气动直角坐标物流搬运机械手的制作方法

1.本实用新型涉及机械手技术领域。更具体地说，本实用新型涉及气动直角坐标物流搬运机械手。


背景技术：

2.现如今，越来越多的工厂和物流公司都选择用工业机器人代替人工，但随着机械手结构和功能的多元化，其成本却居高不下，甚至越来越高，对工厂和物流公司在生产、运输过程中仅需要简单定位并进行上下料的工序而言，存在机械手性能过剩、成本高昂的问题，使机械手在生产运输中投入使用的性价比较低，而转用人工时又存在物料移动时定位不准确，工作效率低下的问题。
3.为解决上述问题，需要设计一种结构简单、易于操作的新型机械手，在能够实现直角坐标下搬运物料功能的同时降低机械手的生产制作成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种气动直角坐标物流搬运机械手，通过横向移动装置实现机械手的横向位移，通过气压传动的方式实现机械手的纵向位移及物料装夹，从安装结构上保证了机械手横向、纵向移动的相对垂直度，同时，气压传动结构简单、安装方便且能够可靠锁止，在保证机械手运输稳定性的同时提高了定位精度，降低了制作成本。
5.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了气动直角坐标物流搬运机械手，包括：
6.底板；
7.垫板，其竖直固定在所述底板的顶面中部；
8.横向移动装置，其包括滑轨，其水平设置在所述垫板的顶部；滑块，其设置在所述滑轨上并与其滑动连接；动力装置，其设置为用于驱动所述滑块沿所述滑轨的长度方向移动；
9.机械手，其包括第一气动元件，其竖直固定在所述滑块的外侧壁上；第二气动元件，其竖直设置在所述第一气动元件的正下方；导轨，其竖直设置在所述第一气动元件与所述第二气动元件之间，所述导轨的一端设置在所述第一气动元件内部并通过气压驱动沿其高度方向移动，所述导轨的另一端设置在所述第二气动元件内部并通过气压驱动沿其高度方向移动；夹紧装置，其设置在所述第二气动元件的底部，所述夹紧装置设置为用于夹紧待搬运物料；
10.气压驱动系统，其设置为用于驱动所述导轨的两端在所述第一气动元件、所述第二气动元件内做直线运动；
11.控制系统，其分别与所述动力装置、所述气压驱动系统电连接。
12.优选的是，所述气动直角坐标物流搬运机械手，还包括位置检测装置，其与所述控制系统电连接，所述位置检测装置包括横移位置传感器，其位于所述横向移动装置上并设
置为用于检测所述滑块与所述滑轨端部的相对位置；纵移位置传感器，其位于所述机械手上并设置为用于检测所述第二气动元件与所述第一气动元件的相对位置。
13.优选的是，所述气动直角坐标物流搬运机械手，所述垫板包括平行间隔设置的两个竖板，所述两个竖板间通过连接板固定连接，任一竖板的一侧竖直设有加劲板，其与所述竖板垂直且底部固定在所述底板上，所述横向移动装置与所述加劲板分别位于所述竖板的两侧。
14.优选的是，所述气动直角坐标物流搬运机械手，所述横向移动装置为侧向设置的直线导轨。
15.优选的是，所述气动直角坐标物流搬运机械手，所述夹紧装置包括两个横向气缸，其相对设置在所述第二气动元件的底部两侧，所述两个横向气缸的输出端相邻且通过所述气压驱动系统驱动沿水平方向移动；两个移动杆，其竖直设置且顶端分别固定在所述两个横向气缸的输出端；两个夹片，其分别固定在所述两个移动杆的底端，任一夹片上设有与待搬运物料相匹配的夹紧槽，所述两个夹片的夹紧槽相对设置。
16.本实用新型至少包括以下有益效果：
17.1、本实用新型通过气压传动的方式实现机械手的纵向位移及物料装夹，能够可靠夹紧并根据要求实现上下料作业，通过横向移动装置与机械手的相对安装角度保证机械手能够严格沿直角坐标系移动，保证了机械手移动时的定位精度和准确度；同时，气压传动结构简单、安装方便、易于操作和控制，在保证搬运稳定性的同时有效降低了机械手的制作成本；
18.2、本实用新型通过在机械手的横向、纵向气动元件上分别安装位置检测装置，通过位置检测装置与控制系统间的数据传递，能够随时将气动元件的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统对机械手上两个气动元件的实时位移进行调整和修正，进一步提高了机械手的定位精度。
