一种机械手的制作方法

1.本发明涉及机械手领域，尤其涉及一种可以实现夹具装置独立或同步的纵向移动、横向移动、竖向移动及通过夹具装置抓取和释放工件的机械手。


背景技术：

2.机械手又叫机器人、自动操作装置、自动操作机械等名称，其能模仿人手和臂的某些动作功能，可以按固定程序完成搬运物件或操作工具等工作。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，提高工作效率等，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
3.传统的机械手，其结构设计不能很好的独立或同步完成纵向移动、横向移动、竖向移动；也不能较好的完成抓取和释放工件的动作，工作效率相对较低。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种机械手，其可以独立驱动或同步驱动夹具装置纵向移动、横向移动、竖向移动，使工件到达预定工位；夹具装置可以抓取和释放工件；还可以在其中一气动夹爪装置抓取出已加工好的工件后，通过旋转气缸的转动将另一气动夹爪装置对准加工工位，并将此气动夹爪装置上的待加工工件置入并释放在加工工位内，供加工机进行加工。
5.一种机械手，包括纵向轴、与纵向轴能活动连接的横向轴、与横向轴能活动连接的竖向轴、连接在竖向轴一端的夹具装置，其能用于抓取和释放工件，纵向轴上连接有纵向移动装置，能用于驱动横向轴沿着纵向轴直线往复移动；横向轴上连接有横向移动装置，能用于驱动竖向轴沿着横向轴直线往复移动；竖向轴上连接有竖向移动装置，能用于驱动竖向轴和夹具装置相对横向轴竖向直线往复移动；纵向移动装置、横向移动装置、竖向移动装置可以独立运动，也可以同步运动，最终使夹具装置达到预定位置；夹具装置可以抓取和释放工件，夹具装置还可以在取出已加工好的工件后，旋转预设角度，并将待加工工件置入并释放在加工工位内，然后再通过纵向移动装置、横向移动装置、竖向移动装置将加工好的工件移动至预设的料仓处，将已加工好的工件释放在料仓内，然后移动夹具装置，抓取下一待加工工件，再通过纵向移动装置、横向移动装置、竖向移动装置将待加工工件移动至预设加工工位处，等加工工位内的工件加工完成后，然后通过夹具装置取出已加工好的工件；通过重复之前的动作，可以连续的加工，工作效率高。
6.进一步地，纵向移动装置包括沿纵向轴的长度方向延伸且设置在纵向轴上表面的纵向滑轨组件、通过纵向滑块组件与纵向滑轨组件能纵向活动连接的纵向滑板，纵向滑块组件安装在纵向滑板的底部；还包括安装在纵向滑板上的纵向电动驱动组件、安装在纵向电动驱动组件输出端的第一齿轮、与第一齿轮相互啮合的纵向齿条，纵向齿条设置在纵向滑轨组件之间的纵向轴的上表面，横向轴的一端安装在纵向滑板的上表面；采用上述结构
设计，结构简单耐用，可以实现纵向移动。
7.进一步地，横向移动装置包括沿横向轴的长度方向延伸且设置在横向轴侧面的横向滑轨组件、通过横向滑块组件与横向滑轨组件能横向活动连接的横向滑座，横向滑块组件安装在横向滑座的一侧；还包括安装在横向滑座上的横向电动驱动组件、安装在横向电动驱动组件输出端的第二齿轮、与第二齿轮相互啮合的横向齿条，横向齿条设置在横向轴的上表面；采用上述结构设计，结构简单耐用，可以实现纵向移动。
8.进一步地，竖向移动装置包括沿竖向轴的长度方向延伸且相对设置在竖向轴两侧的竖向滑轨组件、通过竖向滑块组件与竖向滑轨组件能竖向活动连接的竖向滑座，竖向滑块组件相对的安装在竖向滑座的两侧；还包括安装在横向滑座的侧壁上的竖向电动驱动组件、安装在竖向电动驱动组件输出端的第三齿轮、与第三齿轮相互啮合的竖向齿条，竖向齿条设置在竖向轴的其中一侧；采用上述结构设计，结构简单耐用，可以实现纵向移动。
9.进一步地，夹具装置包括旋转气缸、与旋转气缸的转动件相连接的转动座、安装在转动座上的至少两个气动夹爪装置，其能用于抓取和释放工件；旋转气缸的缸体上连接有气缸座，气缸座通过连接座与竖向轴的下端能拆卸的连接；连接座包括座体，在座体的上端设置有用于供竖向轴插入的插槽，在座体的下端设置有供气缸座的上端插入的v型卡槽；气缸座的上端设置有与v型卡槽相匹配的v型插接部，v型插接部插入在v型卡槽内，在v型卡槽两端的座体上对应安装有限位板，用于将座体与竖向轴连接固定在一起；设置有至少两个气动夹爪装置，其中一个可以用于从加工工位内抓取出已加工好的工件，另一个抓取住一待加工工件待用，节省更换待加工工件的时间，提高加工效率；旋转气缸用于转动预设角度，实现各气动夹爪装置的位置替换，能更快速的将待加工工件置入到加工工位内，提高工作效率。
