多旋转工作头物料拾取机械手装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010130681.9 (22)申请日 2020.02.28 (71)申请人 中山职业技术学院 地址 528400 广东省中山市博爱七路25号 (72)发明人 杨振宇李初春李占琪吴丹 陈钦炜 (74)专利代理机构 广东世纪专利事务所有限公 司 44216 代理人 刘卉 (51)Int.Cl. B25J 15/00(2006.01) B25J 9/14(2006.01) B25J 9/10(2006.01) (54)发明名称 一种多旋转工作头物料拾取机械手装置 (57)摘要 。

2、本发明的多旋转工作头物料拾取机械手装 置， 包括往复运动机构、 角度调节机构、 以及拾取 结构； 角度调节机构包括一个第一驱动装置、 一 组第一传动机构、 多个角度调节轴、 以及多个可 离合的连接机构； 当连接机构处于合状态时， 角 度调节轴带动连接机构以及往复运动机构转动。 本发明实现了对每个拾取结构的角度单独调节 的目的， 相比于传统技术算法简单、 降低操作难 度、 容错率高。 本发明中往复运动机构包括第二 驱动装置、 以及第二传动轴； 第二传动轴与角度 调节轴套接， 且其一端与拾取结构连接， 另一端 与第二驱动装置连接， 达到第二传动轴与角度调 节轴配合顺畅、 相互间无干扰的效果， 避免。

3、传统 技术中需要克服扭力的问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 111168708 A 2020.05.19 CN 111168708 A 1.一种多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 包括往复运动机构(1)、 角度 调节机构(2)、 以及拾取结构(3)； 所述往复运动机构(1)与拾取结构(3)连接以实现拾取结 构(3)往复运动； 所述角度调节机构(2)包括一个第一驱动装置(21)、 一组第一传动机构 (22)、 多个角度调节轴(23)、 以及多个可离合的连接机构(24)， 所述第一传动机构(22)分别 与第一驱动装置(21)和角度调节轴(23)连接， 所述连接机构(2。

4、4)分别与角度调节轴(23)和 往复运动机构(1)连接， 当连接机构(24)处于合状态时， 角度调节轴(23)带动连接机构(24) 以及往复运动机构(1)转动。 2.根据权利要求1所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 所述第一传 动机构(22)包括与第一驱动装置(21)连接的第一传动轴(221)、 以及分别与第一传动轴 (221)和角度调节轴(23)连接的齿轮系(222)。 3.根据权利要求2所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 所述第一驱 动装置(21)与第一传动轴(221)之间的设有联轴器。 4.根据权利要求1所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在。

5、于： 所述往复运 动机构(1)包括第二驱动装置(11)、 以及第二传动轴(12)； 所述第二传动轴(12)与角度调节 轴(23)套接， 且其一端与拾取结构(3)连接， 另一端与第二驱动装置(11)连接。 5.根据权利要求4所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 所述连接机 构(24)包括与角度调节轴(23)连接的转盘(241)、 以及设在第二传动轴(12)上且可与转盘 (241)抵接的离合件(242)。 6.根据权利要求5所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 所述离合件 (242)为电磁离合结构， 其包括底座(2421)、 设在底座(2421)上的柱体(2422)。

6、、 套设在柱体 (2422)上弹性件(2423)、 以及磁吸体(2424)； 所述弹性件(2423)一端与柱体(2422)连接， 另 一端与磁吸体(2424)连接； 所述磁吸体(2424)的自由端与转盘(241)抵接。 7.根据权利要求5所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 所述柱体 (2422)为T型结构体， 其数量为多个， 且沿周向均匀间隔分布。 8.根据权利要求5所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 所述磁吸体 (2424)与所述转盘(241)接触处设有第一摩擦片(6)以及第二摩擦片(7)。 9.根据权利要求4所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征。

7、在于： 所述多旋转 工作头物料拾取机械手装置还包括多层板结构的安装机架(4)， 所述安装机架(4)包括由上 至下依次设置的第一机架板(41)、 第二机架板(42)、 第三机架板(43)、 第四机架板(44)以及 第五机架板(45)； 所述第二驱动装置(11)设在第一机架板(41)与第二机架板(42)之间， 所 述第二传动轴(12)穿过第二至第五机架板(42、 43、 44、 45)与位于第五机架板(45)外侧的拾 取结构(3)连接； 所述第一驱动装置(21)安装在第二机架板(42)上， 所述第一传动轴(221) 穿过第三机架板(43)与设置在第三机架板(43)与第四机架板(44)之间的齿轮系(。

