一種新型五軸組合式機械手的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種新型五軸組合式機械手，包括五軸機械手主體、伸縮臂本體和兩個扭轉臂；伸縮臂本體包括兩個伸縮單臂；兩伸縮單臂配設有位置調節裝置；扭轉臂包括扭轉臂架體、基板和扭轉臂裝置；基板形成有條形透孔和導向槽，導向槽包括直線段和弧形段；扭轉臂裝置包括轉動手臂、滑塊、連接桿和驅動裝置。如此，本發明突破傳統五軸組合式機械手的構造形式，位置調節裝置可調節兩伸縮單臂的位置和間距；驅動裝置驅動轉動手臂沿條形透孔移動，轉動手臂依次沿直線段和弧形段移動，連接桿逐漸扳動轉動手臂扭轉，與現有技術相比，本發明的伸縮臂適應性、匹配性強，取放產品操作精確、快速；扭轉臂可輕松實現扭轉，結構新穎合理，運轉靈活，實用性強。
【專利說明】一種新型五軸組合式機械手
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械領域的機械手，具體涉及一種伸縮臂適應性、匹配性強，扭轉臂可簡單、輕松、順暢地實現扭轉的新型五軸組合式機械手。
【背景技術】
[0002]機械手的結構已為公知，如中國實用新型專利CN201220587956.2公開一種五軸智能機械手，包括機座、垂直運動機構、擺臂運動機構、水平運動機構、翻轉運動機構和執行端旋轉機構；垂直運動機構載承于機架上，擺臂運動機構載承于垂直運動機構上，水平運動機構載承于擺臂運動機構上，翻轉運動機構載承于水平運動機構上，執行端旋轉機構載承于翻轉運動機構上。垂直運動機構由第一電機、垂直絲桿、垂直螺母和導柱構成；垂直絲桿與垂直螺母配合構成垂直螺母絲桿副；垂直螺母在垂直方向運動的自由度被限制，第一電機對垂直螺母進行傳動；垂直絲桿與導柱連接在一起，導柱隨垂直絲桿作升降運動。擺臂運動機構由第二電機、減速器和連接板構成；第二電機對減速器進行傳動，連接板與減速器的輸出端連接在一起，連接板隨減速器的輸出端作旋轉運動。擺臂運動機構由第二電機、減速器和連接板構成；第二電機對減速器進行傳動，連接板與減速器的輸出端連接在一起，連接板隨減速器的輸出端作旋轉運動；第二電機和減速器安裝在導柱的內部，減速器與導柱固定在一起。水平運動機構由第三電機、水平絲桿、水平螺母、水平托架和水平拖板構成；水平拖板與水平托架之間通過導柱導套副進行導向；水平絲桿與水平螺母配合構成水平螺母絲桿副；第三電機固定在水平托架上，對水平絲桿進行傳動；水平螺母與水平拖板連接在一起。翻轉運動機構由第四電機、翻轉軸座和吊板構成；第四電機固定在吊板上，翻轉軸座安裝在吊板上；翻轉軸座可相對吊板自轉；翻轉軸座的自轉中軸線在水平面內；第四電機對翻轉軸座進行傳動。執行端旋轉機構由第五電機、執行端軸座和執行臂構成；第五電機固定在執行臂上，執行端軸座安裝在執行臂上；執行端軸座可相對執行臂自轉；第五電機對執行端軸座進行傳動。
[0003]前述實用新型主要用于沖床，并不適用雙腔或多腔注塑成型機。現有的雙腔或多腔注塑成型機五軸機械手一般包括五軸機械手主體，設于五軸機械手主體上的伸縮臂本體，和兩個設于五軸機械手主體上并分處伸縮臂本體兩側的扭轉臂；所述伸縮臂本體通過導向軌與所述五軸機械手主體連接，所述伸縮臂本體包括兩個同步的伸縮單臂；然而該類機械手的伸縮臂的結構過于死板，其兩個伸縮單臂無法根據雙腔或多腔注塑成型機的各種型號、模腔的位置和間距，以及其他相配合的機械手臂的位置進行調整，在實際生產過程中經常出現適應性差、匹配性差，取放產品操作不夠精確，效率低，給實際生產帶來諸多阻礙；而且前述實用新型主要通過電機實現機械手的相應扭轉臂的扭轉，但是其結構過于復雜，整個結構顯得笨拙，運行不夠靈活順暢，且裝置自身成本及配套電器和裝置成本，以及維護成本都很高，實用性差。
