气缸型五自由度机械手装置

1.一种气缸型五自由度机械手装置，其特征在于：包括上下运动组件、水平位置旋转组件、前后运动组件、夹取水平旋转组件和夹取组件，上下运动组件竖直套装在主架（8）中，上下运动组件顶端穿过主架（8）连接前后运动组件带动其上下运动，水平位置旋转组件水平装在主架（8）上，并连接上下运动组件带动其上部旋转，前后运动组件的一端通过夹取固定板（26）连接夹取机构连接支架（32），夹取水平旋转组件装在夹取机构连接支架（32）和夹取固定板（26）上，夹取机构连接支架（32）上装有夹取组件和气爪，夹取水平旋转组件和夹取组件分别连接气爪控制其水平旋转和开合夹取；
所述的上下运动组件包括第一气缸（1），第一气缸（1）固定在第一气缸固定板（2）底部，第一气缸固定板（2）通过分布在四个角落上的四个主架连接柱（3）固定安装在主架（8）底部，第一气缸推杆（4）顶端穿过主架（8）经第一轴承体（11）与主轴（19）底端同轴连接；第一轴承体（11）通过主架第二固定板（6）和主架第一固定板（5）固定安装在主架（8）中，主轴（19）向上依次穿过第二气缸连接凸轮（12）、主轴连接套（15）后经第二轴承体（18）后穿出主架（8），第二轴承体（18）通过主架第三固定板（17）固定在主架（8）顶部，主轴（19）顶部固定套在顶部中心块（29）的通孔中；顶部中心块（29）侧面安装有连接板（20），连接板（20）上端安装有第三气缸固定杆固定支架（25），连接板（20）和第三气缸固定杆固定支架（25）之间连接有用于加强固定的连接板三角立板（21）。
2.根据权利要求1所述的一种气缸型五自由度机械手装置，其特征在于：所述的第一轴承体（11）为阶梯轴结构，上部的大端外套有主架第二固定板（6），下部的小端外套有主架第一固定板（5），主架第二固定板（6）和主架第一固定板（5）分别安装在主架（8）底部的中心孔中。
3.根据权利要求2所述的一种气缸型五自由度机械手装置，其特征在于：所述的第一轴承体（11）包括两个轴承和两个轴承之间的弹簧片，两个轴承同轴分别装在第一轴承体（11）的阶梯轴的大端和小端内。
4.根据权利要求1所述的一种气缸型五自由度机械手装置，其特征在于：所述水平位置旋转组件包括第二气缸（10），第二气缸（10）水平固定安装在第二气缸固定支架（31）内，第二气缸固定支架（31）上下端分别通过第二气缸上固定件（16）和第二气缸下固定件（30）固定在主架（8）内，第二气缸推杆（13）的端部套有用于铰接的球体（14），球体连接柱（7）上端与球体（14）同轴固定连接，球体连接柱（7）下端铰接第二气缸连接凸轮（12）的凸缘端。
5.根据权利要求1所述的一种气缸型五自由度机械手装置，其特征在于：所述的前后运动组件包括第三气缸（23）和第三气缸固定杆固定支架（25），第三气缸（23）缸体与第三气缸固定板（22）固定连接，第三气缸固定板（22）与第三气缸固定杆（24）的一端固定连接，第三气缸固定杆（24）的中部固定在第三气缸固定杆固定支架（25）上，第三气缸推杆（28）依次穿过第三气缸固定杆（24）的中心通孔、夹取固定板（26）后与夹取机构连接支架（32）固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种气缸型五自由度机械手装置，其特征在于：所述夹取组件包括第五气缸（35），第五气缸（35）通过分别分布在四个角上的四个第五气缸连接柱（36）固定在夹取机构连接支架（32）端部的顶面，第五气缸推杆（37）朝下并与气爪连接件（38）同轴连接；气爪连接件（38）穿过夹取机构连接支架（32）后套接齿轮（42）并与气爪固定件（39）连接，齿轮（42）位于气爪连接件（38）和气爪固定件（39）之间，气爪固定件（39）两侧分别安装左气爪（40）、右气爪（41）。
