一種串并混聯(lián)沖壓上下料機械手的制作方法
【專利摘要】一種串并混聯(lián)沖壓上下料機械手，其包括基座、大臂、中臂、小臂和端拾器，所述大臂主要包括大臂主件和連于基座與大臂主件之間的U型件、第一伸縮桿和第二伸縮桿，通過第一和第二伸縮桿的驅(qū)動，可實現(xiàn)大臂相對于基座的二維轉(zhuǎn)動；所述中臂采用平行四邊形機構(gòu)，通過第三伸縮桿的驅(qū)動，可實現(xiàn)中臂相對于大臂的一維轉(zhuǎn)動；所述小臂主要包括第二框型件和雙菱形機構(gòu)，通過第一伺服電機、第四和第五伸縮桿的驅(qū)動，可實現(xiàn)小臂相對于中臂的兩維轉(zhuǎn)動和一維移動；所述端拾器與花鍵軸固接，利用第二伺服電機通過同步帶組件帶動花鍵組件，從而帶動末端端拾器，可實現(xiàn)端拾器相對于小臂的一維轉(zhuǎn)動運動。本發(fā)明工作空間大、運動靈活、承載力大、可調(diào)整能力強。
【專利說明】
一種串并混聯(lián)沖壓上下料機械手
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機械手。
【背景技術(shù)】
[0002]沖壓作為一種很重要的加工方法，其加工效率很高，并且應(yīng)用極為廣泛。沖壓自動化生產(chǎn)線是沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢，上下料機械手是沖壓自動化生產(chǎn)線上最重要的組成部分之一，上下料機械手的好壞直接影響到?jīng)_壓加工的生產(chǎn)效率。目前，上下料機械手大都是串聯(lián)結(jié)構(gòu)的機械手，串聯(lián)結(jié)構(gòu)的機械手具有控制簡單、工作空間大、運動靈活等優(yōu)點，但是，大都存在承載和可調(diào)整能力較差的缺陷。因此，開發(fā)新型的工作空間大、運動靈活、承載力大、可調(diào)整能力強的新型沖壓上下料機械手尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種工作空間大、運動靈活、承載力大、可調(diào)整能力強的串并混聯(lián)沖壓上下料機械手。
[0004]本發(fā)明包括基座、大臂、中臂、小臂和端拾器，其中基座與大臂連接，大臂與中臂連接，中臂與小臂連接，小臂與端拾器連接。所述大臂包括大臂主件、U型件、一對第一球副、一對第二球副、第一伸縮桿和第二伸縮桿;其中大臂主件的一端通過一對第二球副與第一伸縮桿和第二伸縮桿的一端連接，該第一和第二伸縮桿分別通過第一球副與基座的一側(cè)連接;U型件的底部與基座另一側(cè)通過第六轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動連接，該U型件上端通過第五轉(zhuǎn)動軸與大臂主件連接;通過第一伸縮桿和第二伸縮桿的驅(qū)動，可實現(xiàn)機械手的大臂主件相對于基座的二維轉(zhuǎn)動，且大臂相對于基座的兩個轉(zhuǎn)動相互垂直，所述第一伸縮桿和第二伸縮桿結(jié)構(gòu)相同。所述中臂包括第一 H型連桿，第一框型件、第二 H型連桿和第三伸縮桿，其中第一 H形連桿的一端通過第一轉(zhuǎn)動軸與上述大臂主件的另一端的上端連接，該第一 H型連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動軸與第一框型件的上端連接;第二 H形連桿的一端通過另一個第一轉(zhuǎn)動軸與上述大臂主件的另一端的下端連接，該第二 H型連桿的另一端通過另一個第二轉(zhuǎn)動軸與第一框型件的下端連接;第三伸縮桿的一端通過第四轉(zhuǎn)動軸與上述大臂主件的中部連接，該第三伸縮桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動軸與第二 H型連桿的中部連接，通過第三伸縮桿的驅(qū)動，可實現(xiàn)中臂相對于大臂的一維轉(zhuǎn)動。