一种高效四轴机械手的制作方法

本实用新型属于机械设备领域，具体涉及一种高效四轴机械手。

背景技术：

机械手的作用主要是进行产品的上下料，传统的机械手夹持过程中无法消除来料等待，因此周期循环时间较长，在贴膜机中，由于电子产业产品体积的小型化，对外观要求较高，美观也就成了客户考虑的主要问题之一，所以对贴付在产品表面的保护膜要求很高，贴膜机设备贴膜精度的高低以及贴膜的质量主要取决于两个因素，除了定位精度高之外，产品及薄膜的来料位置也是十分重要的，产品来料不好，即使薄膜来料再怎么好，也无法达到客户的要求，而且机械手也不仅仅是应用在电子产业，还应用在机械加工领域，现有的机械手应用范围较小，而且性能较差，使用寿命较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高效四轴机械手，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种高效四轴机械手，包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，其中，Z轴移动机构安装在X轴移动机构上，Y轴移动机构安装在Z轴移动机构上，且X轴移动机构驱动Z轴移动机构和Y轴移动机构沿X轴移动，Z轴移动机构驱动Y轴移动机构沿Z轴方向移动，其结构要点在于：Y轴移动机构上设有沿Y轴移动的上下料机构，且上下料机构包括机械手本体、真空装置和控制器，机械手本体包括连接杆、转轴、爪盘、活动杆和吸盘，连接杆的一端与Y轴移动机构垂直设置，并沿Y轴移动，且另一端通过转轴连接有爪盘，爪盘设有摄像头和条形口，其中摄像头设于爪盘的中心处，且条形口为数个，并沿周向均匀布置的摄像头的外侧，活动杆的顶端可移动的设置在条形口内，底端与吸盘相连接，真空装置和控制器分别设于连接杆的两侧，其中真空装置通过真空管与吸盘相连通，且控制器分别与X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、真空装置和摄像头相连接。

作为优选的，X轴移动机构通过底部转盘连接有底座，其中X轴移动机构固设在底部转盘的上方，且底部转盘通过电机可转动的设于底座的上方。

作为优选的，连接杆设有与转轴相连接的第一驱动电机。

作为优选的，转轴垂直设置在连接杆的下方。

作为优选的，爪盘为圆形或正多边形。

作为优选的，活动杆包括滑块、固定板、第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆，其中滑块设于固定板的一侧，并通过第二驱动电机可移动的设置在条形口内，第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆沿长度方向平行设置于固定板的另一侧，且第一电动伸缩杆连接有吸盘，第二电动伸缩杆连接有卡爪。

作为优选的，卡爪为“<”型，且卡爪设于固定板靠近爪盘的中心处的一侧。

作为优选的，吸盘设有定位传感器，且定位传感器为红外线定位传感器或激光定位传感器。

作为优选的，摄像头为红外线广角摄像头。

作为优选的，控制器为PLC控制器，且控制器分别与电机、第一驱动电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第二驱动电机和定位传感器相连接。

与现有技术相比，本实用新型设计合理，结构简单，操作方便，具有多种抓取方式，提高了机械手的使用稳定性、定位精度、工作效率、产品加工的良率和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型爪盘的仰视图；

图3为本实用新型吸盘的仰视图；

图中：1-X轴移动机构，2-Y轴移动机构，3-Z轴移动机构，4-真空装置，5-控制器，6-连接杆，7-转轴，8-爪盘，9-吸盘，10-摄像头，11-条形口，12-真空管，13-底部转盘，14-底座，15-电机，16-第一驱动电机，17-滑块，18-固定板，19-第一电动伸缩杆，20-第二电动伸缩杆，21-第二驱动电机，22-卡爪，23-定位传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的解释说明，但不限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案，一种高效四轴机械手，包括X轴移动机构1、Y轴移动机构2和Z轴移动机构3，其中，Z轴移动机构3安装在X轴移动机构1上，Y轴移动机构2安装在Z轴移动机构3上，且X轴移动机构1驱动Z轴移动机构3和Y轴移动机构2沿X轴移动，Z轴移动机构3驱动Y轴移动机构2沿Z轴方向移动，所述的Y轴移动机构2上设有沿Y轴移动的上下料机构，且上下料机构包括机械手本体、真空装置4和控制器5，所述的机械手本体包括连接杆6、转轴7、爪盘8、活动杆和吸盘9，所述的连接杆6的一端与Y轴移动机构2垂直设置，并沿Y轴移动，且另一端通过转轴7连接有爪盘8，所述的爪盘8设有摄像头10和条形口11，其中摄像头10设于爪盘8的中心处，且条形口11为数个，并沿周向均匀布置的摄像头10的外侧，所述的活动杆的顶端可移动的设置在条形口11内，底端与吸盘9相连接，所述的真空装置4和控制器5分别设于连接杆6的两侧，其中真空装置4通过真空管12与吸盘9相连通，且控制器5分别与X轴移动机构1、Y轴移动机构2、Z轴移动机构3、真空装置4和摄像头10相连接。

