專利名稱：機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)用模擬裝置，特別涉及一種機(jī)械手的模擬教學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置一般用于高校的理工類自動(dòng)化控制原理的學(xué)習(xí)過程中，可 以對(duì)書本上各種自動(dòng)控制實(shí)例進(jìn)行演示與實(shí)訓(xùn)操作，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的 理解，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力?，F(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的傳動(dòng)箱由于 結(jié)構(gòu)的原因使其控制精度較低，較難達(dá)到精確的實(shí)訓(xùn)結(jié)果；另外，對(duì)于一些髙 精度閉環(huán)控制項(xiàng)目，在已往的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置跟本不具備此項(xiàng)功能， 一般來說 高精度閉環(huán)系統(tǒng)都用在較為尖端和昂貴的機(jī)械中，即使將這些復(fù)雜的機(jī)械用于 教學(xué)之中，對(duì)于初級(jí)學(xué)員來說也難以實(shí)際操作，教學(xué)效果不明顯。實(shí)用新型內(nèi)容為克服上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的第一個(gè)目的在于提供一種底部旋轉(zhuǎn)箱控制 精度較高的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置。本實(shí)用新型的第二個(gè)目的在于提供一種可以進(jìn)行閉環(huán)控制項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的機(jī)械 手實(shí)訓(xùn)裝置。為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是 一種機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置， 它包括底部旋轉(zhuǎn)箱、設(shè)置在所述的底部旋轉(zhuǎn)箱上的縱向傳動(dòng)單元、設(shè)置在所述 的縱向傳動(dòng)單元上的橫向傳動(dòng)單元、設(shè)置在所述的橫向傳動(dòng)單元上的取料單元，所述的底部旋轉(zhuǎn)箱包括本體、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述的本體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪、控制輪、 從動(dòng)輪以及套設(shè)在所述的驅(qū)動(dòng)輪、控制輪、從動(dòng)輪圓周上的同步帶，所述的驅(qū) 動(dòng)輪、控制輪、從動(dòng)輪的軸心線相互平行，所述的控制輪與編碼器電連接，所 述的從動(dòng)輪上固定安裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)盤，所述的本體上還設(shè)置有一個(gè)氣缸，所述 的氣缸的活塞桿上固定設(shè)置有一個(gè)剎車片，從而很好的達(dá)到精確控制的要求。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的本體上還設(shè)置有左轉(zhuǎn)限位開關(guān)與 右轉(zhuǎn)限位開關(guān)，所述的左轉(zhuǎn)限位開關(guān)與右轉(zhuǎn)限位開關(guān)與所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤配合作用 以實(shí)現(xiàn)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤的單向轉(zhuǎn)動(dòng)或者靜止不動(dòng)。本實(shí)用新型的更進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的左轉(zhuǎn)限位開關(guān)與右轉(zhuǎn)限位開關(guān) 均為一個(gè)彈性凸塊，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤圓周上相應(yīng)設(shè)置有一個(gè)凹陷，所述的彈性凸塊與所述的凹陷相配合作用。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的本體內(nèi)還設(shè)置有一個(gè)同步帶松緊 調(diào)節(jié)裝置。本實(shí)用新型的更進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的同步帶松緊調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè) 設(shè)置在所述的本體上的調(diào)節(jié)輪以及一個(gè)用于改變所述的調(diào)節(jié)輪位置的氣缸，所 述的調(diào)節(jié)輪壓抵在所述的同步帶外表面上，通過調(diào)整調(diào)節(jié)輪的位置來改變同步 帶的松緊狀況。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的編碼器為具有精度高、反應(yīng)快、 非接觸等優(yōu)點(diǎn)光電編碼器。