一種五自由度的碼垛機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機械手，尤其是一種具有五自由度的碼垛機械手，屬于機器人應用領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國工業轉型升級的不斷推進，工業機器人在搬運、焊接、裝配等方面的應用越來越廣。尤其對于碼垛作業，工業機器人替代人完成工件搬運，能大大降低碼垛工人的勞動強度，改善碼垛工人的工作質量。面對當前各行各業對碼垛工業機器人需要量的增大，如何提高此類機器人的工作柔性及其性價比，成為了開發和應用時的關注熱點。
[0003]中國專利CN201310066761.2公開了一種碼垛機器人及其控制方法，可實現設備的精確定位和控制，主要包括升降裝置、擺動裝置、抓取裝置、檢測裝置。但該碼垛機器人旋轉臂是固定長度，使其碼垛作業能力受到了一定限制。
[0004]中國專利CN201310692170.6公開了一種多自由度碼垛機器人，可實現末端執行器的空間運動，末端執行器運動慣量小，主要包括多個并聯機構閉環執行機構和一個串聯的執行機構主鏈，但是復雜的組成結構使其造價較高，這給碼垛機器人的應用推廣受到了一定限制。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是現有的碼垛機械手中還沒有具備五個自由的機械手，且結構復雜，成本也較高。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種五自由度的碼垛機械手，包括組合立柱、提升組件、旋轉組件、抱夾組件和手持控制器；
[0007]組合立柱包括圓型基座、豎直固定安裝在圓型基座上的方型管以及水平封蓋在方型管頂部的蓋板；方型管的左側內壁和右側內壁上分別豎直設有一條相對的半圓型導軌；方型管的前側外壁上豎直設有升降導軌；
[0008]提升組件包括驅動電機、鏈輪組、上鏈條、左鏈條、右鏈條、牽引重塊以及滑移殼體；驅動電機固定安裝在蓋板上；鏈輪組的轉軸兩端轉動式安裝在左側內壁和右側內壁上，且在鏈輪組的轉軸上依次設有左鏈輪、中鏈輪和右鏈輪；驅動電機的輸出軸上設有上鏈輪，上鏈條穿過蓋板后鏈接上鏈輪和中鏈輪；左鏈條與左鏈輪相嚙合，右鏈條與右鏈輪相嚙合；牽引重塊位于方型管內，且在牽引重塊上設有四個導向輪；導向輪嵌于半圓型導軌上，并可沿半圓型導軌上下滾動；滑移殼體的后側面設有滑塊，滑塊嵌于升降導軌上，并可沿升降導軌上下滑動；左鏈條和右鏈條的一端均固定安裝在牽引重塊上，另一端均穿過方型管的前側壁后固定安裝在滑移殼體上；
[0009]旋轉組件包括旋轉臂、擺動氣缸以及氣缸固定板；旋轉臂包括固定套管、伸縮桿以及前后伸縮氣缸；前后伸縮氣缸固定安裝在固定套管內，伸縮桿的一端插于固定套管內，并與前后伸縮氣缸的活塞桿頂端固定連接；固定套管的下側面垂直安裝有一根旋轉軸；旋轉軸轉動式安裝在滑移殼體的頂部；氣缸固定板安裝在滑移殼體的右側面上，擺動氣缸的底座擺動式安裝在氣缸固定板上，擺動氣缸的活塞桿頂端擺動式安裝在固定套管的右側面上，并驅動固定套管水平方向擺動；
[0010]抱夾組件包括矩型支撐框、“H”形右支架、“H”形左支架、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉驅動氣缸；矩型支撐框的中心處豎直設有一根旋轉軸，旋轉軸轉動式安裝在伸縮桿上；矩型支撐框的前后兩側長度邊緣均設有滑移導軌；“H”形右支架兩個頂端的相對內偵_設滑槽，“H”形左支架兩個頂端的相對內側也均設有滑槽；“H”形右支架的兩個滑槽以及“H”形左支架的兩個滑槽均嵌在矩型支撐框兩側的滑移導軌上，且“H”形右支架與“H”形左支架可沿滑移導軌相對滑動；“H”形右支架的兩個頂端之間連接有右橫梁，“H”形左支架的兩個頂端之間連接有左橫梁；右伸縮氣缸的底座擺動式安裝在伸縮桿的右側面上，左伸縮氣缸的底座擺動式安裝在伸縮桿的左側面上；右伸縮氣缸與伸縮桿的擺動連接點以及左伸縮氣缸與伸縮桿的擺動連接點之間的連線經過旋轉軸的中心，且與伸縮桿相垂直；右伸縮氣缸的活塞桿頂端擺動式安裝在右橫梁上，左伸縮氣缸的活塞桿頂端擺動式安裝在左橫梁上；旋轉驅動氣缸的底座擺動式安裝在伸縮桿的頂端，旋轉驅動氣缸的活塞桿頂端通過連接桿擺動式安裝在矩型支撐框的一個頂角處；“H”形右支架和“H”形左支架的下側均設有一根卡爪梁，兩根卡爪梁的下側都至少設有兩個相對彎折的卡爪；
