專(zhuān)利名稱(chēng)：正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，這種機(jī)械手是在主軸夾頭和工件供給部分及運(yùn)出部分間搬運(yùn)工件用的。
至今，自動(dòng)車(chē)床上都設(shè)有作為正交三軸機(jī)械手的龍門(mén)式裝料裝置，把工件供給主軸夾頭，或者把加工后的制品從主軸夾頭那里運(yùn)出，這種技術(shù)都已是公知的。這種龍門(mén)式裝料裝置的結(jié)構(gòu)是把門(mén)型的載荷架直立地設(shè)置在車(chē)床的基座上，在這載荷架的橫梁上配置著移動(dòng)體，由馬達(dá)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)行進(jìn)輪、使這移動(dòng)體沿左右(X軸)方向行進(jìn)；在這移動(dòng)體上設(shè)置著能沿前后(Z)軸方向移動(dòng)的滑動(dòng)體，用另一個(gè)馬達(dá)使這滑動(dòng)體前后滑動(dòng)；在這滑動(dòng)體上設(shè)置著能沿上下(Y軸)方向移動(dòng)的升降桿，再用另一個(gè)馬達(dá)使這升降桿升降；在這升降桿下部配設(shè)著載荷頭，用這載荷頭上所設(shè)置的載荷夾頭就能夾持工件、并進(jìn)行交接。
由于這種以前的龍門(mén)式裝料裝置做成用不同的馬達(dá)使其分別向X軸、Y軸、Z軸移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，為了提高這些馬達(dá)的定位精度均使用伺服馬達(dá)，因此成本較高，而且因馬達(dá)自身的重量使移動(dòng)體的重量增加，由此就必需把支撐移動(dòng)體的載荷架也做成較堅(jiān)固笨重的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明就是為了解決上述的問(wèn)題而作出的，其目的是提供一種用一個(gè)馬達(dá)就能分別使三軸驅(qū)動(dòng)的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、成本低的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置包括能相對(duì)于行進(jìn)機(jī)架沿X軸方向移動(dòng)的移動(dòng)體、相對(duì)于這個(gè)移動(dòng)體、能沿Z軸方向移動(dòng)的滑動(dòng)體和相對(duì)于這個(gè)滑動(dòng)體能沿Y軸方向移動(dòng)的升降體；把這三軸方向的動(dòng)力傳遞做成由皮帶輪和皮帶，從行進(jìn)架上所設(shè)置的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)向下游側(cè)串聯(lián)地驅(qū)動(dòng)；在X軸方向、Y軸方向、Z軸方向的動(dòng)力傳遞部分的各個(gè)設(shè)定位置上設(shè)置制動(dòng)裝置，通過(guò)對(duì)這制動(dòng)裝置的作用和不作用的有選擇地轉(zhuǎn)換就能分別使各軸驅(qū)動(dòng)；用設(shè)置在行進(jìn)架上的一個(gè)馬達(dá)就能驅(qū)動(dòng)正交三軸機(jī)械手。
本發(fā)明提供一種正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，包括能相對(duì)于行進(jìn)機(jī)架、沿X軸方向移動(dòng)的移動(dòng)體，能相以于這個(gè)移動(dòng)體、沿Z軸方向移動(dòng)的滑動(dòng)體；和能相對(duì)這個(gè)滑動(dòng)體、沿Y軸方向移動(dòng)的升降體，其特征在于它是把這三軸方向的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)設(shè)計(jì)成串聯(lián)的；在各個(gè)動(dòng)力傳遞部分設(shè)置制動(dòng)裝置，通過(guò)對(duì)制動(dòng)裝置的作用或不作用的有選擇地轉(zhuǎn)換，用一個(gè)馬達(dá)就能分別使各軸驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的目的還可以如下方式達(dá)到所述的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于上述的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)由設(shè)置在與X軸、Y軸和Z軸相對(duì)應(yīng)的各個(gè)移動(dòng)體上的皮帶機(jī)構(gòu)；和與這皮帶機(jī)構(gòu)相結(jié)合地支承該皮帶機(jī)構(gòu)、支承在上述移動(dòng)體的面對(duì)著的側(cè)面上的皮帶輪構(gòu)成；是由上述的制動(dòng)裝置控制該皮帶輪回轉(zhuǎn)的。
