專利名稱：一種具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度機(jī)械手。
背景技術(shù)：
在金屬薄板零件上用鉚合的方式裝配鉚柱、細(xì)桿或細(xì)軸類零件是常見的裝配工序，主要用于機(jī)械電子產(chǎn)品，例如CD播放機(jī)、光盤驅(qū)動器等。鉚柱、細(xì)桿或細(xì)軸等零件是幫助實(shí)現(xiàn)零件運(yùn)動的重要部分，常常具有零件數(shù)量多、品種復(fù)雜、安裝精度要求高等特點(diǎn)。需要通過旋鉚使鉚柱頭局部變形而形成同金屬薄板殼體的鉚合。目前放置待鉚金屬薄板零件、取鉚柱、裝載鉚柱和操作旋鉚頭一般都是手工勞動。故生產(chǎn)效率低下，裝配質(zhì)量難以保證。因此提出一種具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度機(jī)械手，該機(jī)械手對避免人工操作， 實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)是十分有意義的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度機(jī)械手，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的以旋鉚頭為中心，安裝工作臺，薄板工件被夾持在工作臺伸出的懸臂上，工作臺帶工件相對于旋鉚頭作X和Y方向的移動。若干個鉚柱站縱向并排安裝在旋鉚頭的側(cè)面，實(shí)現(xiàn)各種鉚柱的貯存和自動排序。機(jī)械手安裝在旋鉚頭和鉚柱站之間，并可沿縱向移動，以便從每個鉚柱站拾取鉚柱。機(jī)械手能夠垂直上下移動，以便拾取和裝載鉚柱。機(jī)械手還能夠沿立柱作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，往返于鉚柱站和旋鉚頭之間。本實(shí)用新型提供的一種具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度機(jī)械手，由移動電機(jī) 1、聯(lián)軸器2、絲桿3、擺動電機(jī)4、升降電機(jī)12、滑塊17、底座18、中心軸19、基座16、第四同步輪15、第三同步輪14、空間凸輪13、法蘭9、機(jī)械臂7、吸嘴6、彈簧8、法蘭9、第二同步輪 10、第一同步輪5、調(diào)節(jié)螺母及皮帶組成；所述移動電機(jī)1與絲桿3通過聯(lián)軸器2連接，并固定在底座18的端部；所述滑塊 17安裝于絲桿3的上方，滑塊17上的螺母連接絲桿3 ；移動電機(jī)1的轉(zhuǎn)動帶動滑塊17沿絲桿3在底座18中的導(dǎo)軌上作滑動；所述擺動電機(jī)4通過螺釘固定于滑塊17上面的一端，擺動電機(jī)4連接第一同步輪 5，第一同步輪5通過皮帶與第四同步輪15連接；所述升降電機(jī)12也通過螺釘固定于滑塊17上面的另一端，升降電機(jī)12連接第二同步輪10，第二同步輪10通過皮帶與第三同步輪14連接；所述基座16通過螺釘固定于滑塊17上面的中間位置。所述中心軸19由基座16中安裝的一對軸承支撐，垂直豎立的中心軸19相對基座轉(zhuǎn)動；所述第四同步輪15、第三同步輪14、空間凸輪13、法蘭9、機(jī)械臂7的一端、彈簧8和調(diào)節(jié)螺母自下而上依次安裝在中心軸19上；所述機(jī)械臂7的另一端安裝吸嘴6。所述法蘭9與中心軸19通過鍵連接，法蘭9相對中心軸19不可轉(zhuǎn)動，但可以沿軸向移動；所述法蘭9圓柱側(cè)面裝有一根軸，軸上裝一滑輪。[0010]所述空間凸輪13固定在第三同步輪14上，可沿中心軸19轉(zhuǎn)動；所述空間凸輪13 的上端面輪廓為空間曲面，該曲面與法蘭9上的滑輪接觸；所述空間凸輪13轉(zhuǎn)動時，法蘭9 相對空間凸輪13作垂直方向運(yùn)動。所述機(jī)械臂7固定在法蘭9的上端面，既可隨法蘭9沿中心軸19轉(zhuǎn)動，也可隨法蘭9沿中心軸19垂直移動。所述調(diào)節(jié)螺母與中心軸19上面端部的螺紋連接，調(diào)節(jié)彈簧，以調(diào)節(jié)法蘭9與空間凸輪13的接觸力。所述第四同步輪15與中心軸19通過鍵連接，兩者同步轉(zhuǎn)動。所述擺動電機(jī)4和升降電機(jī)12的固定板上開有腰圓孔11，以供調(diào)節(jié)所述電機(jī)與中心軸的距離，從而調(diào)整皮帶的松緊度。本實(shí)用新型的有益效果是，操作人員僅需要將金屬薄板的工件裝在工作臺的懸臂上，夾具夾持工件。機(jī)械手自動在相應(yīng)的鉚柱站中拾取一只鉚柱，并裝載到旋鉚頭的下模中。工作臺帶動工件移動到旋鉚頭下，將工件上的鉚柱孔對準(zhǔn)下模中的鉚柱，并裝配好。旋鉚頭沿Z軸旋轉(zhuǎn)并同時垂直下行，完成工件和鉚柱的鉚合。然后旋鉚頭上行復(fù)位，工作臺帶動工件離開旋鉚頭。開始下一只鉚柱的拾取、裝載、和與工件鉚合的動作，直到工件上同一平面的所有鉚合工作完成?？梢匀斯と∠鹿ぜM(jìn)行下一工件與鉚柱的鉚合。

