一种基于并联机构的多轴数控机械爪的制作方法

1.本发明涉及机械爪技术领域，具体的说是一种基于并联机构的多轴数控机械爪。


背景技术：

2.机械爪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，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
3.一方面，常见的机械爪在夹住一些需要全身打磨或者喷漆的表面规则的加工零件(如长方体等)时需要多次拿取和放下，以完成全面的打磨和喷漆，而多次的拿取和放会造成效率的底下，且增加机械爪的磨损，减少其寿命；另一方面，常见的机械爪在夹住加工零件时很难使加工零件本身相对夹具产生位移，使得被夹紧的部位不方便加工，有时还需要配合多组工具才能实现加工零件全身的完整加工，既浪费生产器械，也不利于提高生产效率。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，本发明提供了一种基于并联机构的多轴数控机械爪。本发明为解决常见机械爪需要多次拿取和放下，且很难在夹取加工零件时实现加工零件的位置转换等问题，所设计的一种基于并联机构的多轴数控机械爪。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于并联机构的多轴数控机械爪，包括多轴底座、伺服电机、电动推杆、安装架、加工零件、平移机构、固定夹、推动机构、卡紧机构和安装槽，所述多轴底座顶端固定有伺服电机，所述伺服电机输出轴端固定套接有电动推杆，所述电动推杆一端焊接有安装架，所述安装架中部安装有推动机构，所述推动机构两侧连接有卡紧机构，所述卡紧机构远离伺服电机一端固定有固定夹，所述固定夹相邻侧壁均开设有安装槽，每个所述安装槽内部均安装有平移机构，两组平移机构对称安装，且两组所述平移机构之间滑动连接有加工零件；
6.所述平移机构包括主动轮、驱动马达、连接块、蜗杆、直齿轮和电动伸缩杆，所述主动轮安装于安装槽中部，所述主动轮两端均转动连接有连接块，所述主动轮两端均伸出连接块焊接有直齿轮，两组平移机构中的直齿轮相邻一侧均啮合有蜗杆，所述蜗杆一端转动连接于固定夹内部，所述蜗杆另一端固定连接于驱动马达，且所述驱动马达固定于固定夹内的安装槽内壁，两组平移机构中的连接块相远离一侧中部均固定连接于电动伸缩杆的伸缩轴端，且两组平移机构中的电动伸缩杆远离伸缩轴端一端对称焊接于固定夹内部。
7.优选的，所述多轴底座、伺服电机和电动推杆均有电信号连接至数控机构。
8.优选的，所述推动机构包括推块、第一卡块和液压缸，所述液压缸贯穿安装架一侧，且所述液压缸插接于于电动推杆中部，所述液压缸远离电动推杆一端焊接有推块，所述推块两侧均焊接有第一卡块，所述第一卡块均滑动连接于卡紧机构。
9.优选的，所述卡紧机构包括第一滑槽、滑块、第二卡块和第二卡槽，所述第二卡槽
开设于安装架两侧，所述滑块安装于推块两侧，且所述滑块滑动连接于安装架内部，所述滑块两侧均焊接有第二卡块，所述第二卡块滑动连接于第二卡槽，且所述滑块靠近推块一侧开设有第一滑槽，所述第一滑槽内滑动连接有第一卡块。
10.优选的，所述平移机构还包括辅助轮，所述主动轮两侧均安装有辅助轮，所述辅助轮两端均转动连接于连接块。
11.优选的，位于同一个安装槽内的两个所述驱动马达呈中心对称安装。
12.优选的，所述驱动马达、电动伸缩杆和液压缸均有电信号连接至数控机构。
13.优选的，所述主动轮和辅助轮外部均套接有橡胶圈。
14.本发明的有益效果：
15.(1)本发明所述的一种基于并联机构的多轴数控机械爪，采用了平移机构，在加工零件处于水平状态时，控制所有的电动伸缩杆同时伸长，并推动连接块向加工零件靠近，连接块可以带动主动轮和辅助轮向安装槽外部移动，直至主动轮两端的直齿轮啮合蜗杆，两组主动轮和辅助轮都紧压加工零件侧壁，且上下两组主动轮和辅助轮可以对加工零件进行固定，当控制驱动马达转动，蜗杆低速转动并带动直齿轮转动，直齿轮带动主动轮转动，使得加工零件在两个固定夹之间滑动，直到主动轮和辅助轮从加工零件一端转动到另一端，可以再不放下加工零件时完成加工零件的位置变换，这样既减少了机械爪拿取次数，也增加了机械爪的使用寿命和工作效率。