7.根据权利要求6所述的一种气缸型五自由度机械手装置，其特征在于：所述夹取水平旋转组件包括第四气缸（27），第四气缸（27）固定在夹取固定板（26）的一侧，第四气缸（27）的推杆穿过夹取固定板（26）与齿轮条（33）的端部连接，第四气缸（27）的推杆连接到齿轮条（33）的第四气缸连接孔（44）中，齿轮条（33）的齿条部安装在齿轮条导向槽（34）中并沿齿轮条导向槽（34）移动，齿轮条导向槽（34）与第四气缸（27）的推杆方向相同，齿轮条导向槽（34）固定连接在夹取机构连接支架（32）底部；齿轮条（33）的侧部设有用于与夹取组件的齿轮（42）啮合的齿条。

气缸型五自由度机械手装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及机械手自动上下料领域，尤其是涉及一种气缸型五自由度机械手装置。\n背景技术\n[0002] 目前对于阀件、管件、紧固件等铜铝件加工的冲压锻造工序，一般采用人工上下料操作模式，操作工人占了企业员工总数很大比例，而且操作风险较高，人工成本维护成本相对较高。就算有的企业已经上了自动上下料机械手，大多数采用的电机控制型机械手，价格昂贵，维护费用高，给企业带来较大的经济压力。因此，现有缺少一种应用于阀件、管件、紧固件等铜铝件加工的冲压锻造工序的具有自动灵活、定位准确、速度快捷、器件温度特性稳定等特点的气缸型五自由度机械手装置，无法满足生产企业的更高需求。\n发明内容\n[0003] 为了提高整体工作效率和经济性，本发明的目的在于提供一种气缸型五自由度机械手装置，具有自动灵活、定位准确、速度快捷、器件温度特性稳定等特点，可满足生产企业的更高需求，是提高阀件、管件、紧固件等铜铝件加工生产效率的有效途径。\n[0004] 本发明采用的技术方案是：\n[0005] 本发明包括上下运动组件、水平位置旋转组件、前后运动组件、夹取水平旋转组件和夹取组件，上下运动组件竖直套装在主架中，上下运动组件顶端穿过主架连接前后运动组件带动其上下运动，水平位置旋转组件水平装在主架上，并连接上下运动组件带动其上部旋转，前后运动组件的一端连接夹取机构连接支架，夹取机构连接支架上装有夹取水平旋转组件、夹取组件和气爪，夹取水平旋转组件和夹取组件分别连接气爪控制其水平旋转和开合夹取。\n[0006] 所述的上下运动组件包括第一气缸，第一气缸固定在第一气缸固定板底部，第一气缸固定板通过分布在四个角落上的四个主架连接柱固定安装在主架底部，第一气缸推杆顶端穿过主架经第一轴承体与主轴底端同轴连接；第一轴承体通过主架第二固定板和主架第一固定板固定安装在主架中，主轴向上依次穿过第二气缸连接凸轮、主轴连接套后经第二轴承体后穿出主架，第二轴承体通过主架第三固定板固定在主架顶部，主轴顶部固定套在顶部中心块的通孔中；顶部中心块侧面安装有连接板，连接板上端安装有第三气缸固定杆固定支架，连接板和第三气缸固定杆固定支架之间连接有用于加强固定的连接板三角立板。\n[0007] 所述的第一轴承体为阶梯轴结构，上部的大端外套有主架第二固定板，下部的小端外套有主架第一固定板，主架第二固定板和主架第一固定板分别安装在主架底部的中心孔中。\n[0008] 所述的第一轴承体包括两个轴承和两个轴承之间的弹簧片，两个轴承同轴分别装在阶梯轴的大端和小端内。\n[0009] 所述水平位置旋转组件包括第二气缸，第二气缸水平固定安装在第二气缸固定支架内，第二气缸固定支架上下端分别通过第二气缸上固定件和第二气缸下固定件固定在主架内，第二气缸推杆的端部套有用于铰接的球体，球体连接柱上端与球体同轴固定连接，球体连接柱下端铰接第二气缸连接凸轮的凸缘端。\n[0010] 所述的前后运动组件包括第三气缸和第三气缸固定杆固定支架，第三气缸缸体与第三气缸固定板固定连接，第三气缸固定板与第三气缸固定杆的一端固定连接，第三气缸固定杆的中部固定在第三气缸固定杆固定支架上，第三气缸推杆依次穿过第三气缸固定杆的中心通孔、夹取固定板后与夹取机构连接支架固定连接。\n[0011] 所述夹取组件包括第五气缸，第五气缸通过分别分布在四个角上的四个第五气缸连接柱固定在夹取机构连接支架端部的顶面，第五气缸推杆朝下并与气爪连接件同轴连接；气爪连接件穿过夹取机构连接支架后套接齿轮并与气爪固定件连接，齿轮位于气爪连接件和气爪固定件之间，气爪固定件两侧分别安装左气爪、右气爪。