所述小臂包括第一伺服電機、第二框型件、第四伸縮桿、第五伸縮桿、第三H型連桿、第四H型連桿、第五H型連桿、第六H型連桿、第七H型連桿、第八H型連桿、第三伺服電機、花鍵軸和花鍵套;其中第一伺服電機的機身與上述第一框型件的上端支耳固接，所述第一伺服電機的輸出軸與第二框型件上端的支耳固接，第一框型件的下端支耳與第二框型件的下端支耳通過軸連接;第三H型連桿的一端和第八H型連桿的一端通過第十三轉(zhuǎn)動軸與上述第二框型件的中部連接，第三H型連桿的另一端通過第八轉(zhuǎn)動軸與第四H型連桿的一端連接，第八H型連桿的另一端通過另一個第八轉(zhuǎn)動軸與第七H型連桿的一端連接，第四H型連桿的另一端通過第九轉(zhuǎn)動軸與第六H型連桿的一端連接，第七H型連桿的另一端通過另一個第九轉(zhuǎn)動軸與第五H型連桿的一端連接;第二伺服電機與第十一轉(zhuǎn)動軸固接，第四H型連桿中部和第七H型連桿的中部通過第^^一轉(zhuǎn)動軸連接，第五H型連桿的另一端和第六H型連桿的另一端通過第十轉(zhuǎn)動軸連接，花鍵套穿過第十一轉(zhuǎn)動軸上的軸孔，并且其軸向方向相對于第十一轉(zhuǎn)動軸保持相對固定，但其繞自身軸線有一個轉(zhuǎn)動自由度，花鍵軸穿過第十轉(zhuǎn)動軸上的軸孔，并且其軸向方向相對于第十轉(zhuǎn)動軸相對固定，但其繞自身軸線有一個轉(zhuǎn)動自由度，花鍵軸和花鍵套通過花鍵配合連接，使花鍵軸相對于花鍵套的軸向方向有一個移動自由度;所述花鍵軸軸線、花鍵套軸線、第十轉(zhuǎn)動軸上的軸孔軸線和第十一轉(zhuǎn)動軸上的軸孔軸線均相互共線;所述第二伺服電機通過同步帶組件帶動花鍵套轉(zhuǎn)動，從而通過花鍵套與花鍵軸的配合帶動末端端拾器相對于小臂的一維轉(zhuǎn)動;第四伸縮桿的一端通過第七轉(zhuǎn)動軸與上述第二框型件的上部連接，該第四伸縮桿的另一端通過另一個第七轉(zhuǎn)動與上述第三H型連桿的中上部連接;第五伸縮桿的一端通過第十二轉(zhuǎn)動軸與上述第二框型件的下部連接，該第五伸縮桿的另一端通過另一個第十二轉(zhuǎn)動與上述第八H型連桿的中下部連接;通過第四伸縮桿和第五伸縮桿的協(xié)調(diào)驅(qū)動，可實現(xiàn)小臂的伸縮運動和繞十三轉(zhuǎn)動軸的一維轉(zhuǎn)動。在整個機械臂中除第六轉(zhuǎn)動軸豎直安裝外，其余均相互平行水平安裝。
[0005]通過第一伺服電機的驅(qū)動，可實現(xiàn)小臂相對于中臂的一維轉(zhuǎn)動即小臂繞電機軸所在的中心線的轉(zhuǎn)動，通過第二伺服電機的驅(qū)動，可實現(xiàn)端拾器繞小臂中花鍵軸所在的中心線的一維轉(zhuǎn)動，利用端拾器抓取工件，通過大臂、中臂和小臂上的五個伸縮桿和兩個伺服電機驅(qū)動，可實現(xiàn)工件在自動化沖壓生產(chǎn)線上的高效流轉(zhuǎn)。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0007]工作空間大、運動靈活、承載力大、可調(diào)整能力強。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明立體示意簡圖。
