軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，更具體地說，涉及一種自動(dòng)化機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械手是指能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
[0003]機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動(dòng)作。
[0004]然而，現(xiàn)有的機(jī)械手指往往由多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。
[0005]現(xiàn)有的機(jī)械手指的壽命不長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供了一種軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手，本發(fā)明適用于機(jī)械制造過程中，實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)傳輸;本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)，利用一個(gè)伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，使機(jī)械手產(chǎn)生預(yù)想的二維運(yùn)動(dòng)空間;通過改變凸輪槽中心線，可以快速改變機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0007]—種軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手，包括伺服電機(jī)、機(jī)架、凸輪機(jī)構(gòu)、撥叉、運(yùn)動(dòng)組件，所述伺服電機(jī)固連于所述機(jī)架，所述伺服電機(jī)的輸出軸上固連聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器的末端固連撥叉，所述運(yùn)動(dòng)組件活動(dòng)連接于所述機(jī)架，所述撥叉活動(dòng)連接于所述運(yùn)動(dòng)組件；
[0008]所述運(yùn)動(dòng)組件包括:機(jī)械手臂、轉(zhuǎn)臺(tái)、滾子、滑塊、調(diào)節(jié)板，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置方塊體、轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸通過所述軸承活動(dòng)連接于所述支架，所述滑塊固連于所述方塊體上，所述機(jī)械手臂活動(dòng)連接于所述滑塊上;所述機(jī)械手臂的一端為手臂末端，所述滾子固連于所述機(jī)械手臂上；
[0009]所述凸輪機(jī)構(gòu)包括:上凸輪、下凸輪，所述上凸輪和下凸輪固連于所述機(jī)架上，在所述上凸輪、下凸輪上設(shè)置凸輪槽，所述凸輪槽的槽寬和所述滾子的外徑相匹配;所述凸輪槽的凸輪槽中心線為一段光滑連續(xù)的曲線。
[0010]優(yōu)選地，所述機(jī)械手臂的一端固連所述調(diào)節(jié)板，在所述調(diào)節(jié)板上設(shè)置下微調(diào)螺栓、上微調(diào)螺栓;在所述機(jī)架上固連下限位板、上限位板，所述下限位板和所述下微調(diào)螺栓相匹配，所述上限位板和所述上微調(diào)螺栓相匹配。
[0011]優(yōu)選地，所述滑塊上固連蓋板，所述機(jī)械手臂位于所述滑塊和所述蓋板之間。
[0012]優(yōu)選地，所述聯(lián)軸器包括:配合面、連接段，所述連接段固連于所述伺服電機(jī)的輸出軸上，所述配合面和所述撥叉相匹配，所述撥叉通過鉸制孔螺栓固連于所述配合面上。
[0013]優(yōu)選地，所述凸輪槽中心線包括:所述起始端、過渡段、終止端，所述起始端和所述終止端為直線，所述過渡段為曲線。
[0014]優(yōu)選地，所述撥叉的一段固連于所述聯(lián)軸器，另一端設(shè)置兩條支腿，所述支腿之間活動(dòng)連接所述滾子，所述支腿的距離和所述滾子的直徑相匹配。
[0015]本發(fā)明的提供了一種軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手，和傳統(tǒng)技術(shù)相比本發(fā)明具有的有益效果如下:
[0016]軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手，所述伺服電機(jī)固連于所述機(jī)架，所述伺服電機(jī)的輸出軸上固連聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器的末端固連撥叉，所述運(yùn)動(dòng)組件活動(dòng)連接于所述機(jī)架，所述撥叉活動(dòng)連接于所述運(yùn)動(dòng)組件，所述支腿之間活動(dòng)連接所述滾子，所述支腿的距離和所述滾子的直徑相匹配。所述伺服電機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)所述聯(lián)軸器、撥叉做同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述撥叉驅(qū)動(dòng)所述滾子在所述凸輪槽中，沿所述凸輪槽中心線的軌跡運(yùn)動(dòng)。
[0017]所述轉(zhuǎn)軸通過所述軸承活動(dòng)連接于所述支架，所述轉(zhuǎn)臺(tái)可以繞所述軸承轉(zhuǎn)動(dòng)。所述機(jī)械手臂活動(dòng)連接于所述滑塊上，所述機(jī)械手臂可以相對(duì)所述滑塊滑動(dòng)。所述滾子固連于所述機(jī)械手臂的一端，所述滾子沿所述凸輪槽中心線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述機(jī)械手臂帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]所述上凸輪和下凸輪通過螺栓固連于所述機(jī)架上，所述上凸輪和下凸輪組合成所述凸輪機(jī)構(gòu)，所述凸輪機(jī)構(gòu)上設(shè)置凸輪槽，所述凸輪槽的槽寬和所述滾子的外徑相匹配;所述凸輪槽的凸輪槽中心線為一段光滑連續(xù)的曲線。所述凸輪槽中心線包括:所述起始端、過渡段、終止端，所述起始端和所述終止端為直線，所述過渡段為曲線，所述起始端、過渡段、終止端構(gòu)成光滑連接。
