專利名稱：一種水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電子制造加工設備技術領域，涉及一種水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪。
背景技術：
隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，電子加工類設備的應用越來越廣泛，而機械手爪是電子加工設備非常常用的輔助設備，主要用來抓取電子元器件，并將它輸送和安裝到電路板上，而現(xiàn)有的機械手爪通常采用氣動結(jié)構，由于其結(jié)構復雜和制造困難及本身可控性差，無法實現(xiàn)精確的開口和抓取力的控制，更無法實現(xiàn)在水平和垂直兩個方向上的角度可控，同時還需要外圍的氣動閥的配合，無法實現(xiàn)狹小范圍和要求抓取力控制嚴格的電子元件裝配。現(xiàn)有氣動機械手爪均采用空氣作為驅(qū)動力，氣缸的活塞桿和杠桿通過鉸鏈銷連接在一起，杠桿驅(qū)動安裝在直線導軌上的卡爪座，從而實現(xiàn)機械手爪的張開和閉合，然而，其采用氣動原理，對氣源潔凈度要求比較高；長時間、頻繁反復動作，影響氣缸的使用壽命?？煽匦暂^差，不能對氣爪手指進行自由、獨立定位和精確控制抓取力。并且，氣動手爪的機械精度較差，在整體旋轉(zhuǎn)運動中難以定位旋轉(zhuǎn)中心。另外，目前氣動機械手抓的旋轉(zhuǎn)角度部分采用底部安裝方法固定在一個由伺服馬達控制的旋轉(zhuǎn)盤上。無法實現(xiàn)對手抓垂直方向的角度控制。故，實有必要進行研究，提供一種水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，在實現(xiàn)機械手抓的精確開口和抓取力度控制的同時還可以實現(xiàn)對手抓的水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度控制。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案為:—種水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，包括有機械爪的開合動力部分、以及機械爪的同步開合部分、機械爪水平旋轉(zhuǎn)本體部分、以及機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分；其中，機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分包括有機械爪旋轉(zhuǎn)軸承安裝座、安裝于安裝座上的機械爪旋轉(zhuǎn)軸承與軸承壓緊片、機械爪旋轉(zhuǎn)安裝法蘭軸、機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪、以及與軸承壓緊片配合的壓緊螺母；而機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分包括有垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板、安裝在垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板上的垂直旋轉(zhuǎn)控制電機、連接垂直旋轉(zhuǎn)控制電機的垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿、垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架、安裝于垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架的垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪、導向軸、導向直線軸承、以及固定于導向直線軸承的機械爪下活動關節(jié)。進一步地，所述機械爪的開合動力部分包括有伺服電機、安裝伺服電機的電機安裝法蘭、聯(lián)軸器、主動輪連接軸、第一、第二主動輪、以及機械爪主動輪皮帶；其中，伺服電機安裝到電機安裝法蘭上，通過聯(lián)軸器與主動輪連接軸聯(lián)接，再驅(qū)動第一主動輪，經(jīng)過機械爪主動輪皮帶帶動第二主動輪旋轉(zhuǎn)運動。進一步地，所述電機安裝法蘭和機械爪旋轉(zhuǎn)安裝法蘭軸聯(lián)接，依次穿過機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪、壓緊螺母、軸承壓緊片、機械爪旋轉(zhuǎn)軸承以及機械爪旋轉(zhuǎn)軸承安裝座，以組成一個獨立可旋轉(zhuǎn)的本體。進一步地，所述機械爪同步開合部分包括有機械爪本體、機械爪連接法蘭、固定在機械爪本體上的線性滑軌、固定在性滑軌上的機械爪開合端安裝座、固定于機械爪開合端安裝座上的固定關節(jié)、以及機械爪同步運動皮帶。進一步地,所述機械爪本體通過機械爪連接法蘭和機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分連接,機械爪的開合動力部分通過電機安裝法蘭和機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分連接，第一主動輪的動力通過機械爪主動輪皮帶傳遞到第二主動輪上，再由第二主動輪通過機械爪同步運動皮帶連接從動輪進行往復運動。進一步地，所述線性滑軌固定在機械爪本體上，機械爪開合端安裝座固定在性滑軌上，皮帶壓塊使機械爪開合端安裝座和機械爪同步運動皮帶固定連接，機械爪上的固定關節(jié)固定于機械爪開合端安裝座上，從而利用機械爪同步運動皮帶的往復運動可實現(xiàn)兩個機械爪上固定關節(jié)的同步開合。進一步地，所述垂直旋轉(zhuǎn)控制電機安裝在垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板上，并與機械爪本體相連，垂直旋轉(zhuǎn)控制電機直接帶動垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿，通過垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿驅(qū)動垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪旋轉(zhuǎn)，從而控制垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪旋轉(zhuǎn)角度。