智能機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】一種智能機(jī)械手，橫梁上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌動作的機(jī)械臂，機(jī)械臂上設(shè)有升降導(dǎo)軌，氣缸安裝在機(jī)械臂上，氣缸驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤沿升降導(dǎo)軌升降，電磁或負(fù)壓吸盤與氣缸之間滑動連接，電磁或負(fù)壓吸盤與氣缸之間設(shè)有用于緩沖的彈簧。本實(shí)用新型提供的一種智能機(jī)械手，設(shè)置氣缸驅(qū)動升降并配合用于緩沖的彈簧的方式，簡化了機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)，尤其是簡化了控制方式，僅需通過氣缸的上下極限點(diǎn)來控制動作精度，大幅簡化了控制難度。通過采用彈簧緩沖的方式，從而無需精確控制機(jī)械的高度位置。可選的方案中，機(jī)械臂的水平驅(qū)動采用同步帶，尤其是采用了同步帶固定，而驅(qū)動輪運(yùn)動的方式，降低了設(shè)備的成本。
【專利說明】智能機(jī)械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械手領(lǐng)域，特別是一種簡化現(xiàn)有機(jī)械手控制復(fù)雜程度的智能機(jī)械手。

【背景技術(shù)】
[0002]在圓臺形批量工件加工過程中，企業(yè)員工需求量大，通常工作環(huán)境差、勞動強(qiáng)度高，工人不能多機(jī)操作。在工作過程中，由于材料厚度不一，成品要求嚴(yán)格，對員工素質(zhì)要求也高。在經(jīng)濟(jì)和科技高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)磨床越來越不適應(yīng)大規(guī)?，F(xiàn)代化生產(chǎn)。
[0003]中國專利文獻(xiàn)CN 102328251 A，公開了一種智能化臥軸圓臺平面磨床，包括磨床床身、工作臺，工作臺的一側(cè)設(shè)有翻面裝置、自動測厚裝置、工件及工作臺清洗裝置和工件存儲位；工作臺、翻面裝置和工件存儲位的上方設(shè)有機(jī)械手。本實(shí)用新型提供的一種智能化臥軸圓臺平面磨床，通過設(shè)置的翻面裝置、自動測厚裝置和機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了無需人工干涉地自動化加工鋸片基體的兩面，極大的提高了生產(chǎn)效率。且由于各步驟均由程序控制，也減少了人為誤差，提高了工件的質(zhì)量。但是該磨床結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尤其是機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，采用絲杠驅(qū)動的方式需要較多的采用伺服電機(jī)，控制機(jī)械手的高度也需要較多的傳感器，更多的傳感器也使控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，容易出現(xiàn)因傳感器失誤而導(dǎo)致的誤操作。而且，采用絲杠驅(qū)動的方式速度較慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能機(jī)械手，可以大幅簡化機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步的，簡化控制系統(tǒng)，降低誤操作的機(jī)率。提高運(yùn)行速度，降低整體成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種智能機(jī)械手，橫梁上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌動作的機(jī)械臂，機(jī)械臂上設(shè)有升降導(dǎo)軌，氣缸安裝在機(jī)械臂上，電磁或負(fù)壓吸盤與氣缸之間連接，氣缸驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤沿升降導(dǎo)軌升降，電磁或負(fù)壓吸盤與氣缸之間設(shè)有用于緩沖的彈簧。
[0006]可選的方案中，在橫梁上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌布置的同步帶，同步帶的兩端固定安裝在橫梁的兩端；
[0007]機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌上，機(jī)械臂上設(shè)有與同步帶嚙合的同步帶輪，同步帶輪與固定安裝在機(jī)械臂上的機(jī)械手伺服電機(jī)連接。