所述的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于上述的制動(dòng)裝置由設(shè)置在移動(dòng)體的停止位置上的掛鉤和解除與這掛鉤的結(jié)合的制動(dòng)裝置構(gòu)成。
用具有這種結(jié)構(gòu)的裝置，如圖3所示，在對(duì)Z軸方向進(jìn)行制動(dòng)的作為制動(dòng)裝置的電磁制動(dòng)器32、和對(duì)Y軸方向進(jìn)行制動(dòng)的作為制動(dòng)裝置的電磁制動(dòng)器45接通，使作為X軸方向的制動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)螺旋管33的制動(dòng)解除時(shí)，就能由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10的驅(qū)動(dòng)，使移動(dòng)體9相對(duì)于行進(jìn)機(jī)架3沿X軸方向移動(dòng)；在使旋轉(zhuǎn)螺旋管33的結(jié)合片33a與掛鉤17～20中的任意一個(gè)結(jié)合后、使移動(dòng)體9固定在行進(jìn)機(jī)架3上，使電磁制動(dòng)器32接通、使電磁制動(dòng)器45斷開(kāi)、使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)時(shí)，就能使升降體40沿Y軸方向移動(dòng)；在使結(jié)合片與掛鉤17～20中的任意一個(gè)結(jié)合后、使電磁制動(dòng)器32斷開(kāi)、使電磁制動(dòng)器45接通、使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)時(shí)，就能使滑動(dòng)體35相對(duì)于移動(dòng)體9沿Z軸方向移動(dòng)。


圖1是表示配備著本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手和工件供給裝置和輸出傳送帶的整個(gè)自動(dòng)車(chē)床的正面圖，圖2是本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置的立體圖，圖3是表示本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作原理圖。
下面參照著附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，圖1是配備本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手和工件供給裝置及輸出傳送帶的整個(gè)自動(dòng)車(chē)床的正面圖，圖2是本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置的立體圖，圖3是表示本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作原理圖。
下面，參照?qǐng)D1，說(shuō)明裝有本發(fā)明的正交三軸機(jī)械手的雙軸型自動(dòng)車(chē)床的整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)，即它是在基座1上設(shè)置著車(chē)床A，在這車(chē)床A的兩側(cè)、直立地設(shè)置正交三軸機(jī)械手B的承載架的支柱2、2；在這支柱2、2的上部、橫向地架設(shè)著行進(jìn)機(jī)架3，在行進(jìn)機(jī)架3上、放置著下述的移動(dòng)體9。車(chē)床A的主軸夾頭4、4在基座1中央的上方，從主軸箱突出；在這主軸夾頭4、4的側(cè)邊，六角刀架7、7能前后滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)地突設(shè)著，在這六角刀架7、7的外周面上設(shè)有多種切削刀具；使這六角刀架7、7回轉(zhuǎn)并選取加工時(shí)所要用的切削刀具，使夾住工件的主軸回轉(zhuǎn)，同時(shí)使六角刀架7前后左右地滑動(dòng)，就能進(jìn)行切削加工。5是操作盤(pán)，6是切屑排出傳送帶。
