一種w軸旋轉機構及能夠繞z軸旋轉的機械手，屬于自動化設備技術領域。

背景技術：

機械手是指能夠模仿人手和臂的某些功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。機械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機器人，機械手代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，機械手廣泛的應用于機械制造、冶金、電子、輕功和原子能等部門。

在瓷磚生產行業(yè)中，機械手主要作用是瓷磚的轉運以及瓷磚的碼垛，現(xiàn)有機械手通常能夠完成x軸、y軸以及z軸的移動，x軸、y軸分別指在水平縱向以及水平橫向的移動，z軸指的是在豎直方向的移動，從而實現(xiàn)在三維空間內對瓷磚進行轉運或者碼垛?，F(xiàn)有機械手在對瓷磚進行轉運或碼垛時，存在如下問題：

1、無法改變瓷磚的姿態(tài)，只能按照瓷磚原有的姿態(tài)進行運輸，因此在轉運后對瓷磚進行碼垛時，只能夠按照同一個方式對瓷磚進行碼垛，靈活性較差，對碼垛的環(huán)境的要求較高，使用不方便；

2、在對瓷磚進行碼垛時，為了方便瓷磚的后續(xù)轉運或裝車，通常需要放置棧板，既方便了后續(xù)的操作，又能夠避免對瓷磚造成損壞?，F(xiàn)有機械手在碼垛時，棧板需要人工放置。由于機械手需要與瓷磚生產線配合，因此在日常生產過程中，機械手不能停機，這就需要工人在機械手工作過程中放置棧板，存在安全隱患。而且現(xiàn)有機械手對棧板的位置的要求比較高，在放置時需要將棧板按照機械手工作的位置精確放置，使用很不方便。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種輸出形式為轉動、使機械手能夠繞豎直方向轉動、使機械手動更加靈活的w軸旋轉機構及能夠繞z軸旋轉的機械手。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：該w軸旋轉機構，其特征在于：包括w軸立柱、轉動安裝在w軸立柱上的轉動單元以及w軸動力單元，w軸動力單元與w軸立柱固定連接，w軸動力單元與轉動單元相連，并帶動轉動單元轉動，轉動單元與w軸立柱同軸設置；還包括用于對轉動單元轉過的角度進行測量和限位的檢測單元。

優(yōu)選的，所述的轉動單元為套設在所述w軸立柱下部的輸出鏈輪，所述w軸動力單元連接有主動鏈輪并帶動主動鏈輪轉動，主動鏈輪與輸出鏈輪相連并帶動輸出鏈輪轉動。

優(yōu)選的，所述的w軸動力單元連接有用于檢測速度信號的編碼器。

優(yōu)選的，所述的w軸立柱上還設有在軸向上進行緩沖的緩沖機構。

優(yōu)選的，所述的緩沖機構包括緩沖套以及軸向限位機構，緩沖套滑動套設在所述w軸立柱外，軸向限位機構與緩沖套卡固，從而對w軸立柱進行軸向的限位。

優(yōu)選的，所述的軸向限位機構包括限位套以及限位擋板，限位擋板固定在緩沖套上方的w軸立柱上，緩沖套下部的內徑小于上部的內徑形成限位臺，限位套套設在限位臺與限位擋板之間的w軸立柱上，并隨w軸立柱同步升降，限位臺與限位擋板的間距大于限位套的長度。

優(yōu)選的，所述的w軸立柱一側還設有用于檢測緩沖套位置的緩沖檢測光電開關。

優(yōu)選的，所述的檢測單元包括旋轉檢測光電開關，旋轉檢測光電開關有兩個，分別用于檢測轉動單元轉過的角度和對轉動單元進行限位。

一種能夠繞z軸旋轉的機械手，其特征在于：包括機架、安裝在機架上的行走機構、抓取機構以及上述的w軸旋轉機構，w軸旋轉機構的w軸立柱與行走機構固定連接，w軸旋轉機構的轉動單元與抓取單元固定連接，行走機構帶動抓取機構分別沿x軸、y軸、z軸直線行走，w軸旋轉機構帶動抓取機構繞z軸轉動。

優(yōu)選的，所述的行走機構包括x軸行走機構、y軸行走機構以及z軸行走機構，y軸行走機構安裝在所述機架上，x軸行走機構安裝在y軸行走機構上，z軸行走機構安裝在x軸行走機構上，所述w軸旋轉機構的w軸立柱與z軸行走機構相連。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的w軸旋轉機構及能夠繞z軸旋轉的機械手所具有的有益效果是：

1、本w軸旋轉機構能夠輸出形式的動力為繞w軸立柱的轉動，增加了機械手繞z軸轉動的運動形式，增加了機械手的靈活性，在對瓷磚進行轉運或碼垛時可以帶動抓取的瓷磚轉動，從而改變了瓷磚的姿態(tài)，可以根據(jù)需要進行碼垛，適應范圍廣；檢測單元能夠檢測轉動單元轉過的角度，從而保證了機械手的精確度。

2、w軸動力單元通過鏈傳動帶動輸出鏈輪轉動，而且不會發(fā)生打滑，傳動平穩(wěn)定好，傳動受環(huán)境因素影響小，能夠適應惡劣環(huán)境下的工作。

