一種縮放式搬運機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種縮放式搬運機械手，包括基座、擺臂、擺臂驅動組件、橫臂、橫臂驅動組件、卡爪和卡爪驅動組件，基座下方對稱設置兩個擺臂，且擺臂與基座的連接處設置擺臂驅動組件，每個擺臂的下端對稱設置兩個橫臂，每個擺臂內對應設有一組橫臂驅動組件，每個橫臂的末端設有一個卡爪，橫臂內對應設有一組卡爪驅動組件。其夾持方法是兩個擺臂先對稱張開，然后橫臂向擺臂兩側展開，卡爪驅動組件先驅動卡爪伸出至超過待搬運物品的寬度，再驅動卡爪旋轉至卡爪的鉤邊與待搬運物品邊沿的底面平齊，最后驅動卡爪收縮勾住待搬運物品的邊沿。本機械手可隨時收縮合攏，結構精簡而緊湊，體積小，移動靈活，即使在空間狹窄的場所也能適應。
【專利說明】
一種縮放式搬運機械手
技術領域
[0001]本實用新型涉及產品包裝運輸技術領域，特別涉及一種縮放式搬運機械手。
【背景技術】
[0002]在自動化生產線中，應用工業機器人進行物品碼垛、卸垛、上料、下料等搬運工作已日益廣泛。實現搬運功能的機器人類型基本是相同的，但針對不同的物品外形，機器人需配套不同的機械手，才能順利抓取搬運物品。機械手種類形式較多，對于適用于箱體和板件搬運的機械手，較多采取夾持機構的形式。
[0003]傳統的夾持機械手，一般采用框架式結構，由固定夾板、活動夾板和驅動機構等組成。在氣缸驅動下，活動夾板移動，與固定夾板合攏或分開，實現夾持和放松的狀態。由于這類機械手工作時只有活動夾板的直線移動動作，因此不可避免存在兩個缺點:其一，機械手外形尺寸必須比待搬運對象要大，才能包容并夾取待搬運對象，由此造成其機構龐大，因而難以適應狹窄的工作場所;其二，機械手只能適應一個方向(活動夾板直線移動方向)的尺寸變化，難以適應長寬尺寸均變化較大的物品，因而其適應性較差。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構靈活緊湊、可適用于帶翻邊的箱體或平板物品夾持搬運的縮放式搬運機械手。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種縮放式搬運機械手，包括基座、擺臂、擺臂驅動組件、橫臂、橫臂驅動組件、卡爪和卡爪驅動組件，基座下方對稱設置兩個擺臂，且擺臂與基座的連接處設置擺臂驅動組件，每個擺臂的下端對稱設置兩個橫臂，每個擺臂內對應設有一組橫臂驅動組件，每個橫臂的末端設有一個卡爪，橫臂內對應設有一組卡爪驅動組件。
[0006]所述擺臂驅動組件包括電機、減速機、擺軸、軸承和齒輪組，擺軸有兩個，每個擺軸中部對應與一個擺臂固定連接，位于擺臂兩側的擺軸上設有軸承，擺軸通過軸承與基座連接，電機的輸出端設置減速機，減速機的輸出端與其中一個擺軸連接，兩個擺軸之間通過齒輪組連接，齒輪組設于擺軸的端部。即齒輪組包括規格相同并且相互嚙合的兩個齒輪，兩個擺軸中，與減速機連接的擺軸作為主動軸，另一擺軸作為從動軸，通過齒輪組的帶動，兩個擺軸同步轉動，從而實現兩個擺臂同時分開或合攏。
[0007]所述擺臂包括相連接的中空段和輔助支座，輔助支座設于中空段底部，中空段內設置橫臂驅動組件。
[0008]所述橫臂驅動組件包括橫臂驅動氣缸、第一鉸支和連桿，橫臂驅動氣缸與擺臂的中空段頂部固定連接，橫臂驅動氣缸的輸出端設有第一鉸支，第一鉸支處連接有兩個連桿，各連桿分別與擺臂一側的橫臂鉸接，連桿與橫臂的鉸接處設置第二鉸支。橫臂驅動氣缸動作時，通過兩個連桿帶動相應的兩個橫臂展開或回收，橫臂繞著第二鉸支擺動。
[0009]所述橫臂一端設有第三鉸支，并通過第三鉸支與擺臂的輔助支座鉸接。第三鉸支和輔助支座對橫臂起輔助支撐作用。
[0010]所述橫臂為槽式結構，橫臂內設置卡爪驅動組件。
[0011 ]所述卡爪驅動組件包括卡爪伸縮氣缸、卡爪旋轉氣缸、導軌、導桿和導套，卡爪伸縮氣缸與橫臂固定連接，卡爪伸縮氣缸的輸出端設置卡爪旋轉氣缸，卡爪旋轉氣缸的輸出端通過導桿與卡爪連接，導桿通過導套與橫臂連接，卡爪旋轉氣缸兩側設有導軌。其中，卡爪伸縮氣缸用于驅動卡爪伸出或收縮，使兩個卡爪之間的距離與待搬運物品的寬度相適應。卡爪旋轉氣缸用于驅動卡爪旋轉，使卡爪的鉤邊勾住待搬運物品的邊沿，實現對待搬運物品的穩定夾持。