另外，在車(chē)床A的右側(cè)設(shè)置著工件送進(jìn)器C、在左側(cè)設(shè)置著制品運(yùn)出傳送帶D，在這車(chē)床A和工件送進(jìn)器C及制品運(yùn)出傳送帶D之間設(shè)置著本發(fā)明的能搬運(yùn)工件的正交三軸機(jī)械手B。即如圖2、圖3所示，正交三軸機(jī)械手B這裝置被橫向地架設(shè)在上述的行進(jìn)機(jī)架3和工件送進(jìn)器C及制品運(yùn)出傳送帶D的上方，在行進(jìn)機(jī)架3的右端固定著由伺服馬達(dá)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10，在這驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10的驅(qū)動(dòng)軸10a上固定著皮帶輪11，在行進(jìn)機(jī)架3左端、能自由回轉(zhuǎn)地由支軸支承著從動(dòng)皮帶輪12，在皮帶輪11、12之間纏繞著同步皮帶13。
另一方面，在上述的行進(jìn)機(jī)架3上附設(shè)著行進(jìn)軌道3a，移動(dòng)體9被做成能沿著這行進(jìn)軌道3a(沿X軸方向)移動(dòng)，在這移動(dòng)體9前部的呈三角形的三個(gè)頂點(diǎn)位置上、能自由回轉(zhuǎn)地設(shè)置著皮帶輪14、15、16，上述同步皮帶13的中間部分、成“Z”字狀地纏繞在這些皮帶輪14、15、16上。在行進(jìn)機(jī)架3的前面、分別在工件送進(jìn)器C的上方、主軸夾頭4、4的上方和制品運(yùn)出傳送帶D的上方、設(shè)置著使移動(dòng)體9停止用的作為制動(dòng)裝置的掛鉤17、18、19、20，這些掛鉤17、18、19、20分別形成凹部17a、18a、19a、20a，在移動(dòng)體9上設(shè)有旋轉(zhuǎn)螺旋管33，它帶有能與上述凹部17a、18a、19a、20a結(jié)合的結(jié)合片33a，通常、旋轉(zhuǎn)螺旋管33使結(jié)合片處于自由狀態(tài)，當(dāng)移動(dòng)到上述掛鉤17、18、19、20中的任意一個(gè)位置上時(shí)，結(jié)合片33a就能滑入凹部17a、18a、19a、20a，使移動(dòng)體9停止移動(dòng)。在想要使結(jié)合片從這位置上的掛鉤脫出時(shí)，使旋轉(zhuǎn)螺旋管33動(dòng)作，從而使結(jié)合片33a回轉(zhuǎn)，使其從凹部脫出，就使結(jié)合解除，若使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)、就能使移動(dòng)體9在行進(jìn)機(jī)架3上移動(dòng)。但在移動(dòng)體9的行進(jìn)軌道3a的嵌接部設(shè)置制動(dòng)裝置，就能做成使其在任意位置上停止的結(jié)構(gòu)。
設(shè)置在上述移動(dòng)體9前部的三個(gè)皮帶輪中的中央一個(gè)皮帶輪15被固定在回轉(zhuǎn)軸21上，這個(gè)回轉(zhuǎn)軸21能自由回轉(zhuǎn)地支承在移動(dòng)體9上，在這回轉(zhuǎn)軸21的后端固定著傘齒輪22、傘齒輪23與這傘齒輪22嚙合，傘齒輪23的軸24能自由回轉(zhuǎn)支承在移動(dòng)體9上，在這軸24的另一端固定著皮帶輪25，在移動(dòng)體9后部、能自由回轉(zhuǎn)支承著皮帶輪26，在皮帶輪25、26之間纏繞著同步皮帶27。與上述皮帶輪25、26及同步皮帶27平行地使皮帶輪28、29能自由回轉(zhuǎn)地支承在移動(dòng)體9上的前后，在皮帶輪28、29之間纏繞著皮帶30。在皮帶輪29的回轉(zhuǎn)軸31上連接著作為制動(dòng)裝置的電磁制動(dòng)器32，能使皮帶30的回轉(zhuǎn)停止。
而且，滑動(dòng)體35能沿前后方向(Z軸)自由滑動(dòng)地嵌在上述的移動(dòng)體9上，這個(gè)滑動(dòng)體35由底面通過(guò)連接板36固定在上述的皮帶30上，嵌接部35a設(shè)置在滑動(dòng)體35的前部上，升降體40沿上下(Y軸)方向能自由滑動(dòng)地嵌接在這嵌接部35a里，升降體40的下部設(shè)置著載荷頭41，載荷夾頭42、42相互錯(cuò)開(kāi)90度位置、向水平方向和垂直方向地配設(shè)，通過(guò)使載荷頭41回轉(zhuǎn)就能使載荷夾頭的相互位置發(fā)生變更。
皮帶輪37、38、39能自由回轉(zhuǎn)地配設(shè)在上述滑動(dòng)體35上的三角形的三個(gè)頂點(diǎn)位置上，上述的同步皮帶27的中間部分成“Z”字狀地纏繞在皮帶輪37、38、39上，固定著上述的中央位置上的皮帶輪38的回轉(zhuǎn)軸43能自由回轉(zhuǎn)地支承在滑動(dòng)體35上，在回轉(zhuǎn)軸43的另一端設(shè)有皮帶輪44和作為制動(dòng)裝置的電磁制動(dòng)器45，把這皮帶輪38、44、回轉(zhuǎn)軸43做成能制動(dòng)的，在皮帶輪44上纏繞著同步皮帶46，這同步皮帶46的一端固定在上述升降體40的上部40a上，另一端固定在升降體40的下部40b上；在滑動(dòng)體35的前部能自由回轉(zhuǎn)地設(shè)置著導(dǎo)引皮帶輪47、48，對(duì)上述的同步皮帶46進(jìn)行導(dǎo)引，使它能纏繞在皮帶輪44上。但也可用鏈子替代上述的同步皮帶、用鏈輪代替皮帶輪地形成正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置。