3、編碼器能夠檢測w軸動力單元的轉速，并能夠將信號反饋給變頻器，使變頻器能夠根據(jù)需要調節(jié)w軸動力單元的轉速，從而調節(jié)轉動單元的轉速，編碼器還能夠檢測轉動單元轉過的角度。

4、緩沖機構能夠對本w軸旋轉機構在豎直方向上進行緩沖，從而避免工作過程中由于在豎直方向上受到碰撞而對w軸旋轉機構造成損壞。

5、緩沖套滑動套設在w軸立柱外，從而使w軸立柱能夠沿軸向滑動，實現(xiàn)了對豎直方向的緩沖，結構簡單。

6、緩沖套上設有限位臺，緩沖套上方設有限位擋板，限位臺和限位擋板對限位套在豎直方向上進行限位，從而對w軸立柱的軸向運動進行限位，避免由于緩沖而影響w軸旋轉機構的精度。

7、緩沖檢測光電開關能夠檢測緩沖套的位置，從而緩沖時能夠傳輸控制套位置的信號，使本w軸旋轉機構實現(xiàn)了自動化的控制，自動化程度高。

8、一個旋轉檢測光電開關能夠對轉動單元轉過的角度進行檢測，另一個旋轉檢測光電開關能夠對轉動單元進行限位，既能夠保證轉動單元轉動角度的精確度，又能夠避免轉動單元的轉動角度超過設定值。

9、本能夠繞z軸旋轉的機械手的行走機構能夠分別沿x軸、y軸和z軸直線行走，w軸旋轉機構能夠帶動抓取機構繞z軸轉動，增加了抓取機構的自由度，使抓取機構更加靈活，從而使本機械手在移動瓷磚的同時，還能夠對瓷磚的姿態(tài)進行變換，從而能夠根據(jù)需要對瓷磚進行碼垛，使用方便。

10、行走機構包括x軸行走機構、y軸行走機和z軸行走機構，且x軸行走機構、y軸行走機構和z軸行走機構的運動互不干涉，與w軸旋轉機構配合后，使抓取機構能夠按照任意的3D曲線動作，使用方便，靈活性強。

附圖說明

圖1為w軸旋轉機構的主視示意圖。

圖2為圖1的A-A方向的剖視示意圖。

圖3為能夠繞z軸旋轉的機械手的立體示意圖。

圖4為行走機構的主視示意圖。

圖5為y軸行走機構的主視示意圖。

圖6為y軸行走機構的俯視示意圖。

圖7為同步軸的主視示意圖。

圖8為x軸行走機構的主視示意圖。

圖9為z軸行走機構的主視示意圖。

圖10為z軸動力機構的立體示意圖。

圖11為圖10中B處的局部放大圖。

圖12為抓取機構的主視示意圖。

圖13為抓取機構的俯視示意圖。

圖14為抓取驅動機構的立體示意圖。

圖中：1、機架 2、y軸行走機構 3、x軸行走機構 4、z軸行走機構 5、瓷磚庫 6、w軸旋轉機構 7、抓取機構 8、棧板庫 9、可調包膠輪 10、導向輪 11、主動包膠輪 12、包角調節(jié)帶輪 13、包角調節(jié)同步帶輪 14、y軸同步帶張緊輪 15、y軸張緊輪擺臂 16、y軸同步帶 17、同步軸 18、y軸電機 19、x軸電機 20、行走安裝架 21、x軸同步帶 22、x軸橫梁 23、z軸立柱 24、導向軸 25、z軸同步帶張緊輪 26、導向套 27、平衡氣缸 28、z軸鏈條 29、z軸電機 30、z軸鏈輪 31、w軸電機 32、光電開關安裝板 33、緩沖檢測光電開關 34、旋轉檢測光電開關 35、旋轉安裝架 36、限位擋板 37、緩沖套 38、限位套 39、w軸立柱 40、承載套 41、w軸鏈條 42、棧板夾緊導向板 43、手指安裝板 44、夾板限位光電開關 45、抓取機構主體 46、手指導向軸承 47、棧板抓取手指 48、瓷磚夾板 49、夾板安裝板 50、夾板開合氣缸 51、棧板抓取氣缸 52、夾板開合齒輪 53、夾板開合齒條 54、瓷磚感應器 55、棧板抓取齒輪 56、棧板抓取齒條。

具體實施方式

圖1~14是本發(fā)明的最佳實施例，下面結合附圖1~14對本發(fā)明做進一步說明。

一種w軸旋轉機構，包括w軸立柱39、轉動安裝在w軸立柱39上的轉動單元以及w軸動力單元，w軸動力單元與w軸立柱39固定連接，w軸動力單元與轉動單元相連，并帶動轉動單元轉動，轉動單元與w軸立柱39同軸設置；還包括用于對轉動單元轉過的角度進行測量和限位的檢測單元。本w軸旋轉機構6能夠輸出形式的動力為繞w軸立柱39的轉動，增加了機械手繞z軸轉動的運動形式，增加了機械手的靈活性，在對瓷磚進行轉運或碼垛時可以帶動抓取的瓷磚轉動，從而改變了瓷磚的姿態(tài)，可以根據(jù)需要進行碼垛，適應范圍廣；檢測單元能夠檢測轉動單元轉過的角度，從而保證了機械手的精確度。