10.进一步地，各气动夹爪装置都包括手指气缸、规则设置在手指气缸底部的多个气动夹爪，手指气缸能驱动多个气动夹爪同步径向伸缩，其能用于抓取和释放工件；通过多个气动夹爪同步径向伸缩，改变各气动夹爪之间的间距；当各气动夹爪与工件的外壁紧贴时，实现工件的抓取，当各气动夹爪与工件的外壁分离不接触时，实现工件的释放。
11.进一步地，在手指气缸的底部还规则设置有多个连接件，各连接件通过连接轴与压板活动连接，在各连接件与压板之间的连接轴上都套设有弹性件，弹性件对压板施加压力；当气动夹爪装置抓取工件时，压板的一端平面首先与工件的表面接触，最终使工件在压板的压力作用下处于平整状态，然后气动夹爪装置再抓取住工件；可以解决在工件放置不平整时，所抓取的工件不符合加工状态，也可以避免所抓取的工件倾斜，导致无法置入到加工工位的问题；当工件被释放后，压板在弹性件的反作用力下恢复至初始状态，以便重复上一动作。
12.进一步地，在旋转气缸的缸体的前端对应设置有第一液压缓冲器、第二液压缓冲器，两者都能用于调节转动件的旋转角度；通过调节第一液压缓冲器、第二液压缓冲器，可以对应调节设置在旋转气缸上的第一齿轴柱、第二齿轴柱的做功运动的距离，当第一齿轴柱、第二齿轴柱做功运动的距离改变时，节设置在旋转气缸上的传动齿轮转动的角度也会改变，另外，通过设置在转动件上的刻度可精确调节旋转角度；在旋转气缸的缸体的后端底部设置有第三液压缓冲器，在转动座的侧壁设置有与第三液压缓冲器位置相对应的阻挡块，第三液压缓冲器用于限制转动件的旋转范围；第三液压缓冲器，依靠液压阻尼对作用在
其上的物体进行缓冲减速至停止，起到一定程度的保护作用，其作用是在工作过程中防止硬性碰撞导致机构损坏的安全缓冲装置，能起到多一重保障的作用，转动座带动阻挡块转动并与第三液压缓冲器的缓冲头接触时，第三液压缓冲器的伸缩杆回缩，当回缩至预设位置，被感应器或其它装置感应到后，转动座停止转动。
13.进一步地，纵向电动驱动组件、横向电动驱动组件、竖向电动驱动组件都包括伺服电机、与伺服电机的输出轴相连接的减速机；纵向滑轨组件、横向滑轨组件、竖向滑轨组件皆包括两个相对设置的滑轨；纵向滑块组件、横向滑块组件、竖向滑块组件皆包括两列相对设置的滑块组，每列滑块组包括多个依次直线排列的滑块，各滑块皆为u型，用于置入滑轨，实现滑块与滑轨可活动连接。
14.进一步地，在纵向轴的底部通过加强板连接有立架，立架的侧壁与加强板的底部之间连接有倾斜设置的支撑管，用于增加强度和支撑力；纵向轴、横向轴、竖向轴、立架、支撑管皆为中空的铝合金型材，可以减轻重量，又提高刚性；在竖向轴下端的立架的前面安装有用于放置工件的料仓。
15.本发明的有益效果是：设置有纵向移动装置、横向移动装置、竖向移动装置，机械手可以独立或同步驱动夹具装置和工件纵向移动、横向移动、竖向移动，使工件到达预定工位；还设置有夹具装置，可以抓取和释放工件；还可以在其中一气动夹爪装置抓取出已加工好的工件后，通过旋转气缸的转动将另一气动夹爪装置对准加工工位，并将此气动夹爪装置上的待加工工件置入并释放在加工工位内，供加工机进行加工，节省更换工件的时间，提高工作效率。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
17.图1是本发明与加工机组合时的外观示意图；
18.图2是本发明的立体结构示意图；
19.图3是本发明的正面的平面结构示意图；
20.图4是本发明去掉立架后的结构示意图；
21.图5是本发明去掉立架后的拆分结构示意图；
22.图6是本发明去掉立架后的另一角度的结构示意图；
23.图7是本发明的夹具装置夹持有工件时的结构示意图；
24.图8是本发明的夹具装置的拆分结构示意图；