[0008]優(yōu)選的方案中，在同步帶輪的兩側(cè)設(shè)有張力輪，張力輪位于同步帶與同步帶輪相對的另一側(cè)，以使同步帶輪與同步帶之間的包角增大。
[0009]可選的方案中，在橫梁上設(shè)有齒條，機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌上，機(jī)械臂上設(shè)有與齒條嚙合的齒輪，齒輪與固定安裝在機(jī)械臂上的機(jī)械手伺服電機(jī)連接。
[0010]可選的方案中，在橫梁上設(shè)有滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌上，機(jī)械臂與滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母件連接，固定安裝的伺服電機(jī)與滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠件固定連接。
[0011]優(yōu)選的方案中，在機(jī)械臂的下方設(shè)有工件導(dǎo)桿,氣缸驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤位于上極限點(diǎn)時，電磁或負(fù)壓吸盤的下端面與工件導(dǎo)桿上端面的距離，大于一個工件的厚度，小于兩個工件的厚度。
[0012]優(yōu)選的方案中，所述的彈簧的緩沖行程大于或等于工件導(dǎo)桿實(shí)際堆疊工件的整體厚度。
[0013]優(yōu)選的方案中，電磁或負(fù)壓吸盤上設(shè)有感應(yīng)工件的傳感器。
[0014]優(yōu)選的方案中，所述的傳感器為機(jī)械式接觸開關(guān)、巨磁阻非接觸開關(guān)或光電開關(guān)。
[0015]優(yōu)選的方案中，所述的傳感器與控制裝置連接，由控制裝置根據(jù)傳感器的信號控制電磁或負(fù)壓吸盤的抓取和放下動作，并控制氣缸的升降動作。
[0016]本實(shí)用新型提供的一種智能機(jī)械手，設(shè)置氣缸驅(qū)動升降并配合用于緩沖的彈簧的方式，簡化了機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)，尤其是簡化了控制方式，僅需通過氣缸的上下極限點(diǎn)來控制動作精度，大幅簡化了控制難度。通過采用彈簧緩沖的方式，從而無需精確控制機(jī)械的高度位置?？蛇x的方案中，機(jī)械臂的水平驅(qū)動采用同步帶，尤其是采用了同步帶固定，而驅(qū)動輪運(yùn)動的方式，降低了設(shè)備的成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型中同步帶與同步帶輪連接關(guān)系俯視示意圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:橫梁1，水平導(dǎo)軌2，同步帶3，張力輪4，同步帶輪5，機(jī)械手伺服電機(jī)6，升降導(dǎo)軌7，厚度檢測裝置8，升降滾珠絲杠9，壓板10，氣缸11，電磁吸盤12，砂輪13，電控柜
14,工作臺15,工作臺進(jìn)給伺服電機(jī)16,翻轉(zhuǎn)臂17,旋轉(zhuǎn)氣缸18,進(jìn)給滾珠絲杠19,清洗機(jī)械手20，成品座21，砂輪升降伺服電機(jī)22，中心控制臺23，工件平臺24，工件導(dǎo)桿25，工作狀態(tài)指示燈26，彈簧27。

【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1:
[0023]如圖1?2中，一種智能機(jī)械手，橫梁I上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌2動作的機(jī)械臂，機(jī)械臂上設(shè)有升降導(dǎo)軌7，氣缸11安裝在機(jī)械臂上，電磁或負(fù)壓吸盤12與氣缸11之間滑動連接，氣缸11驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤12沿升降導(dǎo)軌7升降，電磁或負(fù)壓吸盤12與氣缸11之間設(shè)有用于緩沖的彈簧27。當(dāng)氣缸11的活塞桿伸出時，帶動電磁或負(fù)壓吸盤12下行，如果此時電磁或負(fù)壓吸盤12碰到障礙，例如工件，則彈簧27收縮，實(shí)現(xiàn)緩沖。避免硬接觸損傷電磁或負(fù)壓吸盤12。設(shè)置彈簧27的好處在于，無需額外設(shè)置高精度的升降位置傳感器，僅需設(shè)置接觸開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)控制氣缸11的活塞桿，從而控制電磁或負(fù)壓吸盤12的升降。優(yōu)選的方案中，所述的彈簧27的緩沖行程大于或等于工件導(dǎo)桿25實(shí)際堆疊工件26的整體厚度。由此結(jié)構(gòu)，即便接觸開關(guān)損壞，由于彈簧的存在也不會造成電磁或負(fù)壓吸盤12的損傷。
