本發(fā)明涉及機(jī)械手技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于夾取卷料盤(pán)的機(jī)械手。

背景技術(shù)：

隨著目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)科技水平的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)逐漸向自動(dòng)化、智能化為特征的現(xiàn)代化工業(yè)方向轉(zhuǎn)型，機(jī)械手在機(jī)械加工制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流、半導(dǎo)體制造裝配等諸多行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。機(jī)械手的應(yīng)用和人工作業(yè)最大的區(qū)別在于，機(jī)械手具備較高的準(zhǔn)確性、靈活性和耐力性，作業(yè)方面基本不會(huì)受到周?chē)h(huán)境中不確定因素的影響而出現(xiàn)的誤操作現(xiàn)象，即使在作業(yè)空間有限的情況下，依然能夠長(zhǎng)時(shí)間高效可靠地進(jìn)行工作。在工廠的實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)械手的應(yīng)用極大程度地提高了生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化水平，在提升生產(chǎn)效率方面也效果顯著。現(xiàn)代化的加工制造業(yè)促進(jìn)了機(jī)械手所采用的核心零部件性能的大幅度提升，即使在極端惡劣的作業(yè)環(huán)境中，機(jī)械手也能夠正常進(jìn)行作業(yè)。機(jī)械手靈活準(zhǔn)確的操作模式使其完全能夠代替人力，高效可靠地作業(yè)，大大減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也可以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量和加工生產(chǎn)過(guò)程中的安全性能。

目前在半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)域，為了加快集成芯片的貼裝速度，通常會(huì)先將集成芯片封裝在彈性膠帶上支撐料帶，再將該料帶繞在圓形卷料盤(pán)上形成預(yù)貼裝卷料盤(pán)。在集成芯片實(shí)際貼裝時(shí)，在貼裝設(shè)備的一側(cè)將預(yù)貼裝卷料盤(pán)上的料帶放出，繞經(jīng)貼裝設(shè)備后完成貼裝工藝，最后通過(guò)卷料機(jī)將其繞在設(shè)備的另一側(cè)的空卷料盤(pán)上，完成整個(gè)集成芯片貼裝的工藝流程。在整個(gè)工藝流程中，在將預(yù)貼裝卷料盤(pán)運(yùn)送到貼裝設(shè)備處、卷料盤(pán)在完成卷料之后放在卷料盤(pán)收集盒中以及收集盒收集滿(mǎn)在成批搬運(yùn)到成品存放區(qū)的過(guò)程中，存在著卷料盤(pán)的運(yùn)送和收集問(wèn)題。目前通常的做法是通過(guò)人工直接將預(yù)貼裝卷料盤(pán)成批運(yùn)送到貼片機(jī)工位，也是通過(guò)人工將貼裝完的卷料盤(pán)集中擺放在卷料盤(pán)收集盒中再成批運(yùn)走。卷料機(jī)完成卷料并將卷料盤(pán)送出，人工拾取卷料盤(pán)再擺放，然后繼續(xù)等待卷料機(jī)送出卷料盤(pán)。采用人工作業(yè)的方式搬運(yùn)卷料盤(pán)和在貼裝時(shí)收集卷料盤(pán)，該作業(yè)過(guò)程較為單一且重復(fù)次數(shù)較多，長(zhǎng)時(shí)間工作容易造成疲勞，降低工作效率甚至?xí)?dǎo)致人工的誤操作。對(duì)于現(xiàn)代化工廠而言，隨著自動(dòng)化水平的提高，從提高工廠的實(shí)際生產(chǎn)效率以及保證產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的安全性考慮，這種人工作業(yè)方式所潛在的安全隱患必須引起重視并加以改進(jìn)。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種用于夾取卷料盤(pán)的機(jī)械手，使其更具有工業(yè)生產(chǎn)中的利用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種用于夾取卷料盤(pán)的機(jī)械手，以解決現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全系數(shù)低的問(wèn)題。