具體的：如圖1所示：w軸動力單元為w軸電機31，w軸電機31安裝在旋轉安裝架35上。旋轉安裝架35設置在w軸立柱39的下部，并與w軸立柱39固定連接。轉動單元設置在旋轉安裝架35的下方。

w軸立柱39的上端設有在豎直方向進行緩沖的緩沖機構。由于w軸旋轉機構6的下方安裝抓取機構7，工作過程中，在抓取機構碰觸到抓取的瓷磚時，緩沖機構能夠允許w軸立柱39在豎直方向上進行微小的位移，一方面能夠避免在抓取機構7與待抓取的瓷磚接觸時對w軸旋轉機構6造成損壞，另一方面能夠使抓取機構7能夠感應待抓取的瓷磚，從而提高了抓取機構7抓取的穩(wěn)定性。

緩沖機構包括緩沖套37以及軸向限位機構，緩沖套37滑動套設在w軸立柱39的上端，軸向限位機構與緩沖套37卡固，從而對w軸立柱39的軸向運動進行限位。

緩沖套37和旋轉安裝架35之間設有周向限位機構，周向限位機構能夠防止w軸立柱39和緩沖套37發(fā)生相對轉動，從而提高了w軸旋轉機構6的工作的精度，避免在工作時發(fā)生轉動方向上的誤差。

周向限位機構包括周向限位桿以及限位軸承，周向限位桿的橫截面為長方形，周向限位桿的下端安裝在旋轉安裝架35上，且周向限位桿豎直設置。限位軸承對稱設置在周向限位桿的兩側，限位軸承通過螺栓固定在緩沖套37外側。周向限位桿隨w軸立柱39同步升降，限位軸承對周向限位桿進行限位，從而避免了w軸立柱39與緩沖套37發(fā)生相對轉動。

w軸立柱39的一側設有用于檢測緩沖套37位置的緩沖檢測光電開關33，緩沖檢測光電開關33安裝在光電開關安裝板32上，光電開關安裝板32的下端安裝在旋轉安裝架35上，且光電開關安裝板32豎直設置。緩沖檢測光電開關33有兩個，兩個緩沖檢測光電開關33豎向間隔設置。在w軸立柱39與緩沖套37發(fā)生軸向的相對移動時，上方的緩沖檢測光電開關33檢測到緩沖套37時，即表示抓取機構7接觸到待抓取的物品，安裝在w軸旋轉機構6下方的抓取機構7停止豎直方向的運動。下方的緩沖檢測光電開關33對w軸立柱39的運動進行限位保護，從而避免w軸立柱39運動的距離較大，從而對設備造成損壞。

檢測單元包括旋轉檢測光電開關34，用于檢測與轉動單元相連的抓取機構7轉過的角度，并對抓取機構7的轉動進行限位。旋轉檢測光電開關34有兩個，兩個旋轉檢測光電開關34安裝在旋轉安裝架35上，一個旋轉檢測光電開關34用于檢測抓取機構7轉過的角度，從而對抓取機構7的轉動角度進行精確控制，另一個檢測開關用于對抓取機構7的轉動進行限位，從而避免抓取機構7的轉動角度超出設定的轉動角度范圍。

如圖2所示：軸向限位機構包括限位套38以及限位擋板36。限位擋板36為圓環(huán)狀板，限位擋板36套設在緩沖套37上方的w軸立柱39外，且限位擋板36與緩沖套37固定連接。緩沖套37下部的內徑小于上部的內徑，從而形成限位臺。限位套38的下部的外徑小于上部的外徑，限位套38套設在緩沖套37內的w軸立柱39上，限位套38與w軸立柱39固定連接并與w軸立柱39同步升降。w軸立柱39的外徑小于緩沖套37的內徑，限位套38下部伸進緩沖套37的下部，限位套38的長度小于緩沖套37的長度，限位臺與限位擋板36相配合，對限位套38進行軸向的卡固，從而對w軸立柱39進行軸向的限位。

在限位擋板36上方的w軸立柱39上設有固定螺母，固定螺母與緩沖套37的限位臺相配合，對w軸立柱39以及安裝在w軸立柱39的旋轉安裝架35的重力進行抵消，從而使w軸立柱39安裝在緩沖套37上。w軸旋轉機構6通過緩沖套37與機械手的行走機構相連。

旋轉安裝架35上設有用于安裝在w軸立柱39上的安裝孔，且安裝孔的內徑大于w軸立柱39的外徑。旋轉安裝架35下方的w軸立柱39上套設有承載套40，承載套40上部的直徑小于下部的直徑，承載套40的上部伸進安裝孔內，旋轉安裝架35的下部支撐在承載套40的外側的凸臺上。w軸立柱39的下端通過固定螺母固定有推力軸承，承載套40的下部支撐在推力軸承上，旋轉安裝架35上部的w軸立柱39上設有螺母，并將旋轉安裝架35壓緊在推力軸承上，完成旋轉安裝架35的固定安裝。承載套40上部的外徑小于安裝孔下部的內徑，且承載套40與安裝孔之間設有滾動軸承，使承載套40與旋轉安裝架35可相對轉動。