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的縱向傳動(dòng)單元包括縱向絲桿以及 用于控制所述的縱向絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，所述的橫向傳動(dòng)單元包括橫向絲桿以及 用于控制所述的橫向絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了縱向傳動(dòng)單元與橫向傳動(dòng)單 元相對(duì)獨(dú)立的精確控制方式。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的取料單元包括一個(gè)與所述的橫向 傳動(dòng)單元固定連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以及與所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸相連接的氣動(dòng)手 爪。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的縱向傳動(dòng)單元與橫向傳動(dòng)單元上 分別設(shè)置有用于量測(cè)所述的取料單元的縱向位置與橫向位置的直線光柵尺。本實(shí)用新型的進(jìn)一步的改進(jìn)在于，所述的縱向傳動(dòng)單元與橫向傳動(dòng)單元上 分別設(shè)置有用于限制所述的取料單元的運(yùn)動(dòng)范圍的限位部件。由于采用了上述技術(shù)方案，使得本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):1、驅(qū)動(dòng)輪提供 動(dòng)力，剎車片提供制動(dòng)力，控制輪量測(cè)旋轉(zhuǎn)角度，使得整個(gè)底部旋轉(zhuǎn)箱的控制 精度較高；2、可以進(jìn)行多種閉環(huán)控制項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)，是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的教學(xué)裝置。


附圖1為本實(shí)用新型機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的主視圖； 附圖2為本實(shí)用新型機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置的立體圖；附圖3為本實(shí)用新型底部旋轉(zhuǎn)箱的立體圖(描述底部旋轉(zhuǎn)箱 部驅(qū)動(dòng)輪、 控制輪、從動(dòng)輪以及同步帶松緊調(diào)節(jié)裝置的位置關(guān)系)；附圖4為本實(shí)用新型底部旋轉(zhuǎn)箱的立體圖。
其中1、底部旋轉(zhuǎn)箱；2、縱向傳動(dòng)單元；3、橫向傳動(dòng)單元；4、取料單 元；5、直線光柵尺；6、限位部件；101、本體；102、驅(qū)動(dòng)輪；103、控制輪； 104、從動(dòng)輪；105、同步帶；106、編碼器；107、轉(zhuǎn)動(dòng)盤；108、氣缸；109、 剎車片；110、左轉(zhuǎn)限位開關(guān)；111、右轉(zhuǎn)限位開關(guān)；112、調(diào)節(jié)輪；21、縱向絲 桿；22、電機(jī)；31、橫向絲桿；32、電機(jī)；41、旋轉(zhuǎn)電機(jī)；42、氣動(dòng)手爪。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。 參見附圖1至附圖4, 一種機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，它包括底部旋轉(zhuǎn)箱1、設(shè)置在 底部旋轉(zhuǎn)箱l上的縱向傳動(dòng)單元2、設(shè)置在縱向傳動(dòng)單元2上的橫向傳動(dòng)單元3、 設(shè)置在橫向傳動(dòng)單元3上的取料單元4，縱向傳動(dòng)單元2包括縱向絲桿21以及 用于控制縱向絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)22，橫向傳動(dòng)單元3包括橫向絲桿31以及用于控 制橫向絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)32,取料單元4包括一個(gè)與橫向傳動(dòng)單元3固定連接的 旋轉(zhuǎn)電機(jī)41以及與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸相連接的氣動(dòng)手爪42;縱向傳動(dòng)單元2 與橫向傳動(dòng)單元3上分別設(shè)置有用于量測(cè)取料單元4的縱向位置與橫向位置的 直線光柵尺5;縱向傳動(dòng)單元2與橫向傳動(dòng)單元3上分別設(shè)置有用于限制取料單 元4的運(yùn)動(dòng)范圍的限位部件6,所有機(jī)械部份均按工業(yè)實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，每一 個(gè)組裝部件都確保誤差在0.001mm以內(nèi)，從而保證了在控制執(zhí)行全閉環(huán)髙精度 控制時(shí)精確程度。
底部旋轉(zhuǎn)箱l包括本體101、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在本體101內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪102、控制輪 103、從動(dòng)輪104以及套設(shè)在驅(qū)動(dòng)輪102、控制輪103、從動(dòng)輪104圓周上的同 步帶105,驅(qū)動(dòng)輪102、控制輪103、從動(dòng)輪104的軸心線相互平行，控制輪103 與光電編碼器106電連接，從動(dòng)輪104上固定安裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)盤107,本體IOI 上還設(shè)置有一個(gè)氣缸108，氣缸108的活塞桿上固定設(shè)置有一個(gè)剎車片109。
