四轴转料智能机械手的制作方法

本实用新型涉及机械手技术领域，具体地指一种四轴转料智能机械手。

背景技术：

自动化生产车间中经常需要使用机械手对工件进行组装、拆卸、转运等，而机械手根据功能的不同会有多种不同的结构设计，比如拆装机械手，转运机械手等；本申请涉及的主要是一种运用于冲压生产过程中的转运机械手，尤其是冲压的工件为片料或卷料工件时，现有的转运机械手通常包括升降机构、转动机构和平移机构，用于夹持的部件通常是简单的吸盘或夹钳；现有转运机械手存在结构复杂，尤其是平移机构若需要较大行程则设计的轨道较长，需要很大的场地空间，导致相邻冲压工位之间的间距更大，导致工件转运距离变大，影响了转运效率和场地空间利用率。且现有的夹持部件通常为单一的单个吸盘或夹钳，通用性差，不利于更换，影响生产效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有冲压工件转运机械手占用空间大，夹持件通用性差的问题，提供一种四轴转料智能机械手，包括机箱、转动机构、升降机构、平移机构和工件取放机构；

所述转动机构用于驱动升降机构转动；

所述升降机构用于驱动平移机构升降；

所述平移机构包括转动臂组件和平移臂组件；

所述转动臂组件包括转动臂支座、转动臂、第二同步带、第二同步带轮、第二同步带压板、平移伺服电机、平移主动轮、平移张紧轮、第三同步带和第三同步带压板；所述转动臂水平布置，其上设有至少两条水平的直线导轨，其中一条直线导轨与转动臂支座配合；所述转动臂支座与升降机构连接，转动臂支座上安装有相配合的平移伺服电机和平移主动轮；所述平移主动轮两侧设有与其配合的平移张紧轮；所述第三同步带部分缠绕于平移主动轮和平移张紧轮上，第三同步带两端分别啮合有与转动臂连接的第三同步带压板以驱动转动臂沿水平方向移动；所述第二同步带轮有两个，分别设于转动臂两端；所述第二同步带两端缠绕于所述第二同步带轮上；所述第二同步带压板有两个，其中一个与所述转动臂支座连接并与第二同步带啮合用于在转动臂移动时驱动第二同步带转动；

所述平移臂组件包括平移臂和平移臂支座；所述平移臂水平设置，其一端与平移臂支座固定；所述平移臂支座与所述转动臂上的另一条所述直线导轨配合；另一个所述第二同步带压板与所述平移臂支座连接并与第二同步带啮合用于在第二同步带转动时驱动平移臂沿水平方向移动；

所述工件取放机构用于转运或翻转工件。

进一步，所述工件取放机构包括旋转座、旋转座伺服电机、第四同步带、旋转座同步轮和工件取放装置；所述旋转座和旋转座伺服电机安装在平移臂上；所述第四同步带一端缠绕在旋转座伺服电机的输出轴上，另一端缠绕在旋转座同步轮上；所述旋转座同步轮下端连接有工件取放装置，旋转座中心设有空心轴，所述空心轴与所述平移臂连接，所述空心轴与旋转座之间设有第二轴承；所述工件取放装置包括真空吸盘或气动夹钳或电磁吸盘。

进一步，所述升降机构包括升降伺服电机、滚珠丝杆、导杆、丝杆螺母、上连接板和下连接板；所述滚珠丝杆和导杆竖直设置，且两端分别与上连接板和下连接板连接；所述丝杆螺母套设在所述滚珠丝杆上并与其配合；所述升降伺服电机驱动所述滚珠丝杆同轴转动。

进一步，所述机箱包括侧壁和台板；所述转动机构包括转动伺服电机、转动主动轮、转动从动轮、第一同步带、活动盖、固定环、第一轴承；所述转动伺服电机通过转动电机座固定在机箱内并与转动主动轮配合；所述转动从动轮通过所述第一同步带与所述转动主动轮配合；所述转动从动轮与所述活动盖连接；所述下连接板与所述升降伺服电机连接；所述丝杆螺母固定在所述活动盖上；所述活动盖通过第一轴承与固定环连接；所述固定环与所述台板连接。

进一步，所述工件取放装置包括沿所述旋转座同步轮周向设置的多个吸盘架和设于吸盘架末端的气动吸盘。

进一步，所述工件取放装置包括沿所述旋转座同步轮周向设置的多个可分离的连杆和设于连杆末端的气动夹钳或电磁吸盘；所述连杆拔插式分离为至少两节，且各节之间通过连接螺栓连接。

进一步，所述工件取放机构还包括设于旋转座上的两个平行间隔设置的橡胶轮；所述第四同步带部分缠绕或抵接于所述橡胶轮上。

进一步，所述导杆有多个，且均匀设于所述滚珠丝杆外周。

进一步，所述转动臂组件还包括第二同步带张紧装置；所述第二同步带张紧装置一端与转动臂连接，另一端与第二同步带轮连接。

进一步，所述升降伺服电机通过升降电机座与下连接板连接；升降伺服电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接。

