一种数控铣床自动送料机械手的制作方法

本发明设计机械手领域，具体涉及一种数控铣床自动送料机械手。

背景技术：

机械手是现代发展起来的一种高科技自动化生产设备，通过软件编程机械手来完成各种动作，它具有多个自由度，能在各种不同的环境中工作。在工业应用中能够显著提高生产效率，减少了人为因素造成的废次品率，降低了人为操作的危险因素。如公开号为cn102145488b公开的一种柔性四自由度机械手，垂直位移气缸带动气爪向下运动，运动到储料管处，气爪抓取物料，垂直位移气缸带动气爪向上运动，运动至顶部时，水平位移气缸带动垂直位移气缸前行至指定位置，同时在旋转气缸的带动下，气爪旋转°，垂直位移气缸带动气爪向下运动，气爪将物料放入指定工位后，再由垂直位移气缸带动向上运动，至顶部时在旋转气缸的带动下，气爪旋转90°回到原位，此时水平位移气缸带动垂直位移气缸返回至原位，至此为一个循环。但是目前在此数控方面的专用机械手一般控制运动精度不够高，手爪抓取工件大小重量有限。如公开号为jp2005066723公开的四自由度机械手，公开了一种具有两个平移和两个旋转自由度的并联机构。操纵器由两个五杆机构组成，这两个五杆机构由线性马达驱动并在平行平面中移动，其末端具有空心球形接头，工具夹持器穿过该空心球形接头。该操纵器使用线性致动器，这使得操纵器更加笨重。此外，中空球形接头难以制造并且增加了操纵器的成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多自由度且稳定型好的数控铣床自动送料机械手。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种数控铣床自动送料机械手，包括：

执行机构，用于控制机械爪进行两个平移方向和两个旋转方向移动；

驱动机构，用于向执行机构提供驱动作用力，同时用于向控制系统反馈错误信息；

控制系统，用于向驱动机构发送控制信号，同时用于当所述控制系统接收到所述驱动机构发送过来反馈信号后进行显示信号；

检测系统，用于检测所述执行机构的移动路径和旋转角度，同时生成检测信息，把所述检测信息发送到所述控制系统。

优选的，所述驱动机构包括机座旋转模块、升降模块、伸缩模块、手爪旋转模块和手爪模块，所述机座旋转模块包括机座、旋转电机、联轴器、主动轮、从动轮、转轴、第一固定座、第二固定座和转盘，所述旋转电机安装在机座上，所述旋转电机的电机转轴贯穿机座与联轴器连接，所述联轴器与主动轮连接，所述主动轮与从动轮啮合，所述从动轮安装在转轴上，所述转轴依次穿过第一固定座、机座和第二固定座与转盘固定连接，所述第一固定座安装在机座的内部，所述第二固定座安装在机座的上方，所述转盘设置在第二固定座的上方；

所述升降模块包括下固定板、第一液压推杆、第一限位组件和上固定板，所述下固定板通过螺栓与转盘连接，所述第一液压推杆的底端与下固定板连接，上端与上固定板连接，所述第一限位组件包括第一连接板、第一辅助导杆、第一限位座、第二限位座和第一安装座，所述第一连接板固定安装在第一液压推杆上，所述第一限位座固定设置在第一连接板上，所述第一安装座固定安装在下固定板上，所述第一辅助导杆固定安装在第一安装座上，所述第二限位座设置在上固定板的下侧，所述第一辅助导杆可贯穿第一限位座、第二限位座和上固定板；

所述伸缩模块包括前固定板、第二液压推杆、第二限位组件和后固定板，所述后固定板固定设置在第二液压推杆的一端，所述第二液压推杆的另一端与前固定板连接，所述第二限位组件包括第二连接板、第二辅助导杆、第三限位座、第四限位座和第二安装座，所述第二连接板固定安装在第二液压推杆上，所述第三限位座固定设置在第二连接板上，所述第二安装座固定设置在前固定板上，所述第二辅助导杆安装在第二安装座上，所述第二辅助导杆可贯穿第三限位座、第四限位座和后固定板；

