三轴移动式全自动机械手及染料试配机器的制作方法

1.本实用新型涉及自动化机械设备领域，特别是涉及一种三轴移动式全自动机械手及染料试配机器。


背景技术：

2.在传统的手工生产过程中，经常需要工人在小规模的工作台上进行小范围的组装工作。例如，在传统液体行业的调料试配过程中，需要少量多次的调配试验料，其中关键的环节便是向量杯中称量注入多种不同的母液、色浆等不同的原液，通过将原液混合搅拌后，调制成所需的试验料，用于记录各原液的配比等。当将上述液体行业的试验料采用自动化设备进行试配时，则需要将计量杯分别放置到放料位、称重位、搅拌位、出杯位等，因此需要一种小体积且能够自由移动的自动化抓取机械手。


技术实现要素：

3.基于此，本实用新型的目的在于提供一种三轴移动式全自动机械手及染料试配机器，该机械手体积较小，且能够在三个方向自由移动，自动化程度高。
4.三轴移动式全自动机械手，包括：
5.铝型材；
6.左右移动机构，固定于铝型材上；
7.上下移动机构，与左右移动机构相连，左右移动机构带动上下移动机构在铝型材上向左或向右移动；
8.前后移动机构，与上下移动机构相连，上下移动机构带动前后移动机构向上或向下移动；
9.机械手机构，与前后移动机构相连，前后移动机构带动机械手机构向前或向后移动，机械手机构包括气动夹爪气缸及两个抱爪，两个抱爪分别与气动夹爪气缸相连，气动夹爪气缸控制两个抱爪的打开及闭合，抱爪呈半圆弧型结构，抱爪从上表面至下表面延伸的过程中半径逐渐变小。
10.本实用新型的三轴移动式全自动机械手包括左右移动机构、上下移动机构、前后移动机构及机械手机构，上述各个机构均固定于铝型材上，本实用新型将三轴移动式全自动机械手的体积做的很小，使其适用于小工位机械化设备的使用。由于设置有左右移动机构、上下移动机构及前后移动机构，能够带动抱爪左右、上下及前后移动，能够在三个方向实现自由移动。抱爪通过气动夹爪气缸控制，整个机械手的移动及抓取均能够自动控制，自动化程度高。本实用新型将抱爪设计为变径设计，更加贴合使用需求，能够更好的实现抓取。
11.进一步优选地，左右移动机构包括左右移动电机、两个传动齿轮、同步带及左右移动滑轨，两个传动齿轮分别固定于铝型材的相对的两端，左右移动电机与其中一个传动齿轮相连，同步带的两端分别套设于两个传动齿轮上，左右移动滑轨固定于铝型材的侧面，左
右移动滑轨上滑动设置有左右移动滑块。
12.进一步优选地，左右移动滑块为滚珠滑块，滚珠滑块的侧面开设有注油口。
13.进一步优选地，铝型材上还固定有机械手座板及两个同步带压板，机械手座板与左右移动滑块相连，同步带压板包括上压板齿板及下压板齿板，两个下压板齿板均与机械手座板相连，两个下压板齿板分别固定于机械手座板的两侧，上压板齿板置于下压板齿板的上方，同步带从上压板齿板与下压板齿板中间穿过，上压板齿板与下压板齿板配合压紧同步带。
14.进一步优选地，上下移动机构包括垂直移动气缸及垂直移动连接板，垂直移动气缸固定于机械手座板上，垂直移动连接板与垂直移动气缸相连，垂直移动气缸带动垂直移动连接板向上或向下移动，前后移动机构固定于垂直移动连接板上。
15.进一步优选地，前后移动机构包括前后移动滑轨、前后移动滑块及前后驱动组件，前后移动滑块及前后驱动组件均固定于上下移动机构上，前后移动滑块与前后移动滑轨滑动连接，前后驱动组件与前后移动滑轨相连，前后驱动组件驱动前后移动滑轨在前后移动滑块上向前或向后滑动。
16.进一步优选地，前后驱动组件包括前后驱动气缸、气缸固定座、y型接头及滑轨连接座，气缸固定座固定于上下移动机构上，前后驱动气缸固定于气缸固定座上，y型接头与前后驱动气缸的推杆头相连，滑轨连接座与y型接头相连，滑轨连接座与前后移动滑轨相连。
17.进一步优选地，机械手机构还包括机械手固定座，机械手固定座固定于前后移动滑轨上，气动夹爪气缸固定于机械手固定座上。
