一种五自由度的码垛机械手的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机械手，尤其是一种具有五自由度的码垛机械手，属于机器人应用领域。
【背景技术】
[0002]随着我国工业转型升级的不断推进，工业机器人在搬运、焊接、装配等方面的应用越来越广。尤其对于码垛作业，工业机器人替代人完成工件搬运，能大大降低码垛工人的劳动强度，改善码垛工人的工作质量。面对当前各行各业对码垛工业机器人需要量的增大，如何提高此类机器人的工作柔性及其性价比，成为了开发和应用时的关注热点。
[0003]中国专利CN201310066761.2公开了一种码垛机器人及其控制方法，可实现设备的精确定位和控制，主要包括升降装置、摆动装置、抓取装置、检测装置。但该码垛机器人旋转臂是固定长度，使其码垛作业能力受到了一定限制。
[0004]中国专利CN201310692170.6公开了一种多自由度码垛机器人，可实现末端执行器的空间运动，末端执行器运动惯量小，主要包括多个并联机构闭环执行机构和一个串联的执行机构主链，但是复杂的组成结构使其造价较高，这给码垛机器人的应用推广受到了一定限制。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是现有的码垛机械手中还没有具备五个自由的机械手，且结构复杂，成本也较高。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种五自由度的码垛机械手，包括组合立柱、提升组件、旋转组件、抱夹组件和手持控制器；
[0007]组合立柱包括圆型基座、竖直固定安装在圆型基座上的方型管以及水平封盖在方型管顶部的盖板；方型管的左侧内壁和右侧内壁上分别竖直设有一条相对的半圆型导轨；方型管的前侧外壁上竖直设有升降导轨；
[0008]提升组件包括驱动电机、链轮组、上链条、左链条、右链条、牵引重块以及滑移壳体；驱动电机固定安装在盖板上；链轮组的转轴两端转动式安装在左侧内壁和右侧内壁上，且在链轮组的转轴上依次设有左链轮、中链轮和右链轮；驱动电机的输出轴上设有上链轮，上链条穿过盖板后链接上链轮和中链轮；左链条与左链轮相啮合，右链条与右链轮相啮合；牵引重块位于方型管内，且在牵引重块上设有四个导向轮；导向轮嵌于半圆型导轨上，并可沿半圆型导轨上下滚动；滑移壳体的后侧面设有滑块，滑块嵌于升降导轨上，并可沿升降导轨上下滑动；左链条和右链条的一端均固定安装在牵引重块上，另一端均穿过方型管的前侧壁后固定安装在滑移壳体上；
[0009]旋转组件包括旋转臂、摆动气缸以及气缸固定板；旋转臂包括固定套管、伸缩杆以及前后伸缩气缸；前后伸缩气缸固定安装在固定套管内，伸缩杆的一端插于固定套管内，并与前后伸缩气缸的活塞杆顶端固定连接；固定套管的下侧面垂直安装有一根旋转轴；旋转轴转动式安装在滑移壳体的顶部；气缸固定板安装在滑移壳体的右侧面上，摆动气缸的底座摆动式安装在气缸固定板上，摆动气缸的活塞杆顶端摆动式安装在固定套管的右侧面上，并驱动固定套管水平方向摆动；
[0010]抱夹组件包括矩型支撑框、“H”形右支架、“H”形左支架、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸；矩型支撑框的中心处竖直设有一根旋转轴，旋转轴转动式安装在伸缩杆上；矩型支撑框的前后两侧长度边缘均设有滑移导轨；“H”形右支架两个顶端的相对内侦_设滑槽，“H”形左支架两个顶端的相对内侧也均设有滑槽；“H”形右支架的两个滑槽以及“H”形左支架的两个滑槽均嵌在矩型支撑框两侧的滑移导轨上，且“H”形右支架与“H”形左支架可沿滑移导轨相对滑动；“H”形右支架的两个顶端之间连接有右横梁，“H”形左支架的两个顶端之间连接有左横梁；右伸缩气缸的底座摆动式安装在伸缩杆的右侧面上，左伸缩气缸的底座摆动式安装在伸缩杆的左侧面上；右伸缩气缸与伸缩杆的摆动连接点以及左伸缩气缸与伸缩杆的摆动连接点之间的连线经过旋转轴的中心，且与伸缩杆相垂直；右伸缩气缸的活塞杆顶端摆动式安装在右横梁上，左伸缩气缸的活塞杆顶端摆动式安装在左横梁上；旋转驱动气缸的底座摆动式安装在伸缩杆的顶端，旋转驱动气缸的活塞杆顶端通过连接杆摆动式安装在矩型支撑框的一个顶角处；“H”形右支架和“H”形左支架的下侧均设有一根卡爪梁，两根卡爪梁的下侧都至少设有两个相对弯折的卡爪；