所述手爪旋转模块包括设置在前固定板上的旋转气缸、与旋转气缸连接随旋转气缸进行转动的连接轴和与连接轴连接也随着连接轴转动的手爪安装座；

所述手爪模块为液压手爪，所述液压手爪通过螺栓安装在手爪安装座上。

优选的，所述第二液压推杆与上固定板之间设置有连接块，所述连接块使用螺栓与第二液压推杆和上固定板连接固定。

优选的，所述第一辅助导杆设置有2～4个。

优选的，所述第二辅助导杆设置有1～2个。

优选的，所述转轴与第一固定座和第二固定座之间设置有轴承。

本发明的有益效果：

1、设置了多自由度机械手，可以对手爪记性多个方位的移动和转动。

2、通过伸缩推杆控制机械手进行平移运动，可以使得移动更加平滑和稳定，控制起来也更加精准。

3、设置了第一限位组件和第二限位组件可以更好地保证移动的稳定性。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的一个视角的主视视角的内部结构示意图；

图2为本发明的侧视结构图；

图3为本发明的的俯视结构图；

图4为本发明各部分的关系框图。

图中：机座旋转模块1、机座101、旋转电机102、联轴器103、主动轮104、从动轮105、转轴106、第一固定座107、第二固定座108、转盘109、升降模块2、下固定板201、第一液压推杆202、第一限位组件203、第一连接板2031、第一辅助导杆2032、第一限位座2033、第二限位座2034、第一安装座2035、上固定板204、伸缩模块3、前固定板301、第二液压推杆302、第二限位组件303、第二连接板3031、第二辅助导杆3032、第三限位座3033、第四限位座3034、第二安装座3035、后固定板304、手爪旋转模块4、旋转气缸401、连接轴402、手爪安装座403、手爪模块5、液压手爪501、连接块6。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“x轴”、“y轴”、“z轴”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

如图1至图4所示，一种数控铣床自动送料机械手，包括：

执行机构，用于控制机械爪进行两个平移方向和两个旋转方向移动；

驱动机构，用于向执行机构提供驱动作用力，同时用于向控制系统反馈错误信息；

控制系统，用于向驱动机构发送控制信号，同时用于当所述控制系统接收到所述驱动机构发送过来反馈信号后进行显示信号；

检测系统，用于检测所述执行机构的移动路径和旋转角度，同时生成检测信息，把所述检测信息发送到所述控制系统。

所述驱动机构包括机座101旋转模块1、升降模块2、伸缩模块3、手爪旋转模块4和手爪模块5，所述机座101旋转模块1包括机座101、旋转电机102、联轴器103、主动轮104、从动轮105、转轴106、第一固定座107、第二固定座108和转盘109，所述旋转电机102安装在机座101上，所述旋转电机102的电机转轴106贯穿机座101与联轴器103连接，所述联轴器103与主动轮104连接，所述主动轮104与从动轮105啮合，所述从动轮105安装在转轴106上，所述转轴106依次穿过第一固定座107、机座101和第二固定座108与转盘109固定连接，所述第一固定座107安装在机座101的内部，所述第二固定座108安装在机座101的上方，所述转盘109设置在第二固定座108的上方；