進一步地，所述垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪安裝在垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架上，垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架固定于垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板上。進一步地，所述導向軸設置有凹槽，該導向軸穿過垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架和垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪的中心并和垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪固定一起，跟隨垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪一起轉(zhuǎn)動。
本實用新型伺服電機通過連接軸和同步帶直接驅(qū)動機械爪的開合，精確控制開合距離，反應速度快，可靠性高，壽命長；而使用同步帶雙向驅(qū)動安裝在直線導軌上移動單元，可實現(xiàn)對兩個移動單元的同步移動控制。伺服電機固定于旋轉(zhuǎn)法蘭軸上，其動力部分通過連接軸穿過空心的旋轉(zhuǎn)法蘭和主動輪相連，旋轉(zhuǎn)法蘭利用其固定連接的同步帶輪通過外部的伺服電機控制，實現(xiàn)整個機械爪本體的旋轉(zhuǎn)定位。另外，通過蝸輪蝸桿機構控制導向軸的精確旋轉(zhuǎn)，機械爪的活動關節(jié)固定于與導向軸只能直線滑動而旋轉(zhuǎn)方向固定的導向直線軸承上，機械爪的固定端固定于可控開合的機械爪本體上，同時可控制導向軸承左右運動，通過導向軸的旋轉(zhuǎn)和導向軸承的左右運動實現(xiàn)機械爪的開合和垂直角度的旋轉(zhuǎn)。

圖1是本實用新型的立體組合圖示。圖2是本實用新型的另一角度組合圖示。圖3是本實用新型的另一角度組合圖示。圖4是本實用新型立體分解圖示。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”等
指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。請參照圖1所示，本實用新型于水平和垂直兩個方向可旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪包括有機械爪的開合動力部分、機械爪水平旋轉(zhuǎn)本體部分、機械爪的同步開合部分、以及機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分。機械爪的開合動力部分包括有伺服電機1、安裝伺服電機I的電機安裝法蘭3、聯(lián)軸器2、主動輪連接軸10、第一、第二主動輪15，16、以及機械爪主動輪皮帶18。其中，伺服電機I安裝到電機安裝法蘭3上，通過聯(lián)軸器2與主動輪連接軸10聯(lián)接，再驅(qū)動第一主動輪15，經(jīng)過機械爪主動輪皮帶18帶動第二主動輪16旋轉(zhuǎn)運動。機械爪水平旋轉(zhuǎn)本體部分包括有機械爪旋轉(zhuǎn)軸承安裝座12、安裝于安裝座12上的機械爪旋轉(zhuǎn)軸承9與軸承壓緊片8、機械爪旋轉(zhuǎn)安裝法蘭軸11、機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪
4、以及與軸承壓緊片8配合的壓緊螺母7。其中，電機安裝法蘭3和機械爪旋轉(zhuǎn)安裝法蘭軸11聯(lián)接，依次穿過機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪4，壓緊螺母7，軸承壓緊片8，機械爪旋轉(zhuǎn)軸承9，機械爪旋轉(zhuǎn)軸承安裝座12組 成一個獨立可旋轉(zhuǎn)的本體，由外部的伺服電機連接機械爪旋轉(zhuǎn)伺服馬達主動輪6通過機械爪旋轉(zhuǎn)同步帶5和機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪4連接可實現(xiàn)對機械爪旋轉(zhuǎn)角度的精確控制。機械爪同步開合部分包括有機械爪本體14、機械爪連接法蘭13、固定在機械爪本體14上的線性滑軌21、固定在性滑軌21上的機械爪開合端安裝座22、固定于機械爪開合端安裝座22上的固定關節(jié)27、以及機械爪同步運動皮帶19。其中，機械爪本體14通過機械爪連接法蘭13和機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分連接，機械爪的開合動力部分通過電機安裝法蘭3和機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分連接，第一主動輪15的動力通過機械爪主動輪皮帶18傳遞到第二主動輪16上，再由第二主動輪16通過機械爪同步運動皮帶19連接從動輪17進行往復運動。線性滑軌21固定在機械爪本體14上，機械爪開合端安裝座22固定在性滑軌21上，皮帶壓塊20使機械爪開合端安裝座22和機械爪同步運動皮帶19固定連接，機械爪上的固定關節(jié)27固定于機械爪開合端安裝座22上，這樣利用機械爪同步運動皮帶19的往復運動可實現(xiàn)兩個機械爪上固定關節(jié)27的同步開合。再通過馬達的精確控制可力矩的控制就可以實現(xiàn)機械爪上固定關節(jié)27的精確開合和抓取力的控制。