\n[0012] 所述夹取水平旋转组件包括第四气缸，第四气缸固定在夹取固定板的一侧，第四气缸的推杆穿过夹取固定板与齿轮条的端部连接，第四气缸的推杆连接到齿轮条的第四气缸连接孔中，齿轮条齿条部安装在齿轮条导向槽中并沿齿轮条导向槽移动，齿轮条导向槽与第四气缸的推杆方向相同，齿轮条导向槽固定连接在夹取机构连接支架底部；齿轮条的侧部设有用于与夹取组件齿轮啮合的齿条。\n[0013] 本发明与背景技术相比具有的有益效果：\n[0014] 1、本发明采用气缸结构，操作、维护容易，成本低，性价比很高。\n[0015] 2、本发明装置内有五种气缸动作，可对五种自由度进行运动，灵活性高。\n[0016] 3、本发明装置定位准确、速度快捷、器件温度特性稳定。\n附图说明\n[0017] 图1是本发明的正视示意图。\n[0018] 图2是图1的侧视示意图。\n[0019] 图3是图1的俯视示意图。\n[0020] 图4是本发明的夹取机构正视示意图。\n[0021] 图5是图4的侧视示意图。\n[0022] 图6是图4的俯视示意图。\n[0023] 图7是图2的局部剖面示意图。\n[0024] 图中：1.第一气缸，2.第一气缸固定板，3.主架连接柱，4.第一气缸推杆，5.主架第一固定板，6.主架第二固定板，7.球体连接柱，8.主架，10.第二气缸，11.第一轴承体，12.第二气缸连接凸轮，13.第二气缸推杆，14.球体，15.主轴连接套，16.第二气缸上固定件，17.主架第三固定板，18.第二轴承体，19.主轴，20.连接板，21.连接板三角立板，22.第三气缸固定板，23.第三气缸，24.第三气缸固定杆，25.第三气缸固定杆固定支架，26.夹取固定板，\n27.第四气缸，28.第三气缸推杆，29.顶部中心块，30.第二气缸下固定件，31.第二气缸固定支架，32.夹取机构连接支架，33.齿轮条，34.齿轮条导向槽，35.第五气缸，36.第五气缸连接柱，37.第五气缸推杆，38.气爪连接件，39.气爪固定件，40.左气爪，41.右气爪，42.齿轮，\n43.第三气缸连接孔，44.第四气缸连接孔。\n具体实施方式\n[0025] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。\n[0026] 如图1～图3所示，本发明包括上下运动组件、水平位置旋转组件、前后运动组件、夹取水平旋转组件和夹取组件，上下运动组件竖直套装在主架8中，上下运动组件顶端穿过主架8连接前后运动组件带动其上下运动，水平位置旋转组件水平装在主架8上，并连接上下运动组件带动其上部旋转，前后运动组件的一端连接夹取机构连接支架32，夹取机构连接支架32上装有夹取水平旋转组件、夹取组件和气爪，夹取水平旋转组件和夹取组件分别连接气爪控制其水平旋转和开合夹取。\n[0027] 如图1、图2、图7所示，上下运动组件包括第一气缸1，第一气缸1固定在第一气缸固定板2底部，第一气缸固定板2通过分布在四个角落上的四个主架连接柱3固定安装在主架8底部，第一气缸推杆4顶端穿过主架8经第一轴承体11与主轴19底端同轴连接；第一轴承体\n11通过主架第二固定板6和主架第一固定板5固定安装在主架8中，主轴19向上依次穿过第二气缸连接凸轮12、主轴连接套15后经第二轴承体18后穿出主架8，第二轴承体18通过主架第三固定板17固定在主架8顶部，主轴19顶部固定套在顶部中心块29的通孔中；顶部中心块\n29侧面安装有连接板20，连接板20上端安装有第三气缸固定杆固定支架25，连接板20和第三气缸固定杆固定支架25之间的两侧均连接有用于加强固定的连接板三角立板21，两个连接板三角立板21作为加强筋可保证结构牢固。\n[0028] 第一轴承体11为阶梯轴结构，上部的大端外套有主架第二固定板6，下部的小端外套有主架第一固定板5，主架第二固定板6和主架第一固定板5分别安装在主架8底部的中心孔中。