在要由這種結(jié)構(gòu)的正交三軸機(jī)械手B搬運(yùn)工件，使移動(dòng)體9左右地滑動(dòng)的場(chǎng)合下，使旋轉(zhuǎn)螺旋管33的結(jié)合片33a處在不與掛鉤17、18、19、20結(jié)合的狀態(tài)下，通過(guò)使電磁制動(dòng)器32動(dòng)作，皮帶30就不能回轉(zhuǎn)，就使滑動(dòng)體35變成不能前后移動(dòng)；而通過(guò)使電磁制動(dòng)器45動(dòng)作，皮帶輪44被固定在滑動(dòng)體上，就使升降體40變成不能上下移動(dòng)，同時(shí)皮帶輪38也變成不能回轉(zhuǎn)，使同步皮帶27變成不能回轉(zhuǎn)，通過(guò)傘齒輪23、22的傳動(dòng)，使皮帶輪15也不能回轉(zhuǎn)，從而形成使移動(dòng)體9被固定在同步皮帶13上的狀態(tài)。
在這種狀態(tài)下將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)時(shí)，移動(dòng)體9就能在行進(jìn)軌道3a上左右滑動(dòng)，在要從工件送進(jìn)器C夾住工件的情況下，使移動(dòng)體9移動(dòng)到掛鉤17的位置上，使結(jié)合片33a與之結(jié)合，從而使移動(dòng)體9停止；在要從工件送進(jìn)器C把工件夾持后、進(jìn)行搬運(yùn)、并將其夾持在主軸夾頭4上的情況下，使移動(dòng)體9移動(dòng)到掛鉤18或者掛鉤19的位置上，使結(jié)合片33a與之結(jié)合；在要從主軸夾頭4運(yùn)出制品、將其運(yùn)到制品搬運(yùn)傳送帶D上的情況下，使移動(dòng)體9移動(dòng)到掛鉤20的位置上，使結(jié)合片33a與之結(jié)合；在要從一個(gè)位置向另一個(gè)位置移動(dòng)時(shí)，使旋轉(zhuǎn)螺旋管33動(dòng)作，使結(jié)合片33a退出，把結(jié)合解除，就能使移動(dòng)體9向所要求的位置移動(dòng)。
當(dāng)需要在結(jié)合片33a與掛鉤結(jié)合的位置上，使升降體40上下移動(dòng)、進(jìn)行工件交接的場(chǎng)合下，當(dāng)把電磁制動(dòng)器45的動(dòng)作解除(使電磁制動(dòng)器32動(dòng)作)時(shí)，回轉(zhuǎn)軸43就能自由回轉(zhuǎn)，皮帶輪15也能自由回轉(zhuǎn)，當(dāng)將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)皮帶輪11作用，同步皮帶輪13就被回轉(zhuǎn)，把動(dòng)力傳給皮帶輪15、傘齒輪22、23、皮帶輪25、同步皮帶27、皮帶輪38、回轉(zhuǎn)軸43、皮帶輪44，使同步皮帶46回轉(zhuǎn)，就能使升降體40上下滑動(dòng)。而且升降體40的上下高度由傳感器檢測(cè)，最高上升位置是一定的，由停止位置下降到規(guī)定的高度來(lái)控制它的下降位置。
當(dāng)需要在主軸夾頭4、4和載荷夾頭42間交接工件的場(chǎng)合下，有必要使滑動(dòng)體35前后滑動(dòng)，這時(shí)使結(jié)合片33a與掛鉤18或19結(jié)合，在把移動(dòng)體9固定的狀態(tài)下，把電磁制動(dòng)器32的動(dòng)作解除，使電磁制動(dòng)器45動(dòng)作，這時(shí)，皮帶30就能自由回轉(zhuǎn)，就使滑動(dòng)體35能前后滑動(dòng)，而且，當(dāng)把升降體40固定在滑動(dòng)體35上時(shí)，皮帶輪38也就不能回轉(zhuǎn)，隨著同步皮帶27的回轉(zhuǎn)，滑動(dòng)體35就被前后滑動(dòng)。因此，在使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)、使同步皮帶13回轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)皮帶輪15、傘齒輪22、23、皮帶輪24作用，同步皮帶27就被回轉(zhuǎn)，就能使滑動(dòng)體35前后滑動(dòng)。這滑動(dòng)體35的前后滑動(dòng)的位置也同樣由上述的傳感器檢測(cè)，在規(guī)定的位置上使其滑動(dòng)規(guī)定的距離地加以控制。
