本發(fā)明涉及打磨自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手。

背景技術(shù)：

中國人力成本上升快速，打磨和拋光行業(yè)部署自動化設(shè)備來抵消逐漸升高的成本。為了代替人工，目前都是用六自由度的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行打磨作業(yè)，這類機(jī)器人都是標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)機(jī)器人，特點(diǎn)是開發(fā)周期短。但是面對大規(guī)模的磨削生產(chǎn)線，這種機(jī)器人部署成本高投入產(chǎn)出比較低。因此針對大批量的打磨作業(yè)需要簡化的機(jī)器人系統(tǒng)方案，在滿足磨削要求的同時，降低自動化系統(tǒng)部署成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手，包括工件、第一位置控制機(jī)構(gòu)、第二位置控制機(jī)構(gòu)、第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及氣動手爪機(jī)構(gòu)；工件為六面體空腔結(jié)構(gòu)，所述第一位置控制機(jī)構(gòu)由a直線運(yùn)動單元和b直線運(yùn)動單元構(gòu)成，其中a直線運(yùn)動單元由a運(yùn)動單元主體、aa滑塊和ab滑塊組成，aa滑塊、ab滑塊與a運(yùn)動單元主體之間通過a同步帶連接；b直線運(yùn)動單元由b運(yùn)動單元主體、ba滑塊和bb滑塊組成；a直線運(yùn)動單元和b直線運(yùn)動單元以及第一基座板和第二基座板組成口字型結(jié)構(gòu)，同步帶輪基座固定在第一基座板上，同步帶輪基座上有自由轉(zhuǎn)動的a同步帶輪和固定在同步帶輪基座上的a伺服電機(jī)座，a伺服電機(jī)固定在a伺服電機(jī)座上，b同步帶套在a同步帶輪和b同步帶輪上，a同步帶輪兩端連接第一聯(lián)軸器傳動軸和第二聯(lián)軸器傳動軸，第一聯(lián)軸器傳動軸和第二聯(lián)軸器傳動軸另一端連接b運(yùn)動單元主體和a運(yùn)動單元主體輸入軸；所述第二位置控制機(jī)構(gòu)由c運(yùn)動單元主體、d運(yùn)動單元主體以及c滑塊和d滑塊構(gòu)成，第三聯(lián)軸器傳動軸連接c運(yùn)動單元主體和d運(yùn)動單元主體的輸入軸，b伺服電機(jī)與c運(yùn)動單元主體輸入軸相連，c滑塊與d滑塊通過第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座連接成一體；所述第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為：第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座和固定在第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座上的b伺服電機(jī)座和c伺服電機(jī)，c同步帶輪固定在c伺服電機(jī)輸出軸上并通過c同步帶與d同步帶輪配合，d同步帶輪固定在第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸上，第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸與第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)外套通過軸承鉸接；所述第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為：第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)外套上固定有第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座、第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)后蓋、第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上蓋以及第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)側(cè)蓋，共同圍成第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的中空腔體，腔體中固定有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承座，第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承座鉸接，f同步帶輪固定在第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸上，通過d同步帶與e同步帶輪配合，d伺服電機(jī)固定在第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座上，輸出軸固定有e同步帶輪，第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸的末端固定有力傳感器，力傳感器另一側(cè)固定有雙作用氣缸，在雙作用氣缸末端固定有爪盤塊；所述氣動手爪機(jī)構(gòu)為：雙作用氣缸的活塞桿端頭處固定有活塞頭，活塞套嵌在爪盤塊中，活塞頭可在活塞套中滑動，在爪盤塊的對角線上開有圓孔鑲嵌伸縮桿套筒，伸縮桿套筒中放置有伸縮桿以及彈簧，蓋板固定在爪盤塊上，伸縮桿的一端鉸接有軸承另一端固定有包膠夾緊塊。

優(yōu)選的，a伺服電機(jī)、b伺服電機(jī)的輸出軸通過a同步帶、b同步帶傳遞動力和運(yùn)動；c伺服電機(jī)和d伺服電機(jī)的輸出軸通過c同步帶和d同步帶傳遞運(yùn)動和動力，a同步帶、b同步帶、c同步帶和d同步帶均為同步齒形帶。

優(yōu)選的，第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)具有第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸及其中空腔體，第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中具有第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸及其中空腔體。

優(yōu)選的，第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸于雙作用氣缸之間固定有力傳感器。

優(yōu)選的，以爪盤塊的對角線為軸線，布置有伸縮桿、套筒、彈簧、軸承以及包膠夾緊塊，并且活塞頭可以將四個對角線的包膠夾緊塊同時頂出。

優(yōu)選的，活塞頭外表面具有第一錐面和第二錐面以及圓柱面，且第一錐面和第二錐面之間以及第二錐面和圓柱面之間具有過渡弧度；活塞套具有圓柱面凹槽狀的凹凸形狀。

優(yōu)選的，a調(diào)緊螺絲可以調(diào)節(jié)a同步帶輪和b同步帶輪之間的中心距；b調(diào)節(jié)螺絲可以調(diào)節(jié)c同步帶輪和d同步帶輪之間的中心距離。