25.图9是本发明的夹具装置的另一角度的拆分结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.机械手又叫机器人、自动操作装置、自动操作机械等名称，其能模仿人手和臂的某些动作功能，其可以独立驱动或同步驱动夹具装置纵向移动、横向移动、竖向移动，使工件到达预定工位；夹具装置可以抓取和释放工件；还可以在其中一气动夹爪装置抓取出已加
工好的工件后，通过旋转气缸的转动将另一气动夹爪装置对准加工工位，并将此气动夹爪装置上的待加工工件置入并释放在加工工位内，供加工机进行打磨、抛光、切割等各种加工。
28.参照图1-图3，机械手包括纵向轴1、与纵向轴1能活动连接的横向轴2、与横向轴2能活动连接的竖向轴3、连接在竖向轴3一端的夹具装置4，其能用于抓取和释放工件，图中所示的工件为圆柱体，纵向轴1上连接有纵向移动装置5，能用于驱动横向轴2沿着纵向轴1直线往复移动，即图6中所示的y向直线往复移动；横向轴2上连接有横向移动装置6，能用于驱动竖向轴3沿着横向轴2直线往复移动，即图6中所示的x向直线往复移动；竖向轴3上连接有竖向移动装置7，能用于驱动竖向轴3和夹具装置4相对横向轴2竖向直线往复移动，即图6中所示的z向直线往复移动；在纵向轴1的底部通过加强板8连接有立架9，立架9的侧壁与加强板8的底部之间对应连接有倾斜设置的支撑管10；纵向轴1、横向轴2、竖向轴3、立架9、支撑管10皆为中空的铝合金型材；在竖向轴3下端的立架9的前面安装有用于放置工件11的料仓12。
29.参照图4-图6，纵向移动装置5包括沿纵向轴1的长度方向延伸且设置在纵向轴1上表面的纵向滑轨组件13、通过纵向滑块组件14与纵向滑轨组件13能纵向活动连接的纵向滑板15，纵向滑块组件14安装在纵向滑板15的底部；还包括安装在纵向滑板15上的纵向电动驱动组件16、安装在纵向电动驱动组件16输出端的第一齿轮17、与第一齿轮17相互啮合的纵向齿条18，纵向齿条18设置在纵向滑轨组件13之间的纵向轴1的上表面，横向轴2的一端安装在纵向滑板15的上表面。
30.参照图4-图6，横向移动装置6包括沿横向轴2的长度方向延伸且设置在横向轴2侧面的横向滑轨组件19、通过横向滑块组件20与横向滑轨组件19能横向活动连接的横向滑座21，横向滑块组件20安装在横向滑座21的一侧；还包括安装在横向滑座21上的横向电动驱动组件22、安装在横向电动驱动组件22输出端的第二齿轮23、与第二齿轮23相互啮合的横向齿条24，横向齿条24设置在横向轴2的上表面。
31.参照图4-图6，竖向移动装置7包括沿竖向轴3的长度方向延伸且相对设置在竖向轴3两侧的竖向滑轨组件25、通过竖向滑块组件26与竖向滑轨组件25能竖向活动连接的竖向滑座27，竖向滑块组件26相对的安装在竖向滑座27的两侧；还包括安装在横向滑座21的侧壁上的竖向电动驱动组件28、安装在竖向电动驱动组件28输出端的第三齿轮29、与第三齿轮29相互啮合的竖向齿条30，竖向齿条30设置在竖向轴3的其中一侧。
32.上述横向轴2可以称为x轴，纵向轴1可以称为y轴，竖向轴3可以称为z轴；纵向电动驱动组件16、横向电动驱动组件22、竖向电动驱动组件28都包括伺服电机31、与伺服电机31的输出轴相连接的减速机32，各减速机32的输出轴从各滑座的中部穿过，然后对应与第一齿轮17、第二齿轮23、第三齿轮29连接；纵向滑轨组件13、横向滑轨组件19、竖向滑轨组件25皆包括两个相对设置的滑轨33；纵向滑块组件14、横向滑块组件20、竖向滑块组件26皆包括两列相对设置的滑块组34，可以增大连接强度、更加稳定和牢固；每列滑块组34包括多个依次直线排列的滑块35，各滑块35皆为u型，用于置入滑轨33。
33.参照图7-图9，夹具装置4包括旋转气缸36、与旋转气缸36的圆盘状转动件37相连接的转动座38、安装在转动座38上的两个气动夹爪装置39，其能用于抓取和释放工件11；旋转气缸36又叫摆动气缸、摆台气缸等名称，气缸活塞的直线动作通过齿轮来转化为圆周动
