喷淋→电泳漆预热→粉末喷涂→粉末固化→工件冷却→工件下件。

经过抛丸工艺合格的工件，在车间内被单梁起重机吊起来运送至上料点，不同的产品具有不同的结构，因此在上料时的吊具也不尽相同，有的用三角钢夹持挂件，有的用铁钩挂起等，而且为了适应不同长度的托辊，需要准备不同长度的挂钩。

在喷涂之前的上料以及喷涂完成后的下料过程中，都需要人工操作，不仅工作效率低下，而且自动化程度低，增加了用工成本。

技术实现要素：

为了解决托辊喷涂生产过程中上下料的自动化问题，本实用新型提供了一种托辊喷涂生产线自动上下料机械手，采用的技术方案如下：

一种托辊喷涂生产线自动上下料机械手，其特征在于，主要包括：

基座，所述基座用于和工作台固定连接；

底座，所述底座与基座之间通过底座关节转动相连，底座同轴转动连接于基座上方，底座关节还连接有用于驱动底座绕基座同轴转动的第一伺服电机，底座关节和基座之间转动轴线沿垂直于xy面分布；

大臂，所述大臂通过大臂关节转动连接于底座上方，大臂关节连接有用于驱动大臂和底座之间转动的第二伺服电机，大臂和底座之间转动平面沿平行于xz平面分布；

小臂，所述小臂与大臂通过小臂关节转动相连，小臂关节连接有用于驱动小臂绕大臂转动的第三伺服电机，所述转动平面沿平行于xz平面分布；

末端执行器，所述末端执行器沿小臂轴线同轴转动连接于小臂远离大臂一端，末端执行器呈桁架结构，包括直线导轨方向沿垂直于小臂轴线分布的直线电机、平行于直线电机直线导轨方向分布的大伸缩杆，所述直线电机与大伸缩杆之间连接有伸缩装置，大伸缩杆两端设有用于固定和夹紧托辊的手指；

此外，所述小臂还连接有第四伺服电机，所述第四伺服电机连接有蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器的蜗杆同轴转动连接于小臂内部，涡轮蜗杆减速器蜗杆动力输入端与第四伺服电机动力输出端相连，蜗杆与末端执行器之间固定连接，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机均连接有rv减速器。

优选的，所述伸缩装置包括连接于直线电机和大伸缩杆之间呈x型分布的两根连接杆，两根连接杆连接处铰接，并且连接杆与直线电机和大伸缩杆端部均铰接，此外，所述直线电机上还连接有套筒，所述套筒沿直线电机直线导轨方向滑动连接于直线电机外表面，套筒与两连接杆铰接处之间连接有小伸缩杆，所述小伸缩杆与套筒之间固定相连，与两连接杆铰接点之间转动相连。

优选的，所述小臂与小臂关节之间连接有小臂机箱，所述小臂机箱通过小臂关节与大臂转动相连，并且小臂机箱与小臂之间固定连接，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机以及涡轮蜗杆减速器均位于小臂机箱内部。

优选的，所述手指呈圆弧形壳体结构，所述手指凸面以及与托辊接触的侧面上均覆盖有一层大摩擦力材料。

本实用新型的有益效果在于：

1、采用开链式四自由度机械手，能够根据托辊实际位置进行调整；

2、末端执行器可以适用于不同尺寸的托辊，抓取稳固、牢靠；

3、托辊涂刷过程中均采用机械手进行上下料，极大提高了工作和生产效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为主视图

图3为左视图

图4为俯视图

图5为末端执行器结构示意图

图6为末端执行器主视图

图7为手指a向视图

图8为手指与托辊配合连接示意图

图9为末端执行器工作状态示意图

图中，1-基座，2-底座关节，3-底座，4-大臂关节，5-大臂，6-小臂关节，7-小臂机箱，8-直线电机，9-套筒，10-连接杆，11-小伸缩杆，12-大伸缩杆，13-手指，14-第一伺服电机，15-加强筋，16-第二伺服电机，17-第三伺服电机，18-第四伺服电机，19-蜗轮蜗杆减速器，20-小臂。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-7所示的托辊喷涂生产线自动上下料机械手，主要由基座1、底座3、大臂5、小臂21以及末端执行器组成，基座1和底座3之间通过底座关节2转动相连，具体的，底座关节2同轴转动连接于基座1上方，底座3固定连接于底座关节2上方，底座关节2内部配有rv减速器，用于降低转速、提高扭矩，并且底座关节2上还设有第一伺服电机14，所述第一伺服电机14动力输出端与rv减速器动力输入端相连，用于驱动底座关节2和底座3绕基座1作定轴转动，以空间三维坐标系来说，转动轴线垂直于xy平面分布，并且均过底座关节2和基座1的中心。