轉動單元為輸出鏈輪，輸出鏈輪與w軸立柱39同軸設置，輸出鏈輪的內徑大于w軸立柱39的外徑，且輸出鏈輪的上部與承載套40固定連接。旋轉安裝架35上還安裝有主動鏈輪，主動鏈輪通過w軸鏈條41與輸出鏈輪相連，并帶動輸出鏈輪轉動。輸出鏈輪的下部用于與抓取機構7相連，并帶動抓取機構7轉動。

w軸電機31的輸出軸水平設置，w軸電機31的輸出軸通過相嚙合的錐齒輪帶動主動鏈輪轉動。在主動鏈輪上方安裝有編碼器，編碼器與主動鏈輪同步轉動，編碼器檢測主動鏈輪的速度信號，并將速度信號反饋給變頻器，能夠實現(xiàn)對w軸電機31的輸出轉速進行調節(jié)，從而完成對輸出鏈輪轉速的調節(jié)，編碼器還能檢測主動鏈輪轉過的角度。

如圖3所示：該能夠繞z軸旋轉的機械手包括機架1、安裝在機架1上的行走機構、w軸旋轉機構6以及抓取機構7。行走機構安裝在機架1上，w軸旋轉機構6的緩沖套37與行走機構固定連接，w軸旋轉機構6的輸出鏈輪與抓取機構7固定連接。機架1的下部固定在地面上，從而使該機械手的工作更加穩(wěn)定，在工作過程中不會發(fā)生晃動。

機架1的上部為長方形框架，下部為豎向設置的支撐腳。行走機構安裝在機架1上部的框架上，并分別帶動抓取機構7沿x軸、y軸和z軸方向直線行走。

行走機構沿豎直方向的行走定義為沿z軸的行走，行走機構沿機架1寬度方向的行走定義為x軸方向的行走，行走機構沿機架1長度方向的行走定義為y軸方向的行走，定義繞z軸的旋轉為w軸方向的運動。

機架1的底部設有用于放置棧板的棧板庫8以及瓷磚庫5，棧板庫8用于放置棧板，瓷磚庫5放置瓷磚，即該機械手將瓷磚轉運到瓷磚庫5內并進行碼垛。棧板為在對瓷磚碼垛時，墊在底部的木板，棧板一方面能夠對底部的瓷磚進行保護，另一方面方便對碼垛后的瓷磚進行轉運。棧板庫8設置在機架1的中部，瓷磚庫5有兩個，對稱設置在棧板庫8的兩側，棧板庫8與兩個瓷磚庫5的距離相等，這樣能夠保證棧板庫8內的棧板移動到每個瓷磚庫5的距離相等，方便放置棧板。

如圖4所示：行走機構包括y軸行走機構2、x軸行走機構3以及z軸行走機構4。y軸行走機構2安裝在機架1上，x軸行走機構3安裝在y軸行走機構2上，z軸行走機構4安裝在x軸行走機構3上。w軸旋轉機構6與z軸行走機構4固定連接，抓取機構7安裝在w軸旋轉機構6上，使抓取機構7靈活，能夠在轉運過程中改變轉運瓷磚的姿態(tài)，從而能夠滿足多種形式的碼垛。

y軸行走機構2包括懸掛機構，懸掛機構有兩個，對稱設置在x軸行走機構3的兩端，x軸行走機構3通過左右兩端的懸掛機構安裝在機架1上。兩端的懸掛機構帶動x軸行走機構3同步移動，避免了由于機架1的長度過長導致y軸行走機構2在行走過程中速度不穩(wěn)定的問題。y軸動力機構與兩個懸掛機構相連，并帶動懸掛機構沿y軸移動。

如圖5所示：懸掛機構包括y軸橫梁以及設置在y軸橫梁上的y軸導向機構。機架1兩側的方鋼上方安裝有機架導軌，y軸導向機構與機架1兩側機架導軌相連，并對懸掛機構的運動進行導向，使懸掛機構沿直線運動。x軸行走機構3與y軸橫梁固定連接。

y軸導向機構包括水平導向機構以及豎直導向機構。水平導向機構在水平方向上對y軸橫梁的運動進行導向，豎直導向機構在豎直方向上對y軸橫梁的運動進行導向。

y軸橫梁的兩端對稱設有主動包膠輪11，y軸動力機構帶動主動包膠輪11轉動。兩個主動包膠輪11上均同軸安裝有同步帶輪，主動包膠輪11與同步帶輪同步轉動，y軸橫梁兩端的同步帶輪通過y軸同步帶16相連，主動包膠輪11依靠y軸橫梁的重力壓緊在機架1上方。

主動包膠輪11與同步帶輪一體設置。同步帶輪遠離主動包膠輪11的一側通過螺栓固定有圓形擋片，圓形擋片的直徑大于同步帶輪的直徑。圓形擋片靠近同步帶輪一側的外沿為阻擋部，主動包膠輪11靠近同步帶輪的一側也設有與圓形擋片對稱的阻擋部，兩個阻擋部均為中部外凸的弧形，且兩個阻擋部之間的距離沿同步帶輪的半徑方向由內至外逐漸增大，從而避免由于兩端的同步帶輪的軸線不平行導致y軸同步帶16與同步帶輪分離，使y軸同步帶16工作平穩(wěn)，降低了裝配誤差對y軸同步帶16的影響，而又不影響工作的精度和穩(wěn)定性。

y軸同步帶16的上方設有y軸同步帶張緊機構，y軸同步帶張緊機構能夠調節(jié)y軸同步帶16的張緊力，從而使y軸同步帶16能夠與同步帶輪保持良好的嚙合，進而保證了y軸的行走精度。