本發(fā)明的一種用于夾取卷料盤(pán)的機(jī)械手，包括一端具有開(kāi)口的殼體，所述殼體的底板的端部朝向開(kāi)口外側(cè)延伸，所述殼體內(nèi)設(shè)有夾取組件，所述夾取組件包括

-上動(dòng)板，其端部伸出所述開(kāi)口，且能夠相對(duì)所述殼體的底板縱向移動(dòng)；

-驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)所述上動(dòng)板縱向移動(dòng)，包括與所述上動(dòng)板連接的滑動(dòng)塊、垂直設(shè)置在所述底板上供所述滑動(dòng)塊縱向移動(dòng)的導(dǎo)柱，以及驅(qū)動(dòng)所述滑動(dòng)塊沿所述導(dǎo)柱縱向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，所述殼體上還設(shè)有檢測(cè)所述機(jī)械手位置的視覺(jué)傳感器，所述視覺(jué)傳感器通過(guò)定位塊安裝在所述殼體上的定位槽上。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、與所述電機(jī)連接的減速器、設(shè)置在減速器輸出端的齒輪，所述齒輪嚙合有齒條，所述齒條安裝在所述滑動(dòng)塊上。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括與所述電機(jī)連接的編碼器和與所述編碼器、電機(jī)電性連接的控制器。

進(jìn)一步地，所述底板上還設(shè)有與所述減速器連接、能夠調(diào)整所述齒輪與齒條中心距的支撐法蘭，所述支撐法蘭上設(shè)有腰形槽，所述支撐法蘭通過(guò)螺釘穿過(guò)所述腰形槽與所述底板連接。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)柱端部設(shè)有對(duì)所述滑動(dòng)塊進(jìn)行限位的限位擋片。

進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)塊上設(shè)有光電傳感器，所述底板上設(shè)有在所述滑動(dòng)塊移動(dòng)至限制位置或零點(diǎn)位置時(shí)遮擋所述光電傳感器的光線(xiàn)擋片。

進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)塊貫穿有直線(xiàn)軸承，所述直線(xiàn)軸承與所述導(dǎo)柱滑動(dòng)連接。

進(jìn)一步地，所述底板端部設(shè)有兩朝向其延伸方向的叉片，兩所述叉片的端部逐漸變薄。

進(jìn)一步地，所述上動(dòng)板上設(shè)有能夠伸入卷料盤(pán)中心孔內(nèi)的錐形定位件。

進(jìn)一步地，所述殼體上還設(shè)有用于連接多自由機(jī)械手臂的轉(zhuǎn)接法蘭。

進(jìn)一步地，所述殼體還包括前封板和后封板，所述前封板采用鈑金結(jié)構(gòu)，所述后封板采用機(jī)加件。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)設(shè)置有齒輪和齒條嚙合，將減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒條的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，齒條帶動(dòng)滑動(dòng)塊、上動(dòng)板做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，該傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單易行，可靠性強(qiáng)，且可以使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的小型化；

2、通過(guò)設(shè)置有視覺(jué)傳感器，利用視覺(jué)傳感器可獲取機(jī)械手相對(duì)于卷料盤(pán)放置點(diǎn)的相對(duì)位置信息，確保機(jī)械手能準(zhǔn)確到達(dá)卷料盤(pán)取放點(diǎn)位置，減小甚至可消除位置偏差的影響，有效避免了機(jī)械手直接碰撞到載物臺(tái)上的非抓取點(diǎn)，而造成碰壞卷料盤(pán)、使機(jī)械手受到剛性撞擊受損等現(xiàn)象的發(fā)生；

3、通過(guò)設(shè)置有電機(jī)和減速器，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，通過(guò)利用編碼器的實(shí)時(shí)反饋，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進(jìn)行精確的調(diào)控，經(jīng)減速器和齒輪齒條的嚙合，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的開(kāi)合動(dòng)作，開(kāi)合行程的精度進(jìn)而也可以得到保證；