8、222)连 接； 所述连接机构(24)设置在第四机架板(44)与第五机架板(45)之间。 10.根据权利要求9所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 其特征在于： 所述往复 运动机构(1)还包括气动旋转接头(13)、 与第二驱动装置(11)一端连接的连接件(14)、 与第 二驱动装置(11)另一端连接的转动底座(15)、 以及与转动底座(15)连接的轴承座(16)， 所 述气动旋转接头(13)的定子安装在第一机架板(41)上， 所述气动旋转接头(13)的转子与连 接件(14)连接， 所述轴承座(16)设置在第二机架板(42)上。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111168708 A 2 一。

9、种多旋转工作头物料拾取机械手装置 技术领域 0001 本发明涉及自动化设备技术领， 更具体地， 涉及一种多旋转工作头物料拾取机械 手装置。 背景技术 0002 机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能， 用以按固定程序抓取、 搬运物件 或操作工具的自动操作装置。 特点是可以通过编程来完成各种预期的作业， 构造和性能上 兼有人和机械手机器各自的优点。 机械手是最早出现的工业机器人， 也是最早出现的现代 机器人， 它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化， 能在有害环境下操作以保 护人身安全， 因而广泛应用于机械制造、 冶金、 电子、 轻工和原子能等部门。 0003 目前， 机械手多为单工作。

10、头机械手， 每次只能拾取和操作一个物料， 生产效率低。 能够同时校正物料角度的多头机械手， 每个拾取头都需要使用一个单独的电机控制， 传动 结构复杂， 生产成本较高。 0004 为了简化多头机械手的结构， 降低成本， 现有技术采用多个拾取头共用一个电机 的结构， 例如， 公开号为CN 109397322 A， 主题为一种机械手取放工作头的结构及控制方法 的中国发明专利， 采用安装板和带动安装板沿直线运动的直线驱动机构； 安装板上设置有 多个吸杆， 和多个一一对应驱动吸杆沿安装板运动方向往复运动的离合器； 机械手取放工 作头的结构还包括驱动多个吸杆转动的旋转驱动机构。 该技术方案中当电磁铁通电时。

11、， 吸 取物料， 装置复位后， 旋转轴会带动所有的物料进行旋转， 不能按需要单独控制吸杆旋转。 所有的吸杆上的物料都进行旋转， 对物料进行角度摆正， 使得每个吸杆的校正角度依次叠 加， 进而造成控制算法较为复杂。 其次， 该技术方案中吸杆头在旋转时， 位于上方的复位装 置会扭曲变形产生周向扭力， 这样会下方的吸杆头需要克服扭力以保持位置， 对使用造成 影响。 0005 此外机械手常常需要进行多个维度的运动， 例如某些机械手工作头的连接轴， 既 需要上下伸缩， 也需随电机轴的驱动进行旋转。 一般的连接机构是将两根分开的轴通过电 磁离合器进行离合， 如果需要既对旋转轴离合， 也对伸缩轴离合需要对连。

12、接机构作出改进。 发明内容 0006 本发明的首要目的在于针对上述缺陷和不足， 提供一种可单独控制拾取结构角度 校正、 简化程序算法且方便操作、 降低成本的多旋转工作头物料拾取机械手装置。 0007 本发明的另一个目的在于， 提供一种往复运动机构和角度调节机构布局合理的、 既能实现第二传动的轴上下伸缩， 又能实现角度调节轴转动控制的、 拾取头无需克服周向 扭力的、 寿命长久的多旋转工作头物料拾取机械手装置。 0008 为了实现上述目的， 本发明采用的具体技术方案为： 0009 本发明所述的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 包括往复运动机构、 角度调节 机构、 以及拾取结构； 所述往复运动机构与。

13、拾取结构连接以实现拾取结构往复运动； 所述角 说明书 1/5 页 3 CN 111168708 A 3 度调节机构包括一个第一驱动装置、 一组第一传动机构、 多个角度调节轴、 以及多个可离合 的连接机构， 所述第一传动机构分别与第一驱动装置和角度调节轴连接， 所述连接机构分 别与角度调节轴和往复运动机构连接， 当连接机构处于合状态时， 角度调节轴带动连接机 构以及往复运动机构转动。 0010 为了更好地调节拾取结构的角度， 所述第一传动机构包括与第一驱动装置连接的 第一传动轴、 以及分别与第一传动轴、 和角度调节轴连接的齿轮系。 0011 为了提高结构稳定性， 所述第一传动机构还包括设在第一驱。