[0024]可選的方案中，在橫梁I上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌2布置的同步帶3，同步帶3的兩端固定安裝在橫梁I的兩端；
[0025]機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌2上，機(jī)械臂上設(shè)有與同步帶3嚙合的同步帶輪5，同步帶輪5與固定安裝在機(jī)械臂上的機(jī)械手伺服電機(jī)6連接。由此結(jié)構(gòu)，簡化了傳動結(jié)構(gòu)，便于安裝，其中同步帶3通常采用聚氨酯同步帶，加工非常方便。而且同步帶輪5和張力輪4也可以采用聚氨酯或尼龍材質(zhì)的便于大批量加工，降低成本。
[0026]優(yōu)選的方案如圖2中，在同步帶輪5的兩側(cè)設(shè)有張力輪4，張力輪4位于同步帶3與同步帶輪5相對的另一側(cè)，以使同步帶輪5與同步帶3之間的包角增大。由此結(jié)構(gòu),可以提高控制精度，優(yōu)選的，張力輪4沿圖2中的上下方向調(diào)節(jié)，以便于安裝和拆卸。
[0027]可選的方案中，在橫梁I上設(shè)有齒條，機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌2上，機(jī)械臂上設(shè)有與齒條嚙合的齒輪，齒輪與固定安裝在機(jī)械臂上的機(jī)械手伺服電機(jī)6連接。由此結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)快速精確的控制。圖中未示出。
[0028]可選的方案中，在橫梁I上設(shè)有滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌2上，機(jī)械臂與滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母件連接，固定安裝的伺服電機(jī)與滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠件固定連接。由此結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精確的控制。圖中未示出。
[0029]優(yōu)選的方案如圖1中，在機(jī)械臂的下方設(shè)有工件導(dǎo)桿25,氣缸11驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤12位于上極限點(diǎn)時，電磁或負(fù)壓吸盤12的下端面與工件導(dǎo)桿25上端面的距離，大于一個工件的厚度，小于兩個工件的厚度。由此結(jié)構(gòu)，用于巧妙限定被抓取的工件數(shù)量。本例中工件導(dǎo)桿25也可以被其他可阻擋工件的結(jié)構(gòu)，例如板件，所替代。
[0030]優(yōu)選的方案中，電磁或負(fù)壓吸盤12上設(shè)有感應(yīng)工件的傳感器。由此結(jié)構(gòu)，以在機(jī)械臂下降過程中提供停止控制信號，并提供電磁或負(fù)壓吸盤12開始動作的信號。
[0031]優(yōu)選的方案中，所述的傳感器為機(jī)械式接觸開關(guān)、巨磁阻非接觸開關(guān)或光電開關(guān)?？梢愿鶕?jù)不同的場合選用不同類型的傳感器。
[0032]優(yōu)選的方案中，所述的傳感器與控制裝置連接，由控制裝置根據(jù)傳感器的信號控制電磁或負(fù)壓吸盤12的抓取和放下動作，并控制氣缸11的升降動作。
[0033]實(shí)施例2:
[0034]為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)，特舉出一個將本實(shí)用新型的機(jī)械手應(yīng)用于磨床的實(shí)例，以便于理解本實(shí)用新型。
[0035]如圖3中，一種分體式智能磨床，包括橫梁1，橫梁I上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌2動作的機(jī)械臂，橫梁I下方依次設(shè)有工件平臺24、厚度檢測裝置8、翻轉(zhuǎn)臂17和工作臺15，工作臺15設(shè)有驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，工作臺總成與進(jìn)給滾珠絲杠19的螺母件連接，工作臺進(jìn)給伺服電機(jī)16與滾珠絲杠19的絲杠件連接,實(shí)現(xiàn)工作臺15的進(jìn)給。在工作臺15 —側(cè)還設(shè)有清洗機(jī)械手20，用于清洗工件和工作臺15，在工作臺15的上方設(shè)有吹氣起片裝置，用于破壞工件表面的水膜，使工件與工作臺15表面分離。在工件平臺24上設(shè)有工件導(dǎo)桿25，優(yōu)選的，在工件平臺24 —側(cè)還設(shè)有成品座21，用于暫存成品，或者省略成品座21，由機(jī)械手20直接卸料至料斗。
