本實用新型涉及機械手技術(shù)領域，具體涉及一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手。

背景技術(shù)：

注塑機械手是為注塑生產(chǎn)自動化專門配備的機械，它可以減輕繁重的體力勞動、改善勞動條件和安全生產(chǎn)；能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對其進行自動控制使其按照預定要求輸送制品或操持工具進行生產(chǎn)操作的自動化生產(chǎn)設備。在提高注塑成型機的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、降低生產(chǎn)成本、增強企業(yè)的競爭力等方面起到及其重要的作用。

注塑機械手的組成一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。執(zhí)行和驅(qū)動系統(tǒng)主要是為了完成手臂的正常功能而設計，通過氣動或飼服電機來驅(qū)動機械部件的運轉(zhuǎn)，達到取物及后續(xù)加工的功能。

日本、韓國、中國臺灣等先進國家或地區(qū)的品牌機械手功能簡單，僅能將產(chǎn)品從注塑機中取出，走直線、斜線，完成簡單的取放工作，不能走弧形等其它異形線路，也無法實現(xiàn)更多的功能，如拋光打磨等。如果要實現(xiàn)打磨拋光功能，生產(chǎn)企業(yè)需要購買很多模具監(jiān)視器、裝夾治具、多關(guān)節(jié)機械人等高端設備來完成后續(xù)的工作。而購買這些設備成本太高，而且占用廠房內(nèi)有限的空間，增加了產(chǎn)線的復雜程度，也給維修帶來了困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，我們提出了一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手，通過在機械手上增加拋光打磨工具，對控制系統(tǒng)進行相應改進，實現(xiàn)產(chǎn)品取放和拋光打磨一體化，達到提高自動化程度，提高拋光效率、降低成本的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案。

一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手，包括可移動支撐平臺、設置于所述可移動支撐平臺上的執(zhí)行機構(gòu)和用于操控所述執(zhí)行機構(gòu)動作的控制系統(tǒng)，所述執(zhí)行機構(gòu)包括夾取機構(gòu)、固定座和末端執(zhí)行裝置，所述固定座設置于所述夾取機構(gòu)下端，所述末端執(zhí)行裝置設置于所述固定座上。

優(yōu)選的，所述固定座包括第一固定板、第二固定板、四個支撐立柱、護罩鈑金和用于固定所述末端執(zhí)行裝置的兩個夾緊機構(gòu)；

所述第一固定板水平固定于所述夾取機構(gòu)上；所述第二固定板平行設置于所述第一固定板下方，通過所述的四個支撐立柱連接；

所述第二固定板的中心設有可供所述末端執(zhí)行裝置的主軸穿過的通孔；

所述護罩鈑金圍設于所述第一固定板和所述第二固定板的外緣，所述第一固定板、所述第二固定板和所述護罩鈑金形成可容納所述末端執(zhí)行裝置主體的容納腔，所述末端執(zhí)行裝置的工作端位于所述第二固定板的下方；

所述的兩個夾緊機構(gòu)對稱設置于所述通孔兩側(cè)的第二固定板上。

優(yōu)選的，所述夾緊機構(gòu)位于所述第二固定板的上端面。

優(yōu)選的，所述夾緊機構(gòu)為抱緊仿形板，所述抱緊仿形板一端固定于所述第二固定板上，另一端伸向所述通孔卡緊拋光設備的主軸。

優(yōu)選的，所述第二固定板上還設有兩個張緊塊，所述張緊塊的外沿與所述第二固定板的外沿平齊。

優(yōu)選的，所述張緊塊的側(cè)面設有用于固定所述護罩鈑金的小孔。

優(yōu)選的，所述第二固定板上設有凹槽，所述張緊塊和所述抱緊仿形板固定于所述凹槽中。

優(yōu)選的，所述末端執(zhí)行裝置為平板式砂光機、氣動砂磨機、盤式拋光機、往復式磋磨機、散打式砂光機、旋轉(zhuǎn)銑刀、旋轉(zhuǎn)打磨機、3D打印頭、點膠頭、移印機、燙金機、激光雕刻機、切割機、具有吸取功能或抱夾功能的治具。

