一種三自由度機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化機械設備領域，特別是指一種三自由度機械手。
【背景技術】
[0002]機械手是一種模擬人手操作的自動化設備，它可以按照固定程序抓取、搬運物件或夾持工具完成有些特定的操作。應用機械手可以代替人從事單調(diào)、重復或繁重的體力勞動，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)過程，也可在有害環(huán)境下進行操作，改善勞動環(huán)境，保證工人安全。
[0003]目前，機械手裝置已經(jīng)廣泛應用于各種工業(yè)生產(chǎn)等領域。如傳送帶搬運，注塑機取件，產(chǎn)品裝箱等。常用的機械手普遍存在結構復雜、成本高、控制精度低等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種結構簡單、成本低，控制精度較高的三自由度機械手。
[0005]基于上述目的本發(fā)明提供的一種三自由度機械手，包括:分別沿空間直角坐標系的X軸、Y軸、Z軸方向設置的X軸單元、Y軸單元和Z軸單元；
[0006]所述X軸單元，包括:沿X軸方向延伸的固定方鋼，所述固定方鋼上表面設置帶有X軸滑塊的X軸導軌，所述X軸滑塊上固定有X軸基板，所述X軸基板上設置一伺服電機，所述伺服電機的電機軸上設置一滾輪；所述固定方鋼上沿所述X軸導軌還設置有皮帶，所述皮帶通過皮帶輪與所述滾輪相連；
[0007]所述Y軸單元，包括:一端固定在所述X軸基板上、且沿Y軸方向延伸的Y軸鋁型材，所述Y軸鋁型材的一側面上設置帶有Y軸滑塊的Y軸導軌，所述Y軸滑塊上固定有Y軸基板；所述Y軸鋁型材另一端設置有Y軸氣缸，所述Y軸氣缸的活塞桿固定連接至所述Y軸基板；
[0008]所述Z軸單元，包括:Z軸招型材、固定連接至所述Y軸基板的Z軸基座；所述冗軸鋁型材沿Z軸方向延伸，且其一側面上設置帶有Z軸滑塊的Z軸導軌，所述Z軸滑塊與所述Z軸基座固定連接；所述Z軸基座上還設置有Z軸氣缸，所述Z軸氣缸的活塞桿固定連接至所述Z軸鋁型材的底端；所述Z軸鋁型材的底端還設置有用于安裝作業(yè)工具的擴展連接板。
[0009]優(yōu)選的，所述X軸單元還包括X軸拖鏈；所述X軸基板上設置X軸拖鏈上固定板，所述固定方鋼上設置X軸拖鏈下固定板；所述X軸拖鏈的兩端分別連接所述X軸拖鏈上固定板和X軸拖鏈下固定板，所述伺服電機的電源線和控制線置于所述X軸拖鏈內(nèi)。
[0010]優(yōu)選的，所述固定方鋼的兩端分別設置有左極限感應塊和右極限感應塊；所述X軸基板下表面的左右兩端分別設置左極限感應裝置和右極限感應裝置。
[0011]優(yōu)選的，所述固定方鋼上設置有取物感應塊和置物感應塊；所述X軸基板下表面設置有取物感應裝置和置物感應裝置。
[0012]優(yōu)選的，所述Y軸單元還包括Y軸拖鏈；所述Y軸基板上設置Y軸拖鏈上固定板，所述Y軸鋁型材上設置Y軸拖鏈下固定板，所述Y軸拖鏈的兩端分別連接所述Y軸拖鏈上固定板和Y軸拖鏈下固定板，所述Y軸氣缸的氣管和控制線置于所述Y軸拖鏈內(nèi)。
[0013]優(yōu)選的，所述Y軸鋁型材上，于Y軸氣缸活塞桿的最大和最小行程位置處，各設置一個Y軸油壓緩沖器。
[0014]優(yōu)選的，所述Y軸基板的下端還設置有防落氣缸，用于防止所述實例中機械手氣源出現(xiàn)故障時Z軸鋁型材自由下落。
[0015]優(yōu)選的，所述Z軸單元還包括Z軸拖鏈；所述Z軸鋁型材上部設置Z軸拖鏈上固定板，所述Y軸基板上部設置Z軸拖鏈下固定板；所述Z軸拖鏈的兩端分別連接所述Z軸拖鏈上固定板和Z軸拖鏈下固定板，所述Z軸氣缸的氣管和控制線置于所述Y軸拖鏈內(nèi)。
[0016]優(yōu)選的，所述Z軸鋁型材通過Z軸下連接板與所述Z軸鋁型材的底端固定連接，所述Z軸導軌的上端處設置上擋塊；所述Z軸基座的上下兩端各設置一個Z軸油壓緩沖器。
[0017]優(yōu)選的，所述擴展連接板上設置有用于安裝作業(yè)工具的吸盤和/或夾具。