4、通過(guò)設(shè)置有光電傳感器，機(jī)械手采用光電傳感器作為其執(zhí)行閉合動(dòng)作時(shí)的軟限位，避免了運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生碰撞，保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)的安全性，同時(shí)在機(jī)械手上電時(shí)，作為標(biāo)志機(jī)構(gòu)的機(jī)械零位，保證了機(jī)械手動(dòng)作時(shí)運(yùn)動(dòng)位置的確定性；

5、通過(guò)設(shè)置有上動(dòng)板，上動(dòng)板的中央部位設(shè)有腰形孔，其外形的設(shè)計(jì)使其整體重心偏向后方，不但降低了自身重量，同時(shí)有助于減小其運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性，防止產(chǎn)生較大的震顫變形。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體外觀示意圖；

圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；

圖4是本發(fā)明的前封板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的后封板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的底板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的滑動(dòng)塊與導(dǎo)桿構(gòu)成動(dòng)連接處的剖視圖；

圖8是本發(fā)明的滑動(dòng)塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明的上動(dòng)板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明的機(jī)械手與多自由度機(jī)械臂的安裝示意圖。

以上附圖中：1、殼體；2、上動(dòng)板；3、底板；4、滑動(dòng)塊；5、導(dǎo)柱；6、視覺(jué)傳感器；7、定位塊；8、定位槽；9、電機(jī)；10、減速器；11、齒輪；12、齒條；13、編碼器；14、控制器；15、支撐法蘭；16、腰形槽；17、限位擋片；18、光電傳感器；19、光線(xiàn)擋片；20、直線(xiàn)軸承；21、叉片；22、定位件；23、轉(zhuǎn)接法蘭；24、前封板；25、后封板；26、開(kāi)口；27、墊塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

結(jié)合圖1至圖10所示，本發(fā)明的本發(fā)明的一種用于夾取卷料盤(pán)的機(jī)械手，包括一端具有開(kāi)口26的殼體1，所述殼體1的底板3的端部朝向開(kāi)口26外側(cè)延伸，所述殼體1內(nèi)設(shè)有夾取組件，所述夾取組件包括上動(dòng)板2和驅(qū)動(dòng)單元。所述上動(dòng)板2能夠相對(duì)所述殼體1的底板3縱向移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)所述上動(dòng)板2縱向移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)單元包括與所述上動(dòng)板2連接的滑動(dòng)塊4、垂直設(shè)置在所述底板3上供所述滑動(dòng)塊4縱向移動(dòng)的導(dǎo)柱5，以及驅(qū)動(dòng)所述滑動(dòng)塊4沿所述導(dǎo)柱5縱向移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。

所述殼體1上還設(shè)有檢測(cè)所述機(jī)械手位置的視覺(jué)傳感器6，所述視覺(jué)傳感器6通過(guò)定位塊7安裝在所述殼體1上的定位槽8上，定位塊7與定位槽8配合，以保證視覺(jué)傳感器6安裝定位時(shí)的平行度和垂直度，避免因安裝誤差造成視覺(jué)傳感器6使用時(shí)產(chǎn)生光軸偏移而影響實(shí)際檢測(cè)效果。實(shí)際使用中，通過(guò)利用圖像處理技術(shù)對(duì)固定在載物臺(tái)上的定位物件(如二維碼)進(jìn)行圖像識(shí)別，經(jīng)計(jì)算處理后，可獲取卷料盤(pán)的取放點(diǎn)相對(duì)于機(jī)械手的位置信息。由于視覺(jué)傳感器6的分辨率通常很高，因而可大大降低機(jī)械手的定位誤差，確保機(jī)械手能夠準(zhǔn)確到達(dá)卷料盤(pán)的取放點(diǎn)執(zhí)行后續(xù)動(dòng)作。

所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)9、與所述電機(jī)9連接的減速器10、設(shè)置在減速器10輸出端的齒輪11，齒輪11通過(guò)緊定螺釘固定在減速器10的輸出軸上。所述齒輪11嚙合有齒條12，齒條12的側(cè)面開(kāi)有3個(gè)通孔，并通過(guò)螺釘固定安裝在所述滑動(dòng)塊4上。電機(jī)9采用直流無(wú)刷電機(jī)9，工作可靠性高、無(wú)噪聲、工作壽命長(zhǎng)。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)，動(dòng)力由電機(jī)9輸出，經(jīng)減速器10減速后，得到合適的速度和扭矩，然后傳遞給齒輪11，帶動(dòng)齒條12傳動(dòng)。

