本發(fā)明涉及機(jī)械手技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種用于夾取卷料盤的機(jī)械手。
背景技術(shù):
隨著目前國內(nèi)外工業(yè)科技水平的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)工業(yè)逐漸向自動化、智能化為特征的現(xiàn)代化工業(yè)方向轉(zhuǎn)型,機(jī)械手在機(jī)械加工制造、倉儲物流、半導(dǎo)體制造裝配等諸多行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。機(jī)械手的應(yīng)用和人工作業(yè)最大的區(qū)別在于,機(jī)械手具備較高的準(zhǔn)確性、靈活性和耐力性,作業(yè)方面基本不會受到周圍環(huán)境中不確定因素的影響而出現(xiàn)的誤操作現(xiàn)象,即使在作業(yè)空間有限的情況下,依然能夠長時間高效可靠地進(jìn)行工作。在工廠的實際生產(chǎn)中,機(jī)械手的應(yīng)用極大程度地提高了生產(chǎn)過程中的自動化水平,在提升生產(chǎn)效率方面也效果顯著?,F(xiàn)代化的加工制造業(yè)促進(jìn)了機(jī)械手所采用的核心零部件性能的大幅度提升,即使在極端惡劣的作業(yè)環(huán)境中,機(jī)械手也能夠正常進(jìn)行作業(yè)。機(jī)械手靈活準(zhǔn)確的操作模式使其完全能夠代替人力,高效可靠地作業(yè),大大減輕了人工勞動強(qiáng)度,同時也可以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量和加工生產(chǎn)過程中的安全性能。
目前在半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)域,為了加快集成芯片的貼裝速度,通常會先將集成芯片封裝在彈性膠帶上支撐料帶,再將該料帶繞在圓形卷料盤上形成預(yù)貼裝卷料盤。在集成芯片實際貼裝時,在貼裝設(shè)備的一側(cè)將預(yù)貼裝卷料盤上的料帶放出,繞經(jīng)貼裝設(shè)備后完成貼裝工藝,最后通過卷料機(jī)將其繞在設(shè)備的另一側(cè)的空卷料盤上,完成整個集成芯片貼裝的工藝流程。在整個工藝流程中,在將預(yù)貼裝卷料盤運(yùn)送到貼裝設(shè)備處、卷料盤在完成卷料之后放在卷料盤收集盒中以及收集盒收集滿在成批搬運(yùn)到成品存放區(qū)的過程中,存在著卷料盤的運(yùn)送和收集問題。目前通常的做法是通過人工直接將預(yù)貼裝卷料盤成批運(yùn)送到貼片機(jī)工位,也是通過人工將貼裝完的卷料盤集中擺放在卷料盤收集盒中再成批運(yùn)走。卷料機(jī)完成卷料并將卷料盤送出,人工拾取卷料盤再擺放,然后繼續(xù)等待卷料機(jī)送出卷料盤。采用人工作業(yè)的方式搬運(yùn)卷料盤和在貼裝時收集卷料盤,該作業(yè)過程較為單一且重復(fù)次數(shù)較多,長時間工作容易造成疲勞,降低工作效率甚至?xí)?dǎo)致人工的誤操作。對于現(xiàn)代化工廠而言,隨著自動化水平的提高,從提高工廠的實際生產(chǎn)效率以及保證產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的安全性考慮,這種人工作業(yè)方式所潛在的安全隱患必須引起重視并加以改進(jìn)。
有鑒于上述的缺陷,本設(shè)計人,積極加以研究創(chuàng)新,以期創(chuàng)設(shè)一種用于夾取卷料盤的機(jī)械手,使其更具有工業(yè)生產(chǎn)中的利用價值。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明目的在于提供一種用于夾取卷料盤的機(jī)械手,以解決現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、人工勞動強(qiáng)度大、安全系數(shù)低的問題。
本發(fā)明的一種用于夾取卷料盤的機(jī)械手,包括一端具有開口的殼體,所述殼體的底板的端部朝向開口外側(cè)延伸,所述殼體內(nèi)設(shè)有夾取組件,所述夾取組件包括
-上動板,其端部伸出所述開口,且能夠相對所述殼體的底板縱向移動;
-驅(qū)動單元,用于驅(qū)動所述上動板縱向移動,包括與所述上動板連接的滑動塊、垂直設(shè)置在所述底板上供所述滑動塊縱向移動的導(dǎo)柱,以及驅(qū)動所述滑動塊沿所述導(dǎo)柱縱向移動的驅(qū)動裝置。
進(jìn)一步地,所述殼體上還設(shè)有檢測所述機(jī)械手位置的視覺傳感器,所述視覺傳感器通過定位塊安裝在所述殼體上的定位槽上。