本體101上還設(shè)置有左轉(zhuǎn)限位開關(guān)110與右轉(zhuǎn)限位開關(guān)111,左轉(zhuǎn)限位開關(guān) IIO與右轉(zhuǎn)限位開關(guān)111與轉(zhuǎn)動(dòng)盤107配合作用，左轉(zhuǎn)限位開關(guān)IIO與右轉(zhuǎn)限位 開關(guān)111均為一個(gè)彈性凸塊，轉(zhuǎn)動(dòng)盤107圓周上相應(yīng)設(shè)置有一個(gè)凹陷，彈性凸 塊與凹陷相配合作用。
本體101內(nèi)還設(shè)置有一個(gè)同步帶松緊調(diào)節(jié)裝置，同步帶松緊調(diào)節(jié)裝置包括 一個(gè)設(shè)置在本體101上的調(diào)節(jié)輪112以及一個(gè)用于改變調(diào)節(jié)輪位置的氣缸，調(diào)節(jié)輪112壓抵在同步帶105外表面上。
以下詳細(xì)說明本實(shí)用新型的工作原理。
參見附圖3和附圖4所示，驅(qū)動(dòng)輪102由電機(jī)提供動(dòng)力帶動(dòng)同步帶105正 向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，在同步帶105的驅(qū)動(dòng)下控制輪103與從動(dòng)輪104同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從 而使固定在從動(dòng)輪104上的轉(zhuǎn)動(dòng)盤107實(shí)現(xiàn)了正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，控制輪103與 光電編碼器106電連接以測(cè)量并反饋轉(zhuǎn)動(dòng)盤107轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)盤107達(dá) 到預(yù)定的角度時(shí)，氣缸108開啟并且推動(dòng)與其活塞桿固定連接的剎車片109與 轉(zhuǎn)動(dòng)盤107夾緊，依靠轉(zhuǎn)動(dòng)盤107與剎車片109之間的摩擦力使得轉(zhuǎn)動(dòng)盤107 停止運(yùn)動(dòng)；在一些特殊情況下，需要轉(zhuǎn)動(dòng)盤107實(shí)現(xiàn)單向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，控制左 轉(zhuǎn)限位開關(guān)110或者右轉(zhuǎn)限位開關(guān)111的彈性凸塊開啟，彈性凸塊與轉(zhuǎn)動(dòng)盤107 圓周上相應(yīng)設(shè)置的凹陷配合作用以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)盤107的單向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)控制左轉(zhuǎn)限 位開關(guān)110與右轉(zhuǎn)限位開關(guān)111的彈性凸塊均開啟時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)盤107的 靜止?fàn)顟B(tài)，以適應(yīng)于特定的工作場(chǎng)合。
在工作狀態(tài)下，底部旋轉(zhuǎn)箱1旋轉(zhuǎn)至放置工件的位置，氣動(dòng)手爪42夾取工 件后首先在旋轉(zhuǎn)電機(jī)41帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)至所需角度，此時(shí)電機(jī)22帶動(dòng)縱向絲桿21 轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)32帶動(dòng)橫向絲桿31轉(zhuǎn)動(dòng)，分別設(shè)置在縱向傳動(dòng)單元2與橫向傳動(dòng) 單元3上的直線光柵尺5量測(cè)取料單元4的縱向位置與橫向位置，當(dāng)取料單元4 達(dá)到預(yù)定的位置時(shí)，電機(jī)22與電機(jī)32停止轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)底部旋轉(zhuǎn)箱l旋轉(zhuǎn) 至需要存放工件的位置，氣動(dòng)手爪42放下工件，最終將工件從一個(gè)位置精確轉(zhuǎn) 移到了另一個(gè)位置。
通過上述實(shí)施方式，不難看出本實(shí)用新型是一種底部旋轉(zhuǎn)箱控制精度較高、 可以進(jìn)行閉環(huán)控制項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置。
以上實(shí)施方式只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉 此項(xiàng)技術(shù)的人了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，它包括底部旋轉(zhuǎn)箱(1)、設(shè)置在所述的底部旋轉(zhuǎn)箱(1)上的縱向傳動(dòng)單元(2)、設(shè)置在所述的縱向傳動(dòng)單元(2)上的橫向傳動(dòng)單元(3)、設(shè)置在所述的橫向傳動(dòng)單元(3)上的取料單元(4)，其特征在于所述的底部旋轉(zhuǎn)箱(1)包括本體(101)、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述的本體(101)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪(102)、控制輪(103)、從動(dòng)輪(104)以及套設(shè)在所述的驅(qū)動(dòng)輪(102)、控制輪(103)、從動(dòng)輪(104)圓周上的同步帶(105)，所述的驅(qū)動(dòng)輪(102)、控制輪(103)、從動(dòng)輪(104)的軸心線相互平行，所述的控制輪(103)與編碼器(106)電連接，所述的從動(dòng)輪(104)上固定安裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(107)，所述的本體(101)上還設(shè)置有一個(gè)氣缸(108)，所述的氣缸(108)的活塞桿上固定設(shè)置有一個(gè)剎車片(109)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的本體(IOI) 