\n[0029] 第一轴承体11包括两个轴承和两个轴承之间的弹簧片，两个轴承同轴分别装在阶梯轴的大端和小端内。\n[0030] 如图1和图2所示，水平位置旋转组件包括第二气缸10，第二气缸10水平固定安装在第二气缸固定支架31内，第二气缸固定支架31上下端分别通过第二气缸上固定件16和第二气缸下固定件30固定在主架8内，第二气缸推杆13的端部套有用于铰接的球体14，球体连接柱7上端与球体14同轴固定连接，球体连接柱7下端铰接第二气缸连接凸轮12的凸缘端；\n球体14是球形的，第二气缸推杆13同球体14连接处可活动，并且连接位置阻力较小。\n[0031] 第二气缸10水平倾斜安装，第二气缸推杆13与主架8长度方向之间的倾角为5～10度。\n[0032] 如图1和图3所示，前后运动组件包括第三气缸23和第三气缸固定杆固定支架25，第三气缸23缸体与第三气缸固定板22固定连接，第三气缸固定板22与第三气缸固定杆24的一端固定连接，第三气缸固定杆24的中部固定在第三气缸固定杆固定支架25上，第三气缸推杆28依次穿过第三气缸固定杆24的中心通孔、夹取固定板26后与夹取机构连接支架32固定连接。\n[0033] 夹取机构连接支架32上中心开有第三气缸连接孔43，第三气缸推杆28连接到第三气缸连接孔43中螺纹连接。\n[0034] 如图4～图6所示，夹取组件包括第五气缸35，第五气缸35通过分别分布在四个角上的四个第五气缸连接柱36固定在夹取机构连接支架32端部的顶面，第五气缸推杆37朝下并与气爪连接件38同轴连接；气爪连接件38穿过夹取机构连接支架32后套接齿轮42并与气爪固定件39连接，齿轮42位于气爪连接件38和气爪固定件39之间，气爪固定件39两侧分别安装左气爪40、右气爪41。\n[0035] 如图1、图4～图6所示，夹取水平旋转组件包括第四气缸27，第四气缸27固定在夹取固定板26的一侧，第四气缸27的推杆穿过夹取固定板26与齿轮条33的端部连接，第四气缸27的推杆连接到齿轮条33的第四气缸连接孔44中，齿轮条33齿条部安装在齿轮条导向槽\n34中并沿齿轮条导向槽34移动，齿轮条导向槽34与第四气缸27的推杆方向相同，齿轮条导向槽34固定连接在夹取机构连接支架32底部；齿轮条33的侧部设有用于与夹取组件齿轮42啮合的齿条。\n[0036] 第四气缸27带动齿轮条33来回运动，再由齿轮条33带动齿轮42来回运动，达到水平旋转的目的。\n[0037] 本发明的具体实施工作过程如下：\n[0038] 如图1、图4所示，主架8固定不动，可固定在工作台面上，第一气缸1通过第一气缸推杆4和第一轴承体11带动主轴19垂直上下运动，第二气缸10通过第二气缸推杆13、球体\n14、球体连接杆7和第二气缸连接凸轮12带动主轴连接套15和主轴19水平方向转动，主轴19带动第三气缸固定杆固定支架25水平方向转动，第三气缸固定杆固定支架25带动第三气缸固定杆和夹取机构连接支架32水平方向转动，第三气缸23通过第三气缸推杆28带动夹取机构连接支架32水平位置左右运动，第四气缸27通过齿轮条33带动齿轮42水平位置转动，齿轮42通过气爪固定件39带动左气爪40和右气爪41水平位置转动，第五气缸35通过第五气缸推杆37、气爪连接件38和气爪固定件39控制左气爪40和右气爪41运动，第五气缸35推动第五气缸推杆37，左气爪40和右气爪41相互靠拢运动，第五气缸35拉动第五气缸推杆37，左气爪40和右气爪41相互远离运动。\n[0039] 由此，本发明实现了对被抓取物体各种摆放位置的抓取和放置，适用于阀件、管件、紧固件等铜铝小型棒材加工的冲压锻造工序，代替传统的人工上下料操作模式。总结来说，本发明克服了现有手动上下料所遇到的位置偏差、人员疲劳、上下料易出错等问题，为了实现对小尺寸零配件的快速准确取放，以气缸控制为核心实现对整个运动过程的准确控制，具有自动灵活、定位准确、速度快捷、器件温度特性稳定等技术效果。