進(jìn)一步地,所述驅(qū)動裝置包括電機(jī)、與所述電機(jī)連接的減速器、設(shè)置在減速器輸出端的齒輪,所述齒輪嚙合有齒條,所述齒條安裝在所述滑動塊上。
進(jìn)一步地,所述驅(qū)動裝置還包括與所述電機(jī)連接的編碼器和與所述編碼器、電機(jī)電性連接的控制器。
進(jìn)一步地,所述底板上還設(shè)有與所述減速器連接、能夠調(diào)整所述齒輪與齒條中心距的支撐法蘭,所述支撐法蘭上設(shè)有腰形槽,所述支撐法蘭通過螺釘穿過所述腰形槽與所述底板連接。
進(jìn)一步地,所述導(dǎo)柱端部設(shè)有對所述滑動塊進(jìn)行限位的限位擋片。
進(jìn)一步地,所述滑動塊上設(shè)有光電傳感器,所述底板上設(shè)有在所述滑動塊移動至限制位置或零點(diǎn)位置時遮擋所述光電傳感器的光線擋片。
進(jìn)一步地,所述滑動塊貫穿有直線軸承,所述直線軸承與所述導(dǎo)柱滑動連接。
進(jìn)一步地,所述底板端部設(shè)有兩朝向其延伸方向的叉片,兩所述叉片的端部逐漸變薄。
進(jìn)一步地,所述上動板上設(shè)有能夠伸入卷料盤中心孔內(nèi)的錐形定位件。
進(jìn)一步地,所述殼體上還設(shè)有用于連接多自由機(jī)械手臂的轉(zhuǎn)接法蘭。
進(jìn)一步地,所述殼體還包括前封板和后封板,所述前封板采用鈑金結(jié)構(gòu),所述后封板采用機(jī)加件。
借由上述方案,本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、通過設(shè)置有齒輪和齒條嚙合,將減速器的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為齒條的直線運(yùn)動,齒條帶動滑動塊、上動板做往復(fù)直線運(yùn)動,該傳動方式簡單易行,可靠性強(qiáng),且可以使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊,便于實現(xiàn)機(jī)械手的小型化;
2、通過設(shè)置有視覺傳感器,利用視覺傳感器可獲取機(jī)械手相對于卷料盤放置點(diǎn)的相對位置信息,確保機(jī)械手能準(zhǔn)確到達(dá)卷料盤取放點(diǎn)位置,減小甚至可消除位置偏差的影響,有效避免了機(jī)械手直接碰撞到載物臺上的非抓取點(diǎn),而造成碰壞卷料盤、使機(jī)械手受到剛性撞擊受損等現(xiàn)象的發(fā)生;
3、通過設(shè)置有電機(jī)和減速器,采用電機(jī)驅(qū)動的方式,通過利用編碼器的實時反饋,可實現(xiàn)對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進(jìn)行精確的調(diào)控,經(jīng)減速器和齒輪齒條的嚙合,最終實現(xiàn)機(jī)械手的開合動作,開合行程的精度進(jìn)而也可以得到保證;
4、通過設(shè)置有光電傳感器,機(jī)械手采用光電傳感器作為其執(zhí)行閉合動作時的軟限位,避免了運(yùn)動部件發(fā)生碰撞,保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)動時的安全性,同時在機(jī)械手上電時,作為標(biāo)志機(jī)構(gòu)的機(jī)械零位,保證了機(jī)械手動作時運(yùn)動位置的確定性;
5、通過設(shè)置有上動板,上動板的中央部位設(shè)有腰形孔,其外形的設(shè)計使其整體重心偏向后方,不但降低了自身重量,同時有助于減小其運(yùn)動時的慣性,防止產(chǎn)生較大的震顫變形。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段,并可依照說明書的內(nèi)容予以實施,以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的整體外觀示意圖;
圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖;
圖4是本發(fā)明的前封板的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是本發(fā)明的后封板的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6是本發(fā)明的底板的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7是本發(fā)明的滑動塊與導(dǎo)桿構(gòu)成動連接處的剖視圖;