其中，在本实施例中，所述的X轴移动机构1通过底部转盘13连接有底座14，其中X轴移动机构1固设在底部转盘13的上方，且底部转盘13通过电机15可转动的设于底座14的上方。

其中，在本实施例中，所述的连接杆6设有与转轴7相连接的第一驱动电机16。

其中，在本实施例中，所述的转轴7垂直设置在连接杆6的下方。

其中，在本实施例中，所述的爪盘8为圆形或正多边形。

其中，在本实施例中，所述的活动杆包括滑块17、固定板18、第一电动伸缩杆19和第二电动伸缩杆20，其中滑块17设于固定板18的一侧，并通过第二驱动电机21可移动的设置在条形口11内，第一电动伸缩杆19和第二电动伸缩杆20沿长度方向平行设置于固定板18的另一侧，且第一电动伸缩杆19连接有吸盘9，第二电动伸缩杆20连接有卡爪22。

其中，在本实施例中，所述的卡爪22为“<”型，且卡爪22设于固定板18靠近爪盘8的中心处的一侧。

其中，在本实施例中，所述的吸盘9设有定位传感器23，且定位传感器23为红外线定位传感器或激光定位传感器。

其中，在本实施例中，所述的摄像头10为红外线广角摄像头。

其中，在本实施例中，所述的控制器5为PLC控制器，且控制器5分别与电机15、第一驱动电机16、第一电动伸缩杆19、第二电动伸缩杆20、第二驱动电机21和定位传感器23相连接。

本实用新型的工作原理：首先将待抓取物品的形状、结构和大小的相关信息，以及原料架、成品架和加工区治具的相关信息均上传至控制器5，计算出待抓取物品的最佳抓取方式和抓取点，对于形状规则且顶面为平面的物品可以通过真空装置4和吸盘8进行抓取，而形状不规则的物品可以通过卡爪22进行抓取，同时还可以根据需要选择合适数量和合适位置的吸盘8或卡爪22，具有多种抓取方式，扩大四轴机械手的适用范围。

使用吸盘8进行抓取：电机15可以驱动底部转盘13联动X轴移动机构1在水平面转动，使原料架和成品架的位置不受限制，使灵活性强，当爪盘8移动至原料架上待抓取物品的上方时，摄像头10将待抓取物品的实时信息上传至控制器5，实时信息包括待抓取物品的位置、与吸盘8之间的角度和距离，控制器5将待抓取物品的实时信息和预设值进行对比，控制第一驱动电机16驱动转轴7联动爪盘8进行转动，使待抓取物品和吸盘8之间的角度与预设值一致，然后控制第二驱动电机21驱动滑块17在条形口11内移动至相应位置，并通过定位传感器23进一步确定抓取位置，再控制第一电动伸缩杆19伸长，使吸盘8与待抓取物品表面贴合，并开启真空装置4，真空装置4通过真空管12与吸盘9相连通，提高吸附牢固和稳定度，再将待抓取物品升起移至加工区治具的上方，并根据加工区治具位置的预设值通过第一驱动电机16驱动转轴7联动爪盘8进行转动，使待抓取物品的位置与加工区治具位置一致，将待抓取物品放入加工区治具并进行加工，最后根据上述方法将加工完成后的待抓取物品移至成品架。

使用卡爪22进行抓取：电机15可以驱动底部转盘13联动X轴移动机构1在水平面转动，使原料架和成品架的位置不受限制，使灵活性强，当卡爪22移动至原料架上待抓取物品的上方时，摄像头10将待抓取物品的实时信息上传至控制器5，实时信息包括待抓取物品的位置、与卡爪22之间的角度和距离，控制器5将待抓取物品的实时信息和预设值进行对比，控制第一驱动电机16驱动转轴7联动爪盘8进行转动，使待抓取物品和卡爪22之间的角度与预设值一致，然后控制第二驱动电机21驱动滑块17在条形口11内移动使卡爪22位于待抓取物品的外侧，并通过定位传感器23进一步确定抓取位置，再控制第二电动伸缩杆20伸长，然后控制第二驱动电机21驱动使滑块17进一步向内移动，使卡爪22完全抓住待抓取物品，可以提高吸附牢固和稳定度，再将待抓取物品升起移至加工区治具的上方，并根据加工区治具位置的预设值通过第一驱动电机16驱动转轴7联动爪盘8进行转动，使待抓取物品的位置与加工区治具位置一致，将待抓取物品放入加工区治具并进行加工，最后根据上述方法将加工完成后的待抓取物品移至成品架。

本实用新型设计合理，结构简单，操作方便，具有多种抓取方式，提高了机械手的使用稳定性、定位精度、工作效率、产品加工的良率和使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。