所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括與所述電機(jī)9連接的編碼器13和與所述編碼器13、電機(jī)9電性連接的控制器14，編碼器13采用的是光柵碼盤(pán)式光電編碼器，分辨率為512CPR，具有無(wú)接觸磨損、抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高、響應(yīng)速度塊、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)反饋電機(jī)9的轉(zhuǎn)速和角位移信息，方便對(duì)其轉(zhuǎn)速和角位移進(jìn)行精確調(diào)控。為了盡可能減少安裝空間、縮小機(jī)械手的體積，控制器14被側(cè)向垂直安裝在支撐板上，支撐板與底板3固定連接。

所述底板3上還設(shè)有與所述減速器10連接、能夠調(diào)整所述齒輪11與齒條12中心距的支撐法蘭15，支撐法蘭15呈直角外形。支撐法蘭15的一直角端面與減速器10的輸出端法蘭固定連接，起支撐作用。為了便于調(diào)整齒輪11和齒條12的中心距，使傳動(dòng)更加穩(wěn)定可靠，支撐法蘭15上設(shè)有腰形槽16，支撐法蘭15的另一直角端面通過(guò)螺釘穿過(guò)所述腰形槽16與墊塊27連接，墊塊27通過(guò)背面的沉頭螺釘固定在底板3上。墊塊27的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)大小中心孔，用于垂直安裝導(dǎo)柱5，通過(guò)給定的配合關(guān)系保證導(dǎo)柱5相對(duì)于墊塊27表面的垂直度要求。

所述導(dǎo)柱5端部設(shè)有對(duì)所述滑動(dòng)塊4進(jìn)行限位的限位擋片17，所述限位擋片17采用的是硬限位擋片，所述硬限位擋片保證了機(jī)械手執(zhí)行開(kāi)合動(dòng)作時(shí)的可靠性。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)，極限行程位置被硬限位擋片限制，確保其所有可達(dá)行程均在安全范圍內(nèi)，避免了因機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)單元的工作異常導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)超程，造成滑動(dòng)塊4與外殼1的前封板24的內(nèi)表面碰撞、齒輪11和齒條12脫離嚙合等不良情況的發(fā)生。

所述滑動(dòng)塊4上設(shè)有光電傳感器18，所述底板3上設(shè)有在所述滑動(dòng)塊4移動(dòng)至限制位置或零點(diǎn)位置時(shí)遮擋所述光電傳感器18的光線(xiàn)擋片19，光電傳感器18采用了日本SUNX公司的PM-L24P系列微型光電傳感器。當(dāng)機(jī)械手上電時(shí)，為了保證機(jī)械手在之后執(zhí)行開(kāi)合動(dòng)作中任意運(yùn)動(dòng)位置的絕對(duì)準(zhǔn)確性，需要有一個(gè)基準(zhǔn)零位作為參考，因此機(jī)械手將執(zhí)行一次“找零”動(dòng)作。當(dāng)機(jī)械手的滑動(dòng)塊4運(yùn)動(dòng)到光電傳感器18的對(duì)射信號(hào)被光線(xiàn)擋片19遮住時(shí)，此時(shí)該運(yùn)動(dòng)位置點(diǎn)即為動(dòng)作的基準(zhǔn)零位，以后任意時(shí)刻滑動(dòng)塊4運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)位置都將以該零位作為參考基準(zhǔn)，保證了機(jī)械手執(zhí)行開(kāi)合動(dòng)作時(shí)運(yùn)動(dòng)位移的準(zhǔn)確性。此外，在機(jī)械手之后的取放動(dòng)作過(guò)程中，如果出現(xiàn)系統(tǒng)異常導(dǎo)致機(jī)械手開(kāi)合時(shí)超程，當(dāng)滑動(dòng)塊4運(yùn)動(dòng)到該基準(zhǔn)零點(diǎn)位置也會(huì)使機(jī)械手立即停止工作，起到軟限位保護(hù)的作用。