本發(fā)明提出的一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手，用來代替人工打磨；這種機(jī)械手為六面體工件以及簡單圓弧曲面打磨定制，能夠滿足大批量打磨作業(yè)；比六自由度工業(yè)機(jī)械臂相比，系統(tǒng)構(gòu)造簡單，對環(huán)境清潔度要求不高，制造成本低；適合大規(guī)模打磨生產(chǎn)線部署，節(jié)省人工勞動，也有利于減少打磨工人塵肺病的發(fā)生。

本發(fā)明機(jī)械手在抓取六面體工件時，并利用自身的平面移動自由度將工件移動到打磨單元處，利用第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)調(diào)整好工件的姿態(tài)，對準(zhǔn)打磨單元的砂帶，利用平動關(guān)節(jié)將工件按在打磨砂帶上進(jìn)行打磨。如此往復(fù)，將工件的外表面依次進(jìn)行打磨。

本發(fā)明機(jī)械手具有水平移動自由度和旋轉(zhuǎn)自由度變換打磨工件的位置與姿態(tài)，可以利用氣動手爪機(jī)構(gòu)抓取工件將其按在砂帶磨削機(jī)上進(jìn)行打磨，打磨完成后將工件放回。機(jī)械手采用同步帶傳動能夠避免打磨粉塵帶來的影響。應(yīng)用該磨削機(jī)械手可以顯著提高打磨效率和質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手的第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手的第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本發(fā)明一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手的氣動手爪機(jī)構(gòu)圖。

圖5為本發(fā)明一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手的手爪活塞結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本發(fā)明一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手的打磨作業(yè)示例圖。

附圖說明：1-工件；2-第一基座板；3-第二基座板；4-a運(yùn)動單元主體；5-aa滑塊；6-ab滑塊；7-a同步帶；8-b運(yùn)動單元主體；9-ba滑塊；10-bb滑塊；11-c運(yùn)動單元主體；12-d運(yùn)動單元主體；13-c滑塊；14-d滑塊；15-同步帶輪基座；16-a伺服電機(jī)座；17-第一聯(lián)軸器傳動軸；18-第二聯(lián)軸器傳動軸；19-a同步帶輪；20-b同步帶輪；21-b同步帶；22-a伺服電機(jī)；23-a調(diào)緊螺絲；24-第三聯(lián)軸器傳動軸；25-b伺服電機(jī)；26-第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座；27-b伺服電機(jī)座；28-c同步帶輪；29-d同步帶輪；30-c同步帶；31-第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸；32-b調(diào)緊螺絲；33-c伺服電機(jī)；34-第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)外套；35-第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座；36-第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)后蓋；37-第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上蓋；38-第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)側(cè)蓋；39-旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承座；40-e同步帶輪；41-f同步帶輪；42-d同步帶；43-d伺服電機(jī)；44-第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸；45-力傳感器；46-雙作用氣缸；47-a氣閥；48-b氣閥；49-活塞頭；50-活塞套；51-爪盤塊；52-伸縮桿套筒；53-蓋板；54-伸縮桿；55-軸承；56-彈簧；57-包膠夾緊塊；58-第一錐面；59-第二錐面；60-圓柱面；61-過渡弧度；62-圓柱面凹槽；63-a直線運(yùn)動單元；64-b直線運(yùn)動單元；65-c直線運(yùn)動單元；66-d直線運(yùn)動單元；67-第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；68-第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；69-砂帶磨削單元。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