14、动装置与第一传动轴 之间的联轴器。 0012 为了避免周向扭力， 所述往复运动机构包括第二驱动装置、 以及第二传动轴； 所述 第二传动轴与角度调节轴套接， 且其一端与拾取结构连接， 另一端与第二驱动装置连接。 采 用第二传动轴与角度调节轴的套接配合方式， 利用第二传动轴进行拾取结构的往复运动， 利用与第二传动轴套接的角度调节轴实现拾取结构的角度调节， 进而达到第二传动轴与角 度调节轴配合顺畅、 相互间无干扰， 既能实现第二传动的轴上下伸缩， 又能实现角度调节轴 转动， 避免传统技术中需要克服扭力的问题。 0013 为了节省空间、 合理布局结构， 所述角度调节轴为与往复运动机构套接的中空轴。 往。

15、复运动机构用于使拾取结构进行线性的运动， 角度调节轴套接在往复运动的传动轴外侧 以实现带动往复运动机构转动进而带动拾取结构跟随转动， 进而实现结构紧凑、 布局合理 的目的。 0014 为了更好的实现离合， 所述连接机构包括与角度调节轴连接的转盘、 以及与往复 运动机构连接且可与转盘抵接的离合件。 0015 为了缓冲离合件与转盘接触时的冲击力， 以达到角度调节轴稳定带动往复运动机 构转动的效果， 所述离合件为电磁离合结构， 其包括底座、 设在底座上的柱体、 套设在柱体 上弹性件、 以及磁吸体； 所述弹性件一端与柱体连接， 另一端与磁吸体连接； 所述磁吸体的 自由端与转盘抵接。 当电磁连接机构通电。

16、时， 受磁力影响， 磁吸体向转盘移动， 实现磁吸体 与转盘的抵接， 为了避免冲击力的影响， 柱体上设有弹性件， 起到缓冲冲击力的作用， 有效 保护电磁连接机构， 延长使用寿命。 0016 为了更好的传动， 使得受力均匀， 所述柱体为T型结构体， 且其数量为多个并沿周 向均匀间隔分布。 0017 为了增加摩擦力， 所述磁吸体的自由端设有第一摩擦片， 所述转盘与磁吸体自由 端的接触面设有第二摩擦片。 0018 为了方便安装、 提高装置的稳定性， 所述多旋转工作头物料拾取机械手装置还包 括多层板结构的安装机架， 所述安装机架包括由上至下依次设置的第一机架板、 第二机架 板、 第三机架板、 第四机架板。

17、以及第五机架板； 所述第二驱动装置设在第一机架板与第二机 架板之间， 所述第二传动轴穿过第二至第五机架板与位于第五机架板外侧的拾取结构连 接； 所述第一驱动装置安装在第二机架板上， 所述第一传动轴穿过第三机架板与设置在第 三机架板与第四机架板之间的齿轮系连接； 所述连接机构设置在第四机架板与第五机架板 之间。 0019 为了加强传动的稳定性， 所述往复运动机构还包括气动旋转接头、 与第二驱动装 置一端连接的连接件、 与第二驱动装置另一端连接的转动底座、 以及与转动底座连接的轴 说明书 2/5 页 4 CN 111168708 A 4 承座， 所述气动旋转接头的定子安装在第一机架板上， 所述气动。

18、旋转接头的转子与连接件 连接， 所述轴承座设置在第二机架板上。 0020 为了提高结构的稳定性， 所述第一传动轴与第三机架板以及第四机架板的连接处 设有轴承。 0021 为了使用方便、 提高结构的稳定性， 所述连接机构为电磁连接机构， 并设有安装在 第四机架板下侧面的转盘， 所述转盘与轴向定位件连接， 所述轴向定位件与第二传动轴连 接。 0022 为了进一步的加强结构的稳定性， 所述轴向定位件为弹簧垫片或圆螺母。 0023 本发明与现有技术相比， 具有以下有益效果： 0024 本发明中角度调节机构包括一个第一驱动装置、 一组第一传动机构、 多个角度调 节轴、 以及多个连接机构， 所述连接机构包。

19、括与角度调节轴连接的转盘、 以及与往复运动机 构连接且可与转盘抵接的离合件。 当进行拾取结构的角度调节时， 离合件朝向转盘移动直 至两者抵接产生摩擦力， 以实现往复运动机构跟随角度调节轴的转动。 当不需要角度调节 时， 离合件与转盘分离， 拾取机构仅在往复运动机构的作用下进行往复运动。 这样可以实现 单独控制每个拾取结构的角度调节， 相比于传统技术算法简单、 降低操作难度、 容错率高。 0025 在此基础上， 本发明为了避免周向扭力， 所述往复运动机构包括第二驱动装置、 以 及第二传动轴； 所述第二传动轴与角度调节轴套接， 且其一端与拾取结构连接， 另一端与第 二驱动装置连接。 采用第二传动轴。

