轉軌機械手

《轉軌機械手》是中國科學院瀋陽自動化研究所於2008年12月5日申請的專利，該專利的申請號為2008102293247，公布號為CN101745909A，授權公布日為2010年6月23日，發明人是許勝利、羅浩然、陳書宏、傅友賓、張環宇、魏宏宇、賈志彬。

《轉軌機械手》屬於變速箱裝配生產線領域，具體地說是變速箱抓取及傳輸用轉軌機械手。包括作為主框架的支撐梁、平移機構、升降機構、抓取機構；支撐梁固定於地面上，頂部與平移機構中平移梁的兩端安裝在一起；升降機構中升降伺服電機固定在平移機構的連線板上；升降機構下部的安裝座與抓取機構中的夾爪機構支架樞接

2016年12月7日，《轉軌機械手》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《轉軌機械手》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：轉軌機械手
• 公布號：CN101745909A
• 授權日：2010年6月23日
• 申請號：2008102293247
• 申請日：2008年12月5日
• 申請人：中國科學院瀋陽自動化研究所
• 地址：遼寧省瀋陽市東陵區南塔街114號
• 發明人：許勝利、羅浩然、陳書宏、傅友賓、張環宇、魏宏宇、賈志彬
• Int.Cl.：B25J3/00(2006.01)I、B25J15/00(2006.01)I、B25J19/00(2006.01)I、B25J19/06(2006.01)I
• 代理機構：瀋陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人：許宗富、周秀梅
• 類別：發明專利

專利背景

通常變速箱裝配生產線分為裝配線和試驗線兩部分，兩部分均呈封閉環形布置，當變速箱主體封裝完後，需要傳輸至試驗線上進行變速箱機械性能檢測。而2008年12月之前一般的傳輸手段是工人利用KPK柔性輕型組合系統起重機人工將變速箱體由裝配線上運輸至試驗線上並完成其翻轉定位，操作性差，勞動強度也較大，並且工作效率相對比較低。

發明內容

專利目的

《轉軌機械手》為了克服2008年12月前技術中裝配線上運輸至試驗線上並完成其翻轉定位操作性差，勞動強度也較大，並且工作效率低的不足，《轉軌機械手》的目的在於提供一種造價及運行成本低、操控性好、定位準確、運輸便捷、自動化程度高、套用於高水平裝配生產線的變速箱抓取及傳輸用轉軌機械手。

技術方案

《轉軌機械手》技術解決方案包括：作為主框架的支撐梁、平移機構、升降機構、抓取機構；所述支撐梁固定於地面上，頂部與平移機構中平移梁的兩端安裝在一起；升降機構中升降伺服電機固定在平移機構的連線板上，升降機構下部的安裝座與抓取機構中的夾爪機構支架樞接；

所述抓取機構由夾爪機構和擺動機構組成，夾爪機構包括上爪，下爪，擺動氣缸，上爪與下爪後方樞接有安裝在支架上的擺動氣缸；擺動機構包括擺動伺服電機，絲槓，其中用擺動伺服電機的輸出軸通過水平設定的相互嚙合的齒輪與絲槓相連線，絲槓通過第一繞轉軸與安裝有擺動氣缸的支架樞接；所述支架還通過第二繞轉軸與升降機構中的安裝座樞接；夾爪的爪身上設有用於定位變速箱體銷孔的定位銷；

所述平移機構由滾輪軸承，連線板，平移齒輪，平移齒條，平移伺服電機，導軌，平移梁組成，其中平移伺服電機通過平移齒輪與平移齒條嚙合，平移齒條安裝在平移機構中平移樑上；安裝在連線板上的支撐滾輪軸承與安裝在平移樑上的導軌滑動接觸連線；

所述升降機構由旋轉軸，升降梁，升降齒輪，升降齒條，升降伺服電機，氣缸組成，氣缸的輸出軸與旋轉軸為一體結構，旋轉軸通過軸承與安裝座活動連線，升降梁套裝於旋轉軸外部，升降伺服電機安裝在平移機構中的連線板上，升降伺服電機的輸出軸經升降齒輪與固連於升降梁的升降齒條嚙合；