[0004]鑒于此，本案發明人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種新型五軸組合式機械手，其伸縮臂適應性、匹配性強，取放產品操作更加精確、快速；其扭轉臂可簡單、輕松、順暢地實現扭轉，結構簡單，新穎合理，運轉靈活，成本低，實用性強。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用這樣的技術方案:
[0007]一種新型五軸組合式機械手，包括五軸機械手主體，設于五軸機械手主體上的伸縮臂本體，和兩個對稱設于五軸機械手主體上并分處伸縮臂本體兩側的扭轉臂；所述伸縮臂本體通過導向軌與所述五軸機械手主體連接，所述伸縮臂本體包括兩個同步的伸縮單臂；兩所述伸縮單臂配設有位置調節裝置；所述扭轉臂包括扭轉臂架體，固定于扭轉臂架體工作側的基板，和由所述基板承載的扭轉臂裝置；所述基板形成有條形透孔，內側面形成有導向槽，所述導向槽包括與所述條形透孔相平行的直線段，和與直線段連通并朝遠離所述條形透孔方向彎曲的弧形段；所述扭轉臂裝置包括由所述條形透孔伸出的轉動手臂，與所述導向槽相配合的滑塊，連接滑塊和轉動手臂的轉軸的連接桿，和驅動轉動手臂沿條形透孔移動的驅動裝置；所述連接桿與所述滑塊樞接在一起，且所述連接桿的長度大于所述直線段中心線與所述條形透孔的中心線之間的距離；所述基板為豎直設置的長方形，所述條形透孔豎直設置，所述弧形段處于上部，直線段處于下部，且所述弧形段的高度與兩所述伸縮單臂的高度相應。
[0008]上述伸縮臂本體通過支撐座與上述導向軌連接；上述位置調節裝置包括設于所述支撐座上處于兩上述伸縮單臂外側的外支架，設于所述支撐座上處于兩伸縮單臂內側的內支架，和貫穿內支架和兩伸縮單臂且兩端分別與兩外支架連接的調節桿；兩所述伸縮單臂滑動套設于所述調節桿上，兩所述伸縮單臂的兩側分別配設有螺套于所述調節桿上的螺母；兩所述伸縮單臂分別通過調節導向軌與所述支撐座連接；所述調節導向軌包括設于所述支撐座上表面的調節滑軌，和分別設于兩所述伸縮單臂底部與調節滑軌匹配的調節滑套；兩個所述調節滑軌分處于所述調節桿的兩側且相互平行，各所述伸縮單臂均設有兩個分別與兩所述調節滑軌匹配的所述調節所述滑套。
[0009]上述導向軌包括設于五軸機械手主體上表面的滑軌，和設于上述支撐座底部與滑軌匹配的滑套；所述滑軌包括兩條相互平行的單軌，所述支撐座底部設有兩個分別與兩所述單軌匹配的所述滑套。
[0010]上述螺母與兩上述伸縮單臂之間墊設有墊片。
[0011]上述弧形段為圓弧形，所述弧形段末端的切線與上述直線段垂直，且所述弧形段末端至上述條形透孔的中心線之間的距離與上述連接桿的長度相應。
[0012]上述弧形段的末端連通有沿末端切線方向延伸的延伸段。
[0013]上述滑塊為與上述基板平行并匹配嵌入上述導向槽內的軸承。
[0014]上述導向槽由固設于上述基板上的導向板圍成。
[0015]上述驅動裝置包括設于上述基板上處于上述條形透孔一端的驅動同步帶輪，處于上述條形透孔另一端的從動同步帶輪，配設于二者之間的同步帶，和驅動驅動同步帶輪轉動的電機；上述轉動手臂的內端設有連接板，所述基板上對應此連接板設有與所述條形透孔平行的導向滑軌，所述連接板設有與此導向滑軌相匹配的導向滑套；所述連接板與所述同步帶連接。[0016]上述電機處于下部，所述電機的輸出軸平行于上述基板的下邊緣，上述驅動同步帶輪和從動同步帶輪垂直于所述基板。