圖1是本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型機(jī)構(gòu)的中心軸結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型機(jī)構(gòu)的空間凸輪結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.移動電機(jī)2.聯(lián)軸器3.絲杠4.擺動電機(jī)5.第一同步輪6.吸嘴7.機(jī)械臂8.彈簧9.法蘭10.第二同步輪11.腰圓孔12.升降電機(jī)13.空間凸輪 14.第三同步輪 15.第四同步輪 16.基座 17.滑塊 18.底座 19.中心
軸ο
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。移動電機(jī)1為步進(jìn)電機(jī)，固定在底座18的端部，通過聯(lián)軸器2同絲桿3連接。移動電機(jī)1帶動絲桿旋轉(zhuǎn)。絲桿上有螺母同滑塊17固定，導(dǎo)致滑塊只能在底座18中的導(dǎo)軌上滑動。擺動電機(jī)4也是步進(jìn)電機(jī)，固定在滑塊17上，通過第一同步輪5帶動第四同步輪 15旋轉(zhuǎn)，第四同步輪15再帶動中心軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動機(jī)械臂7旋轉(zhuǎn)。在此擺動電機(jī)4只作正反方向的轉(zhuǎn)旋運(yùn)動，帶動機(jī)械臂作180度角的往返運(yùn)動。升降電機(jī)12也是步進(jìn)電機(jī)，通過第二同步輪10帶動第三同步輪14旋轉(zhuǎn)，第三同步輪14的上端面固定有一個空間凸輪13， 通過該空間凸輪的旋轉(zhuǎn)帶動法蘭9在垂直方向往復(fù)運(yùn)動，機(jī)械臂7固定在法蘭盤上，隨之在垂直方向上下移動。法蘭盤套裝在中心軸19上，法蘭盤的中心孔和中心軸19上均有鍵槽， 由于長鍵的限制，法蘭盤不可以沿中心軸19轉(zhuǎn)動，只能沿中心軸19移動。故第四同步輪15 帶動中心軸19轉(zhuǎn)動，機(jī)械臂也轉(zhuǎn)動；第三同步輪14帶動空間凸輪轉(zhuǎn)動，機(jī)械臂便上下移動。 彈簧8的作用是施加彈簧力給機(jī)械臂，使法蘭盤與空間凸輪緊密接觸并隨空間凸輪旋轉(zhuǎn)而垂直返程移動。擺動電機(jī)4和升降電機(jī)12的固定板上開有腰圓孔11，以供調(diào)節(jié)電機(jī)與中心軸的距離，從而調(diào)整皮帶的松緊度。底座安裝在一字排開的幾個鉚柱站和旋鉚頭之間，底座到鉚柱站出口的距離和到旋鉚頭的距離相等，即等于機(jī)械臂的有效長度。移動電機(jī)1的轉(zhuǎn)動，帶動機(jī)械臂作直線往復(fù)運(yùn)動，一方面在鉚柱站之間移動并定位停留，以便機(jī)械臂拾取各種規(guī)格的鉚柱，另一方面可以移動并定位停留在旋鉚頭附近，以便機(jī)械臂裝載鉚柱。擺動電機(jī)4的往復(fù)轉(zhuǎn)動，通過同步輪帶動中心軸轉(zhuǎn)動，從而使機(jī)械臂在鉚柱站和旋鉚頭之間往返擺動并在此兩處停留，以便從鉚柱站往旋鉚頭運(yùn)送鉚柱。升降電機(jī)12的往復(fù)轉(zhuǎn)動，通過同步輪帶動空間凸輪轉(zhuǎn)動，從而使機(jī)械臂垂直上下移動，以便吸嘴6能夠拾取和裝載鉚柱。吸嘴6可根據(jù)實(shí)際需要采用機(jī)械力、磁力或真空吸力拾取鉚柱。