為了避免滑動(dòng)塊4與導(dǎo)柱5直接接觸，導(dǎo)致兩者相對(duì)之直線(xiàn)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的摩擦阻力，在滑動(dòng)塊4的兩個(gè)大小中心孔中各固定安裝有一個(gè)直線(xiàn)軸承20，直線(xiàn)軸承20與所述導(dǎo)柱5滑動(dòng)連接。直線(xiàn)軸承20的內(nèi)孔與兩個(gè)導(dǎo)柱5的圓柱側(cè)面接觸形成滑動(dòng)配合，大大降低了滑動(dòng)塊4運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力，減小了機(jī)械手系統(tǒng)的功率損耗。

所述底板3前窄后寬呈Y型，底板3端部設(shè)有兩朝向其延伸方向的叉片21，兩所述叉片21的端部逐漸變薄，便于機(jī)械手順利插入到卷料盤(pán)底部。

上動(dòng)板2通過(guò)其后端的兩側(cè)窄邊與滑動(dòng)塊4固定連接，其端部伸出所述開(kāi)口26，上動(dòng)板2的中央部位設(shè)有腰形孔。其外形的設(shè)計(jì)使其整體重心偏向后方，不但降低了自身重量，同時(shí)有助于減小其運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性，防止產(chǎn)生較大的震顫變形。在上動(dòng)板2的前端正下方位置固定連接有能夠伸入卷料盤(pán)中心孔內(nèi)的錐形定位件22，便于機(jī)械手在執(zhí)行閉合夾取卷料盤(pán)時(shí)，順利插入到卷料盤(pán)的中心位置的圓孔中。所述定位件22設(shè)置保證了機(jī)械手在完成卷料盤(pán)的夾取動(dòng)作之后，多自由度機(jī)械臂在執(zhí)行搬運(yùn)搜集的動(dòng)作過(guò)程中，防止卷料盤(pán)從機(jī)械手中松脫、確?？煽繆A取。

所述殼體1上還設(shè)有轉(zhuǎn)接法蘭23，轉(zhuǎn)接法蘭23一端通過(guò)外殼1上的沉頭螺釘與機(jī)械手固定連接，另一端通過(guò)沉頭螺釘固定連接在多自由度機(jī)械臂的末端執(zhí)行器安裝法蘭上。實(shí)際安裝時(shí)，先將轉(zhuǎn)接法蘭23固定在機(jī)械臂的末端執(zhí)行器安裝法蘭上，再將轉(zhuǎn)接法蘭23的另一端面與機(jī)械手固定，安裝順序不能反。

所述殼體1還包括前封板24和后封板25，所述前封板24采用鈑金結(jié)構(gòu)，減小自重，所述后封板25采用機(jī)加件。所述殼體1上設(shè)置有電氣接口，電氣接口適用于機(jī)械手連接外部電源以及通過(guò)I/O通道使機(jī)械手與機(jī)械臂進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

本發(fā)明的工作原理及流程如下：

1)多自由度機(jī)械臂帶動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到載物臺(tái)上的二維碼所在區(qū)域；

2)視覺(jué)傳感器6將對(duì)載物臺(tái)上的二維碼進(jìn)行掃描識(shí)別；

3)掃描到二維碼上的信息后，機(jī)械臂能夠立即獲取機(jī)械手相對(duì)于卷料盤(pán)放置點(diǎn)的位置信息，并隨之使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到卷料盤(pán)放置點(diǎn)；

4)機(jī)械手通過(guò)底板3和上動(dòng)板2配合執(zhí)行夾取動(dòng)作；

5)夾取完成后，機(jī)械臂帶動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到卷料盤(pán)收集盒所在位置點(diǎn)；

6)機(jī)械手執(zhí)行松放動(dòng)作；

7)松放完成后，機(jī)械臂回歸到初始位置點(diǎn)，整個(gè)操作流程結(jié)束。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。