[0019]所述運(yùn)動(dòng)組件處于起始位置時(shí)，所述滾子位于凸輪起點(diǎn)的位置，所述手臂末端位于機(jī)械手起點(diǎn)的位置，所述滾子沿所述凸輪槽中心線點(diǎn)由所述凸輪起點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至凸輪終點(diǎn)，所述手臂末端到達(dá)機(jī)械手終點(diǎn)的位置，所述手臂末端產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)軌跡。所述起始端和所述終止端為直線，使所述手臂末端發(fā)生直線運(yùn)動(dòng)。
[0020]手爪機(jī)構(gòu)固連于所述手臂末端，用于執(zhí)行抓取物體和搬運(yùn)物體的動(dòng)作。
[0021]所述機(jī)械手臂的一端固連所述調(diào)節(jié)板，在所述調(diào)節(jié)板上設(shè)置下微調(diào)螺栓、上微調(diào)螺栓;在所述機(jī)架上固連下限位板、上限位板，所述下限位板和所述下微調(diào)螺栓相匹配，所述上限位板和所述上微調(diào)螺栓相匹配。調(diào)節(jié)所述下微調(diào)螺栓、上微調(diào)螺栓，可以調(diào)節(jié)所述手臂末端的位置。
[0022]所述聯(lián)軸器包括:配合面、連接段，所述連接段固連于所述伺服電機(jī)的輸出軸上，所述配合面和所述撥叉相匹配，所述聯(lián)軸器以緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多重功能。所述撥叉通過鉸制孔螺栓固連于所述配合面上，通過鉸制孔螺栓連接，保證了所述撥叉和所述配合面之間的可靠連接，不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。
[0023]本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手由單一的驅(qū)動(dòng)力一一所述伺服電機(jī)作為輸入，實(shí)現(xiàn)了理想的末端軌跡，在所述手臂末端上設(shè)置手爪機(jī)構(gòu)可以達(dá)到抓取于搬運(yùn)物體的功能。傳統(tǒng)的手臂為了達(dá)到二維的運(yùn)動(dòng)軌跡，至少需要兩個(gè)伺服電機(jī)作為動(dòng)力輸入，且兩個(gè)伺服電機(jī)為了達(dá)到兩軸聯(lián)動(dòng)的目的，需要配套的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，增加了控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。其次，本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)，使得可以在緊湊型機(jī)械手結(jié)構(gòu)中，或者航空航天領(lǐng)域中得到廣闊的應(yīng)用。傳統(tǒng)的機(jī)械手，兩個(gè)伺服電機(jī)需要占用更大的空間，增加更大的重量，導(dǎo)致機(jī)械手的體積龐大和重量增加。
[0024]本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手通過所述凸輪槽中心線控制所述末端軌跡，通過調(diào)節(jié)所述上凸輪和下凸輪的相對(duì)位置，可以改變所述末端軌跡。同時(shí)，通過微調(diào)所述下微調(diào)螺栓、上微調(diào)螺栓，可以改變所述末端軌跡。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手在另一個(gè)視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手在另一個(gè)視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4、5是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6、7是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的凸輪槽中心線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖10是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]I機(jī)械手臂、2手臂末端、3伺服電機(jī)、4機(jī)架、5凸輪機(jī)構(gòu)、6聯(lián)軸器、7撥叉、8滑塊、9調(diào)節(jié)板、10下限位板、11上限位板、12下微調(diào)螺栓、13上微調(diào)螺栓、14轉(zhuǎn)臺(tái)、15滾子、16支腿、17配合面、18連接段、19軸承、20蓋板、21運(yùn)動(dòng)組件、22方塊體、23轉(zhuǎn)軸、24上凸輪、25下凸輪、26凸輪槽、27末端軌跡、28凸輪起點(diǎn)、29凸輪終點(diǎn)、30機(jī)械手起點(diǎn)、31機(jī)械手終點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。如上所述，本發(fā)明提供了一種軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手，用于實(shí)現(xiàn)物料的抓取和轉(zhuǎn)移。
[0035]圖1是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手在另一個(gè)視角下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手在另一個(gè)視角下的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4、5是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6、7是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡的結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的凸輪槽中心線的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是本發(fā)明軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]—種軌跡驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手，包括伺服電機(jī)3、機(jī)架4、凸輪機(jī)構(gòu)5、撥叉7、運(yùn)動(dòng)組件21，所述伺服電機(jī)3固連于所述機(jī)架4，