[0036]優(yōu)選的，采用分體結(jié)構(gòu)，橫梁1、機(jī)械臂、工件平臺24、成品座21、厚度檢測裝置8、翻轉(zhuǎn)臂17和工作臺15整體為一部分，磨床為另一部分。磨床的砂輪13位于工作臺15的斜上方，砂輪13與主軸和驅(qū)動電機(jī)連接，整個砂輪總成與升降滾珠絲杠9中的螺母件連接，升降滾珠絲杠9中的絲杠件安裝在磨床的機(jī)架上，砂輪升降伺服電機(jī)22驅(qū)動絲杠件旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)砂輪總成的升降。采用分體式的結(jié)構(gòu)，可以充分利用現(xiàn)有的磨床，降低用戶的使用成本。更進(jìn)一步的，橫梁和機(jī)械臂總成也可以和工作臺15的總成采用分體結(jié)構(gòu)，以利用現(xiàn)有的工作臺15總成。
[0037]本實(shí)用新型在工件的磨削加工前后，利用厚度檢測裝置8中的檢測頭806對工件厚度進(jìn)行測量，得到鋸片工件厚度值，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算磨削參數(shù)及控制磨削流程；利用獨(dú)立PLC控制的機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)鋸片工件的自動上下料；配合設(shè)置的電控柜14和中心控制臺23實(shí)現(xiàn)了工件的全自動磨削加工。工件磨削加工與機(jī)械手上下料并行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了全自動上下料、工件翻面、工作臺清洗。工件材料厚度、成品厚度自動測量、分類。自動控制磨床和工作臺15的進(jìn)給量。
[0038]本實(shí)用新型具有5個工位。由I個中心控制系統(tǒng)進(jìn)行中心控制。I個位移檢測頭測量系統(tǒng)進(jìn)行厚度測量。由I個水處理機(jī)構(gòu)完成冷卻清洗。
[0039]本實(shí)用新型不僅節(jié)省了大量加工時間，而且工件磨削過程全自動；實(shí)現(xiàn)了高效率、高精度、易操作、環(huán)保的目標(biāo)。
[0040]如圖2中，機(jī)械臂上設(shè)有升降導(dǎo)軌7，氣缸11安裝在機(jī)械臂上，驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤12沿升降導(dǎo)軌7升降，電磁或負(fù)壓吸盤12與氣缸11滑動連接，電磁或負(fù)壓吸盤12與氣缸11之間設(shè)有用于緩沖的彈簧27，當(dāng)氣缸11的活塞桿完全伸出時，帶動電磁或負(fù)壓吸盤12下行，如果此時電磁或負(fù)壓吸盤12碰到障礙，例如工件，則彈簧27收縮，實(shí)現(xiàn)緩沖。
[0041]優(yōu)選的如圖1中，氣缸11驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤12位于上極限點(diǎn)時，電磁或負(fù)壓吸盤吸盤12的下端面與工件導(dǎo)桿25上端面的距離，大于一個工件26的厚度，小于兩個工件的厚度。由此結(jié)構(gòu)，確保每次只會吸起一個工件，多余的工件會被工件導(dǎo)桿25的上端阻擋而落下。所述的電磁或負(fù)壓吸盤12位于上極限點(diǎn)時，電磁或負(fù)壓吸盤12的下端面位置，與厚度檢測裝置8、翻轉(zhuǎn)臂17和工作臺15的工作位置在水平方向上平齊。以使機(jī)械臂上的電磁或負(fù)壓吸盤12位于上極限點(diǎn)時，即可將工件平移輸送到厚度檢測裝置8進(jìn)行厚度檢測；到翻轉(zhuǎn)臂17上進(jìn)行工件翻面和到工作臺15上進(jìn)行工件磨削加工。
[0042]所述的彈簧27的緩沖行程大于或等于工件導(dǎo)桿25實(shí)際堆疊工件26的整體厚度。由此結(jié)構(gòu)，以使機(jī)械臂無需控制電磁或負(fù)壓吸盤12每次下行的高度，只要使氣缸11處于下極限點(diǎn)的位置，電磁或負(fù)壓吸盤12在延時觸碰開關(guān)的控制下，即可吸起工件導(dǎo)桿25上任意高度的工件。由此簡化了控制難度，也避免電磁或負(fù)壓吸盤12上的觸碰開關(guān)損壞后，造成電磁或負(fù)壓吸盤12損壞。配合氣缸11位于上極限點(diǎn)的位置和工件導(dǎo)桿25的高度，確保每次只會吸起一個工件。
[0043]在橫梁I上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌2布置的同步帶3，同步帶3的兩端固定安裝在橫梁I的兩端；
