一种用于机床桁架系统中上下料的机械手的制作方法

本实用新型涉及工业生产线智能化装卸机械手领域，尤其涉及一种用于机床桁架系统中上下料的机械手。

背景技术：

随着工业技术自动化水平的不断发展，通用工业机器人、特制机械手或桁架机械手越来越广泛地应用于工业生产流水线，并将逐渐替代企业生产中采用人工操作的各个工序之间的工件转运、装卸，避免由于人工操作劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定等，导致的影响市场竞争力，从而限制企业发展的问题。桁架机械手是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备，其通过工业控制器控制机械手完成X，Y，Z三轴之间的联合运动，以实现整套的全自动作业流程，常用于大型加工设备上。然而，现有的通用工业机器人、特制机械手或桁架机械手在实际使用过程中存在如下问题：

1、通用工业机器人载荷大、精度高、动作可编程，但其价格昂贵，在搬运路径较为简单的情况下使用不经济；而特制机械手一般用于精度要求较低的场合，不能应用于机床加工工位定位精度要求较高，但搬运动作又较为简单的上下料环节。

2、传统的桁架机械手重量重，导向精度低，机械手在运行过程中容易出现大幅振动，使得运行位置精度低且速度慢，另外，机械手多为一个或两个沿180度方向翻转以实现交替操作，占用空间大，且交替操作速度低，机械手运动到位后也不能立即停止，而是在原位摆动一定时间后才停下来，导致加工精度和加工效率低，从而给实际生产带来了很大的困扰。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种结构简单，能够实现同一桁架机械手对机床工位进行换取件，且抓取爪自身可旋转，运行速度较快，使得机械手运动到位后即可完成物料的夹取，并可保证较高的位置精度的用于机床桁架系统中上下料的机械手。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于机床桁架系统中上下料的机械手，其中所述用于机床桁架系统中上下料的机械手包括顶部安装板、两侧板、伺服电机、齿轮组、传动机构、连接机构、气爪和仿形夹爪，所述两侧板相对应竖直向下设置于所述顶部安装板的两侧，所述两侧板的下端之间水平设置所述传动机构，所述传动机构的顶部设置所述伺服电机，且所述伺服电机设置为通过所述齿轮组驱动所述传动机构，所述连接机构设置为由第一连接机构和第二连接机构组成，所述第一连接机构与所述第二连接机构的中轴线相互垂直，且所述第一连接机构与所述第二连接机构均设置为包括回转摆台和气爪支架，所述回转摆台固定设置于所述传动机构上，由所述传动机构带动所述第一连接机构与所述第二连接机构90度旋转，从而完成对工件的换取，且该回转摆台上共轴线设置所述气爪支架，所述气爪设置为包括第一气爪与第二气爪，所述气爪支架上设置所述第一气爪或者所述第二气爪，所述回转摆台用于驱动所述气爪旋转，以保证工件的抓取稳定，且所述第一气爪与所述第二气爪的下端均设置所述仿形夹爪，所述气爪上还设置多个接触开关，以检测所述气爪的开闭状态或者实际位置，提高所述气爪的工作精度。

进一步地，所述用于机床桁架系统中上下料的机械手上还设置接近开关和电子压力表，所述接近开关用于实现对T轴方向零点的准确定位，而通过所述电子压力表则可监测所述气爪的工作状况，当监测值低于设置气压时，设备将报警停机。

进一步地，所述传动机构设置为包括外壳、内壳、旋转轴、轴承组件和轴端挡片，所述内壳共轴线设置于所述外壳的内腔，所述旋转轴设置于所述内壳的中轴线上，且该旋转轴的前、后两端均依次穿过所述内壳与所述外壳，所述旋转轴的前、后两端还均设置所述轴承组件与所述轴端挡片，保证所述传动机构的正常工作。

进一步地，所述传动机构的前端还垂直设置一电机基座，所述伺服电机的前端固定设置于所述电机基座的上端，且该伺服电机的电机轴垂直穿过所述电机基座。

进一步地，所述齿轮组设置为第一齿轮与第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮设置为啮合传动，所述第一齿轮共轴线套设于所述伺服电机的电机轴上，所述第二齿轮共轴线套设于所述旋转轴上，所述伺服电机通过所述第一齿轮与第二齿轮驱动所述旋转轴。

进一步地，所述回转摆台设置为旋转气缸，由所述旋转气缸实现连接装置的旋转动作。

进一步地，所述仿形夹爪设置为包括夹座、夹杆、夹头和夹爪弹簧，所述夹座设置于所述气爪上，且该夹座的两端分别垂直设置所述夹杆，所述夹杆远离所述夹座的一端设置所述夹头，且该夹杆上还共轴线套设所述夹爪弹簧，通过所述夹头插入工件中，并由夹杆和夹爪弹簧配合以保证工件的可靠夹紧。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)通过第一气爪与第二气爪的设计，能够由同一桁架机械手实现机床工位的换取件，且第一气爪与第二气爪上分别设置的多个接触开关，对气爪的开闭状态或者实际位置进行检测，从而提高了气爪整体的工作精度。