16.(2)本发明所述的一种基于并联机构的多轴数控机械爪，通过推动机构和卡紧机构的配合使用，由数控机构控制液压缸伸长并推动推块，使得推块向固定夹方向移动，推块滑动时带动第一卡块在第一滑槽内部滑动并向两侧推动滑块，使得两组滑块分别向安装架的两端滑动，且滑块带动第二卡块向着第二卡槽两端滑动，两组滑块分别带动各自侧壁固定的固定夹相互远离，扩大机械爪的固定夹距离，可以适应各种尺寸的加工零件，数控机构可以控制多轴底座和电动推杆将两个固定夹调整至加工零件两侧，再电信号控制液压缸伸缩短并拉动推块，使得推块向电动推杆方向移动，使得第一卡块卡在第一滑槽内并拉动块相互靠近，随后两个固定夹可以夹紧加工零件顶端，既可以当做普通夹具使用，又配合了平移机构进行平移工作时需要松开加工零件的情况。
17.(3)本发明所述的一种基于并联机构的多轴数控机械爪，采用了辅助轮和橡胶圈，通过两侧的辅助轮可以增加主动轮对加工零件的控制稳定性，也可以增加主动轮和辅助轮与加工零件之间的摩擦力，防止加工零件打滑脱落。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1为本发明提供的一种基于并联机构的多轴数控机械爪的示意图一；
20.图2为图1的a处放大图；
21.图3为本发明提供的一种基于并联机构的多轴数控机械爪的示意图二；
22.图4为本发明提供的一种基于并联机构的多轴数控机械爪的安装架和加工零件的连接示意图；
23.图5为本发明提供的一种基于并联机构的多轴数控机械爪的推动机构和卡紧机构的连接示意图；
24.图6为本发明提供的一种基于并联机构的多轴数控机械爪的平移机构结构示意图。
25.图中：1、多轴底座；2、伺服电机；3、电动推杆；4、安装架；5、加工零件；6、平移机构；61、主动轮；62、辅助轮；63、驱动马达；64、连接块；65、蜗杆；66、直齿轮；67、电动伸缩杆；7、固定夹；8、推动机构；81、推块；82、第一卡块；83、液压缸；9、卡紧机构；91、第一滑槽；92、滑块；93、第二卡块；94、第二卡槽；10、安装槽。
具体实施方式
26.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
27.如图1-图6所示，本发明所述的一种基于并联机构的多轴数控机械爪，包括多轴底座1、伺服电机2、电动推杆3、安装架4、加工零件5、平移机构6、固定夹7、推动机构8、卡紧机构9和安装槽10，多轴底座1顶端固定有伺服电机2，用来带动电动推杆3和安装架4进行旋转，伺服电机2输出轴端固定套接有电动推杆3，用来带动安装架4伸缩完成加工任务，电动推杆3一端焊接有安装架4作为连接件，安装架4中部安装有推动机构8，带动卡紧机构9，推动机构8两侧连接有卡紧机构9，卡紧机构9远离伺服电机2一端固定有固定夹7，可以夹取加工零件5，固定夹7相邻侧壁均开设有安装槽10用来安装平移机构6，每个安装槽10内部均安装有平移机构6，可以使得加工零件5进行水平的位移，两组平移机构6对称安装，且两组平移机构6之间滑动连接有加工零件5；
28.平移机构6包括主动轮61、驱动马达63、连接块64、蜗杆65、直齿轮66和电动伸缩杆67，主动轮61安装于安装槽10中部，主动轮61两端均转动连接有连接块64，主动轮61两端均伸出连接块64焊接有直齿轮66，两组平移机构6中的直齿轮66相邻一侧均啮合有蜗杆65，蜗杆65一端转动连接于固定夹7内部，蜗杆65另一端固定连接于驱动马达63，且驱动马达63固定于固定夹7安装槽10顶部，两组平移机构6中的连接块64相远离一侧中部均固定于电动伸缩杆67的伸缩轴端，且两组平移机构6中的电动伸缩杆67远离伸缩轴端一端对称焊接于固定夹7内部；加工零件5处于水平状态时，所有的电动伸缩杆67同时伸长，并推动连接块64向加工零件5靠近，连接块64可以带动主动轮61和辅助轮62向安装槽10外部移动，由于两根蜗杆65位于两个直齿轮66之间，使得两组主动轮61相互靠近时能够带动两端的直齿轮66啮合蜗杆65，使得两组主动轮61和辅助轮62都紧压加工零件5侧壁，并夹住加工零件5，且上下两组主动轮61和辅助轮62可以对加工零件5进行辅助固定，当驱动马达63均正向转动时，蜗杆65低速转动并带动直齿轮66转动，直齿轮66带动主动轮61转动，由于平移机构6对称安装，使得两个主动轮61的旋转方向相反，两个主动轮61同时反向转动时能够提供同向的摩擦力带动夹在中间的加工零件5在两个固定夹7之间正向滑动，直到主动轮61和辅助轮62从加工零件5一端转动到另一端时停止驱动马达63的转动，且控制驱动马达63均反向转动时，能够使得加工零件5的反向移动，可以在不放下加工零件5时完成加工零件5的位置变换，这样既减少了机械爪拿取次数，也增加了机械爪的使用寿命和工作效率。
29.具体的，多轴底座1、伺服电机2和电动推杆3均有电信号连接至数控机构，可以由数控机构精准的控制其运动状态。
30.具体的，推动机构8包括推块81、第一卡块82和液压缸83，液压缸83贯穿安装架4一