y軸同步帶張緊機構包括y軸同步帶張緊輪14以及y軸張緊輪擺臂15。y軸張緊輪擺臂15設置在y軸同步帶16的上方，y軸張緊輪擺臂15的中部鉸接在y軸橫梁上，使y軸張緊輪擺臂15形成杠桿機構，y軸張緊輪擺臂15的一端轉動安裝y軸同步帶張緊輪14，另一端通過螺栓可拆卸固定在y軸橫梁上，并使y軸同步帶張緊輪14壓緊y軸同步帶16，螺栓上套設有多個彈簧墊，在安裝好y軸同步帶16以后，通過螺栓對y軸同步帶16進行張緊，工作一段時間后，彈簧墊對y軸同步帶16的張緊力進行調節(jié)，不需要頻繁的對與y軸同步帶16進行張緊，而且能夠避免由于y軸同步帶16松弛產生沖擊載荷，從而降低y軸同步帶16的使用壽命，進而提高了y軸同步帶16的使用壽命以及工作的穩(wěn)定性。y軸同步帶張緊輪14為帶輪，y軸張緊輪擺臂15帶動y軸同步帶張緊輪14同步擺動，并壓緊y軸同步帶16。在y軸同步帶張緊輪14壓緊y軸同步帶16后，通過y軸張緊輪擺臂15中部的螺栓對y軸張緊輪擺臂15進行固定。

y軸同步帶張緊輪14的左側由左至右依次設有包角調節(jié)帶輪12和包角調節(jié)同步帶輪13，包角調節(jié)帶輪12和包角調節(jié)同步帶輪13均轉動安裝在y軸橫梁上。包角調節(jié)帶輪12和包角調節(jié)同步帶輪13的軸線與y軸同步帶張緊輪14的軸線平行。包角調節(jié)同步帶輪13設置在y軸同步帶16的上方，包角調節(jié)帶輪12設置在上下兩側的y軸同步帶16之間，使y軸同步帶16的上側成波浪線形狀，從而增大了同步帶與兩端同步帶輪的包角，增大了同步帶輪與y軸同步帶16嚙合處的承載能力，而且也保證了傳動的平穩(wěn)性。

豎直導向機構包括設置在y軸橫梁下方的可調包膠輪9，可調包膠輪9有兩個，對稱設置在y軸橫梁的兩端?？烧{包膠輪9通過轉軸安裝在主動包膠輪11的下方，且在可調包膠輪9的轉軸下方設有推動可調包膠輪9升降的螺栓，螺栓通過螺紋安裝在y軸橫梁上，并推動可調包膠輪9升降，從而實現(xiàn)可調包膠輪9豎直方向的調節(jié)?？烧{包膠輪9和主動包膠輪11分別設置在機架導軌的上下兩側，并將機架導軌夾緊，從而在豎直方向上對y軸橫梁進行導向。

如圖6所示：水平導向機構有兩個，對稱設置在y軸橫梁的兩端。水平導向機構包括設置在y軸橫梁兩側的導向輪10，導向輪10的軸線與可調包膠輪9的軸線垂直，并轉動安裝在y軸橫梁上。y軸橫梁同一端的兩個導向輪10分別設置在機架導軌的前后兩側，并將機架導軌夾緊，從而在水平方向上對y軸橫梁進行導向。豎直導向機構和水平導向機構相配合，保證y軸橫梁能夠沿直線運動，從而保證了抓取機構7運動的精度。

如圖7所示：y軸動力機構包括同步軸17以及y軸電機18。同步軸17設置在兩個懸掛機構之間，同步軸17的長度與機架1沿x軸的寬度相等。同步軸17連接有y軸電機18，y軸電機18設置在同步軸17的左端，y軸電機18的輸出軸與同步軸17的安裝部相連，并通過齒輪傳動帶動同步軸17轉動。同步軸17兩端的傳動部上還通過張緊套分別與兩個y軸橫梁上對應位置的同步帶輪固定連接， 同步軸17能夠保證兩端的主動包膠輪11的轉速相等，從而保證x軸行走機構3兩端同步前進，不會發(fā)生傾斜。

同步軸17包括中部的鋼管以及兩端的軸頭，軸頭的一端伸進鋼管內并與鋼管焊接，另一端同軸安裝主動包膠輪11。在同步軸17的一端安裝有編碼器，編碼器隨同步軸17同步轉動，并將轉速信號反饋給變頻器，方便控制y軸行走機構2的行走速度，還能夠檢測同步軸17轉過的角度，從而檢測沿y軸方向行走的距離。

在機架1的前后兩端設有對y軸橫梁進行限位的限位塊，從而避免y軸橫梁在移動過程中掉落。

如圖8所示：x軸行走機構3包括x軸同步帶21以及x軸動力單元。x軸動力單元安裝在x軸橫梁22上，x軸橫梁22長度與同步軸17的長度相等，x軸橫梁22的兩端分別與y軸橫梁的中部固定連接，并隨y軸橫梁同步移動。x軸動力單元為x軸電機19，x軸電機19固定在x軸橫梁22的左端，x軸電機19的輸出軸上安裝有同步帶輪，在x軸橫梁22的另一端也安裝有同步帶輪。x軸橫梁22上滑動安裝有行走安裝架20，行走安裝架20與x軸橫梁22之間設有x軸導向機構，x軸導向機構能夠使行走安裝架20沿直線運動，從而保證了抓取機構7運動的穩(wěn)定性。x軸同步帶21的兩端繞過x軸橫梁22兩端的同步帶輪后均與行走安裝架20固定連接，并帶動行走安裝架20隨x軸同步帶21同步移動。z軸行走機構4安裝在行走安裝架20上，并隨行走安裝架20同步移動。