(2)通过旋转气缸带动气爪旋转，以调节工件的重心位置，保证抓取件的稳定性。

(3)通过仿形夹爪的结构，使得该机械手能够对不同规格的工件进行取放操作，其适应性更强，同时，仿形夹爪上的夹头、夹杆和夹爪弹簧的配合，实现了工件的可靠性夹紧。

(4)通过接近开关的设置，实现了机械手对T轴方向零点的准确定位，而电子压力表则能在气压低于设置值时，进行报警停机，进一步保证了气爪的良好工作。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的主视示意图。

图3是图2的剖视示意图。

图中：10-顶部安装板，20-侧板，30-伺服电机，40-齿轮组，401-第一齿轮，402-第二齿轮，50-传动机构，501-外壳，502-内壳，503-旋转轴，504-轴承组件，505-轴端挡片，506-电机基座，60-连接机构，601-第一连接机构，602-第二连接机构，603-回转摆台，604-气爪支架，70-气爪，701-第一气爪，702-第二气爪，80-仿形夹爪，801-夹座，802-夹杆，803-夹头，804-夹爪弹簧。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1-图3所示，一种用于机床桁架系统中上下料的机械手，包括顶部安装板10、两侧板20、伺服电机30、齿轮组40、传动机构50、连接机构60、气爪70和仿形夹爪80，两侧板20相对应竖直向下设置于顶部安装板10的两侧，两侧板20的下端之间水平设置传动机构50，传动机构50的顶部设置伺服电机30，且伺服电机30设置为通过齿轮组40驱动传动机构50，连接机构60设置为由第一连接机构601和第二连接机构602组成，第一连接机构601与第二连接机构602的中轴线相互垂直，且第一连接机构601与第二连接机构602均设置为包括回转摆台603和气爪支架604，回转摆台603固定设置于传动机构50上，由传动机构50带动第一连接机构601与第二连接机构602旋转90度，从而完成对工件的换取，且该回转摆台603上共轴线设置气爪支架604，气爪70设置为包括第一气爪701与第二气爪702，气爪支架604上设置第一气爪701或者第二气爪702，回转摆台603用于驱动气爪70旋转，以保证工件的抓取稳定，且第一气爪701与第二气爪702的下端均设置仿形夹爪80，气爪70上还设置多个接触开关，接触开关设置于气爪70的侧面或者内嵌设置于气爪70的端部，以检测气爪70的开闭状态或者实际位置，提高气爪70的工作精度。

用于机床桁架系统中上下料的机械手上还设置接近开关和电子压力表，接近开关用于实现对T轴方向零点的准确定位，T轴即为第一气爪701与第二气爪702之间的90度夹角位置，而通过电子压力表则可监测气爪70的工作状况，当监测值低于设置气压时，设备将报警停机。

传动机构50设置为包括外壳501、内壳502、旋转轴503、轴承组件504和轴端挡片505，内壳502共轴线设置于外壳501的内腔，旋转轴503设置于内壳502的中轴线上，且该旋转轴503的前、后两端均依次穿过内壳502与外壳501，旋转轴503的前、后两端还均设置轴承组件504与轴端挡片505，保证传动机构50的正常工作。

传动机构50的前端垂直设置一电机基座506，伺服电机30的前端固定设置于电机基座506的上端，且该伺服电机30的电机轴垂直穿过电机基座506。

齿轮组40设置为第一齿轮401与第二齿轮402，第一齿轮401与第二齿轮402设置为啮合传动，第一齿轮401共轴线套设于伺服电机30的电机轴上，第二齿轮402共轴线套设于旋转轴503上，伺服电机30通过第一齿轮401与第二齿轮402驱动旋转轴503。

回转摆台603设置为旋转气缸，由旋转气缸实现连接装置的旋转动作。

仿形夹爪80设置为包括夹座801、夹杆802、夹头803和夹爪弹簧804，夹座801设置于气爪70上，且该夹座801的两端分别垂直设置夹杆802，夹杆802远离夹座801的一端设置夹头803，且该夹杆802上还共轴线套设夹爪弹簧804，通过夹头803插入工件中，并由夹杆802和夹爪弹簧804配合以保证工件的可靠夹紧。

使用本实用新型提供的用于机床桁架系统中上下料的机械手，能够实现同一桁架机械手对机床工位进行换取件，且抓取爪自身可旋转，运行速度较快，使得机械手运动到位后即可完成物料的夹取，并可保证较高的位置精度。当该机械手工作时，Z轴伺服电机与T轴伺服电机30同时动作，在Z轴下降到治具位的同时第二气爪702旋转到垂直位置，第二气爪702的仿形夹爪80上的夹头803伸进第二道工序完成的工件的定位孔内，第二气爪702夹紧工件然后上升，上升到旋转高度后T轴伺服电机30、第一气爪701的回转摆台603、第二气爪702的回转摆台603同时动作，分别旋转90度、180度、180度，然后Z轴下降到治具位，第一气爪701松开后将第一道工序加工完成并调整过位置的工件放置在工件治具上，其次第一气爪701再上升至旋转高度，Z伺服电机与T轴伺服电机30同时动作，在Z轴上升的同时将气爪70回到默认位置，从而完成不同工序之间工件的快速换料，自动化程度较高，且使得生产效率提高。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。