20、与角度调节轴的套接配合方式， 利用第二传动轴进行拾 取结构的往复运动， 利用与第二传动轴套接的角度调节轴实现拾取结构的角度调节， 进而 达到第二传动轴与角度调节轴配合顺畅、 相互间无干扰， 既能实现第二传动的轴上下伸缩， 又能实现角度调节轴转动避免传统技术中需要克服扭力的问题。 0026 下面结合附图对本发明作进一步的说明。 附图说明 0027 图1为本发明优选实施方式中立体结构示意图。 0028 图2为本发明优选实施方式中主视结构示意图。 0029 图3为本发明优选实施方式中侧视结构示意图。 0030 图4为图3中沿A-A剖线的剖面结构示意图。 0031 图5为本发明优选实施方式中连接机构剖。

21、面结构示意图。 0032 图6为图5中A处局部放大结构示意图。 0033 附图标记说明： 0034 1往复运动机构、 11第二驱动装置、 12第二传动轴、 13气动旋转接头、 14连接件、 15 转动底座、 16轴承座、 2角度调节机构、 21第一驱动装置、 22第一传动机构、 23角度调节轴、 24 连接机构、 221第一传动轴、 222齿轮系、 241转盘、 242离合件、 2421底座、 2422柱体、 2423弹性 件、 2424磁吸体、 3拾取结构、 4安装机架、 41第一机架板、 42第二机架板、 43第三机架板、 44第 四机架板、 45第五机架板、 5轴承、 6第一摩擦片、 7。

22、第二摩擦片、 8调节螺栓。 具体实施方式 0035 下面通过具体实施方式对本发明做进一步的解释及说明， 应当理解下面的实施方 说明书 3/5 页 5 CN 111168708 A 5 式的目的是为了使本发明的技术方案更加清楚、 易于理解， 并不限制权利要求的保护范围。 0036 如图1所示， 本实施方式的多旋转工作头物料拾取机械手装置， 包括往复运动机构 1、 角度调节机构2、 以及拾取结构3； 往复运动机构1与拾取结构3连接以实现的拾取结构3往 复运动； 角度调节机构2包括一个第一驱动装置21、 一组第一传动机构22、 多个角度调节轴 23、 以及多个连接机构24， 第一传动机构22分别与第。

23、一驱动装置21连接和角度调节轴23连 接， 角度调节轴23与往复运动机构1连接以实现往复运动机构1转动， 连接机构24包括与角 度调节轴23连接的转盘241、 以及与往复运动机构1连接且可与转盘抵接的离合件242； 当进 行拾取结构3的角度调节时， 离合件242的磁吸体2424朝向转盘241移动直至两者抵接产生 摩擦力， 以实现往复运动机构1跟随角度调节轴23的转动。 0037 如图2所示， 在优选的实施方式中， 为了更好的调节拾取结构的角度， 第一传动机 构22包括与第一驱动装置21连接的第一传动轴221、 以及分别与第一传动轴221、 和角度调 节轴23连接的齿轮系222。 为了提高结构的。

24、稳定性， 第一传动机构22还包括设在第一驱动装 置21与第一传动轴221之间的联轴器。 0038 如图24所示， 在优选的实施方式中， 为了提高装置的稳定性， 多旋转工作头物料 拾取机械手装置还包括多层板结构的安装机架4， 安装机架4包括由上至下依次设置的第一 机架板41、 第二机架板42、 第三机架板43、 第四机架板44以及第五机架板45； 第二驱动装置 11设在第一机架板41与第二机架板42之间， 第二传动轴12穿过第二至第五机架板42、 43、 44、 45与位于第五机架板45外侧的拾取结构3连接； 第一驱动装置21安装在第二机架板42 上， 第一传动轴221穿过第三机架板43与设置在。

25、第三机架板43与第四机架板44之间的齿轮 系222连接； 连接机构24设置在第四机架板44与第五机架板45之间。 为了加强传动的稳定 性， 往复运动机构1还包括气动旋转接头13、 与第二驱动装置11一端连接的连接件14、 与第 二驱动装置11另一端连接的转动底座15、 以及与转动底座15连接的轴承座16， 气动旋转接 头13的定子安装在第一机架板41上， 气动旋转接头13的转子与连接件14连接， 轴承座16设 置在第二机架板42上。 为了提高结构的稳定性， 第一传动轴221与第三机架板43以及第四机 架板44的连接处设有轴承5。 为了使用方便、 提高结构的稳定性， 连接机构24为电磁连接机 构。