行走安裝架20上還設有對x軸同步帶21的張緊度進行調節(jié)的x軸調節(jié)螺栓。x軸調節(jié)螺栓一端與x軸同步帶21的一端相連，x軸調節(jié)螺栓通過螺母固定在行走安裝架20上。

x軸電機19的輸出軸朝下并安裝在x軸橫梁22上方，x軸橫梁22的上方還設有對同步帶輪的軸線進行調節(jié)的軸線調節(jié)機構，軸線調節(jié)機構為設置在x軸橫梁兩側的螺栓，螺栓的下端推動同步帶輪安裝座上下移動，從而調節(jié)同步帶輪的軸線與豎直面的角度，使同步帶輪與x軸同步帶21之間能夠產生一個推動x軸同步帶21向上移動的推力，用來抵消x軸同步帶21的重力，從而避免x軸同步帶21在重力作用下脫離同步帶輪。

行走安裝架20為由鋼板通過螺栓連接而成，行走安裝架20靠近x軸橫梁22的一側為兩端開口的長方體箱體，行走安裝架20套設在x軸橫梁22的外側，z軸行走機構4安裝在行走安裝架20的一側。行走安裝架20上側的鋼板上部和下側的鋼板下部均設有加強筋，且加強筋為由靠近z軸行走機構4的一側至另一側逐漸變窄的錐形，從而保證行走安裝架20的強度，避免單側的載荷對行走安裝架20造成損壞。

x軸導向機構有兩個，分別設置在x軸橫梁22的上下兩側，且上側的x軸導向機構設置遠離z軸行走機構4的一側，下側的x軸導向機構設置在靠近z軸行走機構4的一側，從而能夠對行走安裝架20受到的單側載荷進行抵消，保證了行走安裝架20的穩(wěn)定性與精度。

x軸導向機構包括行走安裝架20上的滑塊以及設置在x軸橫梁22上的滑軌?；瑝K與滑軌相配合，對行走安裝架20的移動進行導向?；壙梢詾樘菪位颉癟”形滑軌，滑塊上設有與滑軌相配合的燕尾槽或“T”形滑槽。

在遠離x軸電機19的一端的同步帶輪上同軸安裝有編碼器，編碼器能夠將x軸電機19的轉速信號反饋給變頻器，從而通過變頻器控制x軸電機19的轉速，進而控制x軸行走機構3的行走速度，還能夠檢測x軸電機19轉過的角度，從而檢測沿x軸方向行走的距離。

在x軸橫梁22的兩端設有對行走安裝架20進行限位的限位塊。

如圖9所示：z軸行走機構包括z軸立柱23以及帶動z軸立柱23升降的升降機構。z軸立柱23滑動安裝在行走安裝架20上，且z軸立柱23與行走安裝架20之間設有z軸導向機構，z軸導向機構能夠對z軸立柱23的升降進行導向，從而保證z軸立柱23升降的穩(wěn)定性。w軸旋轉機構6與z軸立柱23的下端固定連接。行走安裝架20上還設有重力平衡機構，重力平衡機構用于平衡z軸立柱23以及安裝在z軸立柱23上的機構的重力，從而保證z軸立柱23的穩(wěn)定。

重力平衡機構包括平衡氣缸27以及z軸鏈條28，平衡氣缸27的下端安裝在行走安裝架20上，平衡氣缸27的軸線與z軸立柱23的軸線平行設置。z軸鏈條28的下端與z軸立柱23的中部固定連接，上部與平衡氣缸27的活塞桿固定連接，從而對z軸立柱23的重力進行平衡，減小了升降機構承受的力，從而使升降機構的行走更加平穩(wěn)，進而保證了工作的精度。平衡氣缸27連接有調壓閥，從而使平衡氣缸27內的氣壓維持平衡，對z軸立柱23的重量進行平衡，而且能夠避免斷電時z軸立柱23掉落，使用安全。

平衡氣缸27的上方安裝有重力平衡張緊機構。重力平衡張緊機構包括z軸同步帶張緊輪25，z軸同步帶張緊輪25轉動安裝在平衡氣缸27的活塞桿上，并隨平衡氣缸27的活塞桿同步升降，z軸鏈條28的上端繞過z軸同步帶張緊輪25后與平衡氣缸27的活塞桿固定連接。z軸同步帶張緊輪25的下方設有調節(jié)z軸同步帶張緊輪25高度的螺栓，螺栓通過z軸同步帶張緊輪25的軸向上推動z軸同步帶張緊輪25，并將z軸鏈條28張緊。

平衡氣缸27和z軸立柱23之間設有用于導向的平衡導向機構。平衡導向機構包括導向軸24和導向套26，導向軸24的下端與平衡氣缸27的活塞桿的上端固定連接，并隨平衡氣缸27的活塞桿同步升降，且導向軸24與平衡氣缸27的軸線平行。導向套26與z軸立柱23固定連接，導向套26滑動套設在導向軸24外側。導向套26對導向軸24的運動進行導向，從而保證平衡氣缸27的活塞桿豎直升降，避免由于z軸立柱23在升降時發(fā)生傾斜，對平衡氣缸27造成損壞。