圖8是本發(fā)明的滑動塊結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9是本發(fā)明的上動板結(jié)構(gòu)示意圖;
圖10是本發(fā)明的機(jī)械手與多自由度機(jī)械臂的安裝示意圖。
以上附圖中:1、殼體;2、上動板;3、底板;4、滑動塊;5、導(dǎo)柱;6、視覺傳感器;7、定位塊;8、定位槽;9、電機(jī);10、減速器;11、齒輪;12、齒條;13、編碼器;14、控制器;15、支撐法蘭;16、腰形槽;17、限位擋片;18、光電傳感器;19、光線擋片;20、直線軸承;21、叉片;22、定位件;23、轉(zhuǎn)接法蘭;24、前封板;25、后封板;26、開口;27、墊塊。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。
結(jié)合圖1至圖10所示,本發(fā)明的本發(fā)明的一種用于夾取卷料盤的機(jī)械手,包括一端具有開口26的殼體1,所述殼體1的底板3的端部朝向開口26外側(cè)延伸,所述殼體1內(nèi)設(shè)有夾取組件,所述夾取組件包括上動板2和驅(qū)動單元。所述上動板2能夠相對所述殼體1的底板3縱向移動,驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述上動板2縱向移動,驅(qū)動單元包括與所述上動板2連接的滑動塊4、垂直設(shè)置在所述底板3上供所述滑動塊4縱向移動的導(dǎo)柱5,以及驅(qū)動所述滑動塊4沿所述導(dǎo)柱5縱向移動的驅(qū)動裝置。
所述殼體1上還設(shè)有檢測所述機(jī)械手位置的視覺傳感器6,所述視覺傳感器6通過定位塊7安裝在所述殼體1上的定位槽8上,定位塊7與定位槽8配合,以保證視覺傳感器6安裝定位時的平行度和垂直度,避免因安裝誤差造成視覺傳感器6使用時產(chǎn)生光軸偏移而影響實際檢測效果。實際使用中,通過利用圖像處理技術(shù)對固定在載物臺上的定位物件(如二維碼)進(jìn)行圖像識別,經(jīng)計算處理后,可獲取卷料盤的取放點(diǎn)相對于機(jī)械手的位置信息。由于視覺傳感器6的分辨率通常很高,因而可大大降低機(jī)械手的定位誤差,確保機(jī)械手能夠準(zhǔn)確到達(dá)卷料盤的取放點(diǎn)執(zhí)行后續(xù)動作。
所述驅(qū)動裝置包括電機(jī)9、與所述電機(jī)9連接的減速器10、設(shè)置在減速器10輸出端的齒輪11,齒輪11通過緊定螺釘固定在減速器10的輸出軸上。所述齒輪11嚙合有齒條12,齒條12的側(cè)面開有3個通孔,并通過螺釘固定安裝在所述滑動塊4上。電機(jī)9采用直流無刷電機(jī)9,工作可靠性高、無噪聲、工作壽命長。機(jī)械手動作時,動力由電機(jī)9輸出,經(jīng)減速器10減速后,得到合適的速度和扭矩,然后傳遞給齒輪11,帶動齒條12傳動。
所述驅(qū)動裝置還包括與所述電機(jī)9連接的編碼器13和與所述編碼器13、電機(jī)9電性連接的控制器14,編碼器13采用的是光柵碼盤式光電編碼器,分辨率為512CPR,具有無接觸磨損、抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高、響應(yīng)速度塊、壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn),可實時反饋電機(jī)9的轉(zhuǎn)速和角位移信息,方便對其轉(zhuǎn)速和角位移進(jìn)行精確調(diào)控。為了盡可能減少安裝空間、縮小機(jī)械手的體積,控制器14被側(cè)向垂直安裝在支撐板上,支撐板與底板3固定連接。
所述底板3上還設(shè)有與所述減速器10連接、能夠調(diào)整所述齒輪11與齒條12中心距的支撐法蘭15,支撐法蘭15呈直角外形。支撐法蘭15的一直角端面與減速器10的輸出端法蘭固定連接,起支撐作用。為了便于調(diào)整齒輪11和齒條12的中心距,使傳動更加穩(wěn)定可靠,支撐法蘭15上設(shè)有腰形槽16,支撐法蘭15的另一直角端面通過螺釘穿過所述腰形槽16與墊塊27連接,墊塊27通過背面的沉頭螺釘固定在底板3上。墊塊27的兩側(cè)各設(shè)有一個大小中心孔,用于垂直安裝導(dǎo)柱5,通過給定的配合關(guān)系保證導(dǎo)柱5相對于墊塊27表面的垂直度要求。
所述導(dǎo)柱5端部設(shè)有對所述滑動塊4進(jìn)行限位的限位擋片17,所述限位擋片17采用的是硬限位擋片,所述硬限位擋片保證了機(jī)械手執(zhí)行開合動作時的可靠性。機(jī)械手動作時,極限行程位置被硬限位擋片限制,確保其所有可達(dá)行程均在安全范圍內(nèi),避免了因機(jī)械手的驅(qū)動單元的工作異常導(dǎo)致運(yùn)動超程,造成滑動塊4與外殼1的前封板24的內(nèi)表面碰撞、齒輪11和齒條12脫離嚙合等不良情況的發(fā)生。