在所述平移機構的平移梁，升降機構的升降梁，抓取機構的支架和夾爪的運動的方向上安裝機械限位裝置和電氣限位裝置。

改善效果

《轉軌機械手》能有效的克服了2008年12月前變速箱在裝配線轉軌至實驗線上人工操作上的體能消耗大、定位不準確、效率不高的缺點，很好地解決了長期以來變速箱從裝配生產線至實驗線不能自動化傳輸的問題。更具有如下優點：

一、造價及運行成本低。

二、自動化程度高，《轉軌機械手》採用夾爪操作，可實現自動化作業方式，更加有利於提高生產效率，節約人力成本，同時整條裝配生產線具有較好的整體形象。

三、運行精度高，《轉軌機械手》採用伺服電機進行定位，適合高水平裝配生產線套用。

附圖說明

圖1為轉軌機械手總體結構圖；

圖2為圖1中抓取機構及升降機構主視剖面圖；

圖3為圖1中平移機構及升降機構俯視剖面圖；

圖4為圖1中平移機構左視剖面圖。

技術領域

《轉軌機械手》屬於變速箱裝配生產線領域，具體地說是變速箱抓取及傳輸用轉軌機械手。

權利要求

1.一種轉軌機械手，包括作為主框架的支撐梁（1）、平移機構（2）、升降機構（3）、抓取機構（4）；其特徵在於：支撐梁（1）固定於地面上，頂部與平移機構（2）中平移梁（27）的兩端安裝在一起；升降機構（3）中升降伺服電機（35）固定在平移機構（2）的連線板（22）上，升降機構（3）下部的安裝座與抓取機構（4）中的夾爪機構支架樞接。

2.按照權利要求1所述轉軌機械手，其特徵在於：所述抓取機構（4）由夾爪機構和擺動機構組成，夾爪機構包括上爪（46），下爪（47），擺動氣缸（41），上爪（46）與下爪（47）後方樞接有安裝在支架上的擺動氣缸（41）；擺動機構包括擺動伺服電機（42），絲槓（43），其中用擺動伺服電機（42）的輸出軸通過水平設定的相互嚙合的齒輪與絲槓（43）相連線，絲槓（43）通過第一繞轉軸（44）與安裝有擺動氣缸（41）的支架樞接；所述支架還通過第二繞轉軸（45）與升降機構中的安裝座樞接。

3.按照權利要求2所述轉軌機械手，其特徵在於：夾爪的爪身上設有用於定位變速箱體銷孔的定位銷（48）。

4.按照權利要求1所述轉軌機械手，其特徵在於：所述平移機構（2）由滾輪軸承（21），連線板（22），平移齒輪（24），平移齒條（25），平移伺服電機（23），導軌（26），平移梁（27）組成，其中平移伺服電機（23）通過平移齒輪（24）與平移齒條（25）嚙合，平移齒條（25）安裝在平移機構（2）中平移梁（27）上；安裝在連線板（22）上的支撐滾輪軸承（21）與安裝在平移梁（27）上的導軌（26）滑動接觸連線。

5.按照權利要求1所述轉軌機械手，其特徵在於：所述升降機構（3）由旋轉軸（31），升降梁（32），升降齒輪（33），升降齒條（34），升降伺服電機（35），氣缸（36）組成，氣缸（36）的輸出軸與旋轉軸（31）為一體結構，旋轉軸（31）通過軸承與安裝座活動連線，升降梁（32）套裝於旋轉軸（31）外部，升降伺服電機（35）安裝在平移機構（2）中的連線板（22）上，升降伺服電機（35）的輸出軸經升降齒輪（33）與固連於升降梁（32）的升降齒條（34）嚙合。

6.按照權利要求2所述轉軌機械手，其特徵在於：在所述平移機構（2）的平移梁（27），升降機構（3）的升降梁（32），抓取機構（4）的支架和夾爪的運動的方向上安裝機械限位裝置和電氣限位裝置。