優(yōu)選的，所述可移動支撐平臺為三軸、五軸、六軸、七軸或八軸全伺服機構(gòu)。

通過以上技術(shù)方案，本實用新型可獲得如下有益效果：

本實用新型將機械手的執(zhí)行機構(gòu)與拋光打磨工具相結(jié)合，使機械手兼具夾取產(chǎn)品功能和對產(chǎn)品進行打磨拋光的功能，而且可以走空間弧形等異形，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，不需額外購買或安裝輔助裝置。與以前相比，本實用新型的使用可降低設備成本60％以上，而且打磨工具與夾取機械手的一體化設計占用的空間極少，節(jié)省空間90％以上。因此，本實用新型可極大的降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，減少中間環(huán)節(jié)，節(jié)省了人工，提升了工作效率。本實用新型可以進行以前多關(guān)節(jié)機器人才能干的復雜工作，是中國民族品牌大機器人行業(yè)首次出現(xiàn)超越日本同行的技術(shù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例所公開的一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型實施例所公開的一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手控制流程圖；

圖3為本實用新型實施例所公開的一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手在使用狀態(tài)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例所公開的一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手在使用狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例所公開的一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例所公開的一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中數(shù)字所表示的相應部件名稱：

1.固定座 2.平板式砂光機 3.快換夾具裝置

11.第一固定板 12.第二固定板 121.通孔 122.凹槽

123.第二側(cè)孔 13.支撐立柱 14.護罩鈑金

15.抱緊仿形板 16.容納腔 17.張緊塊

171.小孔 21.拋光棉 111.第一側(cè)孔

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

下面結(jié)合實施例和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

實施例.

如圖1所示，一種具有柔性插補多軸聯(lián)動功能的坐標桁架式注塑伺服機械手，包括可移動支撐平臺、設置于所述可移動支撐平臺上的執(zhí)行機構(gòu)和用于操控所述執(zhí)行機構(gòu)動作的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：

a.機械手控制系統(tǒng)CPU，用于將收到的信息轉(zhuǎn)化為可識別的機器語言，并對接收到的信息進行處理，將處理結(jié)果信號傳輸給執(zhí)行機構(gòu)；如將產(chǎn)品的3D圖檔導入CAM軟件生成產(chǎn)品的NC路徑，這樣能直接被控制系統(tǒng)CPU所識別；

b.HMI人機交互界面，用于操控機械手，控制機械手的運行與停止、系統(tǒng)參數(shù)的讀寫以及IO的監(jiān)控；

c.抗干擾DC電源，用于為HMI人機交互界面提供單獨穩(wěn)定的DC 電源,控制信號輸入裝置；

d.輸入輸出模塊，用于采集機械手本體或者外部的信號后轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號后被機械手控制系統(tǒng)CPU讀取識別；

e.網(wǎng)絡型伺服驅(qū)動器接口，用于連接總線型伺服驅(qū)動器；

f、伺服電機，用于執(zhí)行機械手控制系統(tǒng)CPU的指令；

g.備用總線型伺服驅(qū)動器接口，作為備用接口，用于連接總線型伺服驅(qū)動器，來進行多軸運動控制，同時也可做多軸聯(lián)動，直線以及圓弧插補；

h.通訊接口，用于備用功能的二次開發(fā)及外圍設備的接入。

如圖2所示，前述的控制系統(tǒng)操作步驟如下：

(1)通過CAM軟件導出工件的CNC加工路徑；

(2)機械手控制系統(tǒng)CPU通過簡單處理直接讀取CNC加工程式，實現(xiàn)多軸聯(lián)動、多軸插補；

(3)產(chǎn)品注塑完成后，注塑機開模，機械手的執(zhí)行機構(gòu)抓取注塑產(chǎn)品；

(4)機械手的執(zhí)行機構(gòu)沿著預設的路徑移動到特定位置，把產(chǎn)品放置于定位治具中；

(5)執(zhí)行機構(gòu)上的拋光設備根據(jù)機械手控制系統(tǒng)CPU的預設路徑對產(chǎn)品進行拋光打磨。

如圖3、圖4和圖5所示，機械手的執(zhí)行機構(gòu)包括夾取機構(gòu)、固定座1和末端執(zhí)行裝置，夾取機構(gòu)為現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，本實施例中設備上所有的改造都在原有的夾取機構(gòu)上進行的；末端執(zhí)行裝置為平板式砂光機2，固定座1設置于夾取機構(gòu)的快換夾具裝置3下端，平板式砂光機2固定于固定座1上，其拋光端為拋光棉21。

如圖6所示，固定座1包括第一固定板11、第二固定板12、四個支撐立柱13、護罩鈑金14和用于固定平板式砂光機2的兩個夾緊機構(gòu)，此處的夾緊機構(gòu)為抱緊仿形板15。第一固定板11和第二固定板12的大小和結(jié)構(gòu)相同，均為圓形、矩形或正方形板狀結(jié)構(gòu)，本例中選取它們的形狀均為正方形板狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)重心穩(wěn)定，在制造 和使用過程中都較為方便。