平衡導向機構有兩個，對稱設置在平衡氣缸27的兩側，從而更好地對平衡氣缸27進行保護。

升降機構包括z軸鏈條以及z軸動力單元。z軸鏈條的上端固定在z軸立柱23的頂端，z軸鏈條的下端固定在z軸立柱23的底端。Z軸動力單元通過z軸鏈輪30與z軸鏈條相連，并帶動z軸立柱23升降。

z軸導向機構有三個，z軸導向機構分別設置在z軸立柱23相對的兩側，z軸立柱23安裝z軸鏈條的一側設有一個導向機構，與安裝z軸鏈條的一側相對的一側安裝有兩個z軸導向機構，能夠很好地對z軸立柱23帶來的載荷進行分配，從而保證z軸立柱23運行平穩(wěn)。

z軸導向機構包括設置在z軸立柱23上的滑軌以及行走安裝架20上的滑塊，滑塊和滑軌相配合，從而對z軸立柱23的移動進行導向。

z軸立柱23的上下兩端均設有限位塊，從而對z軸立柱23的升降進行限位。

如圖10~11所示：z軸動力單元為z軸電機29，z軸電機29通過z軸鏈輪30帶動z軸立柱23升降。z軸電機29固定在行走安裝架20上，z軸鏈輪30與z軸電機29的輸出軸相連， z軸鏈輪30與z軸鏈條相配合，從而實現(xiàn)z軸立柱23的升降。z軸鏈條有三排。行走安裝架20靠近z軸立柱23的一側為由鋼板通過螺栓固定連接而成的上下兩端開口的長方體箱體，z軸立柱23設置在行走安裝架20一側內。z軸鏈輪30安裝在行走安裝架20內。行走安裝架20的上側開設有通孔，且行走安裝架20上側還通過螺栓安裝有與該通孔同軸的法蘭盤，z軸電機29的輸出軸穿過法蘭盤和通孔后與z軸鏈輪30相連，并通過螺栓固定在法蘭盤上，既方便了z軸電機29的拆卸維護，又避免了各個機構之間相互妨礙。

z軸鏈輪30有豎向設置的三個，z軸電機29的輸出軸與中部的z軸鏈輪30同軸連接，并帶動中部z軸鏈輪30轉動。上側和下側的z軸鏈輪30分別設置在z軸鏈條遠離z軸立柱23的一側，中部的z軸鏈輪30設置在z軸鏈條和z軸立柱23之間，上側和下側的z軸鏈輪30的軸線與z軸立柱23之間的距離相等，且小于中部的z軸鏈輪30的軸線與z軸立柱23的距離，增大了z軸鏈輪30與z軸鏈條之間的包角，從而提高了z軸鏈輪30與z軸鏈條之間的嚙合強度，從而保證了使z軸鏈輪30能夠通過z軸鏈條帶動z軸立柱23升降。在中部的z軸鏈輪30上同軸安裝有編碼器，編碼器能夠檢測z軸電機29的轉速和轉過的角度，從而檢測z軸立柱23升降的速度和距離。

如圖12~13所示：抓取機構7包括棧板抓取機構以及瓷磚抓取機構。棧板抓取機構和瓷磚抓取機構均安裝在抓取機構主體45上，抓取機構主體45為長方體殼體。w軸旋轉機構6的輸出鏈輪與抓取機構主體45的中部固定連接，并帶動抓取機構7同步轉動。

棧板抓取機構包括棧板抓取手指47以及推動棧板抓取手指47伸開與夾緊的手指動力單元。棧板抓取手指47為V形，且棧板抓取手指47的一端與手指動力單元相連，另一端設有用于對抓取的棧板進行阻擋的擋板，避免在抓取過程中棧板滑落，從而造成危險。棧板抓取手指47有四個，分別設置在抓取機構主體45的四個角上。棧板抓取手指47安裝在手指安裝板43上，手指安裝板43與手指動力單元固定連接。

抓取機構主體45上設有棧板夾緊導向板42，棧板夾緊導向板42與棧板抓取手指47一一對應，棧板夾緊導向板42固定在抓取機構主體45的側面上。棧板夾緊導向板42的自由端為由下至上逐漸內凹弧形。棧板抓取手指47鉸接在手指安裝板43上，且棧板抓取手指47與手指安裝板43之間設有扭簧，從而使棧板抓取手指47在脫離棧板夾緊導向板42時處于張開狀態(tài)。棧板抓取手指47上轉動安裝有手指導向軸承46，手指導向軸承46設置在鉸接點與棧板夾緊導向板42之間。手指動力單元推動棧板抓取手指47分別向左右兩側運動，從而使棧板抓取手指47脫離棧板夾緊導向板42，棧板抓取手指47在扭簧和棧板抓取手指47重力的作用下處于張開狀態(tài)；手指動力單元帶動棧板抓取手指47由兩側向中間運動，使手指導向軸承46進入棧板夾緊導向板42的自由端，棧板夾緊導向板42對棧板抓取手指47進行導向，從而完成對棧板的抓取夾緊。