[0017]采用上述技術方案后，本發明的新型五軸組合式機械手，突破傳統五軸組合式機械手的構造形式，可應用于各類機械如雙腔或多腔注塑成型機中作為機械手，在工作時，兩伸縮單臂配設的位置調節裝置，可調節兩伸縮單臂的位置和間距，進而適應各類機械如雙腔或多腔注塑成型機和扭轉臂對兩伸縮單臂的位置和間距的不同要求；驅動裝置驅動轉動手臂沿條形透孔移動，轉動手臂首先通過連接桿帶動滑塊沿直線段移動，實現轉動手臂的直線移動，當滑塊滑入弧形段后，隨著轉動手臂的移動和滑塊逐漸滑入弧形段，滑塊會通過連接桿逐漸扳動轉動手臂的轉軸帶動轉動手臂扭轉，以此實現轉動手臂的扭轉，克服傳統扭轉臂另需電機驅動扭轉的復雜結構缺陷，并且兩伸縮單臂與扭轉臂相配合可流暢實現取料和擺料動作，與現有技術相比，本發明的新型五軸組合式機械手，其伸縮臂適應性、匹配性強，取放產品操作更加精確、快速；其扭轉臂可簡單、輕松、順暢地實現扭轉，結構簡單緊湊，新穎合理，聯動性強，運轉靈活，節能安全，整潔衛生，成本低，實用性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的結構示意圖；
[0019]圖2為本發明另一角度的內部結構示意圖；
[0020]圖3為伸縮臂的結構示意圖；
[0021]圖4為伸縮臂的局部結構示意圖；
[0022]圖5為扭轉臂的內部結構示意圖；
[0023]圖6為扭轉臂另一角度的結構示意圖；
[0024]圖7為本發明的平面透視結構示意圖；
[0025]圖8為圖7的右視示意圖。
[0026]圖中:
[0027]1-五軸機械手主體
[0028]2-伸縮臂本體21-伸縮單臂
[0029]22-導向軌221-滑軌
[0030]2211-單軌222-滑套
[0031]23-位置調節裝置231-外支架
[0032]232-內支架233-調節桿
[0033]2331-螺母2332-墊片
[0034]24-支撐座25-調節導向軌
[0035]251-調節滑軌252-調節滑套
[0036]3-扭轉臂31-扭轉臂架體
[0037]32-基板321-條形透孔
[0038]322-導向槽3221-直線段
[0039]3222-弧形段323-導向滑軌
[0040]331-轉動手臂3311-連接板[0041]3312-導向滑套332-滑塊[0042]333-連接桿334-驅動裝置
[0043]3341-驅動同步帶輪3342-從動同步帶輪
[0044]3343-同步帶3344-電機
[0045]34-導向板
【具體實施方式】
[0046]為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例進行詳細闡述。
[0047]本發明的一種新型五軸組合式機械手，如圖1-8所示，包括五軸機械手主體1、伸縮臂本體2和兩個扭轉臂3。
[0048]伸縮臂本體2設于五軸機械手主體I上，兩個扭轉臂3以對稱的方式設于五軸機械手主體I上，并分處伸縮臂本體2的兩側；伸縮臂本體2通過導向軌22與五軸機械手主體I連接，伸縮臂本體2包括兩個同步的伸縮單臂21 ;兩伸縮單臂21配設有位置調節裝置23 ；
[0049]扭轉臂3包括扭轉臂架體31，固定于扭轉臂架體31工作側(扭轉臂的動作輸出側)的基板32，和由基板32承載的扭轉臂裝置；
[0050]基板32形成有條形透孔321，基板2內側面形成有導向槽322，導向槽322包括與條形透孔321相平行的直線段3221，和與直線段3221連通并朝遠離條形透孔321方向彎曲的弧形段3222 ；