第一固定板11水平固定于夾取機構(gòu)下端的快換夾具裝置3上，第二固定板12平行設置于第一固定板11下方，它們的四個頂角通過四個支撐立柱13固定，支撐立柱13的兩端通過平頭螺釘或沉頭螺釘固定連接。第二固定板12的中心設有可供平板式砂光機2的主軸穿過的通孔121，通孔121的為圓形或正方形。護罩鈑金14圍設于第一固定板11和第二固定板12的外緣，第一固定板11、第二固定板12和護罩鈑金14形成一個可容納平板式砂光機2主體的三維容納腔16，而平板式砂光機2的拋光端位于第二固定板12的下方，這樣便于對產(chǎn)品拋光。

兩個抱緊仿形板15對稱設置于通孔121兩側(cè)的第二固定板12的上端面。抱緊仿形板15一端設有兩個腰型孔，通過緊固螺栓鎖緊于第二固定板12上，另一端的形狀與穿過通孔121的平板式砂光機的主軸匹配，為半圓形或弧形，目的是通過兩個抱緊仿形板15將平板式砂光機抱住卡緊，使平板式砂光機2與固定座1成為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，不會因工作的震動而出現(xiàn)脫落或錯位等問題。

前述的夾緊機構(gòu)也可為其它形狀或結(jié)構(gòu)，只要能夠夾緊平板式砂光機，使平板砂光機與安裝座成為穩(wěn)定的一體結(jié)構(gòu)均可，這些變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。

護罩鈑金14通過第一固定板11上的第一側(cè)孔111、第二固定板12上的第二側(cè)孔123固定。同時，第二固定板12上還設有兩個張緊塊17，張緊塊17為長條狀結(jié)構(gòu)，其外沿與第二固定板12的外沿平齊，張緊塊上設有兩個圓孔，通過螺釘固定在第二固定板12上，且張緊塊17的側(cè)面設有用于安裝固定護罩鈑金14的小孔171。張緊塊17的設置，進一步保證了護罩鈑金14安裝的穩(wěn)定性。

護罩鈑金14的設置使第一固定板11和第二固定板12之間的空間成為隱蔽的容納腔16，提高了生產(chǎn)的安全性。

第二固定板12上設有凹槽122，張緊塊17和抱緊仿形板15均固定于凹槽122中。這種結(jié)構(gòu)使安裝更為穩(wěn)定牢固，不會因長期的使用 而出現(xiàn)松動現(xiàn)象。

新增的拋光打磨設備對機械手的負載能力提了更高的要求，在設計上可選擇大功率的伺服電機，并且采用高慣量的伺服電機。

上述的平板式砂光機可根據(jù)生產(chǎn)中的使用需要替換為氣動砂磨機、盤式拋光機、往復式磋磨機、散打式砂光機、旋轉(zhuǎn)銑刀、旋轉(zhuǎn)打磨機、3D打印頭、點膠頭、移印機、燙金機、激光雕刻機、切割機、具有吸取功能或抱夾功能的治具。

現(xiàn)有技術(shù)中，是通過軟件編程方法將產(chǎn)品的3D圖檔轉(zhuǎn)化為機器語言，由于產(chǎn)品的復雜性，導致工作量太大，編程效率很低。而本實用新型將機械手與末端執(zhí)行裝置相結(jié)合，使原有機械手的執(zhí)行機構(gòu)兼具夾取產(chǎn)品功能和對弧形等異形產(chǎn)品進行打磨拋光等后續(xù)加工的功能，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。同時，機械手控制系統(tǒng)CPU可將產(chǎn)品的3D圖檔導入CAM軟件生成產(chǎn)品的NC路徑，能直接被控制系統(tǒng)CPU所識別，操作簡單方便。這樣即使產(chǎn)品的表面是曲面、產(chǎn)品形狀各異等問題都可以迎刃而解，我們的設備可以平穩(wěn)順暢地對產(chǎn)品表面、產(chǎn)品周邊進行精細拋光打磨，為客戶節(jié)約成本，操作簡單方便，更省時。

綜上所述，本實用新型節(jié)省了多關(guān)節(jié)機器人，可降低設備成本60％以上，而且末端執(zhí)行裝置與夾取機械手的一體化設計使設備占用的空間節(jié)省90％以上。本實用新型可極大的降低企業(yè)的生產(chǎn)成本及空間，減少中間環(huán)節(jié)，節(jié)省人工，提升工作效率，具有極廣極強的應用前景。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。