所述升降模块2包括下固定板201、第一液压推杆202、第一限位组件203和上固定板204，所述下固定板201通过螺栓与转盘109连接，所述第一液压推杆202的底端与下固定板201连接，上端与上固定板204连接，所述第一限位组件203包括第一连接板2031、第一辅助导杆2032、第一限位座2033、第二限位座2034和第一安装座2035，所述第一连接板2031固定安装在第一液压推杆202上，所述第一限位座2033固定设置在第一连接板2031上，所述第一安装座2035固定安装在下固定板201上，所述第一辅助导杆2032固定安装在第一安装座2035上，所述第二限位座2034设置在上固定板204的下侧，所述第一辅助导杆2032可贯穿第一限位座2033、第二限位座2034和上固定板204；所述伸缩模块3包括前固定板301、第二液压推杆302、第二限位组件303和后固定板304，所述后固定板304固定设置在第二液压推杆302的一端，所述第二液压推杆302的另一端与前固定板301连接，所述第二限位组件303包括第二连接板3031、第二辅助导杆3032、第三限位座3033、第四限位座3034和第二安装座3035，所述第二连接板3031固定安装在第二液压推杆302上，所述第三限位座3033固定设置在第二连接板3031上，所述第二安装座3035固定设置在前固定板301上，所述第二辅助导杆3032安装在第二安装座3035上，所述第二辅助导杆3032可贯穿第三限位座3033、第四限位座3034和后固定板304；所述手爪旋转模块4包括设置在前固定板301上的旋转气缸401、与旋转气缸401连接随旋转气缸401进行转动的连接轴402和与连接轴402连接也随着连接轴402转动的手爪安装座403；所述手爪模块5为液压手爪501，所述液压手爪501通过螺栓安装在手爪安装座403上。

所述第二液压推杆302与上固定板204之间设置有连接块6，所述连接块6使用螺栓与第二液压推杆302和上固定板204连接固定。所述第一辅助导杆2032设置有2～4个。所述第二辅助导杆3032设置有1～2个。所述转轴106与第一固定座107和第二固定座108之间设置有轴承。

首先旋转电机102可以通过联轴器103带动主动轮104转动，从而带动从动轮105和通过转轴106与从动轮105连接的转盘109转动，从而使得机械手可以沿x轴转动，然后升降模块2的第一液压推杆202可以推动上固定板204进行沿y轴的升降平移运动，第一限位组件203对升降路径起到了锁定和稳固的作用，当第一液压推杆202收缩、上固定板204下降时，第一连接板2031不会随着推杆进行移动，而第一连接板2031的第一限位座2033可以稳定住第一辅助导杆2032，第一辅助导杆2032可以贯穿上固定板204上的通孔，同理伸缩模块3的第二液压推杆302可以推动前固定板301进行沿x轴的伸展收缩平移运动，第二限位组件303也对平移路径起到锁定和稳固的作用，当第二液压推杆302收缩、前固定板301缩回时，第二连接板3031不会随着推杆进行移动，而第二连接板3031的第二限位座2034可以稳定住第二辅助导杆3032，第二辅助导杆3032可以贯穿前固定板301的通孔，最后手爪旋转模块4可以对手爪进行y轴的进行旋转运动，液压手爪501的两个夹指可以进行张开和合并，从而对物体起到夹持作用。