[0051]扭轉臂裝置包括由條形透孔321伸出的轉動手臂331，與導向槽322相配合的滑塊332，連接滑塊332和轉動手臂331的轉軸的連接桿333，和驅動轉動手臂331沿條形透孔321移動的驅動裝置334 ;連接桿333與滑塊332樞接在一起，且連接桿333的長度大于直線段3221中心線與條形透孔321的中心線之間的距離；基板32為豎直設置的長方形，條形透孔321豎直設置，弧形段3222處于上部，直線段3321處于下部，且弧形段3222的高度與兩伸縮單臂21的高度相應。具體結構可為，扭轉臂架體31外圍設有殼體。本發明可應用于各類機械如雙腔或多腔注塑成型機中作為機械手，在工作時，兩伸縮單臂21配設的位置調節裝置23，可調節兩伸縮單臂21的位置和間距，進而適應各類機械如雙腔或多腔注塑成型機和扭轉臂3對兩伸縮單臂21的位置和間距的不同要求；當伸縮臂本體2從雙腔或多腔注塑成型機中取出成型產品并回縮時，驅動裝置334驅動轉動手臂331沿條形透孔321移動，轉動手臂331首先通過連接桿333帶動滑塊332沿直線段3221移動，并由下至上實現轉動手臂331的直線移動，當滑塊332滑入弧形段3222后，隨著轉動手臂331的移動和滑塊332逐漸滑入弧形段3222，滑塊332會通過連接桿333逐漸扳動轉動手臂331的轉軸帶動轉動手臂331扭轉，以此實現轉動手臂331的扭轉，并與同時回縮至此處的伸縮臂本體2相對應，從而由伸縮臂本體2上將成型產品接過來，然后驅動裝置334反向驅動轉動手臂331，滑塊332逐漸退出弧形段3222，滑塊332通過連接桿333逐漸反向扳動轉動手臂331，直至滑塊332完全退出弧形段3222后，轉動手臂331恢復初始朝向而將成型產品朝下，并沿條形透孔321反向移動回初始位置將成型產品放置或羅列在放置處，以此實現扭轉臂的一個周期動作，若是將成型產品羅列在一起，應在控制器(圖中未示出)的控制下使轉動手臂331周期性上升一個成型產品在豎直方向上的尺寸(例如成型產品為塑料餐盒蓋時，此尺寸為餐盒蓋的厚度)。 轉動手臂331的轉軸與連接桿333相對應的端部具體可形成半圓形，連接桿333的相應端形成有匹配套設的半圓孔，結構簡單且驅動性強。
[0052]為了具體實現位置調節裝置23和調節導向軌25，且保證兩伸縮單臂21移動調節的平衡和穩定，優選地，伸縮臂本體2通過支撐座24與導向軌22連接；位置調節裝置23包括兩個外支架231、內支架232和調節桿233，兩外支架231分別設于支撐座24上處于兩伸縮單臂21的外側，內支架232設于支撐座24上處于兩伸縮單臂21的內側，調節桿233貫穿內支架232和兩伸縮單臂21，且兩端分別與兩外支架231連接；兩伸縮單臂21滑動套設于調節桿233上，兩伸縮單臂21的兩側分別配設有螺套(螺紋配合套設)于調節桿233上的螺母2331 ;兩伸縮單臂21分別通過調節導向軌25與支撐座24連接；調節導向軌25包括設于支撐座24上表面的調節滑軌251，和分別設于兩伸縮單臂21底部與調節滑軌251匹配的調節滑套252 ;兩個調節滑軌251分處于調節桿233的兩側且相互平行，各伸縮單臂21均設有兩個分別與兩調節滑軌251匹配的調節滑套252。在使用時，只需適當旋松相應的螺母2331，并沿著調節桿233適當移動相應的伸縮單臂21，進而可調節兩伸縮單臂21的位置和間距。具體結構可為，兩個內支架232平衡設于兩伸縮單臂21之間。
[0053]為了具體實現導向軌22，以及保證整個伸縮臂本體2進退移動的平衡和穩定，優選地，導向軌22包括設于五軸機械手主體I上表面的滑軌221,和設于支撐座24底部與滑軌221匹配的滑套222 ;滑軌221包括兩條相互平行的單軌2211，支撐座24底部設有兩個分別與兩單軌2211匹配的滑套222。在實際使用過程中的具體結構可為，滑軌221由底座承載，此底座通過與導向軌22同向的副導向軌與五軸機械手主體I連接，此副導向軌可進一步配合導向軌22，增強導向軌22的伸縮性能。
[0054]為了使整個位置調節裝置23的結構更加完整合理，優選地，螺母2331與兩伸縮單臂21之間墊設有墊片2332。