本实用新型的有益效果是：转动臂组件和平移臂组件构成的平移机构在总平移行程不变的情况下，相比现有机械手的而言占用场地空间更小；缩短了相邻冲压工位之间工件转运的距离和时长，也使相同面积的场地内能摆放更多的机械手；另外，工件取放机构不再是单一的单个吸盘或夹钳，而是可以有多个真空吸盘或气动夹钳或电磁吸盘，且多个真空吸盘或气动夹钳或电磁吸盘可更换，通用性更广，可适用更多类型的工件。

附图说明

图1为本实用新型四轴转料智能机械手的主视结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1的左视结构示意图。

图4为图2中a-a面剖视结构示意图。

图5为图1中升降机构和平移机构缩至最小时的结构示意图。

图6为图1中工件取放装置为气动夹钳的局部结构示意图。

图7为图6的俯视结构示意图。

图8为图1的局部放大结构示意图。

图9为图1的机械手与两个冲床的布置位置示意图。

图中，1.机箱；1.1.台板；2.转动机构；2.1.转动伺服电机；2.2.转动主动轮；2.3.转动从动轮；2.4.第一同步带；2.5.活动盖；2.6.固定环；2.7.第一轴承；3.升降机构；3.1.升降伺服电机；3.2.滚珠丝杆；3.3.导杆；3.4.丝杆螺母；3.5.上连接板；3.6.下连接板；4.转动臂组件；4.1.转动臂支座；4.2.转动臂；4.3.第二同步带；4.4.第二同步带轮；4.5.第二同步带压板；4.6.第二同步带张紧装置；4.7.平移伺服电机；4.8.平移主动轮；4.9.平移张紧轮；4.10.第三同步带；4.11.第三同步带压板；5.平移臂组件；5.1.平移臂；5.2.平移臂支座；6.工件取放机构；6.1.旋转座；6.2.旋转座伺服电机；6.3.第四同步带；6.4.旋转座同步轮；6.5.工件取放装置；6.5.1.吸盘架；6.5.2.气动吸盘；6.5.3.连杆；6.5.4.气动夹钳；6.6.橡胶轮；6.7.传感器；6.8.空心轴；6.9.第二轴承；7.冲床；8.工件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1～9所示的四轴转料智能机械手，包括机箱1、转动机构2、升降机构3、平移机构和工件取放机构6；

平移机构包括转动臂组件4和平移臂组件5；

转动臂组件4包括转动臂支座4.1、转动臂、第二同步带、第二同步带轮、第二同步带压板4.5、第二同步带张紧装置4.6、平移伺服电机4.7、平移主动轮4.8、平移张紧轮4.9、第三同步带和第三同步带压板4.11；转动臂水平布置，其上设有至少两条水平的直线导轨，其中一条直线导轨与转动臂支座4.1配合；转动臂支座4.1与升降机构3连接，转动臂支座4.1上安装有相配合的平移伺服电机4.7和平移主动轮4.8；平移主动轮4.8两侧设有与其配合的平移张紧轮4.9；第三同步带部分缠绕于平移主动轮4.8和平移张紧轮4.9上，第三同步带两端分别啮合有与转动臂连接的第三同步带压板4.11以驱动转动臂沿水平方向移动；第二同步带轮有两个，分别设于转动臂两端；第二同步带两端缠绕于第二同步带轮上；第二同步带压板4.5有两个，其中一个与转动臂支座4.1连接并与第二同步带啮合用于在转动臂移动时驱动第二同步带转动；第二同步带张紧装置4.6一端与转动臂连接，另一端与第二同步带轮连接。本实施例中第二同步带张紧装置4.6有一个，其仅与一个第二同步带轮连接，当然，该第二同步带轮应该与转动臂活动连接，并可通过第二同步带张紧装置4.6锁死，实现对第二同步带的张紧调节。

平移臂组件5包括平移臂和平移臂支座5.2；平移臂水平设置，其一端与平移臂支座5.2固定；平移臂支座5.2与转动臂上的另一条直线导轨配合；另一个第二同步带压板4.5与平移臂支座5.2连接并与第二同步带啮合用于在第二同步带转动时驱动平移臂沿水平方向移动。

