柱(I)、提升组件(2)、旋转组件(3)、抱夹组件(4)和手持控制器(5); 所述组合立柱(I)包括圆型基座(11)、竖直固定安装在圆型基座(11)上的方型管(12)以及水平封盖在方型管(12)顶部的盖板(13);所述方型管(12)的左侧内壁(122)和右侧内壁(121)上分别竖直设有一条相对的半圆型导轨(15);所述方型管(12)的前侧外壁上竖直设有升降导轨(14); 所述提升组件(2)包括驱动电机(21)、链轮组(23)、上链条(24)、左链条(26)、右链条(25)、牵引重块(27)以及滑移壳体(28);所述驱动电机(21)固定安装在盖板(13)上；所述链轮组(23)的转轴两端转动式安装在左侧内壁(122)和右侧内壁(121)上，且在链轮组(23)的转轴上依次设有左链轮(232)、中链轮(231)和右链轮(233);所述驱动电机(21)的输出轴上设有上链轮(22)，所述上链条(24)穿过盖板(13)后链接上链轮(22)和中链轮(231);所述左链条(26)与左链轮(232)相啮合，所述右链条(25)与右链轮(233)相啮合；所述牵引重块(27)位于方型管(12)内，且在牵引重块(27)上设有四个导向轮(210);所述导向轮(210)嵌于半圆型导轨(15)上，并可沿半圆型导轨(15)上下滚动；所述滑移壳体(28)的后侧面设有滑块(29)，所述滑块(29)嵌于升降导轨(14)上，并可沿升降导轨(14)上下滑动；所述左链条(26)和右链条(25)的一端均固定安装在牵引重块(27)上，另一端均穿过方型管(12)的前侧壁后固定安装在滑移壳体(28)上； 所述旋转组件(3)包括旋转臂(31)、摆动气缸(32)以及气缸固定板(37);所述旋转臂(31)包括固定套管(3101)、伸缩杆(3102)以及前后伸缩气缸(3103);所述前后伸缩气缸(3103)固定安装在固定套管(3101)内，所述伸缩杆(3102)的一端插于固定套管(3101)内，并与前后伸缩气缸(3103)的活塞杆顶端固定连接；所述固定套管(3101)的下侧面垂直安装有一根旋转轴(33);所述旋转轴(33)转动式安装在滑移壳体(28)的顶部；所述气缸固定板(37)安装在滑移壳体(28)的右侧面上，所述摆动气缸(32)的底座摆动式安装在气缸固定板(37)上，所述摆动气缸(32)的活塞杆顶端摆动式安装在固定套管(3101)的右侧面上，并驱动固定套管(3101)水平方向摆动； 所述抱夹组件(4)包括矩型支撑框(41)、“H”形右支架(42)、“H”形左支架(43)、右伸缩气缸(47)、左伸缩气缸(49)以及旋转驱动气缸(411);所述矩型支撑框(41)的中心处竖直设有一根旋转轴(44)，所述旋转轴(44)转动式安装在伸缩杆(3102)上；所述矩型支撑框(41)的前后两侧长度边缘均设有滑移导轨(45);所述“H”形右支架(42)两个顶端的相对内侧均设滑槽(46)，所述“H”形左支架(43)两个顶端的相对内侧也均设有滑槽(46);所述“H”形右支架(42)的两个滑槽(46)以及“H”形左支架(43)的两个滑槽(46)均嵌在矩型支撑框(41)两侧的滑移导轨(45)上，且“H”形右支架(42)与“H”形左支架(43)可沿滑移导轨(45)相对滑动；所述“H”形右支架(42)的两个顶端之间连接有右横梁(48)，所述“H”形左支架(43)的两个顶端之间连接有左横梁(412);所述右伸缩气缸(47)的底座摆动式安装在伸缩杆(3102)的右侧面上，所述左伸缩气缸(49)的底座摆动式安装在伸缩杆(3102)的左侧面上；所述右伸缩气缸(47)与伸缩杆(3102)的摆动连接点以及左伸缩气缸(49)与伸缩杆(3102)的摆动连接点之间的连线经过旋转轴(44)的中心，且与伸缩杆(3102)相垂直；所述右伸缩气缸(47)的活塞杆顶端摆动式安装在右横梁(48)上，所述左伸缩气缸(49)的活塞杆顶端摆动式安装在左横梁(412)上；所述旋转驱动气缸(411)的底座摆动式安装在伸缩杆(3102)的顶端，所述旋转驱动气缸(411)的活塞杆顶端通过连接杆(413)摆动式安装在矩型支撑框(41)的一个顶角处；所述“H”形右支架(42)和“H”形左支架(43)的下侧均设有一根卡爪梁(410)，两根卡爪梁(410)的下侧都至少设有两个相对弯折的卡爪(414); 所述手持控制器(5)分别与驱动电机(21)、摆动气缸(32)、前后伸缩气缸(3103)、右伸缩气缸(47)、左伸缩气缸(49)以及旋转驱动气缸(411)相连，用于控制驱动电机(21)、摆动气缸(32)、前后伸缩气缸(3103)、右伸缩气缸(47)、左伸缩气缸(49)以及旋转驱动气缸(411)协调工作。