[0055]為了使弧形段222更加平滑，更加便于滑塊32順暢移動，優選地，弧形段3222為圓弧形，弧形段3222末端的切線與直線段3221垂直，即弧形段3222末端的切線水平，且弧形段3222末端至條形透孔321的中心線之間的距離與連接桿333的長度相應，當滑塊332移動到弧形段3222的末端時，連接桿333也恰與條形透孔321垂直，連接桿333將轉動手臂331轉動90。。
[0056]優選地，弧形段3222的末端連通有沿末端切線方向延伸的延伸段，此延伸段可供滑塊332滑入而充分保證滑塊332到達弧形段3222的末端，使轉動手臂331完全轉到90 °。
[0057]為了增強滑塊332在導向槽322內滑動的順暢度，優選地，滑塊332為與基板32平行并匹配嵌入導向槽322內的軸承，此時連接桿333與軸承形式的滑塊332的內圈連接。
[0058]為了根據具體且容易地實現導向槽322，優選地，導向槽322由固設于基板32上的導向板34圍成。
[0059]優選地，驅動裝置334包括設于基板32上處于條形透孔321 —端的驅動同步帶輪3341，處于條形透孔321另一端的從動同步帶輪3342，配設于驅動同步帶輪3341和從動同步帶輪3342之間的同步帶3343,以及驅動驅動同步帶輪3341轉動的電機3344 ;轉動手臂331的內端設有連接板3311，基板32上對應此連接板3311設有與條形透孔321平行的導向滑軌323，連接板3311設有與此導向滑軌323相匹配的導向滑套3312 ;連接板3311與同步帶3343連接。在工作時，電機3344驅動驅動同步帶輪3341轉動，同步帶3343運轉帶動從動同步帶輪3342轉動，進而同步帶3343帶動連接板3311和轉動手臂331依靠滑道3312沿著導向滑軌323平滑移動。
[0060]為了使驅動裝置334的結構更加合理，優選地，電機3344處于下部，電機3344的輸出軸平行于基板32的下邊緣，驅動同步帶輪3341和從動同步帶輪3342垂直于基板32。
[0061]本發明的新型五軸組合式機械手，墊片的具體形式可根據實際要求進行調整和設計；導向軌、調節導向軌的具體形式也可根據實際要求進行調整和設計；位置調節裝置的具體形式也可根據實際要求進行調整和設計；驅動裝置的形式也可根據實際要求進行調整和設計；基板的具體形式和設置方向等可根據實際要求進行調整和設計；條形透孔和導向槽的端部優選為倒圓角形式，二者的具體形式可根據實際要求進行調整和設計；導向槽優選通過導向板圍成，也可根據實際要求采用其它構成形式；滑塊優選為軸承，具體形式也可根據實際要求進行調整和設計；弧形段優選為1/4圓弧，且配有延伸段，具體形式也可根據實際要求進行調整和設計；驅動裝置驅動轉動手臂移動的方向可根據實際要求進行調整和設計，即滑塊可先從直線段移動，也可先從弧形段移動，進而轉動手臂可先直線移動再轉動，也可先轉動再直線移動；五軸機械手主體為現有的五軸機械手主體結構，但可為配合本發明的技術方案而作適應性的結構調整；本發明優選用于雙模注塑成型機的五軸機械手，也可根據要求作適應性調整后應用于其它機械中。
[0062]本發明的產品形式并非限于本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。
【權利要求】
1.一種新型五軸組合式機械手，包括五軸機械手主體，設于五軸機械手主體上的伸縮臂本體，和兩個對稱設于五軸機械手主體上并分處伸縮臂本體兩側的扭轉臂；所述伸縮臂本體通過導向軌與所述五軸機械手主體連接，所述伸縮臂本體包括兩個同步的伸縮單臂；其特征在于:兩所述伸縮單臂配設有位置調節裝置；所述扭轉臂包括扭轉臂架體，固定于扭轉臂架體工作側的基板，和由所述基板承載的扭轉臂裝置；所述基板形成有條形透孔，內側面形成有導向槽，所述導向槽包括與所述條形透孔相平行的直線段，和與直線段連通并朝遠離所述條形透孔方向彎曲的弧形段；所述扭轉臂裝置包括由所述條形透孔伸出的轉動手臂，與所述導向槽相配合的滑塊，連接滑塊和轉動手臂的轉軸的連接桿，和驅動轉動手臂沿條形透孔移動的驅動裝置；所述連接桿與所述滑塊樞接在一起，且所述連接桿的長度大于所述直線段中心線與所述條形透孔的中心線之間的距離；所述基板為豎直設置的長方形，所述條形透孔豎直設置，所述弧形段處于上部，直線段處于下部，且所述弧形段的高度與兩所述伸縮單臂的高度相應。