[0009]圖2為本發(fā)明大臂和中臂的示意簡圖。
[0010]圖3為本發(fā)明小臂的示意簡圖。
[0011 ]圖4為本發(fā)明端拾器與小臂的局部聯(lián)接示意圖。
[0012]圖5為本發(fā)明第十轉(zhuǎn)動軸與第十一轉(zhuǎn)動軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1.基座、2.大臂、3.中臂、4.小臂、5.端拾器、6.工件、7.壓機、8、8'.第一球畐IJ、9.第一伸縮桿、10.第二伸縮桿、I IUl7.第二球副、12.大臂主件、13、13'第一轉(zhuǎn)動軸、14.第一H型連桿、15、15'.第二轉(zhuǎn)動軸、16.第一框型件、17.第二H型連桿、18.第三轉(zhuǎn)動軸、19.第三伸縮桿、20.第四轉(zhuǎn)動軸、21.第五轉(zhuǎn)動軸、22.U型件、23.第六轉(zhuǎn)動軸、24.第一伺服電機、25、25/.第七轉(zhuǎn)動軸、26.第二框型件、27.第四伸縮桿、28.第三H型連桿、29、297.第八轉(zhuǎn)動軸、30.第四H型連桿、31.第二伺服電機、32、32/.第九轉(zhuǎn)動軸、33.第五H型連桿、34.花鍵軸、35.第十轉(zhuǎn)動軸、36.第六H型連桿、37.花鍵套、38.第^^一轉(zhuǎn)動軸、39.第七H形連桿、40.第八H形連桿、41、4^.第十二轉(zhuǎn)動軸、42.第五伸縮桿、43.第十三轉(zhuǎn)動軸、44.同步帶組件。
【具體實施方式】
[0014]在圖1所示的串并混聯(lián)沖壓上下料機械手示意圖中，基座I與大臂2連接，大臂與中臂3連接，中臂與小臂4連接，小臂與端拾器5連接，端拾器抓取工件6，送入壓機7。
[0015]如圖2所示，所述大臂中的大臂主件12的一端通過一對第二球副11、11'與第一伸縮桿9和第二伸縮桿10的一端連接，該第一和第二伸縮桿分別通過第一球副8、8'與基座的一側(cè)連接;U型件22的底部與基座另一側(cè)通過第六轉(zhuǎn)動軸23轉(zhuǎn)動連接，該U型件上端通過第五轉(zhuǎn)動軸21與大臂主件連接;通過第一伸縮桿和第二伸縮桿的驅(qū)動，可實現(xiàn)機械手的大臂主件相對于基座的二維轉(zhuǎn)動，且大臂相對于基座的兩個轉(zhuǎn)動相互垂直，所述第一伸縮桿和第二伸縮桿結(jié)構(gòu)相同。所述中臂中的第一H形連桿14的一端通過第一轉(zhuǎn)動軸13與上述大臂主件的另一端的上端連接，該第一 H型連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動軸15與第一框型件的上端連接;第二H形連桿17的一端通過另一個第一轉(zhuǎn)動軸13'與上述大臂主件的另一端的下端連接，該第二H型連桿的另一端通過另一個第二轉(zhuǎn)動軸15'與第一框型件16的下端聯(lián)接;第三伸縮桿19的一端通過第四轉(zhuǎn)動軸20與上述大臂主件的中部連接，該第三伸縮桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動軸18與第二 H型連桿的中部連接，通過第三伸縮桿的驅(qū)動，可實現(xiàn)中臂相對于大臂的一維轉(zhuǎn)動。