底座3通过大臂关节4与大臂5相连，具体的，大臂关节4内配有rv减速器，并且大臂关节4处设有第二伺服电机16，第二伺服电机16动力输出端与rv减速器动力输入端相连，用于驱动大臂5绕底座3转动，转动平面即为图2所示的平面，在空间三维坐标系中，转动平面和xz平面平行。

大臂5上端通过小臂关节6和小臂机箱7转动相连，小臂机箱7右端固定连接有小臂20，具体的，小臂关节6配有rv减速器，小臂机箱7内设有第三伺服电机17和第四伺服电机18以及蜗轮蜗杆减速器19，其中第三伺服电机17如图4所示，伸出小臂机箱7外侧一部分，并且第三伺服电机17的动力输出端和小臂关节6处的rv减速器的动力输入端相连，用于驱动小臂机箱7和小臂20绕着小臂关节6转动，其转动平面为如图2所示，在空间三维坐标系中，转动平面与xz平面平行，位于小臂机箱7内部的第四伺服电机18的动力输出端与蜗轮蜗杆减速器19相连，其中蜗轮蜗杆减速器19的蜗杆同轴分布于小臂20内部，小臂20内部同轴设有滚针轴承，蜗杆与滚针轴承内圈固定连接，第四伺服电机18用于驱动蜗杆绕小臂20轴线做定轴转动。

蜗轮蜗杆减速器19的蜗杆右端固定连接有末端执行器，其中末端执行器由直线电机8、大伸缩杆12、两根连接杆10、套筒9以及小伸缩杆11组成，具体的，直线电机8直线导轨方向与小臂7轴线方向垂直分布，大伸缩杆12平行分布于直线电机8的右侧，大伸缩杆12与直线电机8之间设有两根连接杆10，两根连接杆10呈x型分布，并且在连接点处铰接，每根连接杆10分别与大伸缩杆12和直线电机8的一端端部铰接，而在直线电机8的外表面上设有套筒9，所述套筒9可沿直线电机8的直线导轨方向滑动，套筒9左侧与蜗杆之间固定连接，套筒9和两连接杆10铰接点之间连接有小伸缩杆11，小伸缩杆11与套筒9之间固定连接，与两连接杆10铰接点之间铰接。

此外，在大伸缩杆12的两端均设有用于抓起和夹紧托辊的手指13，所述手指13结构如图5和图7所示，呈圆弧形壳体结构，通过螺栓螺母固定连接于大伸缩杆12的两端，手指13与托辊之间的配合关系如图8所示，手指13的内表面和凸面部分与托辊端部接触，并且接触部分采用增大摩擦的材料，例如熔覆一层橡胶，增大与托辊之间的摩擦力，手指13的夹持力与直线电机8的提供的力矩有关，成正比关系，力矩越大，抓得越牢靠，越不容易脱落，此外，需要说明的是，在本实施例中，如图9所示，套筒9左右滑动连接于直线电机8的外表面，小伸缩杆11上端与套筒9固定连接、下端与两连接杆10铰接点铰接，并且小伸缩杆11沿垂直于直线电机8轴线方向分布，当直线电机8左右伸缩运动时，套筒9会随着直线电机8的运动而同步滑动，而小伸缩杆11则随铰接点转动，套筒9始终位于直线电机8总工作长度的中间位置，从而方便确定末端执行器整体结构在空间坐标系中的位置，便于后续编程控制末端执行器的运动。

机械手整体呈开链式四自由度结构，可根据托辊位置调节第一、第二以及第三伺服电机转动，使末端执行器转到运动到相应的位置后，通过第四伺服电机18驱动末端执行器整体结构进行转动，两手指13与托辊两端部相对应，然后直线电机8伸长带动套筒9沿着直线电机8运动，同时呈x型分布的两连接杆10呈压缩状态，带动大伸缩杆12伸长，然后直线电机8反向转动带动小伸缩杆11缩短，带动大伸缩杆12缩短的同时，手指13压紧至托辊端面，进而方便对托辊的抓取。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。