2.根據權利要求1所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述伸縮臂本體通過支撐座與上述導向軌連接；上述位置調節裝置包括設于所述支撐座上處于兩上述伸縮單臂外側的外支架，設于所述支撐座上處于兩伸縮單臂內側的內支架，和貫穿內支架和兩伸縮單臂且兩端分別與兩外支架連接的調節桿；兩所述伸縮單臂滑動套設于所述調節桿上，兩所述伸縮單臂的兩側分別配設有螺套于所述調節桿上的螺母；兩所述伸縮單臂分別通過調節導向軌與所述支撐座連接；所述調節導向軌包括設于所述支撐座上表面的調節滑軌，和分別設于兩所述伸縮單臂底部與調節滑軌匹配的調節滑套；兩個所述調節滑軌分處于所述調節桿的兩側且相互平行，各所述伸縮單臂均設有兩個分別與兩所述調節滑軌匹配的所述調節所述滑套。
3.根據權利要求2所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述導向軌包括設于五軸機械手主體上表面的滑軌，和設于上述支撐座底部與滑軌匹配的滑套；所述滑軌包括兩條相互平行的單軌，所述支撐座底部設有兩個分別與兩所述單軌匹配的所述滑套。
4.根據權利 要求3所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述螺母與兩上述伸縮單臂之間墊設有墊片。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述弧形段為圓弧形，所述弧形段末端的切線與上述直線段垂直，且所述弧形段末端至上述條形透孔的中心線之間的距離與上述連接桿的長度相應。
6.根據權利要求5所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述弧形段的末端連通有沿末端切線方向延伸的延伸段。
7.根據權利要求6所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述滑塊為與上述基板平行并匹配嵌入上述導向槽內的軸承。
8.根據權利要求7所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述導向槽由固設于上述基板上的導向板圍成。
9.根據權利要求8所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述驅動裝置包括設于上述基板上處于上述條形透孔一端的驅動同步帶輪，處于上述條形透孔另一端的從動同步帶輪，配設于二者之間的同步帶，和驅動驅動同步帶輪轉動的電機；上述轉動手臂的內端設有連接板，所述基板上對應此連接板設有與所述條形透孔平行的導向滑軌，所述連接板設有與此導向滑軌相匹配的導向滑套；所述連接板與所述同步帶連接。
10.根據權利要求9所述的一種新型五軸組合式機械手，其特征在于:上述電機處于下部，所述電機的輸出軸平行于上述基板的下邊緣，上述驅動同步帶輪和從動同步帶輪垂直于所述 基板。
【文檔編號】B25J9/02GK103737585SQ201310752456
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】周小英, 張冬陽, 蘇裕英, 林杰鵬, 莊躍新 申請人:泉州梅洋塑膠五金制品有限公司