如上所說(shuō)，使電磁制動(dòng)器32、45接通，由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10的驅(qū)動(dòng)，能使移動(dòng)體9沿左右(X軸)移動(dòng)；在掛鉤17-20的任意一個(gè)位置上、使結(jié)合片33a與掛鉤17-20的凹部17a-20a結(jié)合，使移動(dòng)體9固定、并使電磁制動(dòng)器32接通，使電磁制動(dòng)器45斷開(kāi)，使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)時(shí)，就能使升降體40升降(即沿Y軸方向移動(dòng))；在使移動(dòng)體9固定的狀態(tài)下，把電磁制動(dòng)器32斷開(kāi)，把電磁制動(dòng)器45接通，使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)時(shí)，就能使滑動(dòng)體35前后滑動(dòng)(即沿Z軸方向移動(dòng))。
由于本發(fā)明具有上述的結(jié)構(gòu)，因而有下述的效果。即，用一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)就能分別使三軸驅(qū)動(dòng)，和以前的用三個(gè)伺服馬達(dá)使三軸驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)相比，能使行進(jìn)機(jī)架和移動(dòng)體重量減輕，能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本降低；此外，由于以前是用伺服馬達(dá)、由滾動(dòng)絲杠使其移動(dòng)，而本發(fā)明是由同步皮帶就能驅(qū)動(dòng)，因而能使重量更加減輕。
權(quán)利要求
1.一種正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，包括能相對(duì)于行進(jìn)機(jī)架、沿X軸方向移動(dòng)的移動(dòng)體，能相以于這個(gè)移動(dòng)體、沿Z軸方向移動(dòng)的滑動(dòng)體；和能相對(duì)這個(gè)滑動(dòng)體、沿Y軸方向移動(dòng)的升降體，其特征在于它是把這三軸方向的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)設(shè)計(jì)成串聯(lián)的；在各個(gè)動(dòng)力傳遞部分設(shè)置制動(dòng)裝置，通過(guò)對(duì)制動(dòng)裝置的作用或不作用的有選擇地轉(zhuǎn)換，用一個(gè)馬達(dá)就能分別使各軸驅(qū)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于上述的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)由設(shè)置在與X軸、Y軸和Z軸相對(duì)應(yīng)的各個(gè)移動(dòng)體上的皮帶機(jī)構(gòu)；和與這皮帶機(jī)構(gòu)相結(jié)合地支承該皮帶機(jī)構(gòu)、支承在上述移動(dòng)體的面對(duì)著的側(cè)面上的皮帶輪構(gòu)成；是由上述的制動(dòng)裝置控制該皮帶輪回轉(zhuǎn)的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于上述的制動(dòng)裝置由設(shè)置在移動(dòng)體的停止位置上的掛鉤和解除與這掛鉤的結(jié)合的制動(dòng)裝置構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用一個(gè)馬達(dá)就能驅(qū)動(dòng)正交三軸機(jī)械手的、行進(jìn)架和移動(dòng)體的重量均較輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的正交三軸機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置。
文檔編號(hào)B23Q7/04GK1129623SQ94113559
公開(kāi)日1996年8月28日 申請(qǐng)日期1994年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月24日
發(fā)明者中島章雄 申請(qǐng)人:村田機(jī)械株式會(huì)社