[0012]所述基座頂部設有聯接座，機械手通過聯接座外接機器人。
[0013]上述縮放式搬運機械手的夾持方法，包括以下步驟:
[0014](I)擺臂驅動組件驅動兩個擺臂對稱張開，然后機械手運行至靠近待搬運物品表面；
[0015](2)橫臂驅動組件驅動橫臂向擺臂兩側展開，形成與擺臂相垂直的橫梁式結構；
[0016](3)卡爪驅動組件先驅動卡爪伸出至超過待搬運物品的寬度，再驅動卡爪旋轉至卡爪的鉤邊與待搬運物品邊沿的底面平齊，最后驅動卡爪收縮，使卡爪勾住待搬運物品的邊沿，此時，機械手的四個卡爪抓緊待搬運物品。
[0017]所述步驟(2)中，橫臂驅動組件驅動橫臂向擺臂兩側展開的具體過程為:橫臂驅動氣缸的活塞桿下行，通過連桿推動擺臂左右兩側的橫臂以第二鉸支為支點向下翻轉90°，使兩個橫臂形成張開狀態；
[0018]所述步驟(3)中，卡爪驅動組件驅動卡爪伸出時，通過卡爪伸縮氣缸推動卡爪旋轉氣缸直線移動，使導桿推動卡爪向前伸出；卡爪驅動組件驅動卡爪旋轉時，卡爪旋轉氣缸動作，通過導桿驅動卡爪轉動;卡爪驅動組件驅動卡爪收縮時，通過卡爪伸縮氣缸拉動旋轉氣缸，使導桿帶動卡爪回收。
[0019]本實用新型相對于現有技術，具有以下有益效果:
[0020]本伸縮式搬運機械手是一種靈活緊湊的機械手，適用于對翻邊的箱體及平板物品進行夾持搬運，機械手既可以收縮折疊，又可以舒張伸展，與傳統機械手相比較，本伸縮式搬運機械手不但結構緊湊，而且更能大范圍適應物品外形尺寸的變化，使用靈活而方便。
[0021]本伸縮式搬運機械手及其夾持方法通過控制擺臂的開合度和橫臂的伸展度，以適應待搬運物品的外形尺寸，即長度和寬度方向均可調節，其調整靈活且范圍寬廣。另外，本機械手可隨時收縮合攏，結構精簡而緊湊，體積小，移動靈活，即使在空間狹窄的場所也能適應。
【附圖說明】
[0022]圖1為本伸縮式搬運機械手的結構示意圖。
[0023]圖2為圖1的A方向視圖。
[0024]圖3為本伸縮式搬運機械手的擺臂開合狀態圖。
[0025]圖4為本伸縮式搬運機械手的夾持方法示意圖。
[0026]圖5為圖4的B方向視圖。
[0027]上述各圖中，I為聯接座，2為基座，3為齒輪組，4為軸承，5為擺軸，6為擺臂，7為橫臂驅動氣缸，8為連桿，9為第二鉸支，10為第三鉸支，11為橫臂，12為卡爪伸縮氣缸，13為卡爪旋轉氣缸，14為導軌，15為導桿，16為導套，17為卡爪，18為第一鉸支，19為減速機。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0029]實施例
[0030]本實施例一種伸縮搬運機械手，待搬運物品以周轉箱為例。
[0031]伸縮搬運機械手的結構如圖1?3所示，其中圖1和圖2為折疊收縮狀態，圖3為擺臂展開狀態，機械手主要由基座、擺臂、擺臂驅動組件、橫臂、橫臂驅動組件、卡爪和卡爪驅動組件等構件組成，以基座為基礎進行裝配，基座為長方形框架結構，其頂部設置聯接座，機械手整體通過聯接座外接機器人的手腕。
[0032]上述結構中:
[0033](I)擺臂結構
[0034]機械手有兩個擺臂，左右對稱布置(如圖1所示)。每個擺臂的頂部與相應的擺軸固定連接，擺軸兩端通過軸承安裝在基座下方。擺臂可繞擺軸的軸心轉動。
[0035]左右兩支擺軸的軸端安裝有同樣規格的齒輪，并且相互嚙合，兩個齒輪形成齒輪組。
[0036]擺臂擺動的動力來源于電機，通過減速機傳遞，減速機的輸出端直接聯接左擺軸(即位于左側的擺軸作為主動軸)。當減速機輸出動力時，可驅動左擺軸旋轉，帶動其下擺臂擺動。由于齒輪組的嚙合傳動，因此左右擺臂的擺動是同時進行的，可實現分開或合攏的擺動，如圖3所示。
[0037](2)橫臂結構
[0038]如圖2所示，每個擺臂的左右兩側各安裝有一個橫臂。橫臂通過底部的第二鉸支和第三鉸支與擺臂聯接。