實施方式

參見圖1，包括作為主框架的支撐梁1、平移機構2、升降機構3、抓取機構4；支撐梁1固定於地面上，頂部與平移機構2中平移梁27的兩端安裝在一起；升降機構3中升降伺服電機35固定在平移機構2的連線板22上；升降機構3下部的安裝座與抓取機構4中的夾爪機構支架樞接。其中：

參見圖2，所述抓取機構主要由夾爪機構和擺動機構組成，夾爪機構包括上爪46，下爪47，擺動氣缸41，下爪47的爪身上設有用於定位變速箱體銷孔的定位銷48，使得箱體不會脫落；上爪46與下爪47的後方樞接有安裝在支架上的擺動氣缸41，用於夾爪的翻轉動作；擺動機構包括擺動伺服電機42，絲槓43，繞轉軸，其中用擺動伺服電機42的輸出軸通過水平設定的相互嚙合的齒輪與絲槓43相連線，絲槓43通過第一繞轉軸44與安裝擺動氣缸41的支架樞接；所述支架還通過第二繞轉軸45與升降機構中的安裝座樞接。所述擺動伺服電機42帶動絲槓43上下移動使夾爪繞第一繞轉軸44旋轉實現夾爪傾斜角度定位。

如圖3-4所示，所述平移機構2由滾輪軸承21，連線板22，平移齒輪24，平移齒條25，平移伺服電機23，導軌26，平移梁27組成，其中平移伺服電機23通過平移齒輪24與平移齒條25嚙合，平移齒條25安裝在平移機構2中平移梁27上；平移伺服電機23帶動平移齒輪24使其在平移齒條25上面作橫向運動；安裝在連線板22上的用6個支撐滾輪軸承21與連線板22與安裝在平移梁27上的導軌26滑動接觸，使平移機構在做橫向移動時，支撐滾輪軸承21與導軌26做滑動接觸，以保證平移機構運行的穩定性。

所述升降機構3由旋轉軸31，升降梁32，升降齒輪33，升降齒條34，升降伺服電機35，氣缸36組成，氣缸36的輸出軸與旋轉軸31為一體結構，旋轉軸31通過軸承與安裝座活動連線，升降梁32套裝於旋轉軸31外部，升降伺服電機35安裝在平移機構2中的連線板22上，升降伺服電機35的輸出軸經升降齒輪33與固連於升降梁32的升降齒條34嚙合，完成上下運動。

其工作原理如下：

為了保證機構的安全性，在機械手運動的方向上都安裝了機械限位裝置和電氣限位裝置。電氣限位裝置先起作用，如果電氣出現問題，機械限位裝置仍能確保其安全。另外，在機械手兩側安裝有機玻璃防護門將機械手隔離起來，以確保其在運行過程中的安全。

《轉軌機械手》工作時，採用伺服電機和氣缸作為機械手運動的動力源，可採用PLC編程控制（為2008年12月前技術）。根據車間現場情況，利用PLC進行記錄行走所需的精確位置，並進行記錄，這樣調試好之後，機械手從抓取、翻轉、行走至放置便可以反覆重複調試好的動作，然後再設定抓取的時間間隔，這樣轉軌機械手便可以實現全自動運行。

採用《轉軌機械手》機械手抓取運輸系統，可以利用伺服電機精確定位，氣缸帶動旋轉，所述抓取機構4連同升降機構3及平移機構2協同工作實現機械手的五軸聯動（具體是：抓取機構4中的上爪46與下爪47通過絲槓43作仰俯運動及通過旋轉軸31作水平旋轉，通過缸03並作垂直紙面旋轉運動，平移機構帶動升降機構3及抓取機構4的水平移動，升降機構3帶動抓取機構4上下運動；實現機械手從抓取、翻轉、行走至放置），大大提高了機械手的靈活性，有效的克服了2008年12月前變速箱在裝配線轉軌至實驗線上人工操作上的體能消耗大、定位不準確、效率不高的缺點，很好地解決了2008年12月前技術中長期以來變速箱從裝配生產線至實驗線不能自動化傳輸的問題。

榮譽表彰

2016年12月7日，《轉軌機械手》獲得第十八屆中國專利優秀獎。