瓷磚抓取機構包括瓷磚夾板48以及推動瓷磚夾板48軸向移動的夾板動力單元。瓷磚夾板48的上端安裝在夾板安裝板49上，另一端為自由端。夾板動力單元與夾板安裝板49相連，并推動夾板安裝板49水平移動，從而實現(xiàn)瓷磚的夾緊和松開。瓷磚夾板48與瓷磚接觸的一側設有橡膠，一方面用于增大與瓷磚的摩擦，另一方面能夠產生緩沖作用，避免與瓷磚發(fā)生碰撞，從而損壞瓷磚。瓷磚夾板48的下端向中部傾斜，從而能夠更好的夾緊瓷磚。

當沿厚度方向抓取瓷磚時，瓷磚夾板48可以安裝在夾板安裝板49靠近抓取機構主體45中部的一端，當沿寬度或長度方向抓取瓷磚時，瓷磚夾板48安裝在夾板安裝板49靠近抓取機構主體45外側的一端。用于相互配合夾緊瓷磚的兩塊瓷磚夾板48為一對，瓷磚夾板48有兩對，夾板安裝板49與瓷磚夾板48一一對應。

在抓取機構主體45的上方設有瓷磚抓取限位單元。瓷磚抓取限位單元為夾板限位光電開關44，每一對夾板限位光電開關44有兩個，兩個夾板限位光電開關44分別用于檢測夾板動力單元的起始位置和終止位置，從而完成限位。夾板限位光電開關44有兩對，分別對驅動兩對瓷磚夾板48運動的夾板動力單元進行限位。

本抓取機構7既能夠完成對棧板的抓取，又能夠實現(xiàn)對瓷磚的抓取，自動化程度高，而且棧板放置的精度高，在碼垛時不會使瓷磚傾斜，使用方便。

如圖14所示：手指動力單元與手指安裝板43之間設有棧板傳動機構。手指動力單元為棧板抓取氣缸51，棧板抓取氣缸51有一個，且安裝在抓取機構主體45的中部，棧板抓取氣缸51的活塞桿與棧板傳動機構相連，手指安裝板43與棧板傳動機構相連。

棧板傳動機構包括棧板抓取齒輪55以及棧板抓取齒條56。棧板抓取齒輪55轉動安裝在抓取機構主體45內，且棧板抓取齒輪55的軸線豎直設置。棧板抓取齒條56有兩個，對稱設置在棧板抓取齒輪55的兩側，且兩個棧板抓取齒條56的一端伸出抓取機構主體45并與手指安裝板43固定連接。棧板抓取氣缸51與一個棧板抓取齒條56固定連接，并推動該棧板抓取齒條56軸向移動，該棧板抓取齒條56通過棧板抓取齒輪55帶動另一個棧板抓取齒條56向相反的方向運動，從而兩側棧板抓取手指47的同步開合。

棧板抓取齒條56的外側設有將棧板抓取手指56壓緊在棧板抓取齒輪55上的軸承，軸承通過螺栓安裝在抓取機構主體45上。

夾板動力單元有兩個，兩個夾板動力單元分別設置在棧板抓取氣缸51的兩側，并分別驅動兩對瓷磚夾板48的開合。每個夾板動力單元包括有兩個夾板開合氣缸50，且兩個夾板開合氣缸50的活塞桿固定連接，并同步運動。夾板限位光電開關44通過檢測夾板開合氣缸50的活塞桿的位置，來對瓷磚夾板48進行限位。

夾板動力單元與夾板安裝板49之間設有夾板傳動機構。夾板傳動機構包括夾板開合齒輪52以及夾板開合齒條53。夾板開合齒輪52轉動安裝在抓取機構主體45上，且夾板開合齒輪52的軸線豎直設置。夾板開合齒條53有兩個，對稱設置在夾板開合齒輪52兩側，兩個夾板開合齒條53分別與安裝同一對瓷磚夾板48的夾板安裝板49固定連接。兩個夾板開合氣缸50的活塞桿與一個夾板開合齒條53相連，并帶動該夾板開合齒條53運動，該夾板開合齒條53通過夾板開合齒輪52帶動另一個夾板開合齒條53向相反的方向運動。夾板開合齒條53的兩側分別設有推動夾板開合齒條53壓緊夾板開合齒輪52的軸承。

棧板抓取齒輪55的下方設有瓷磚感應器54，瓷磚感應器54用于檢測瓷磚夾板48是否抓取瓷磚以及檢測棧板抓取手指47是否抓取有棧板。

該機械手的工作過程如下：首先行走機構帶動抓取機構7抓取棧板，并將棧板放置在指定位置。然后行走機構再帶動抓取機構7抓起瓷磚，并將瓷磚依次放置在棧板上，從而對瓷磚進行碼垛。該機械手相比與傳統(tǒng)的機械手增加了自由度，使該機械手的抓取機構能夠繞z軸旋轉，從而使本機械手的碼垛方式多樣，碼垛的方式可以根據(jù)用戶需求進行設定。

由于y軸行走機構2、x軸行走機構3、z軸行走機構4以及w軸旋轉機構6均安裝有編碼器，在抓取機構7靠近瓷磚時，抓取機構7的行走或轉動速度較慢，在對瓷磚轉運過程中，抓取機構7的速度較快，極大地提高了工作效率，而且不會與瓷磚發(fā)生碰撞從而損壞瓷磚。此外，抓取機構7在與生產線配合時，當瓷磚的生產較快時，抓取機構7的運動也較快，當瓷磚生產較慢時，抓取機構7的運動也較慢，既配合了生產線，又避免了抓取機構7運行過快而造成能量浪費的現(xiàn)象。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。