侧，且液压缸83插接于于电动推杆3中部，液压缸83远离电动推杆3一端焊接有推块81，推块81两侧均焊接有第一卡块82，第一卡块82均滑动连接于卡紧机构9；液压缸83可通过控制其伸长或缩短来带动推块81，完成对卡紧机构9的滑动方向，第一卡块82可以卡紧卡紧机构9中的第一滑槽91，完成对卡紧机构9的限制。
31.具体的，卡紧机构9包括第一滑槽91、滑块92、第二卡块93和第二卡槽94，第二卡槽94开设于安装架4两侧，滑块92安装于推块81两侧，且滑块92滑动连接于安装架4内部，滑块92两侧均焊接有第二卡块93，第二卡块93滑动连接于第二卡槽94，且滑块92靠近推块81一侧开设有第一滑槽91，第一滑槽91内滑动连接有第一卡块82；在推块81滑动时带动第一卡块82在第一滑槽91内部滑动并向两侧推动滑块92远离或者拉动滑块92相互靠近，使得两组滑块92分别向安装架4的两端滑动或者相互靠近，同时使得滑块92带动第二卡块93向着第二卡槽94两端滑动或者相互靠近，两组滑块92分别带动各自侧壁固定的固定夹7相互远离或者靠近，可以扩大或减小机械爪的固定夹7距离，进而松开或者夹紧加工零件5，既可以当做普通夹具使用，又配合了平移机构6进行平移工作时需要松开加工零件5的情况。
32.具体的，平移机构6还包括辅助轮62，主动轮61两侧均安装有辅助轮62，辅助轮62两端均转动连接于连接块64，两侧的辅助轮62可以增加主动轮61对加工零件5的控制稳定性，也防止加工零件5打滑滑落。
33.具体的，位于同一个安装槽10内的两个驱动马达63呈中心对称安装，可以使得动力布置的更均匀。
34.具体的，驱动马达63、电动伸缩杆67和液压缸83均有电信号连接至数控机构，能够由数控机构精准的控制其开启和运行的状态。
35.具体的，主动轮61和辅助轮62外部均套接有橡胶圈，能够增加主动轮61和辅助轮62与加工零件5之间的摩擦力，防止加工零件5打滑脱落。
36.工作原理：在使用时，先通过数控机构控制伺服电机2旋转带动电动推杆3和安装架4转动至水平，再由电信号控制液压缸83伸长并推动推块81，使得推块81向固定夹7方向移动，推块81滑动时带动第一卡块82在第一滑槽91内部滑动并向两侧推动滑块92，使得两组滑块92分别向安装架4的两端滑动，且滑块92带动第二卡块93向着第二卡槽94两端滑动，此时两组滑块92分别带动各自侧壁固定的固定夹7相互远离，扩大机械爪的固定夹7距离，可以适应各种尺寸的加工零件5，此时数控机构可以控制多轴底座1和电动推杆3将两个固定夹7调整至加工零件5两侧，再电信号控制液压缸83伸缩短并拉动推块81，使得推块81向电动推杆3方向移动，使得第一卡块82卡在第一滑槽91内并拉动滑块92相互靠近，随后两个固定夹7可以夹紧加工零件5顶端，随后可通过数控机构控制多轴底座1将加工零件5运送至指定位置进行打磨或者喷漆等步骤，且伺服电机2可以使得加工零件5进行多角度加工工作，当加工零件5一端完成打磨加工后(喷漆需要静置烘干后才能进行下一步)，可以控制多轴底座1和伺服电机2转动，直至安装架4处于垂直，两个固定夹7一上一下，且加工零件5处于水平状态时，防止安装架4倾斜导致加工零件5脱落，影响后续加工，再通过数控机构由电信号控制所有的电动伸缩杆67同时伸长，并推动连接块向64加工零件5靠近，此时连接块64带动主动轮61和辅助轮62向安装槽10外部移动，直至主动轮61两端的直齿轮66啮合蜗杆65，此时两组主动轮61和辅助轮62都紧压加工零件5侧壁，且同时控制液压缸83缩短一小段距离，此时固定夹7不再紧贴加工零件5，而由上下两组主动轮61和辅助轮62对加工零件5进
行固定，且主动轮61和辅助轮62表面套接的橡胶圈可以减少滚动过程对加工零件5的磨损，也增大了摩擦力，防止加工零件5脱落，随后数控机构控制两个驱动马达63均正向转动，此时蜗杆65低速转动并带动直齿轮66转动，直齿轮66带动主动轮61转动，由于平移机构6对称安装，使得两个主动轮61的旋转方向相反，两个主动轮61同时反向转动时能够提供同向的摩擦力带动夹在中间的加工零件5在两个固定夹7之间正向滑动，直到主动轮61和辅助轮62从加工零件5一端转动到另一端，此时数控机构关闭驱动马达63，随后同步控制电动伸缩杆67缩短，而液压缸83伸长，直到两个固定夹7重新夹紧加工零件5，可以在不放下加工零件5的情况下完成加工零件5的位置变换，随后再对加工零件5的另一端进行下一步加工，这样既减少了机械爪拿取次数，也增加了机械爪的使用寿命和工作效率。
37.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。