[0011]手持控制器分別與驅動電機、擺動氣缸、前后伸縮氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉驅動氣缸相連，用于控制驅動電機、擺動氣缸、前后伸縮氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉驅動氣缸協調工作。
[0012]采用手持控制器控制驅動電機、前后伸縮氣缸、擺動氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉驅動氣缸使機械手具備五個自由度的工作空間，完全能夠滿足碼垛需要，且結構簡單，大大降低了生產成本；采用牽引重塊能夠在一定程度上與滑移殼體的承載力相平衡，降低驅動電機的工作強度，提高了驅動的便捷性；采用導向輪與半圓型導軌的配合，使牽引重塊在方型管內不會晃動，提高了升降的穩定性；采用滑塊嵌于升降導軌上，使滑移殼體的升降具有方向性，不會在升降過程中發生晃動，提高了碼垛的穩定性。
[0013]作為本發明的進一步限定方案，滑移殼體內豎直設有一根支撐套管，支撐套管內設有軸承，旋轉軸通過軸承轉動式安裝在滑移殼體的頂部。軸通過軸承將旋轉軸轉動式安裝在滑移殼體的頂部，降低了旋轉臂的擺動阻力，有效提高旋轉臂的擺動性能。
[0014]作為本發明的進一步改進方案，固定套管的內壁設有導向塊，伸縮桿側面設有與導向塊相對應的滑槽；導向塊嵌于滑槽內，并可沿滑槽來回滑動。采用導向塊嵌于滑槽內，能夠防止伸縮桿在固定套管內相對轉動，進一步提高了碼垛的穩定性。
[0015]作為本發明的進一步改進方案，方型管的前側外壁下邊緣處設有殼體定位傳感器，方型管前側內壁下邊緣處設有重塊定位傳感器，殼體定位傳感器以及重塊定位傳感器均與手持控制器相連。采用殼體定位傳感器和重塊定位傳感器能夠雙重定位機械手的升降高度，有效提高了碼垛的定位精度。
[0016]作為本發明的進一步改進方案，滑移殼體的左右兩側均設有一個限制旋轉臂擺動角度的限位傳感器，限位傳感器與手持控制器相連。采用限位傳感器能夠防止旋轉臂旋轉超過極限，對機械手進行了有效保護。
[0017]作為本發明的進一步限定方案，限位傳感器為光電接近開關、電感接近開關、電容接近開關或霍爾接近開關。
[0018]本發明的有益效果在于:(I)采用手持控制器控制驅動電機、前后伸縮氣缸、擺動氣缸、右伸縮氣缸、左伸縮氣缸以及旋轉驅動氣缸使機械手具備五個自由度的工作空間，完全能夠滿足碼垛需要，且結構簡單，大大降低了生產成本；(2)采用牽引重塊能夠在一定程度上與滑移殼體的承載力相平衡，降低驅動電機的工作強度，提高了驅動的便捷性；(3)采用導向輪與半圓型導軌的配合，使牽引重塊在方型管內不會晃動，提高了升降的穩定性；
(4)采用滑塊嵌于升降導軌上，使滑移殼體的升降具有方向性，不會在升降過程中發生晃動，提高了碼垛的穩定性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的整體結構示意圖；
[0020]圖2為本發明的方型管結構示意圖；
[0021]圖3為本發明的方型管側壁結構示意圖；
[0022]圖4為本發明的方型管內部結構示意圖；
[0023]圖5為本發明的鏈輪組結構示意圖；
[0024]圖6為本發明的導向輪結構示意圖；
[0025]圖7為本發明的提升組件安裝結構示意圖；
[0026]圖8為本發明的旋轉組件結構示意圖；
[0027]圖9為本發明的滑移殼體結構剖視圖；
[0028]圖10為本發明的旋轉臂結構剖視圖；
[0029]圖11為本發明的抱夾組件結構示意圖；
[0030]圖12為本發明的抱夾組件與旋轉臂組合結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]如圖1-12所示，本發明的五自由度的碼垛機械手，包括組合立柱1、提升組件2、旋轉組件3、抱夾組件4和手持控制器5 ；