[0016]如圖3、圖4和圖5所示，所述小臂中的第一伺服電機24的機身與上述第一框型件的上端支耳固接，所述第一伺服電機的輸出軸與第二框型件26上端的支耳固接，第一框型件的下端支耳與第二框型件的下端支耳通過轉(zhuǎn)軸連接;第三H型連桿28的一端和第八H型連桿40的一端通過第十三轉(zhuǎn)動軸43與上述第二框型件的中部連接，第三H型連桿的另一端通過第八轉(zhuǎn)動軸29與第四H型連桿30的一端連接，第八H型連桿的另一端通過另一個第八轉(zhuǎn)動軸29'與第七H型連桿39的一端連接，第七H型連桿的另一端通過第九轉(zhuǎn)動軸32與第五H型連桿33的一端連接，第四H型連桿的另一端通過另一個第九轉(zhuǎn)動軸32'與第六H型連桿36的一端連接;第二伺服電機31與第十一轉(zhuǎn)動軸38固接，第四H型連桿中部和第七H型連桿的中部通過第十一轉(zhuǎn)動軸連接，第五H型連桿的另一端和第六H型連桿的另一端通過第十轉(zhuǎn)動軸35連接，花鍵套37穿過第十一轉(zhuǎn)動軸上的軸孔，并且其軸向方向相對于第十一轉(zhuǎn)動軸保持相對固定，但其繞自身軸線有一個轉(zhuǎn)動自由度，花鍵軸34穿過第十轉(zhuǎn)動軸上的軸孔，并且其軸向方向相對于第十轉(zhuǎn)動軸相對固定，但其繞自身軸線有一個轉(zhuǎn)動自由度，花鍵軸和花鍵套通過花鍵配合連接，使花鍵軸相對于花鍵套的軸向方向有一個移動自由度;所述花鍵軸軸線、花鍵套軸線、第十轉(zhuǎn)動軸上的軸孔軸線和第十一轉(zhuǎn)動軸上的軸孔軸線均相互共線;所述第二伺服電機通過同步帶組件44帶動花鍵套轉(zhuǎn)動，從而通過花鍵套與花鍵軸的配合帶動末端端拾器相對于小臂的一維轉(zhuǎn)動;第四伸縮桿27的一端通過第七轉(zhuǎn)動軸25與上述第二框型件的上部連接，該第四伸縮桿的另一端通過另一個第七轉(zhuǎn)動25'與上述第三H型連桿的中上部連接;第五伸縮桿42的一端通過第十二轉(zhuǎn)動軸41與上述第二框型件的下部連接，該第五伸縮桿的另一端通過另一個第十二轉(zhuǎn)動41'與上述第八H型連桿的中下部連接;通過第四伸縮桿和第五伸縮桿的協(xié)調(diào)驅(qū)動，可實現(xiàn)小臂的伸縮運動和繞十三轉(zhuǎn)動軸的一維轉(zhuǎn)動。
[0017]在整個機械臂中除第六轉(zhuǎn)動軸豎直安裝外，其余均相互平行水平安裝。
[0018]通過第一伺服電機的驅(qū)動，可實現(xiàn)小臂相對于中臂的一維轉(zhuǎn)動即小臂繞電機軸所在的中心線的轉(zhuǎn)動，通過第二伺服電機的驅(qū)動，可實現(xiàn)端拾器繞小臂中花鍵軸所在的中心線的一維轉(zhuǎn)動。利用端拾器抓取工件，通過大臂、中臂和小臂上的五個伸縮桿和兩個伺服電機驅(qū)動，可實現(xiàn)工件在自動化沖壓生產(chǎn)線上的高效流轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項】
1.一種串并混聯(lián)沖壓上下料機械手，其包括基座、大臂、中臂、小臂和端拾器，其中基座與大臂連接，大臂與中臂連接，中臂與小臂連接，小臂與端拾器連接，所述中臂包括第一 H型連桿，第一框型件、第二 H型連桿和第三伸縮桿，其中第一 H形連桿的一端通過第一轉(zhuǎn)動軸與上述大臂主件的另一端的上端連接，該第一 H型連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動軸與第一框型件的上端連接，第二 H形連桿的一端通過另一個第一轉(zhuǎn)動軸與上述大臂主件的另一端的下端連接，該第二 H型連桿的另一端通過另一個第二轉(zhuǎn)動軸與第一框型件的下端連接，第三伸縮桿的一端通過第四轉(zhuǎn)動軸與上述大臂主件的中部連接，該第三伸縮桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動軸與第二 