19.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
20.图1为本实用新型一个实施例的气动直角坐标物流搬运机械手的结构示意图；
21.图2为上述实施例中所述机械手的侧向结构示意图。
22.附图标记说明：
23.1、底板；21、竖板；22、连接板；23、加劲板；3、横向移动装置；31、滑轨；32、滑块；41、第一气动元件；42、第二气动元件；43、导轨；5、夹紧装置；51、夹片；52、夹紧槽。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
25.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示
的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.如图1-2所示，本实用新型提供一种气动直角坐标物流搬运机械手，包括：
27.底板1；
28.垫板，其竖直固定在所述底板1的顶面中部；
29.横向移动装置3，其包括滑轨31，其水平设置在所述垫板的顶部；滑块32，其设置在所述滑轨31上并与其滑动连接；动力装置，其设置为用于驱动所述滑块32沿所述滑轨31的长度方向移动；
30.机械手，其包括第一气动元件41，其竖直固定在所述滑块32的外侧壁上；第二气动元件42，其竖直设置在所述第一气动元件41的正下方；导轨43，其竖直设置在所述第一气动元件41与所述第二气动元件42之间，所述导轨43的一端设置在所述第一气动元件41内部并通过气压驱动沿其高度方向移动，所述导轨43的另一端设置在所述第二气动元件42内部并通过气压驱动沿其高度方向移动；夹紧装置5，其设置在所述第二气动元件42的底部，所述夹紧装置5设置为用于夹紧待搬运物料；
31.气压驱动系统，其设置为用于驱动所述导轨43的两端在所述第一气动元件41、所述第二气动元件42内做直线运动；
32.控制系统，其分别与所述动力装置、所述气压驱动系统电连接。
33.上述技术方案中，底板1固定在稳定的作业平台上，以作业平台所在的平面为基础建立直角坐标系，其横轴与作业平台的平面保持水平，纵轴与作业平台的平面垂直。作业平台的平面高度可位于上、下料平台之间，也可以高于或低于上、下料平台，作业平台的具体高度位置可根据上、下料平台的实际高度位置与相对高度差来确定。垫板设置为用于支撑横向移动装置3并为机械手提供纵向移动的作业空间。横向移动装置3可选择电动、气动或液动的驱动方式，所述滑轨31为丝杆，当从滑轨31两侧通过动力装置(马达等)驱动丝杆转动时，即可实现滑块32沿滑轨31的长度方向的直线移动。机械手的两个气动元件分别与导轨43形成气缸结构，第一气动元件41、第二气动元件42的内部均竖直设有活塞腔，导轨43作为活塞杆分别与第一气动元件41、第二气动元件42进行连接，对于第一气动元件41而言，导轨43的上端部为活塞，其设置在活塞腔内并通过两侧气压变化实现沿第一气动元件41的高度方向的移动；对于第二气动元件42而言，导轨43的下端部为活塞，其设置在活塞腔内并通过两侧气压变化实现沿第二气动元件42的高度方向的移动。上述结构增加了两个气动元件间的最大纵向位移，在保证工作稳定性的条件下扩大了机械手的纵向可移动范围，能够适应更大行程的物料搬运。气压驱动系统为第一气动元件41和第二气动元件42内部提供气压动力，本实施例中所述气压驱动系统可选用空压机。控制系统包括控制面板和plc控制器，控制面板与plc控制器电连接，控制面板上设有按键和旋钮，作业员可以通过调节控制面板上的按键或旋钮对plc控制器发出指令信号，再由plc控制器分别控制横向移动装置中动力装置和气压驱动系统的工作状态，从而对机械手实现开关、复位、启动、暂停、停止和多种模式的控制。
34.本实用新型的结构简单，只需要两个自由度即可很好地实现机械手沿直角坐标的上下料工作。横向移动装置3、第一气动元件41、第二气动元件42均作为执行机构，受到控制
