一種多功能四軸機械手的制作方法

本實用新型涉及機械手技術領域，具體涉及一種多功能四軸機械手。

背景技術：

機械手可以按照設定好的程序，運行運動軌跡，實現搬運，抓取等動作，幫助人們去實現難以實現的工作。機械手的組成包括運動機構和手部工具，其中通常使用常規直角坐標機械手，直線模組組合成多種不同的形式，控制運動方式，配合相應的手部工具來實現工作流程。直角坐標機械手適用于焊接，分揀，裝配，貼標，噴碼，涂膠，切割等，但是直角坐標機械手僅有兩個自由度，僅能在水平面上做直線運動，難以對表面形狀較復雜的工件如斜面、球面等等進行加工，特別是針對大型產品位置隨機或產品規格多樣的情況，一般的機械手都難以勝任。要加工這些形狀復雜的工件智能使用多軸機械手，但是這些機械手通常結構復雜、操作不易，造價高昂，難以普及。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構簡單緊湊、能加工斜面、球面等復雜表面的多功能四軸機械手。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種多功能四軸機械手，包括矩形框A和矩形框B，所述矩形框A的一條短邊通過立柱與矩形框B的一條短邊連接，所述立柱與矩形框B的一條短邊鉸接，矩形框A上設有兩根豎直桿，所述兩根豎直桿和矩形框A的另一條短邊連接，兩根豎直桿的頂面通過水平桿連接，所述水平桿上設置伺服線性推桿，所述伺服線性推桿的頂部和水平桿鉸接，伺服線性推桿的底部與矩形框B的另一條短邊鉸接，所述矩形框B上設有前后移動機構，所述前后移動機構上設有左右移動機構，所述左右移動機構上設有工具夾持機構，所述工具夾持機構上安裝有工作頭，矩形框A上還設有伺服轉臺。

優選的，所述前后移動機構包括導軌A和滑塊A，所述左右移動機構包括導軌B和滑塊B，所述導軌A兩端固定于矩形框B的兩條長邊上，導軌A上設置滑塊A，所述滑塊A固定于導軌B上，所述導軌B上設置滑塊B，所述滑塊B固定連接工具夾持機構。

進一步的，它還包括工作頭，所述工具夾持機構包括水平板和與滑塊B連接的豎直部，豎直部與水平板間開設通孔，所述工作頭的一端貫穿所述通孔，豎直部與水平板通過螺釘夾緊工作頭。

優選的，所述立柱底部設置軸承座，所述軸承座上安裝有轉軸，所述轉軸設于矩形框B短邊的兩端。

優選的，所述矩形框A內沿短邊方向設有兩根連接桿，所述兩根連接桿與伺服轉臺固定連接。

優選的，所述立柱至少有兩根，兩根立柱的頂面分別與矩形框A短邊的底面經螺釘連接。

本實用新型的有益效果是：

1、在普通X/Y兩軸機械手結構上增加了旋轉軸和傾斜軸，成為更柔性的四軸機械手，使得工作平臺方位可以適應待加工工件姿態進行調整，對斜面進行加工；

2、保證工作端與負載有相對位置后，通過連接控制器，X/Y兩軸機械手就可以自動運行工作，操作簡單；

3、對于不同規格工件，只要保證工作平臺和工件軸線的垂直，就可以實現相應的加工要求；

4、采用伺服線性推桿和伺服轉臺，控制精度更高。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖；

圖2為本實用新型主視圖；

圖3為本實用新型俯視圖；

圖4為工具加持機構示意圖；

圖中，1-矩形框A，2-矩形框B，3-立柱，4-滑塊A，5-滑塊B，6-導軌B，7-左右移動機構，8-前后移動機構，9-導軌A，10-工具夾持機構，11-工作頭，12-伺服轉臺，13-伺服線性推桿，14-豎直部，15-水平板，16-連接桿，17-通孔，18-豎直桿，19-水平桿。