機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分包括有垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板32、安裝在垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板32上的垂直旋轉(zhuǎn)控制電機23、連接垂直旋轉(zhuǎn)控制電機23的垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿24、垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架26、安裝于垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架26的垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25、導向軸30、導向直線軸承29、以及固定于導向直線軸承29的機械爪下活動關節(jié)28。其中，垂直旋轉(zhuǎn)控制電機23安裝在垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板32上，并與機械爪本體14相連，垂直旋轉(zhuǎn)控制電機23直接帶動垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿24，通過垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿24驅(qū)動垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25旋轉(zhuǎn)，可精確控制垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25旋轉(zhuǎn)角度，垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25安裝在垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架26上，垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架26固定于垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板32上；所述導向軸30設置有凹槽，該導向軸30穿過垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架26和垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25的中心并和垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25固定一起，跟隨垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25 —起轉(zhuǎn)動。機械爪下活動關節(jié)28固定于導向直線軸承29上，固定于導向直線軸承29穿過機械爪上固定關節(jié)27連接并可以自由旋轉(zhuǎn)，固定于導向直線軸承29的機械爪下活動關節(jié)28通過由垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪25控制的導向軸30的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)垂直角度的可控旋轉(zhuǎn)動作，同時由于導向直線軸承29約束于機械爪上固定關節(jié)27上，安裝在機械爪下活動關節(jié)28上的兩個機械爪子31也隨著機械爪上固定關節(jié)27的精確開合實現(xiàn)精確開合和抓取力的控制，并隨著導向軸30的精確角度旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)在垂直方向的角度控制。本實用新型伺服電機通過連接軸和同步帶直接驅(qū)動機械爪的開合，精確控制開合距離，反應速度快，可靠性高，壽命長；而使用同步帶雙向驅(qū)動安裝在直線導軌上移動單元，可實現(xiàn)對兩個移動單元的同步移動控制。伺服電機固定于旋轉(zhuǎn)法蘭軸上，其動力部分通過連接軸穿過空心的旋轉(zhuǎn)法蘭和主動輪相連，旋轉(zhuǎn)法蘭利用其固定連接的同步帶輪通過外部的伺服電機控制，實現(xiàn)整個機械爪本體的旋轉(zhuǎn)定位。另外，通過蝸輪蝸桿機構控制導向軸的精確旋轉(zhuǎn)，機械爪的活動關節(jié)固定于與導向軸只能直線滑動而旋轉(zhuǎn)方向固定的導向直線軸承上，機械爪的固定端固定于可控開合的機械爪本體上，同時可控制導向軸承左右運動，通過導向軸的旋轉(zhuǎn)和導向軸 承的左右運動實現(xiàn)機械爪的開合和垂直角度的旋轉(zhuǎn)。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，包括有機械爪的開合動力部分、以及機械爪的同步開合部分，其特征在于:還包括有機械爪水平旋轉(zhuǎn)本體部分、以及機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分；其中，機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分包括有機械爪旋轉(zhuǎn)軸承安裝座、安裝于安裝座上的機械爪旋轉(zhuǎn)軸承與軸承壓緊片、機械爪旋轉(zhuǎn)安裝法蘭軸、機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪、以及與軸承壓緊片配合的壓緊螺母；而機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分包括有垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板、安裝在垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板上的垂直旋轉(zhuǎn)控制電機、連接垂直旋轉(zhuǎn)控制電機的垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿、垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架、安裝于垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架的垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪、導向軸、導向直線軸承、以及固定于導向直線軸承的機械爪下活動關節(jié)。