[0011]手持控制器分别与驱动电机、摆动气缸、前后伸缩气缸、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸相连，用于控制驱动电机、摆动气缸、前后伸缩气缸、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸协调工作。
[0012]采用手持控制器控制驱动电机、前后伸缩气缸、摆动气缸、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸使机械手具备五个自由度的工作空间，完全能够满足码垛需要，且结构简单，大大降低了生产成本；采用牵引重块能够在一定程度上与滑移壳体的承载力相平衡，降低驱动电机的工作强度，提高了驱动的便捷性；采用导向轮与半圆型导轨的配合，使牵引重块在方型管内不会晃动，提高了升降的稳定性；采用滑块嵌于升降导轨上，使滑移壳体的升降具有方向性，不会在升降过程中发生晃动，提高了码垛的稳定性。
[0013]作为本实用新型的进一步限定方案，滑移壳体内竖直设有一根支撑套管，支撑套管内设有轴承，旋转轴通过轴承转动式安装在滑移壳体的顶部。轴通过轴承将旋转轴转动式安装在滑移壳体的顶部，降低了旋转臂的摆动阻力，有效提高旋转臂的摆动性能。
[0014]作为本实用新型的进一步改进方案，固定套管的内壁设有导向块，伸缩杆侧面设有与导向块相对应的滑槽；导向块嵌于滑槽内，并可沿滑槽来回滑动。采用导向块嵌于滑槽内，能够防止伸缩杆在固定套管内相对转动，进一步提高了码垛的稳定性。
[0015]作为本实用新型的进一步改进方案，方型管的前侧外壁下边缘处设有壳体定位传感器，方型管前侧内壁下边缘处设有重块定位传感器，壳体定位传感器以及重块定位传感器均与手持控制器相连。采用壳体定位传感器和重块定位传感器能够双重定位机械手的升降高度，有效提高了码垛的定位精度。
[0016]作为本实用新型的进一步改进方案，滑移壳体的左右两侧均设有一个限制旋转臂摆动角度的限位传感器，限位传感器与手持控制器相连。采用限位传感器能够防止旋转臂旋转超过极限，对机械手进行了有效保护。
[0017]作为本实用新型的进一步限定方案，限位传感器为光电接近开关、电感接近开关、电容接近开关或霍尔接近开关。
[0018]本实用新型的有益效果在于:(I)采用手持控制器控制驱动电机、前后伸缩气缸、摆动气缸、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸使机械手具备五个自由度的工作空间，完全能够满足码垛需要，且结构简单，大大降低了生产成本；(2)采用牵引重块能够在一定程度上与滑移壳体的承载力相平衡，降低驱动电机的工作强度，提高了驱动的便捷性；
(3)采用导向轮与半圆型导轨的配合，使牵引重块在方型管内不会晃动，提高了升降的稳定性；(4)采用滑块嵌于升降导轨上，使滑移壳体的升降具有方向性，不会在升降过程中发生晃动，提高了码垛的稳定性。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的方型管结构示意图；
[0021]图3为本实用新型的方型管侧壁结构示意图；
[0022]图4为本实用新型的方型管内部结构示意图；
[0023]图5为本实用新型的链轮组结构示意图；
[0024]图6为本实用新型的导向轮结构示意图；
[0025]图7为本实用新型的提升组件安装结构示意图；
[0026]图8为本实用新型的旋转组件结构示意图；
[0027]图9为本实用新型的滑移壳体结构剖视图；
[0028]图10为本实用新型的旋转臂结构剖视图；
[0029]图11为本实用新型的抱夹组件结构示意图；
[0030]图12为本实用新型的抱夹组件与旋转臂组合结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]如图1-12所示，本实用新型的五自由度的码垛机械手，包括组合立柱1、提升组件2、