需要平移工件时，平移伺服电机4.7工作驱动平移主动轮4.8转动，平移主动轮4.8带动第三同步带在水平方向移动，由于与第三同步带啮合的第三同步带压板4.11与转动臂连接，而转动臂通过一个水平的直线导轨与转动臂支撑座连接，因此转动臂会随着在水平方向移动，此时工件会平移一段距离；当转动臂移动过程中，由于与转动臂支座4.1连接的第二同步带压板4.5的作用，使得第二同步带转动；当第二同步带转动时，由于与平移臂支座5.2连接的另一个第二同步带压板4.5的作用，使得与平移臂支座5.2连接的平移臂随之在水平方向移动，此时工件将进一步移动一段距离。图1所示状态为工件距离机箱1最远的位置，而图5为工件距离机箱1最近的位置，在这段距离范围内，可任意根据需要摆放本实施例机械手的位置，由于如图5所示的机械手占用空间较小，尤其是在该状态下转动机构2驱动升降机构3转动时，工件转动半径最小，远小于图1所示的转动半径。

工件取放机构6用于转运或翻转工件。工件取放机构6包括旋转座、旋转座伺服电机6.2、第四同步带6.3、旋转座同步轮6.4、工件取放装置6.5和橡胶轮6.6；旋转座和旋转座伺服电机6.2安装在平移臂上；第四同步带6.3一端缠绕在旋转座伺服电机6.2的输出轴上，另一端缠绕在旋转座同步轮6.4上；旋转座同步轮6.4下端连接有工件取放装置6.5，旋转座中心设有空心轴6.8，空心轴6.8与平移臂连接，空心轴6.8与旋转座之间设有第二轴承6.9；橡胶轮6.6有两个，且平行间隔设置在旋转座上，第四同步带6.3部分缠绕或抵接于橡胶轮6.6上。工件取放装置6.5包括真空吸盘或气动夹钳6.5.4或电磁吸盘。工件取放装置6.5可以是沿旋转座同步轮6.4周向设置的多个吸盘架6.5.1和设于吸盘架6.5.1末端的气动吸盘6.5.2。通过工件取放机构6的作用，尤其是旋转座伺服电机6.2驱动第四同步带6.3转动，从而带动旋转座同步轮6.4转动，从而带动工件取放装置6.5转动，如图2所示，多个吸盘架6.5.1随旋转座同步轮6.4绕空心轴6.8转动，本实施例中吸盘架6.5.1有4个，旋转座同步轮6.4每转动四分之一周，气动吸盘6.5.2改变一个工位，因此，旋转座同步轮6.4每转动一周，会有四个工件被四个不同的气动吸盘6.5.2吸取或放置，通过平移机构即可实现该四个工件的转运。当然，也可以是如图9所示，四个不同的气动吸盘6.5.2同时吸取转运同一个工件，以提高稳定性，适用于重量或体型较大的工件。工件取放机构6还可包括设于吸盘架6.5.1或气动吸盘6.5.2一侧的传感器6.7，通过传感器6.7可判断工件距离气动吸盘6.5.2的距离，便于自动化控制。

如图6、7所示，工件取放装置6.5还可以是沿旋转座同步轮6.4周向设置的多个可分离的连杆6.5.3和设于连杆6.5.3末端的气动夹钳6.5.4或电磁吸盘；连杆6.5.3拔插式分离为至少两节，且各节之间通过连接螺栓连接。通过连接螺栓拆卸连杆6.5.3，即可将部分或全部气动夹钳6.5.4替换为电磁吸盘或气动吸盘6.5.2，从而可夹持的工件种类更多。

升降机构3用于驱动平移机构升降；升降机构3包括升降伺服电机3.1、滚珠丝杆3.2、导杆3.3、丝杆螺母3.4、上连接板3.5和下连接板3.6；滚珠丝杆3.2和导杆3.3竖直设置，且两端分别与上连接板3.5和下连接板3.6连接；丝杆螺母3.4套设在滚珠丝杆3.2上并与其配合；升降伺服电机3.1驱动滚珠丝杆3.2同轴转动。其中，升降伺服电机3.1通过升降电机座与下连接板3.6连接；升降伺服电机3.1的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆3.2连接；导杆3.3有多个，且均匀设于滚珠丝杆3.2外周。本实施例中优选为导杆3.3有6个。

转动机构2用于驱动升降机构3转动；机箱1包括侧壁和台板1.1，机箱1下端还设有可调蹄脚。转动机构2包括转动伺服电机2.1、转动主动轮2.2、转动从动轮2.3、第一同步带2.4、活动盖2.5、固定环2.6、第一轴承2.7；转动伺服电机2.1通过转动电机座固定在机箱1内并与转动主动轮2.2配合；转动从动轮2.3通过第一同步带2.4与转动主动轮2.2配合；转动从动轮2.3与活动盖2.5连接；下连接板3.6通过升降伺服电机座与升降伺服电机3.1连接；升降伺服电机3.1工作时，下连接板3.6也随之升降；丝杆螺母3.4固定在活动盖2.5上；活动盖2.5通过第一轴承2.7与固定环2.6连接；固定环2.6与台板1.1连接。

升降机构3和转运机构虽然通过上述结构实现，但也可以通过其他常规设计实现，只需要转动机构2可实现升降机构3在水平方向上转动，升降机构3可驱动与其连接的平移机构上下升降即可。