H型連桿的中部連接，其特征在于:所述大臂包括大臂主件、U型件、一對第一球副、一對第二球副、第一伸縮桿和第二伸縮桿，其中大臂主件的一端通過一對第二球副與第一伸縮桿和第二伸縮桿的一端連接，該第一和第二伸縮桿分別通過第一球副與基座的一側(cè)連接，U型件的底部與基座另一側(cè)通過第六轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動連接，該U型件上端通過第五轉(zhuǎn)動軸與大臂主件連接，所述第一伸縮桿和第二伸縮桿結(jié)構(gòu)相同； 所述小臂包括第一伺服電機、第二框型件、第四伸縮桿、第五伸縮桿、第三H型連桿、第四H型連桿、第五H型連桿、第六H型連桿、第七H型連桿、第八H型連桿、第三伺服電機、花鍵軸和花鍵套，其中第一伺服電機的機身與上述第一框型件的上端支耳固接，所述第一伺服電機的輸出軸與第二框型件上端的支耳固接，第一框型件的下端支耳與第二框型件的下端支耳通過轉(zhuǎn)軸連接，第三H型連桿的一端和第八H型連桿的一端通過第十三轉(zhuǎn)動軸與上述第二框型件的中部連接，第三H型連桿的另一端通過第八轉(zhuǎn)動軸與第四H型連桿的一端連接，第八H型連桿的另一端通過另一個第八轉(zhuǎn)動軸與第七H型連桿的一端連接，第四H型連桿的另一端通過第九轉(zhuǎn)動軸與第六H型連桿的一端連接，第七H型連桿的另一端通過另一個第九轉(zhuǎn)動軸與第五H型連桿的一端連接，第二伺服電機與第十一轉(zhuǎn)動軸固接，第四H型連桿中部和第七H型連桿的中部通過第十一轉(zhuǎn)動軸連接，第五H型連桿的另一端和第六H型連桿的另一端通過第十轉(zhuǎn)動軸連接，花鍵套穿過第十一轉(zhuǎn)動軸上的軸孔，并且其軸向方向相對于第十一轉(zhuǎn)動軸保持相對固定，但其繞自身軸線有一個轉(zhuǎn)動自由度，花鍵軸穿過第十轉(zhuǎn)動軸上的軸孔，并且其軸向方向相對于第十轉(zhuǎn)動軸相對固定，但其繞自身軸線有一個轉(zhuǎn)動自由度，花鍵軸和花鍵套通過花鍵配合連接，使花鍵軸相對于花鍵套的軸向方向有一個移動自由度；所述花鍵軸軸線、花鍵套軸線、第十轉(zhuǎn)動軸上的軸孔軸線和第十一轉(zhuǎn)動軸上的軸孔軸線均相互共線;所述第二伺服電機通過同步帶組件帶動花鍵套轉(zhuǎn)動，從而通過花鍵套與花鍵軸的配合帶動末端端拾器相對于小臂的一維轉(zhuǎn)動，第四伸縮桿的一端通過第七轉(zhuǎn)動軸與上述第二框型件的上部連接，該第四伸縮桿的另一端通過另一個第七轉(zhuǎn)動與上述第三H型連桿的中上部連接，第五伸縮桿的一端通過第十二轉(zhuǎn)動軸與上述第二框型件的下部連接，該第五伸縮桿的另一端通過另一個第十二轉(zhuǎn)動與上述第八H型連桿的中下部連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串并混聯(lián)沖壓上下料機械手，其特征在于:除第六轉(zhuǎn)動軸豎直安裝外，其余轉(zhuǎn)動軸均相互平行水平安裝。
【文檔編號】B25J9/10GK106040896SQ201610580526
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610580526.0, CN 106040896 A, CN 106040896A, CN 201610580526, CN-A-106040896, CN106040896 A, CN106040896A, CN201610580526, CN201610580526.0
【發(fā)明人】金振林, 趙裕明, 程龍軍
【申請人】燕山大學(xué)