一種五自由度的碼垛機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械手，尤其是一種具有五自由度的碼垛機(jī)械手，屬于機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的不斷推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)、焊接、裝配等方面的應(yīng)用越來越廣。尤其對于碼垛作業(yè)，工業(yè)機(jī)器人替代人完成工件搬運(yùn)，能大大降低碼垛工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善碼垛工人的工作質(zhì)量。面對當(dāng)前各行各業(yè)對碼垛工業(yè)機(jī)器人需要量的增大，如何提高此類機(jī)器人的工作柔性及其性價(jià)比，成為了開發(fā)和應(yīng)用時(shí)的關(guān)注熱點(diǎn)。
[0003]中國專利CN201310066761.2公開了一種碼垛機(jī)器人及其控制方法，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的精確定位和控制，主要包括升降裝置、擺動(dòng)裝置、抓取裝置、檢測裝置。但該碼垛機(jī)器人旋轉(zhuǎn)臂是固定長度，使其碼垛作業(yè)能力受到了一定限制。
[0004]中國專利CN201310692170.6公開了一種多自由度碼垛機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的空間運(yùn)動(dòng)，末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)慣量小，主要包括多個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)閉環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)串聯(lián)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主鏈，但是復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu)使其造價(jià)較高，這給碼垛機(jī)器人的應(yīng)用推廣受到了一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的碼垛機(jī)械手中還沒有具備五個(gè)自由的機(jī)械手，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種五自由度的碼垛機(jī)械手，包括組合立柱、提升組件、旋轉(zhuǎn)組件、抱夾組件和手持控制器；
[0007]組合立柱包括圓型基座、豎直固定安裝在圓型基座上的方型管以及水平封蓋在方型管頂部的蓋板；方型管的左側(cè)內(nèi)壁和右側(cè)內(nèi)壁上分別豎直設(shè)有一條相對的半圓型導(dǎo)軌；方型管的前側(cè)外壁上豎直設(shè)有升降導(dǎo)軌；
[0008]提升組件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、鏈輪組、上鏈條、左鏈條、右鏈條、牽引重塊以及滑移殼體；驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定安裝在蓋板上；鏈輪組的轉(zhuǎn)軸兩端轉(zhuǎn)動(dòng)式安裝在左側(cè)內(nèi)壁和右側(cè)內(nèi)壁上，且在鏈輪組的轉(zhuǎn)軸上依次設(shè)有左鏈輪、中鏈輪和右鏈輪；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上設(shè)有上鏈輪，上鏈條穿過蓋板后鏈接上鏈輪和中鏈輪；左鏈條與左鏈輪相嚙合，右鏈條與右鏈輪相嚙合；牽引重塊位于方型管內(nèi)，且在牽引重塊上設(shè)有四個(gè)導(dǎo)向輪；導(dǎo)向輪嵌于半圓型導(dǎo)軌上，并可沿半圓型導(dǎo)軌上下滾動(dòng)；滑移殼體的后側(cè)面設(shè)有滑塊，滑塊嵌于升降導(dǎo)軌上，并可沿升降導(dǎo)軌上下滑動(dòng)；左鏈條和右鏈條的一端均固定安裝在牽引重塊上，另一端均穿過方型管的前側(cè)壁后固定安裝在滑移殼體上；
[0009]旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)臂、擺動(dòng)氣缸以及氣缸固定板；旋轉(zhuǎn)臂包括固定套管、伸縮桿以及前后伸縮氣缸；前后伸縮氣缸固定安裝在固定套管內(nèi)，伸縮桿的一端插于固定套管內(nèi)，并與前后伸縮氣缸的活塞桿頂端固定連接；固定套管的下側(cè)面垂直安裝有一根旋轉(zhuǎn)軸；旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)式安裝在滑移殼體的頂部；氣缸固定板安裝在滑移殼體的右側(cè)面上，擺動(dòng)氣缸的底座擺動(dòng)式安裝在氣缸固定板上，擺動(dòng)氣缸的活塞桿頂端擺動(dòng)式安裝在固定套管的右側(cè)面上，并驅(qū)動(dòng)固定套管水平方向擺動(dòng)；
[0010]抱夾組件包括矩型支撐框、“H”形右支架、“H”形左支架、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸；矩型支撐框的中心處豎直設(shè)有一根旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)式安裝在伸縮桿上；矩型支撐框的前后兩側(cè)長度邊緣均設(shè)有滑移導(dǎo)軌；“H”形右支架兩個(gè)頂端的相對內(nèi)偵_設(shè)滑槽，“H”形左支架兩個(gè)頂端的相對內(nèi)側(cè)也均設(shè)有滑槽；“H”形右支架的兩個(gè)滑槽以及“H”形左支架的兩個(gè)滑槽均嵌在矩型支撐框兩側(cè)的滑移導(dǎo)軌上，且“H”形右支架與“H”形左支架可沿滑移導(dǎo)軌相對滑動(dòng)；“H”形右支架的兩個(gè)頂端之間連接有右橫梁，“H”形左支架的兩個(gè)頂端之間連接有左橫梁；右伸縮氣缸的底座擺動(dòng)式安裝在伸縮桿的右側(cè)面上，左伸縮氣缸的底座擺動(dòng)式安裝在伸縮桿的左側(cè)面上；右伸縮氣缸與伸縮桿的擺動(dòng)連接點(diǎn)以及左伸縮氣缸與伸縮桿的擺動(dòng)連接點(diǎn)之間的連線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軸的中心，且與伸縮桿相垂直；右伸縮氣缸的活塞桿頂端擺動(dòng)式安裝在右橫梁上，左伸縮氣缸的活塞桿頂端擺動(dòng)式安裝在左橫梁上；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸的底座擺動(dòng)式安裝在伸縮桿的頂端，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸的活塞桿頂端通過連接桿擺動(dòng)式安裝在矩型支撐框的一個(gè)頂角處；“H”形右支架和“H”形左支架的下側(cè)均設(shè)有一根卡爪梁，兩根卡爪梁的下側(cè)都至少設(shè)有兩個(gè)相對彎折的卡爪；