機(jī)座內(nèi)孔兩端裝有軸承，中心軸19由這兩軸承支承，基座固定在滑塊17上，確保中心軸的垂直狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度機(jī)械手，其特征在于由移動電機(jī)(1)、 聯(lián)軸器(2)、絲桿(3)、擺動電機(jī)(4)、升降電機(jī)(12)、滑塊(17)、底座(18)、中心軸(19)、 基座(16)、第四同步輪(15)、第三同步輪(14)、空間凸輪(13)、法蘭(9)、機(jī)械臂(7)、吸嘴 (6)、彈簧(8)、法蘭(9)、第二同步輪(10)、第一同步輪(5)、調(diào)節(jié)螺母及皮帶組成；所述移動電機(jī)(1)與絲桿(3 )通過聯(lián)軸器(2 )連接，并安裝在底座(18 )的端部；所述滑塊(17)安裝于絲桿(3)的上方，滑塊(17)上的螺母連接絲桿(3);移動電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)動帶動滑塊(17)沿絲桿(3)在底座(18)中的導(dǎo)軌上滑動；所述擺動電機(jī)(4)通過螺釘固定于滑塊(17)上面的一端，擺動電機(jī)(4)連接第一同步輪(5)，第一同步輪(5)通過皮帶與第四同步輪(15)連接；所述升降電機(jī)(12)也通過螺釘固定于滑塊(17)上面的另一端，升降電機(jī)(12)連接第二同步輪(10)，第二同步輪(10)通過皮帶與第三同步輪(14)連接；所述基座(16)通過螺釘固定于滑塊(17)上面的中間位置；所述中心軸(19)由基座(16)中安裝的一對軸承支撐，垂直豎立的中心軸(19)相對基座轉(zhuǎn)動；所述第四同步輪(15)、第三同步輪(14)、空間凸輪(13)、法蘭(9)、機(jī)械臂(7)的一端、彈簧(8)和調(diào)節(jié)螺母自下而上依次安裝在中心軸(19)上；所述機(jī)械臂(7)的另一端安裝吸嘴(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于所述法蘭(9)與中心軸(19)通過鍵連接，法蘭(9)相對中心軸(19)不可轉(zhuǎn)動，但可以沿軸向移動；所述法蘭(9)圓柱側(cè)面裝有一根軸，軸上裝一滑輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于所述空間凸輪(13)固定在第三同步輪 (14)上，可沿中心軸(19)轉(zhuǎn)動；所述空間凸輪(13)的上端面輪廓為空間曲面，該曲面與法蘭(9)上的滑輪接觸；所述空間凸輪(13)轉(zhuǎn)動時，法蘭(9)相對空間凸輪(13)作垂直方向運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于所述機(jī)械臂(7)固定在法蘭(9)的上端面，既可隨法蘭(9)沿中心軸(19)轉(zhuǎn)動，也可隨法蘭(9)沿中心軸(19)垂直移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于所述調(diào)節(jié)螺母與中心軸(19)上面端部的螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于所述第四同步輪(15)與中心軸(19)通過鍵連接，兩者同步轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械手，其特征在于所述擺動電機(jī)(4)和升降電機(jī)(12)的固定板上開有腰圓孔(11)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度機(jī)械手，由移動電機(jī)、聯(lián)軸器、絲桿、擺動電機(jī)、升降電機(jī)、滑塊、底座、中心軸、基座、第四同步輪、第三同步輪、空間凸輪、法蘭、機(jī)械臂、吸嘴、彈簧、法蘭、第二同步輪、第一同步輪、調(diào)節(jié)螺母及皮帶組成；該機(jī)械手具有拾取和裝載鉚柱的功能，即具有兩維平動和一維轉(zhuǎn)動的三自由度；其中一維平動實(shí)現(xiàn)機(jī)械手在鉚柱站之間移動，以選擇不同的品種的鉚柱；另一維平動是垂直運(yùn)動，以便機(jī)械臂上的吸嘴實(shí)現(xiàn)拾取和裝載鉚柱的動作；一維轉(zhuǎn)動使機(jī)械臂在鉚柱站和旋鉚頭之間往返，實(shí)現(xiàn)鉚柱的傳送。
文檔編號B25J9/02GK202318302SQ201120440810
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者何衛(wèi)鋒, 李克天, 歐陽祥波, 陳新 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)