[0044]機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌2上，機(jī)械臂上設(shè)有與同步帶3嚙合的同步帶輪5，同步帶輪5與固定安裝在機(jī)械臂上的機(jī)械手伺服電機(jī)6連接。由此結(jié)構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。尤其是與齒輪、齒條驅(qū)動方式相比，由于同步帶3的長度便于剪裁，且批量生產(chǎn)成本也較低，因此可以降低使用成本。與絲杠螺母機(jī)構(gòu)相比，處理降低成本外，還可以提高運(yùn)行速度。
[0045]在同步帶輪5的兩側(cè)設(shè)有張力輪4,張力輪4位于同步帶3與同步帶輪5相對的另一側(cè)，以使同步帶輪5與同步帶3之間的包角增大。優(yōu)選的如圖3中，張力輪4的位置為可上、下調(diào)節(jié)的，以便于調(diào)整和拆卸。
【權(quán)利要求】
1.一種智能機(jī)械手，其特征是:橫梁(I)上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌(2)動作的機(jī)械臂，機(jī)械臂上設(shè)有升降導(dǎo)軌(7)，氣缸(11)安裝在機(jī)械臂上，電磁或負(fù)壓吸盤(12)與氣缸(11)之間連接，氣缸(11)驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤(12)沿升降導(dǎo)軌(7)升降，電磁或負(fù)壓吸盤(12)與氣缸(11)之間設(shè)有用于緩沖的彈簧(27 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:在橫梁(I)上設(shè)有沿水平導(dǎo)軌(2)布置的同步帶(3)，同步帶(3)的兩端固定安裝在橫梁(I)的兩端； 機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌(2)上，機(jī)械臂上設(shè)有與同步帶(3)嚙合的同步帶輪(5)，同步帶輪(5)與固定安裝在機(jī)械臂上的機(jī)械手伺服電機(jī)(6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:在同步帶輪(5)的兩側(cè)設(shè)有張力輪(4),張力輪(4)位于同步帶(3)與同步帶輪(5)相對的另一側(cè)，以使同步帶輪(5)與同步帶(3)之間的包角增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:在橫梁(I)上設(shè)有齒條，機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌(2)上，機(jī)械臂上設(shè)有與齒條嚙合的齒輪，齒輪與固定安裝在機(jī)械臂上的機(jī)械手伺服電機(jī)(6 )連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:在橫梁(I)上設(shè)有滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂滑動安裝在水平導(dǎo)軌(2)上，機(jī)械臂與滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母件連接，固定安裝的伺服電機(jī)與滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠件固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:在機(jī)械臂的下方設(shè)有工件導(dǎo)桿(25)，氣缸(11)驅(qū)動電磁或負(fù)壓吸盤(12)位于上極限點(diǎn)時，電磁或負(fù)壓吸盤(12)的下端面與工件導(dǎo)桿(25)上端面的距離，大于一個工件(26)的厚度，小于兩個工件的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:所述的彈簧(27)的緩沖行程大于或等于工件導(dǎo)桿(25)實(shí)際堆疊工件(26)的整體厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:電磁或負(fù)壓吸盤(12)上設(shè)有感應(yīng)工件的傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:所述的傳感器為機(jī)械式接觸開關(guān)、巨磁阻非接觸開關(guān)或光電開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種智能機(jī)械手，其特征是:所述的傳感器與控制裝置連接，由控制裝置根據(jù)傳感器的信號控制電磁或負(fù)壓吸盤(12)的抓取和放下動作，并控制氣缸(11)的升降動作。
【文檔編號】B25J5/04GK203993517SQ201420449619
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】吳濱 申請人:宜昌迪森智能科技有限公司