[0011]手持控制器分別與驅(qū)動(dòng)電機(jī)、擺動(dòng)氣缸、前后伸縮氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸相連，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)、擺動(dòng)氣缸、前后伸縮氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸協(xié)調(diào)工作。
[0012]采用手持控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)、前后伸縮氣缸、擺動(dòng)氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸使機(jī)械手具備五個(gè)自由度的工作空間，完全能夠滿足碼垛需要，且結(jié)構(gòu)簡單，大大降低了生產(chǎn)成本；采用牽引重塊能夠在一定程度上與滑移殼體的承載力相平衡，降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作強(qiáng)度，提高了驅(qū)動(dòng)的便捷性；采用導(dǎo)向輪與半圓型導(dǎo)軌的配合，使?fàn)恳貕K在方型管內(nèi)不會(huì)晃動(dòng)，提高了升降的穩(wěn)定性；采用滑塊嵌于升降導(dǎo)軌上，使滑移殼體的升降具有方向性，不會(huì)在升降過程中發(fā)生晃動(dòng)，提高了碼垛的穩(wěn)定性。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定方案，滑移殼體內(nèi)豎直設(shè)有一根支撐套管，支撐套管內(nèi)設(shè)有軸承，旋轉(zhuǎn)軸通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)式安裝在滑移殼體的頂部。軸通過軸承將旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)式安裝在滑移殼體的頂部，降低了旋轉(zhuǎn)臂的擺動(dòng)阻力，有效提高旋轉(zhuǎn)臂的擺動(dòng)性能。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案，固定套管的內(nèi)壁設(shè)有導(dǎo)向塊，伸縮桿側(cè)面設(shè)有與導(dǎo)向塊相對應(yīng)的滑槽；導(dǎo)向塊嵌于滑槽內(nèi)，并可沿滑槽來回滑動(dòng)。采用導(dǎo)向塊嵌于滑槽內(nèi)，能夠防止伸縮桿在固定套管內(nèi)相對轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步提高了碼垛的穩(wěn)定性。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案，方型管的前側(cè)外壁下邊緣處設(shè)有殼體定位傳感器，方型管前側(cè)內(nèi)壁下邊緣處設(shè)有重塊定位傳感器，殼體定位傳感器以及重塊定位傳感器均與手持控制器相連。采用殼體定位傳感器和重塊定位傳感器能夠雙重定位機(jī)械手的升降高度，有效提高了碼垛的定位精度。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案，滑移殼體的左右兩側(cè)均設(shè)有一個(gè)限制旋轉(zhuǎn)臂擺動(dòng)角度的限位傳感器，限位傳感器與手持控制器相連。采用限位傳感器能夠防止旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)超過極限，對機(jī)械手進(jìn)行了有效保護(hù)。
[0017]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定方案，限位傳感器為光電接近開關(guān)、電感接近開關(guān)、電容接近開關(guān)或霍爾接近開關(guān)。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果在于:(I)采用手持控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)、前后伸縮氣缸、擺動(dòng)氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸使機(jī)械手具備五個(gè)自由度的工作空間，完全能夠滿足碼垛需要，且結(jié)構(gòu)簡單，大大降低了生產(chǎn)成本；(2)采用牽引重塊能夠在一定程度上與滑移殼體的承載力相平衡，降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作強(qiáng)度，提高了驅(qū)動(dòng)的便捷性；
(3)采用導(dǎo)向輪與半圓型導(dǎo)軌的配合，使?fàn)恳貕K在方型管內(nèi)不會(huì)晃動(dòng)，提高了升降的穩(wěn)定性；(4)采用滑塊嵌于升降導(dǎo)軌上，使滑移殼體的升降具有方向性，不會(huì)在升降過程中發(fā)生晃動(dòng)，提高了碼垛的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的方型管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型的方型管側(cè)壁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型的方型管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型的鏈輪組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型的導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本實(shí)用新型的提升組件安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8為本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9為本實(shí)用新型的滑移殼體結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0028]圖10為本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0029]圖11為本實(shí)用新型的抱夾組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖12為本實(shí)用新型的抱夾組件與旋轉(zhuǎn)臂組合結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1-12所示，本實(shí)用新型的五自由度的碼垛機(jī)械手，包括組合立柱1、提升組件2、