作，输出扭矩；在旋转气缸36的缸体40上连接有气缸座41，气缸座41通过连接座42与竖向轴3的下端能拆卸的连接；连接座42包括座体43，在座体43的上端设置有用于供竖向轴3插入的插槽44，在座体43的下端设置有供气缸座41的上端插入的v型卡槽45；气缸座41的上端设置有与v型卡槽45相匹配的v型插接部46，v型插接部46插入在v型卡槽45内，能实现快速的插接安装和拆卸；在v型卡槽45两端的座体43上对应安装有限位板47，用于将座体43与竖向轴3用螺栓连接固定在一起；各气动夹爪装置39都包括手指气缸48、规则设置在手指气缸48底部的多个气动夹爪49，优选为三个均匀的圆周分布，三个气动夹爪49都为l型，三个气动夹爪49上都设置有与圆柱形工件11的外壁相贴合的弧面50，便于更好的夹持；气动夹爪装置39是利用压缩空气作为动力，用来夹取或抓取工件11的执行装置，其主要作用是替代人的抓取工作，可有效地提高生产效率及工作的安全性；手指气缸48能驱动多个气动夹爪49同步径向伸缩，其能用于抓取和释放工件11；在手指气缸48的底部还规则设置有三个连接件51，具体为连接板，各连接件50通过连接轴52与y型压板53活动连接，在各连接件50与压板53之间的连接轴52上都套设有弹性件54，具体为弹簧；弹性件54对压板53施加压力；在旋转气缸36的缸体40的前端对应设置有第一液压缓冲器55、第二液压缓冲器56，两者都能用于调节转动件37的旋转角度；在旋转气缸36的缸体40的后端底部设置有第三液压缓冲器57，在转动座38的侧壁设置有与第三液压缓冲器57位置相对应的阻挡块58，第三液压缓冲器57用于限制转动件37的旋转范围。
34.工作原理：在纵向轴1的底部连接有立架9，用于支撑机械手，在竖向轴3下端的立架9的前面安装有用于放置待加工工件11和已加工好工件11的料仓12；工作时，竖向移动装置7驱动竖向轴3、安装在竖向轴3下端的夹具装置4向下同步直线下降，当到达预定位置，其中一气动夹爪装置39上的手指气缸48驱动设置在其上面的三个气动夹爪49径向直线移动，扩大三个气动夹爪49之间的间距，以便形成抓取圆柱形工件11的空间，然后y型压板53顶压工件11使其处于平整状态，然后，三个气动夹爪49反向直线移动，缩小三个气动夹爪49之间的间距，使三个气动夹爪49与工件11的外壁紧贴，并抓取住一待加工工件11；然后，竖向移动装置7驱动竖向轴3、安装在竖向轴3下端的夹具装置4向上直线上升预定距离，当上升至预定距离，纵向移动装置5、横向移动装置6可以独立或同步驱动夹具装置4平移至下一待加工工件11的上方，然后，旋转气缸36驱动转动件37和转动座38旋转，使另一气动夹爪装置39对准下一待加工工件11，该气动夹爪装置39重复上一气动夹爪装置39抓取待加工工件11的动作，并抓取住另一待加工工件11；然后，竖向移动装置7驱动竖向轴3、安装在竖向轴3下端的夹具装置4直线上升，避免被料仓12阻挡，当竖向轴3和夹具装置4直线上升至预定高度，横向移动装置6驱动竖向轴3和夹具装置4沿着横向轴2直线移动，而纵向移动装置5也可以同步驱动横向轴2、竖向轴3、夹具装置4沿着纵向轴1直线移动，最终将气动夹爪装置39移动至加工机59的预定加工工位60处，然后将其中一待加工工件11放入到加工工位60内，当待加工工件11加工完成后，气动夹爪装置39将加工好的工件11取出，然后旋转气缸36驱动转动件37和转动座38旋转，使另一气动夹爪装置39上抓取的另一待加工工件11对准后放入到加工工位60内；然后，纵向移动装置5驱动横向轴2、竖向轴3、夹具装置4沿着纵向轴1往料仓12方向直线移动，此时，横向移动装置6可以同步驱动竖向轴3和夹具装置4沿着横向轴2往料仓12方向直线移动，当到达预定位置，竖向移动装置7驱动竖向轴3、安装在竖向轴3下端的夹具装置4向下直线移动，最终将已加工好的工件11释放到料仓12内；然后，再重复上面
的抓取待加工工件11的动作；不同的，现在的两个气动夹爪装置39，只有一个气动夹爪装置39抓取一待加工工件11，另一气动夹爪装置39空置，因为在加工机59内还有一个工件11在加工中，等加工完成后，需要该空置的气动夹爪装置39来抓取加工机59内的已加工完成的工件11。
35.需要说明的是：在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
36.最后要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。