26、， 并设有安装在第四机架板44下侧面的转盘， 转盘与轴向定位件连接， 轴向定位件与第二 传动轴连接。 为了进一步的加强结构的稳定性， 轴向定位件为弹簧垫片或圆螺母。 0039 如图56所示， 在优选的实施方式中， 为了缓冲离合件242与转盘241接触时的冲 击力， 以达到角度调节轴23稳定带动往复运动机构1转动的效果， 连接机构24为电磁连接机 构， 离合件242包括底座2421、 设在底座2421上的柱体2422、 套设在柱体2422上弹性件2423、 以及磁吸体2424； 弹性件2423一端与柱体2422连接， 另一端与磁吸体2424连接； 磁吸体2424 的自由端与转盘241抵接。 当电。

27、磁连接机构24通电时， 受磁力影响， 磁吸体2424向转盘241移 动， 实现与转盘241的抵接， 为了避免冲击力的影响， 磁吸体2424上设有弹性件2423， 起到缓 冲冲击力的作用， 有效保护电磁连接机构24， 延长使用寿命。 为了增加摩擦力， 磁吸体2424 的自由端设有第一摩擦片6(磁吸体可以为环型槽体结构， 第一摩擦片为与磁吸体的自由端 相匹配的环状体摩擦片)， 转盘241与磁吸体2424自由端的接触面设有第二摩擦片7。 为了更 好的实现传动， 使得受力均匀， 柱体2422为T型结构体， 且其数量为多个并沿周向均匀间隔 分布。 为了节省空间、 合理布局结构， 角度调节轴23为与往复运。

28、动机构1套接的中空轴。 往复 运动机构1用于使拾取结构3进行线性的运动， 角度调节轴23套接在往复运动1的传动轴外 说明书 4/5 页 6 CN 111168708 A 6 侧以实现带动往复运动机构1转动进而带动拾取结构3跟随转动， 进而实现结构紧凑、 布局 合理的目的。 为了避免周向扭力， 往复运动机构1包括第二驱动装置11、 以及第二传动轴12； 第二传动轴12与角度调节轴23套接， 且其一端与拾取结构3连接， 另一端与第二驱动装置11 连接。 采用第二传动轴12与角度调节轴23的套接配合方式， 利用第二传动轴12进行拾取结 构3的往复运动， 利用与第二传动轴12套接的角度调节轴23实现拾。

29、取结构3的角度调节， 进 而达到第二传动轴12与角度调节轴23配合顺畅、 相互间无干扰， 既能实现第二传动的轴12 上下伸缩， 又能实现角度调节轴23转动， 避免传统技术中需要克服扭力的问题。 0040 本发明的工作原理如下： 0041 启动第二驱动装置(可以为气缸)11通过穿过中空的角度调节轴23的第二传动轴 12， 将沿直线往复运动的动力传递至拾取结构3， 以实现拾取结构3的上下运动。 电磁连接机 构24通电， 启动第一驱动装置21， 第一传动轴221将旋转动力传递至齿轮系222， 使得角度调 节轴23转动， 角度调节轴23带动转盘241转动， 此时， 磁吸体2424上的第一摩擦片6与转盘。

30、 241上的第二摩擦片7在磁吸体2424与转盘241之间产生的吸引力作用下抵接， 进而转盘241 带动离合件242转动， 离合件242带动往复运动机构1的第二传动轴12转动， 以实现与第二传 动轴12连接的拾取结构3的角度调节。 通过改变电磁连接机构24的通电与断电的状态以实 现单个拾取结构3的角度调节。 为了更好的调节离合件242的上下高度， 可在底座2421上设 置调节螺栓8以方便安装调试时保证离合件242与转盘241的距离合适， 这样可以保证磁吸 体2424的运动距离适当， 使得磁吸体2424可以与转盘241抵接产生摩擦力带动离合件242的 转动。 0042 本发明是通过实施例来描述的， 但并不对本发明构成限制， 参照本发明的描述， 所 公开的实施例的其他变化， 如对于本领域的专业人士是容易想到的， 这样的变化应该属于 本发明权利要求限定的范围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 111168708 A 7 图1 图2 说明书附图 1/3 页 8 CN 111168708 A 8 图3 图4 说明书附图 2/3 页 9 CN 111168708 A 9 图5 图6 说明书附图 3/3 页 10 CN 111168708 A 10 。