实施例二：

本实施例为结合实施例一进行进一步描述，具体实施方式为；

一种数控铣床自动送料机械手，包括执行机构，带动机械爪进行两个平移和两个回转共五个自由度的移动；

驱动机构，主要包括液泵和电机，向执行机构提供驱动作用力；

控制系统，向驱动机构发送控制信号，当驱动机构发生错误时向控制系统发送反馈信号，控制系统接收到反馈信号后进行显示；

检测系统，检测执行机构的移动路径和旋转角度，生成检测信息，然后把检测信息发送到控制系统。

所述驱动机构包括机座101旋转模块1、升降模块2、伸缩模块3、手爪旋转模块4和手爪模块5，所述机座101旋转模块1包括机座101、旋转电机102、联轴器103、主动轮104、从动轮105、转轴106、第一固定座107、第二固定座108和转盘109，所述旋转电机102安装在机座101上，所述旋转电机102的电机转轴106贯穿机座101与联轴器103连接，所述联轴器103与主动轮104连接，所述主动轮104与从动轮105啮合，所述从动轮105安装在转轴106上，所述转轴106依次穿过第一固定座107、机座101和第二固定座108与转盘109固定连接，所述第一固定座107安装在机座101的内部，所述第二固定座108安装在机座101的上方，所述转盘109设置在第二固定座108的上方；所述升降模块2包括下固定板201、第一液压推杆202、第一限位组件203和上固定板204，所述下固定板201通过螺栓与转盘109连接，所述第一液压推杆202的底端与下固定板201连接，上端与上固定板204连接，所述第一限位组件203包括第一连接板2031、第一辅助导杆2032、第一限位座2033、第二限位座2034和第一安装座2035，所述第一连接板2031固定安装在第一液压推杆202上，所述第一限位座2033固定设置在第一连接板2031上，所述第一安装座2035固定安装在下固定板201上，所述第一辅助导杆2032固定安装在第一安装座2035上，所述第二限位座2034设置在上固定板204的下侧，所述第一辅助导杆2032可贯穿第一限位座2033、第二限位座2034和上固定板204；所述伸缩模块3包括前固定板301、第二液压推杆302、第二限位组件303和后固定板304，所述后固定板304固定设置在第二液压推杆302的一端，所述第二液压推杆302的另一端与前固定板301连接，所述第二限位组件303包括第二连接板3031、第二辅助导杆3032、第三限位座3033、第四限位座3034和第二安装座3035，所述第二连接板3031固定安装在第二液压推杆302上，所述第三限位座3033固定设置在第二连接板3031上，所述第二安装座3035固定设置在前固定板301上，所述第二辅助导杆3032安装在第二安装座3035上，所述第二辅助导杆3032可贯穿第三限位座3033、第四限位座3034和后固定板304；所述手爪旋转模块4包括设置在前固定板301上的旋转气缸401、与旋转气缸401连接随旋转气缸401进行转动的连接轴402和与连接轴402连接也随着连接轴402转动的手爪安装座403；所述手爪模块5为液压手爪501，所述液压手爪501通过螺栓安装在手爪安装座403上。所述第二液压推杆302与上固定板204之间设置有连接块6，所述连接块6使用螺栓与第二液压推杆302和上固定板204连接固定。

在本实施例中所使用的旋转气缸401采用的是msq系列型号smc旋转气缸。

所述第一辅助导杆2032设置有2～4个。所述第二辅助导杆3032设置有1～2个。所述转轴106与第一固定座107和第二固定座108之间设置有轴承。

驱动系统采用叶片泵供油，动作顺序：从原位开始——升降臂下降——夹持器夹紧——升降臂上升——底座快进回转——底座慢进——手腕回转——伸缩臂伸出——夹持器松开——伸缩臂缩回；待加工完毕后，伸缩臂伸出——夹持器夹紧——伸缩臂缩回——底座快退(回转)——底座慢退——手腕回转——升降臂下降——夹持器松开——升降臂上升到原位停止，准备下次循环。