2.如權利要求1所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述機械爪的開合動力部分包括有伺服電機、安裝伺服電機的電機安裝法蘭、聯(lián)軸器、主動輪連接軸、第一、第二 主動輪、以及機械爪主動輪皮帶；其中，伺服電機安裝到電機安裝法蘭上，通過聯(lián)軸器與主動輪連接軸聯(lián)接，再驅(qū)動第一主動輪，經(jīng)過機械爪主動輪皮帶帶動第二主動輪旋轉(zhuǎn)運動。
3.如權利要求2所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述電機安裝法蘭和機械爪旋轉(zhuǎn)安裝法蘭軸聯(lián)接，依次穿過機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪、壓緊螺母、軸承壓緊片、機械爪旋轉(zhuǎn)軸承以及機械爪旋轉(zhuǎn)軸承安裝座，以組成一個獨立可旋轉(zhuǎn)的本體。
4.如權利要求3所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述機械爪同步開合部分包括有機械爪本體、機械爪連接法蘭、固定在機械爪本體上的線性滑軌、固定在性滑軌上的機械爪開合端安裝座、固定于機械爪開合端安裝座上的固定關節(jié)、以及機械爪同步運動皮帶。
5.如權利要求4所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述機械爪本體通過機械爪連接法蘭和機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分連接，機械爪的開合動力部分通過電機安裝法蘭和機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分連接，第一主動輪的動力通過機械爪主動輪皮帶傳遞到第二主動輪上，再由第二主動輪通過機械爪同步運動皮帶連接從動輪進行往復運動。
6.如權利要求5所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述線性滑軌固定在機械爪本體上，機械爪開合端安裝座固定在性滑軌上，皮帶壓塊使機械爪開合端安裝座和機械爪同步運動皮帶固定連接，機械爪上的固定關節(jié)固定于機械爪開合端安裝座上，從而利用機械爪同步運動皮帶的往復運動可實現(xiàn)兩個機械爪上固定關節(jié)的同步開合。
7.如權利要求6所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述垂直旋轉(zhuǎn)控制電機安裝在垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板上，并與機械爪本體相連，垂直旋轉(zhuǎn)控制電機直接帶動垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿，通過垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿驅(qū)動垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪旋轉(zhuǎn)，從而控制垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪旋轉(zhuǎn)角度。
8.如權利要求7所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪安裝在垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架上，垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架固定于垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板上。
9.如權利要求8所述的水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，其特征在于:所述導向軸設置有凹槽，該導向軸穿過垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架和垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪的中心并和垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪固定一起 ，跟隨垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪一起轉(zhuǎn)動。
專利摘要本實用新型公開了一種水平和垂直兩個方向旋轉(zhuǎn)的伺服機械手爪，包括有機械爪的開合動力部分、以及機械爪的同步開合部分、機械爪水平旋轉(zhuǎn)本體部分、以及機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分；其中，機械爪旋轉(zhuǎn)本體部分包括有機械爪旋轉(zhuǎn)軸承安裝座、機械爪旋轉(zhuǎn)安裝法蘭軸、機械爪旋轉(zhuǎn)從動同步帶輪、以及與軸承壓緊片配合的壓緊螺母；而機械爪垂直旋轉(zhuǎn)部分包括有垂直旋轉(zhuǎn)裝置安裝板、垂直旋轉(zhuǎn)控制電機、垂直旋轉(zhuǎn)蝸桿、垂直旋轉(zhuǎn)傳動安裝支架、垂直旋轉(zhuǎn)蝸輪、導向軸、導向直線軸承、以及機械爪下活動關節(jié)；本實用新型在實現(xiàn)機械手抓的精確開口和抓取力度控制的同時還可以實現(xiàn)對手抓的水平和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度控制。
文檔編號B25J15/08GK203092578SQ20132001193
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權日2013年1月10日
發(fā)明者王碩, 肖尊高, 朱成武, 李來迎 申請人:深圳市碩安迪科技開發(fā)有限公司