2.根据权利要求1所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述滑移壳体(28)内竖直设有一根支撑套管(35)，所述支撑套管(35)内设有轴承(34)，所述旋转轴(33)通过轴承(34)转动式安装在滑移壳体(28)的顶部。
3.根据权利要求1或2所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述固定套管(3101)的内壁设有导向块(3104)，所述伸缩杆(3102)侧面设有与导向块(3104)相对应的滑槽(3105);所述导向块(3104)嵌于滑槽(3105)内，并可沿滑槽(3105)来回滑动。
4.根据权利要求1或2所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述方型管(12)的前侧外壁下边缘处设有壳体定位传感器(16)，所述方型管(12)前侧内壁下边缘处设有重块定位传感器(17);所述壳体定位传感器(16)以及重块定位传感器(17)均与手持控制器(5)相连。
5.根据权利要求3所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述方型管(12)的前侧外壁下边缘处设有壳体定位传感器(16)，所述方型管(12)前侧内壁下边缘处设有重块定位传感器(17);所述壳体定位传感器(16)以及重块定位传感器(17)均与手持控制器(5)相连。
6.根据权利要求1或2所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述滑移壳体(28)的左右两侧均设有一个限制旋转臂(31)摆动角度的限位传感器(211)，所述限位传感器(211)与手持控制器(5)相连。
7.根据权利要求3所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述滑移壳体(28)的左右两侧均设有一个限制旋转臂(31)摆动角度的限位传感器(211)，所述限位传感器(211)与手持控制器(5)相连。
8.根据权利要求4所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述滑移壳体(28)的左右两侧均设有一个限制旋转臂(31)摆动角度的限位传感器(211)，所述限位传感器(211)与手持控制器(5)相连。
9.根据权利要求5所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述滑移壳体(28)的左右两侧均设有一个限制旋转臂(31)摆动角度的限位传感器(211)，所述限位传感器(211)与手持控制器(5)相连。
10.根据权利要求6所述的五自由度的码垛机械手，其特征在于:所述限位传感器(211)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。
【专利摘要】本实用新型公开了一种五自由度的码垛机械手，属于机器人应用领域。该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；在码垛时手持控制器控制提升组件承载旋转组件和抱夹组件沿组合立柱一同升降；旋转组件带动抱夹组件相对组合立柱产生水平摆动；抱夹组件用于完成码垛时的工件抱夹。本实用新型的五自由度的码垛机械手抱夹快、造价低、占地少、柔性好、控制简单，能够完成一定范围内不同高度的码垛任务。
【IPC分类】B25J19-00, B25J13-00, B65G47-91, B25J9-02
【公开号】CN204369107
【申请号】CN201420870813
【发明人】单以才, 朱方园, 舒平生, 段向军, 章婷, 颜玮, 赵海峰
【申请人】南京信息职业技术学院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月31日