上還設(shè)置有左轉(zhuǎn)限位開關(guān)(110)與右轉(zhuǎn)限位開關(guān)(111),所述的左轉(zhuǎn)限位開關(guān)(110)與右轉(zhuǎn)限位開關(guān)(111)與所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤(107)配合作用。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的左轉(zhuǎn)限位 開關(guān)(110)與右轉(zhuǎn)限位開關(guān)(111)均為一個(gè)彈性凸塊，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤(107) 圓周上相應(yīng)設(shè)置有一個(gè)凹陷，所述的彈性凸塊與所述的凹陷相配合作用。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的本體(101) 內(nèi)還設(shè)置有一個(gè)同步帶松緊調(diào)節(jié)裝置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的同步帶松 緊調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)設(shè)置在所述的本體(101)上的調(diào)節(jié)輪(112)以及一個(gè)用 于改變所述的調(diào)節(jié)輪位置的氣缸，所述的調(diào)節(jié)輪(112)壓抵在所述的同步帶(105)外表面上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的編碼器(106) 為光電編碼器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的縱向傳動(dòng) 單元(2)包括縱向絲桿(21)以及用于控制所述的縱向絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)(22)， 所述的橫向傳動(dòng)單元(3)包括橫向絲桿(31)以及用于控制所述的橫向絲桿轉(zhuǎn) 動(dòng)的電機(jī)(32)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的取料單元 (4)包括一個(gè)與所述的橫向傳動(dòng)單元(3)固定連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(41)以及與所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸相連接的氣動(dòng)手爪(42)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的縱向傳動(dòng) 單元(2)與橫向傳動(dòng)單元(3)上分別設(shè)置有用于量測(cè)所述的取料單元(4)的 縱向位置與橫向位置的直線光柵尺(5)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，其特征在于所述的縱向傳 動(dòng)單元(2)與橫向傳動(dòng)單元(3)上分別設(shè)置有用于限制所述的取料單元(4) 的運(yùn)動(dòng)范圍的限位部件(6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置，它包括底部旋轉(zhuǎn)箱、設(shè)置在所述的底部旋轉(zhuǎn)箱上的縱向傳動(dòng)單元、設(shè)置在所述的縱向傳動(dòng)單元上的橫向傳動(dòng)單元、設(shè)置在所述的橫向傳動(dòng)單元上的取料單元，所述的底部旋轉(zhuǎn)箱包括本體、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述的本體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)輪、控制輪、從動(dòng)輪以及套設(shè)在所述的驅(qū)動(dòng)輪、控制輪、從動(dòng)輪圓周上的同步帶，所述的驅(qū)動(dòng)輪、控制輪、從動(dòng)輪的軸心線相互平行，所述的控制輪與編碼器電連接，所述的從動(dòng)輪上固定安裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)盤，所述的本體上還設(shè)置有一個(gè)氣缸，所述的氣缸的活塞桿上固定設(shè)置有一個(gè)剎車片。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供了一種底部旋轉(zhuǎn)箱控制精度較高、可以進(jìn)行閉環(huán)控制項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的機(jī)械手實(shí)訓(xùn)裝置。
文檔編號(hào)B25J15/08GK201421681SQ20092014228
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
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