实施例三：

本实施例为结合以上实施例进行深入描述，具体实施方式为；

一种数控铣床自动送料机械手，包括执行机构，带动机械爪进行两个平移和两个回转共五个自由度的移动；

驱动机构，主要包括液泵和电机，向执行机构提供驱动作用力；

控制系统，向驱动机构发送控制信号，当驱动机构发生错误时向控制系统发送反馈信号，控制系统接收到反馈信号后进行显示；

检测系统，检测执行机构的移动路径和旋转角度，生成检测信息，然后把检测信息发送到控制系统。

所述驱动机构包括机座101旋转模块1、升降模块2、伸缩模块3、手爪旋转模块4和手爪模块5，所述机座101旋转模块1包括机座101、旋转电机102、联轴器103、主动轮104、从动轮105、转轴106、第一固定座107、第二固定座108和转盘109，所述旋转电机102安装在机座101上，所述旋转电机102的电机转轴106贯穿机座101与联轴器103连接，所述联轴器103与主动轮104连接，所述主动轮104与从动轮105啮合，所述从动轮105安装在转轴106上，所述转轴106依次穿过第一固定座107、机座101和第二固定座108与转盘109固定连接，所述第一固定座107安装在机座101的内部，所述第二固定座108安装在机座101的上方，所述转盘109设置在第二固定座108的上方；所述升降模块2包括下固定板201、第一液压推杆202、第一限位组件203和上固定板204，所述下固定板201通过螺栓与转盘109连接，所述第一液压推杆202的底端与下固定板201连接，上端与上固定板204连接，所述第一限位组件203包括第一连接板2031、第一辅助导杆2032、第一限位座2033、第二限位座2034和第一安装座2035，所述第一连接板2031固定安装在第一液压推杆202上，所述第一限位座2033固定设置在第一连接板2031上，所述第一安装座2035固定安装在下固定板201上，所述第一辅助导杆2032固定安装在第一安装座2035上，所述第二限位座2034设置在上固定板204的下侧，所述第一辅助导杆2032可贯穿第一限位座2033、第二限位座2034和上固定板204；所述伸缩模块3包括前固定板301、第二液压推杆302、第二限位组件303和后固定板304，所述后固定板304固定设置在第二液压推杆302的一端，所述第二液压推杆302的另一端与前固定板301连接，所述第二限位组件303包括第二连接板3031、第二辅助导杆3032、第三限位座3033、第四限位座3034和第二安装座3035，所述第二连接板3031固定安装在第二液压推杆302上，所述第三限位座3033固定设置在第二连接板3031上，所述第二安装座3035固定设置在前固定板301上，所述第二辅助导杆3032安装在第二安装座3035上，所述第二辅助导杆3032可贯穿第三限位座3033、第四限位座3034和后固定板304；所述手爪旋转模块4包括设置在前固定板301上的旋转气缸401、与旋转气缸401连接随旋转气缸401进行转动的连接轴402和与连接轴402连接也随着连接轴402转动的手爪安装座403；所述手爪模块5为液压手爪501，所述液压手爪501通过螺栓安装在手爪安装座403上。所述第二液压推杆302与上固定板204之间设置有连接块6，所述连接块6使用螺栓与第二液压推杆302和上固定板204连接固定。

所述第一辅助导杆2032设置有2～4个。所述第二辅助导杆3032设置有1～2个。所述转轴106与第一固定座107和第二固定座108之间设置有轴承。

机械手的技术参数是说明其规格和性能的具体指标。主要技术参数有如下：

a、抓取重量：抓取重量是用来表明机械手负荷能力的技术参数，这是一项主要参数。这项参数与机械手的运动速度有关，一般是指在正常速度下所抓取的重量。

b、抓取工件的极限尺寸：抓取工件的极限尺寸是用来表明机械手抓取功能的技术参数，它是设计手部的基础。

c、坐标形式和自由度：说明机械手的主臂、升降臂、伸缩臂、手爪等共有的自由度数及它们组成的坐标系特征。

d、运动行程范围：指执行机构直线移动距离或回转角度的范围，即各运动自由度的运动量。根据运动行程范围和坐标形式就可确定机械手的工作范围。

e、运动速度：是反映机械手性能的重要参数。通常所指的运动速度是机械手的最大运动速度。它与抓取重量、定位精度等参数密切有关，互相影响。目前，国内外机械手的最大直线移动速度为1000mm/s左右，一般为200～400mm/s；回转速度最大为180°/s，一般为50°/s。

f、定位精度和重复定位精度：定位精度和重复定位精度是衡量机械手工作质量的一项重要指标。

g、编程方式和存储容量。

本设计中的圆柱坐标型机械手的有关技术参数见表1-1。

表1-1

驱动系统采用叶片泵供油，动作顺序：从原位开始——升降臂下降——夹持器夹紧——升降臂上升——底座快进回转——底座慢进——手腕回转——伸缩臂伸出——夹持器松开——伸缩臂缩回；待加工完毕后，伸缩臂伸出——夹持器夹紧——伸缩臂缩回——底座快退(回转)——底座慢退——手腕回转——升降臂下降——夹持器松开——升降臂上升到原位停止，准备下次循环。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。