[0018]從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的三自由度機械手，通過分別沿空間直角坐標系的X軸、Y軸、Z軸方向設置的X軸單元、Y軸單元和Z軸單元；實現(xiàn)了三個自由度、每個自由度的控制行程可以根據(jù)需要進行調(diào)整，滿足多種工業(yè)現(xiàn)場需求；伺服電機與直線氣缸響應速度快且準，提高了工作精度和生產(chǎn)效率；負載能力強，工作過程安全可靠；機械手末端執(zhí)行裝置為開放性擴展連接板，可以根據(jù)需求連接不同的治具配合實際需求。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明實施例的三自由度機械手總體結構示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例的X軸單元結構示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例的Y軸單元結構示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例的Z軸單元結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0025]本發(fā)明實施例提供了一種三自由度機械手，包括:X軸單元、Y軸單元和Z軸單元，上述三個單元分別沿空間直角坐標系的X軸、Y軸、Z軸方向設置，即本實施例的三自由度機械手能夠實現(xiàn)沿空間直角坐標系下的X、Y、Z三個坐標軸方向的運動。
[0026]參考圖1和圖2，所述X軸單元包括:沿X軸方向延伸的固定方鋼2。固定方鋼2通過內(nèi)六角螺釘與一個機座I固定，機座I位于整個三自由度機械手的最底部，用于承載和固定三自由度機械手的其他各部分機構。固定方鋼2的上表面設置帶有X軸滑塊(未示出)的X軸導軌3，本實施例中，設置有兩條X軸導軌3，每條X軸導軌3上設置有兩個X軸滑塊；在其他實施例中，根據(jù)具體的工作需要，X軸滑塊和X軸導軌可以選擇設置為其他數(shù)量。四個X軸滑塊上固定了一 X軸基板4，X軸基板4上安裝有電機安裝板5，伺服電機6通過與減速機7相連后安裝于電機安裝板5上，伺服電機6的電機軸上設置一滾輪8。固定方鋼2上沿所述X軸導軌3還設置有皮帶9，皮帶9通過安裝于固定方鋼2兩端的皮帶固定塊10安裝在固定方鋼2上，并且皮帶固定塊10可用于調(diào)節(jié)皮帶9的松緊。皮帶9通過皮帶輪與滾輪8相連，本實施例中，皮帶9通過兩個皮帶輪與滾輪8相連，在其他實施例中，根據(jù)具體的工作需要，皮帶輪還可以設置為其他數(shù)量。
[0027]工作時，伺服電機6帶動滾輪8旋轉，通過皮帶輪和皮帶9的傳動，使X軸基板4通過X軸滑塊沿X軸導軌進行往復移動。
[0028]進一步的，固定方鋼2上還設置有電氣控制箱11，其內(nèi)部設置了本實施例中的伺服電機以及各個氣缸的電源模塊和控制模塊。相應的，本實施例的X軸單元還包括一 X軸拖鏈12 ;本實施例中，X軸拖鏈12由多個鏈節(jié)首尾依次轉動連接，以形成一中空的鏈狀結構，其中空部分能夠用于走線。X軸基板4上設置X軸拖鏈上固定板13，固定方鋼2上設置X軸拖鏈下固定板14，X軸拖鏈12的兩端分別連接X軸拖鏈上固定板13和X軸拖鏈下固定板14 ;其中，X軸拖鏈下固定板14為長形槽狀結構，X軸拖鏈12靠近與X軸拖鏈下固定板14相連處的一部分能夠置于其內(nèi)，X軸拖鏈12運動時會受到X軸拖鏈下固定板14的引導作用，以進行規(guī)則運動，具有較高的穩(wěn)定性。伺服電機6的電源線和控制線由電氣控制箱11引出后，置于X軸拖鏈12內(nèi)；X軸單元工作時，X軸基板4會帶動伺服電機6的電源線和控制線進行往復運動，X軸拖鏈12能夠對于伺服電機6的電源線和控制線的運動起到限制和引導作用，保證其使用壽命。
[0029]進一步的，固定方鋼2的兩端分別設置有左極限感應塊15和右極限感應塊16 ;相應的，X軸基板4下表面的左右兩端分別設置左極限感應裝置(未示出)和右極限感應裝置(未示出)，左極限感應裝置和右極限感應裝置優(yōu)選的為磁感應接近開關；在其他實施例中，左極限感應裝置和右極限感應裝置也可以選用紅外感應器，激光感應器，或是其他的物體探測裝置。左極限感應裝置和右極限感應裝置用于在X軸基板4的運動過程中，對左極限感應塊15和右極限感應塊16的感測，以保證X軸基板4不會運動超過左右極限位置。例如，X軸基板4向左運動過程中，逐漸接近左極限位置，左極限感應裝置會感應到左極限感應塊15，并產(chǎn)生感應信號并發(fā)送至控制模塊，在控制模塊的控制下控制伺服電機6緊急制動，防止裝置撞壞。
[0030]參考圖1和圖3，所述Y軸單元包括:一端固定在X軸基板4上、且沿Y軸方向延伸的Y軸鋁型材17。Y軸鋁型材17通過Y軸連接板18(圖2中示出)固定在X軸基板4上。Y軸鋁型材17的一個側面上設置帶有Y軸滑塊(未示出)的Y軸導軌19 ;本實施例中，Y軸導軌19有兩條，每條Y軸導軌19上設置有兩個Y軸滑塊；在其他實施例中，根據(jù)具體的工作需要，Y軸滑塊和Y軸導軌可以選擇設置為其他數(shù)量。四個Y軸滑塊上固定了一Y軸基板20。Y軸氣缸21通過Y軸氣缸固定板22固定在在Y軸鋁型材17的另一端；Y軸基板20上還延伸