所述滑動塊4上設(shè)有光電傳感器18,所述底板3上設(shè)有在所述滑動塊4移動至限制位置或零點(diǎn)位置時遮擋所述光電傳感器18的光線擋片19,光電傳感器18采用了日本SUNX公司的PM-L24P系列微型光電傳感器。當(dāng)機(jī)械手上電時,為了保證機(jī)械手在之后執(zhí)行開合動作中任意運(yùn)動位置的絕對準(zhǔn)確性,需要有一個基準(zhǔn)零位作為參考,因此機(jī)械手將執(zhí)行一次“找零”動作。當(dāng)機(jī)械手的滑動塊4運(yùn)動到光電傳感器18的對射信號被光線擋片19遮住時,此時該運(yùn)動位置點(diǎn)即為動作的基準(zhǔn)零位,以后任意時刻滑動塊4運(yùn)動的絕對位置都將以該零位作為參考基準(zhǔn),保證了機(jī)械手執(zhí)行開合動作時運(yùn)動位移的準(zhǔn)確性。此外,在機(jī)械手之后的取放動作過程中,如果出現(xiàn)系統(tǒng)異常導(dǎo)致機(jī)械手開合時超程,當(dāng)滑動塊4運(yùn)動到該基準(zhǔn)零點(diǎn)位置也會使機(jī)械手立即停止工作,起到軟限位保護(hù)的作用。
為了避免滑動塊4與導(dǎo)柱5直接接觸,導(dǎo)致兩者相對之直線滑動時產(chǎn)生較大的摩擦阻力,在滑動塊4的兩個大小中心孔中各固定安裝有一個直線軸承20,直線軸承20與所述導(dǎo)柱5滑動連接。直線軸承20的內(nèi)孔與兩個導(dǎo)柱5的圓柱側(cè)面接觸形成滑動配合,大大降低了滑動塊4運(yùn)動時的摩擦阻力,減小了機(jī)械手系統(tǒng)的功率損耗。
所述底板3前窄后寬呈Y型,底板3端部設(shè)有兩朝向其延伸方向的叉片21,兩所述叉片21的端部逐漸變薄,便于機(jī)械手順利插入到卷料盤底部。
上動板2通過其后端的兩側(cè)窄邊與滑動塊4固定連接,其端部伸出所述開口26,上動板2的中央部位設(shè)有腰形孔。其外形的設(shè)計使其整體重心偏向后方,不但降低了自身重量,同時有助于減小其運(yùn)動時的慣性,防止產(chǎn)生較大的震顫變形。在上動板2的前端正下方位置固定連接有能夠伸入卷料盤中心孔內(nèi)的錐形定位件22,便于機(jī)械手在執(zhí)行閉合夾取卷料盤時,順利插入到卷料盤的中心位置的圓孔中。所述定位件22設(shè)置保證了機(jī)械手在完成卷料盤的夾取動作之后,多自由度機(jī)械臂在執(zhí)行搬運(yùn)搜集的動作過程中,防止卷料盤從機(jī)械手中松脫、確??煽繆A取。
所述殼體1上還設(shè)有轉(zhuǎn)接法蘭23,轉(zhuǎn)接法蘭23一端通過外殼1上的沉頭螺釘與機(jī)械手固定連接,另一端通過沉頭螺釘固定連接在多自由度機(jī)械臂的末端執(zhí)行器安裝法蘭上。實際安裝時,先將轉(zhuǎn)接法蘭23固定在機(jī)械臂的末端執(zhí)行器安裝法蘭上,再將轉(zhuǎn)接法蘭23的另一端面與機(jī)械手固定,安裝順序不能反。
所述殼體1還包括前封板24和后封板25,所述前封板24采用鈑金結(jié)構(gòu),減小自重,所述后封板25采用機(jī)加件。所述殼體1上設(shè)置有電氣接口,電氣接口適用于機(jī)械手連接外部電源以及通過I/O通道使機(jī)械手與機(jī)械臂進(jìn)行實時通信。
本發(fā)明的工作原理及流程如下:
1)多自由度機(jī)械臂帶動機(jī)械手運(yùn)動到載物臺上的二維碼所在區(qū)域;
2)視覺傳感器6將對載物臺上的二維碼進(jìn)行掃描識別;
3)掃描到二維碼上的信息后,機(jī)械臂能夠立即獲取機(jī)械手相對于卷料盤放置點(diǎn)的位置信息,并隨之使機(jī)械手運(yùn)動到卷料盤放置點(diǎn);
4)機(jī)械手通過底板3和上動板2配合執(zhí)行夾取動作;
5)夾取完成后,機(jī)械臂帶動機(jī)械手運(yùn)動到卷料盤收集盒所在位置點(diǎn);
6)機(jī)械手執(zhí)行松放動作;
7)松放完成后,機(jī)械臂回歸到初始位置點(diǎn),整個操作流程結(jié)束。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,并不用于限制本發(fā)明,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和變型,這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。