[0039]橫臂為槽式結構，內部安裝有卡爪伸縮氣缸和卡爪旋轉氣缸。卡爪伸縮氣缸的缸座固定在橫臂槽內底部，卡爪伸縮氣缸的活塞桿端部聯接卡爪旋轉氣缸。卡爪旋轉氣缸可在槽內沿導軌滑動。卡爪旋轉氣缸的活塞桿與導桿固定連接，導桿與導套滑動配合，其端部安裝卡爪。
[0040]由圖2可見，擺臂槽內的上方垂直安裝有橫臂驅動氣缸，橫臂驅動氣缸的活塞桿通過第一鉸支與連桿聯接，連桿通過第二鉸支與橫臂聯接。
[0041]上述伸縮式搬運機械手所實現的夾持方法及工作原理為:
[0042]機械手通過聯接座外接機器人手腕，被機器人驅動工作。機械手的擺臂和橫臂先后依次動作，其過程如圖4所示。待搬運物品以周轉箱為例。
[0043]I)擺臂張開。
[0044]機械手根據周轉箱的長度(或寬度)尺寸，在電機及減速機的驅動下，控制擺臂張開一定角度。其后，機械手被機器人驅動靠近待搬運物品表面。
[0045]2)橫臂工作。
[0046]橫臂驅動氣缸的活塞桿下行，通過連桿推動左右擺臂向下翻轉，分別以第三鉸支為支點，轉動90°，形成張開狀態；
[0047]卡爪伸縮氣缸的活塞桿伸出，推動卡爪旋轉氣缸直線移動，從而使導桿分別向兩側伸展，使兩側的卡爪超越待搬運物品的寬度；
[0048]卡爪旋轉氣缸動作，通過導桿驅動卡爪轉位一定角度，使其鉤邊與箱體邊沿底面平齊；
[0049]卡爪伸縮氣缸的活塞桿收縮，拉動卡爪旋轉氣缸，帶動導桿，從而使左右的卡爪向內合攏，卡緊箱體邊沿；
[0050]最終，機械手的4個卡爪抓緊箱體，形成如圖5所示的狀態。
[0051 ]隨后，機器人就可以驅動機械手，把箱體搬至目的地。
[0052]機械手釋放周轉箱的動作順序與上述過程的各動作反向。
[0053]如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本【實用新型內容】所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【主權項】
1.一種縮放式搬運機械手，其特征在于，包括基座、擺臂、擺臂驅動組件、橫臂、橫臂驅動組件、卡爪和卡爪驅動組件，基座下方對稱設置兩個擺臂，且擺臂與基座的連接處設置擺臂驅動組件，每個擺臂的下端對稱設置兩個橫臂，每個擺臂內對應設有一組橫臂驅動組件，每個橫臂的末端設有一個卡爪，橫臂內對應設有一組卡爪驅動組件。2.根據權利要求1所述一種縮放式搬運機械手，其特征在于，所述擺臂驅動組件包括電機、減速機、擺軸、軸承和齒輪組，擺軸有兩個，每個擺軸中部對應與一個擺臂固定連接，位于擺臂兩側的擺軸上設有軸承，擺軸通過軸承與基座連接，電機的輸出端設置減速機，減速機的輸出端與其中一個擺軸連接，兩個擺軸之間通過齒輪組連接，齒輪組設于擺軸的端部。3.根據權利要求1所述一種縮放式搬運機械手，其特征在于，所述擺臂包括相連接的中空段和輔助支座，輔助支座設于中空段底部，中空段內設置橫臂驅動組件。4.根據權利要求3所述一種縮放式搬運機械手，其特征在于，所述橫臂驅動組件包括橫臂驅動氣缸、第一鉸支和連桿，橫臂驅動氣缸與擺臂的中空段頂部固定連接，橫臂驅動氣缸的輸出端設有第一鉸支，第一鉸支處連接有兩個連桿，各連桿分別與擺臂一側的橫臂鉸接，連桿與橫臂的鉸接處設置第二鉸支。5.根據權利要求4所述一種縮放式搬運機械手，其特征在于，所述橫臂一端設有第三鉸支，并通過第三鉸支與擺臂的輔助支座鉸接。6.根據權利要求1所述一種縮放式搬運機械手，其特征在于，所述橫臂為槽式結構，橫臂內設置卡爪驅動組件。7.根據權利要求6所述一種縮放式搬運機械手，其特征在于，所述卡爪驅動組件包括卡爪伸縮氣缸、卡爪旋轉氣缸、導軌、導桿和導套，卡爪伸縮氣缸與橫臂固定連接，卡爪伸縮氣缸的輸出端設置卡爪旋轉氣缸，卡爪旋轉氣缸的輸出端通過導桿與卡爪連接，導桿通過導套與橫臂連接，卡爪旋轉氣缸兩側設有導軌。8.根據權利要求1所述一種縮放式搬運機械手，其特征在于，所述基座頂部設有聯接座，機械手通過聯接座外接機器人。
【文檔編號】B25J15/08GK205466292SQ201620243571
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】張聰
【申請人】廣東水利電力職業技術學院