參照圖1，本發(fā)明所述的一種用于六面體表面打磨的機(jī)械手，由位置控制結(jié)構(gòu)、姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和氣動手爪機(jī)構(gòu)組成，其中位置控制機(jī)構(gòu)由a直線運(yùn)動單元63和b直線運(yùn)動單元64構(gòu)成第一位置控制機(jī)構(gòu)；由c直線運(yùn)動單元65和d直線運(yùn)動單元66構(gòu)成第二位置控制機(jī)構(gòu)；其中a直線運(yùn)動單元63由a運(yùn)動單元主體4、aa滑塊5和ab滑塊6組成，aa滑塊5、ab滑塊6與a運(yùn)動單元主體4之間通過a同步帶7連接，通過a運(yùn)動單元主體4兩端的同步帶輪運(yùn)動而帶動aa滑塊5、ab滑塊6在a運(yùn)動單元主體4上直線運(yùn)行。b直線運(yùn)動單元64由b運(yùn)動單元主體8、ba滑塊9和bb滑塊10組成。a直線運(yùn)動單元63和b直線運(yùn)動單元64以及第一基座板2和第二基座板3組成口字型結(jié)構(gòu)，同步帶輪基座15固定在第一基座板2上面，同步帶輪基座15上有自由轉(zhuǎn)動的a同步帶輪19和固定在同步帶輪基座15上的a伺服電機(jī)座16，a伺服電機(jī)22固定在a伺服電機(jī)座16上，a伺服電機(jī)22輸出軸固定有b同步帶輪20，b同步帶21套在a同步帶輪19和b同步帶輪20上，傳遞由a伺服電機(jī)22的運(yùn)動，a同步帶輪19兩端輸出軸連接第一聯(lián)軸器傳動軸17和第二聯(lián)軸器傳動軸18，第一聯(lián)軸器傳動軸17和第二聯(lián)軸器傳動軸18的另一端分別連接b運(yùn)動單元主體8和a運(yùn)動單元主體4的輸入軸，a調(diào)緊螺絲23可以調(diào)節(jié)b同步帶21的張緊程度。第二位置控制機(jī)構(gòu)由c運(yùn)動單元主體11、d運(yùn)動單元主體12以及c滑塊13和d滑塊14構(gòu)成，由第三聯(lián)軸器傳動軸24連接c運(yùn)動單元的主體11和d運(yùn)動單元主體12的輸入軸，b伺服電機(jī)25的輸出軸通過聯(lián)軸器與c運(yùn)動單元主體11的輸入軸固連，c滑塊13與d滑塊14通過第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座26連接成一體。a伺服電機(jī)22與b伺服電機(jī)25通過同步帶傳動可以驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座26到運(yùn)動范圍內(nèi)的任意位置。

參照圖2，第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座26上固定有b伺服電機(jī)座27，在b伺服電機(jī)座27上固定有c伺服電機(jī)33，c同步帶輪28固定在c伺服電機(jī)33的輸出軸上并通過c同步帶30帶動d同步帶輪29旋轉(zhuǎn)，d同步帶輪29固定在第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸31上，第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸31與第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)外套34通過軸承鉸接，b調(diào)緊螺絲32可以調(diào)節(jié)c同步帶30的松緊程度。c伺服電機(jī)33通過c同步帶30驅(qū)動第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)67在整個圓周內(nèi)轉(zhuǎn)動。

參照圖3，在第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)外套34上固定有第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座35，第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)底座35與第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)后蓋36、第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上蓋37以及第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)側(cè)蓋38共同圍成了第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)68的中空腔體結(jié)構(gòu)。在腔體結(jié)構(gòu)中固定有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承座39，第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸44通過軸承與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承座39鉸接，f同步帶輪41固定在第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸44上，并通過d同步帶42與e同步帶輪40形成傳動鏈，d伺服電機(jī)43固定在第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基座35上并在輸出軸上固連e同步帶輪40，在第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸44的末端固定有力傳感器45，力傳感器45另一側(cè)固定有雙作用氣缸46，在缸體末端固定有爪盤塊51。d伺服電機(jī)43通過皮帶傳動帶動第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中空軸44和力傳感器45以及雙作用氣缸46轉(zhuǎn)動。

參照圖4，雙作用氣缸46的活塞桿端頭處固定有活塞頭49，活塞頭49在活塞套50中可往復(fù)移動，活塞套50固定在爪盤塊51上；在爪盤塊51的對角線上開有圓孔鑲嵌有伸縮桿套筒52，套筒中放置有伸縮桿54以及彈簧56，蓋板53固定在爪盤塊51上。伸縮桿54的一端鉸接有軸承55而另一端固定有包膠夾緊塊57，此結(jié)構(gòu)在爪盤塊51的四個對角線處都有相同結(jié)構(gòu)，a氣閥47進(jìn)氣，b氣閥48排氣，活塞頭49在雙作用氣缸46的做用下伸出并與軸承55接觸，將四個伸縮桿54頂出，四個伸出的包膠夾緊塊57將工件1的內(nèi)腔撐起，機(jī)械手抓取動作完成。

參照圖5，在雙作用氣缸46活塞桿的端頭出固定的活塞頭49，其結(jié)構(gòu)特征為具有第一錐面58和第二錐面59，在第二錐面59下面是圓柱面60，圓柱面60與活塞套50相配合能夠在活塞套50中滑動。第一錐面58與第二錐面59之間以及第二錐面59與圓柱面60之間具有過渡弧度61。而活塞套50與活塞頭49接觸的面上具有圓柱面凹槽62。

參照圖6，本發(fā)明與砂帶磨削單元的配合工作過程，機(jī)械手通過雙作用氣缸46和包膠夾緊塊57將工件1從內(nèi)側(cè)抓緊，而后利用第一位置控制機(jī)構(gòu)和第二位置控制機(jī)構(gòu)將工件定位在砂帶磨削單元69前，并運(yùn)動第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)將打磨面調(diào)整與砂帶平行，最后利用第二位置控制機(jī)構(gòu)將工件壓緊在砂帶上進(jìn)行磨削作業(yè)。如此往復(fù)，打磨工件1的各個外表面。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。