具體實施方式

下面結合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。

如圖1-4所示，一種多功能四軸機械手，包括矩形框A1和矩形框B2，矩形框A1內沿短邊方向設有兩根連接桿16，矩形框A1上設有伺服轉臺12，兩根連接桿16與伺服轉臺12固定連接。矩形框A1的一條短邊通過至少兩根立柱3與矩形框B2的一條短邊連接，立柱3的頂面分別與矩形框A1短邊的底面經螺釘連接，立柱3底部設置軸承座，軸承座上安裝有轉軸，轉軸設于矩形框B2短邊的兩端。矩形框A1上設有兩根豎直桿18，兩根豎直桿18和矩形框A1的另一條短邊連接，兩根豎直桿18的頂面通過水平桿19連接，水平桿19上設置伺服線性推桿13，伺服線性推桿13的頂部和水平桿19鉸接，伺服線性推桿13的底部與矩形框B2的另一條短邊鉸接。

矩形框B2上設有前后移動機構8，前后移動機構8上設有左右移動機構7，左右移動機構7上設有工具夾持機構10，工具夾持機構10上安裝有工作頭11。前后移動機構8包括導軌A9和滑塊A4，左右移動機構7包括導軌B6和滑塊B5，導軌A9兩端固定于矩形框B2的兩條長邊上，導軌A9上設置滑塊A4，滑塊A4固定于導軌B6上，導軌B6上設置滑塊B5，滑塊B5固定連接工具夾持機構10。工具夾持機構10包括水平板15和與滑塊B5連接的豎直部14，豎直部14與水平板15間開設通孔17，工作頭11的一端貫穿通孔17，豎直部14與水平板15通過螺釘夾緊工作頭11。

工作時，針對大型工件位置隨機或規格多樣的情況，可以通過將本實用新型安裝于移動小車等移動機構上來接近工件。

因為伺服線性推桿13的底端鉸接有矩形框B2的一邊，拉伸推桿，矩形框B2與之鉸接的一邊向下運動，收縮推桿，矩形框B2與之鉸接的一邊向上運動，因此通過控制伺服線性推桿13的推桿長度，可以使矩形框B2繞著與矩形框A1鉸接的一邊來回擺動。將伺服馬達安裝在伺服轉臺12上，伺服轉臺12做旋轉運動時，即可帶動矩形框A1、矩形框B2，以及矩形框B2上設置的所有的機構也跟著做旋轉運動。

加工斜面時，根據待加工表面的傾斜角度，就可以調節矩形框B2的角度，使得矩形框B2平行于待加工表面。再根據工件所在的位置，調整好工作頭11的角度，使其正對工件的待加工面，再用工具夾持機構10夾緊工作頭11。滑塊A4在導軌A9上來回移動，帶動導軌B6前后移動，滑塊B5在導軌B6上左右移動，就可以使滑塊B5上設置的工具夾持機構10也隨之左右移動，同時滑塊B5也隨著導軌B6前后移動，因此工具夾持機構10上的工作頭11可以完成在工作平面內的前后左右四個方向的移動。即通過驅動左右移動機構7、前后移動機構8，工作頭11相應移動，完成平面內的加工。

加工球面時，工作頭11可以通過控制左右移動機構7和前后移動機構8完成工作平面內的位移；同時工作頭11能夠繞著伺服轉臺12的旋轉軸線做旋轉運動；繞著矩形框B2上與立柱3鉸接的短邊來回擺動，擺動的幅度由伺服線性推桿13的長度控制。通過控制左右移動機構7上的滑塊B5移動，前后移動機構8上的滑塊A4移動，伺服馬達的啟閉和轉速，伺服線性推桿13的推桿長度，能夠使工作頭11在四個自由度方向工作，即可完成對球面的加工。

工作時，根據需要可以選取火焰切割槍、噴槍、打磨頭等等任一種作為工作頭11安裝到工具夾持機構10上的通孔17內，采用可編程計算機控制器PLC或者運動控制器控制左右移動機構7、前后移動機構8和伺服線性推桿13的驅動電機以及伺服馬達。即可通過控制器來控制各機構的行程，完成工作頭11在相應四個自由度上的的移動，實現機器的自動化運行。另外，還可以將控制器連接以太網，通過以太網通訊，實現對機械手的遠程控制、故障預警，提升了機械手的可靠性、安全性。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當理解本實用新型并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本實用新型的精神和范圍，則都應在本實用新型所附權利要求的保護范圍內。