系统的指令控制，在plc程序控制的条件下，按照控制系统输入端(控制面板)的信息对执行机构发出指令，能够使各执行机构以规定的顺序、规定的速度进行动作，从而使机械手的夹紧装置按照规定的运动轨迹进行位移，实现待搬运物料的装夹与上、下料作业。通过横向移动装置与机械手的相对安装角度保证机械手能够严格沿直角坐标系移动，机械手的纵向位移通过气压传动的方式进行驱动，保证了机械手移动时的定位精度和准确度；同时，气压传动结构简单、安装方便、易于操作和控制，在保证搬运稳定性的同时有效降低了机械手的制作成本。
35.在另一技术方案中，所述的气动直角坐标物流搬运机械手，还包括位置检测装置，其与所述控制系统电连接，所述位置检测装置包括横移位置传感器，其位于所述横向移动装置3上并设置为用于检测所述滑块32与所述滑轨31端部的相对位置；纵移位置传感器，其位于所述机械手上并设置为用于检测所述第二气动元件42与所述第一气动元件41的相对位置。其中，横移位置传感器和纵移位置传感器均选用接近传感器，横移位置传感器的两个接近开关相对设置在滑块32与滑轨31端部相邻的侧壁上，当横向移动装置3工作时，通过接近开关向plc控制器实时反馈数据，可以得到滑块32在滑轨31上的相对位置，从而得到第一气动元件41的横向位移；纵移位置传感器的两个接近开关对应设置在第一气动元件41和第二气动元件42的侧壁上，当两个气动元件存在相对位移时，两个接近开关也相对移动，接近开关向plc控制器实时反馈第一气动元件41与第二气动元件42的相对位置，从而得到第二气动元件42的纵向相对位移。综合第一气动元件41的横向位移数据和第二气动元件42的纵向位移数据，即可得到夹紧装置5的运动轨迹，与控制系统中设定好的运动轨迹进行对比，即可实时判断机械手在工作中的移动是否存在误差，同时吗，可通过控制系统对各执行机构的运动状态进行调整，修正移动误差，进一步提高了机械手的作业精度与准确度。
36.在另一技术方案中，所述的气动直角坐标物流搬运机械手，所述垫板包括平行间隔设置的两个竖板21，所述两个竖板21间通过连接板22固定连接，任一竖板21的一侧竖直设有加劲板23，其与所述竖板21垂直且底部固定在所述底板1上，所述横向移动装置3与所述加劲板23分别位于所述竖板21的两侧。其中，竖板21的两侧平面分别与横向移动装置3和加劲板23连接，横向移动装置3一侧还连接有机械手，在竖板的另一侧设置加劲板可有效提高竖板在底板上的稳定性，防止工作中发生晃动、变形，使整体搬运系统能够顺利工作。
37.在另一技术方案中，所述的气动直角坐标物流搬运机械手，所述横向移动装置3为侧向设置的直线导轨43。具体的，横向移动装置3为电动直线导轨，直线导轨的滑轨31底面朝向垫板的侧向安装面设置并与其固定连接，从而，滑轨31的滑杆下方悬空，在滑杆下方预留出可操作空间，方便机械手进行夹装、纵移等操作。可直接使用常见的成品直线导轨进行安装，其控制精度高，在接入控制系统后能够精确控制滑块的位移，操作方便，工作稳定性高。
38.在另一技术方案中，所述的气动直角坐标物流搬运机械手，所述夹紧装置5包括两个横向气缸，其相对设置在所述第二气动元件42的底部两侧，所述两个横向气缸的输出端相邻且通过所述气压驱动系统驱动沿水平方向移动；两个移动杆，其竖直设置且顶端分别固定在所述两个横向气缸的输出端；两个夹片51，其分别固定在所述两个移动杆的底端，任一夹片51上设有与待搬运物料相匹配的夹紧槽52，所述两个夹片51的夹紧槽52相对设置。具体的，第二气动元件42的底部设有向上的凹槽，两个横向气缸安装在凹槽内，且两个横向
气缸的输出端(活塞杆端部)相对设置，横向气缸在所述气压驱动系统的驱动下工作，并通过控制系统控制其输出端的相对位置。夹片51为具有一定厚度的立体框架结构，当两个夹片51在对应横向气缸的作用下合拢时，两个夹紧槽52同步合拢，并能够形成立体的封闭框架，实现对待搬运物料的可靠限位，即夹紧。在工作时，先通过控制系统控制横向移动装置3和机械手，使夹紧装置5移动至下料端，并松开两个夹片51，使其套设在物料外部，然后控制夹紧装置5夹紧，再控制横向移动装置3和机械手，使夹紧装置5移动至上料端，松开两个夹片51，即完成上料动作。
39.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。