18.进一步优选地，两个抱爪的开合角度为10度至180度。
19.相对于现有技术，本实用新型的三轴移动式全自动机械手通过在铝型材上设置左右移动机构、上下移动机构及前后移动机构，实现抱爪在三个方向的自由移动，且体积较小，能够实现抱爪的自由移动及抓取。左右移动滑块为滚珠滑块，通过滚珠滑块与左右移动滑块相连，减少摩擦。滚珠滑块上开有注油口，方便后期的加油维护，延长使用寿命。
20.本实用新型还进一步提供了一种染料试配机器，包括机器主体及如上述任一项所述的三轴移动式全自动机械手，三轴移动式全自动机械手置于机器主体的侧边，机器主体上的计量杯通过三轴移动式全自动机械手移动至预定位置。
21.本实用新型在染料试配机器的机器主体侧边设置有三轴移动式全自动机械手，通过机械手能够抓取机器主体上的计量杯，并通过前后移动机构、左右移动机构及上下移动机构带动计量杯移动至预定位置。本实用新型通过机械手能够实现计量杯的自动抓取及移动，自动化程度高，提高了计量杯的移动效率，相对于人工移动，降低了劳动强度，且占地面积小。
22.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
23.图1是实施例一的三轴移动式全自动机械手的结构示意图。
24.图2是实施例一的三轴移动式全自动机械手的另一结构示意图。
25.图3是实施例一的三轴移动式全自动机械手的局部结构示意图。
26.图4是实施例一的三轴移动式全自动机械手的另一局部结构示意图。
27.图5是实施例二的染料试配机器的结构示意图。
28.附图标记：
29.1、铝型材；2、左右移动机构；3、上下移动机构；4、前后移动机构；5、机械手机构；51、气动夹爪气缸；52、抱爪；53、机械手固定座；21、左右移动电机；22、传动齿轮；23、同步带；24、左右移动滑轨；25、左右移动滑块；6、机械手座板；7、同步带压板；71、上压板齿板；72、下压板齿板；31、垂直移动气缸；32、垂直移动连接板；41、前后移动滑轨；42、前后移动滑块；43、前后驱动组件；431、前后驱动气缸；432、气缸固定座；433、y型接头；434、滑轨连接座；8、机器主体。
具体实施方式
30.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于其构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
31.以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本公开的一些方面相一致的实施方式的例子。
32.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
33.实施例一
34.如图1、图2所示，本实施例公开一种三轴移动式全自动机械手，包括铝型材1、左右移动机构2、上下移动机构3、前后移动机构4及机械手机构5。其中，左右移动机构2，固定于铝型材1上，上下移动机构3与左右移动机构2相连，左右移动机构2带动上下移动机构3在铝型材1上向左或向右移动。前后移动机构4与上下移动机构3相连，上下移动机构3带动前后移动机构4向上或向下移动。机械手机构5与前后移动机构4相连，前后移动机构4带动机械手机构5向前或向后移动。机械手机构5包括气动夹爪气缸51及两个抱爪52，两个抱爪52分别与气动夹爪气缸51相连，气动夹爪气缸51控制两个抱爪52的打开及闭合。进一步地，两个抱爪52的开合角度为10度至180度，保证了抱爪52的抓握紧固性。
35.本实施例的三轴移动式全自动机械手包括左右移动机构2、上下移动机构3、前后移动机构4及机械手机构5，上述各个机构均固定于铝型材1上，本实施例将三轴移动式全自动机械手的体积做的很小，使其适用于小工位机械化设备的使用。由于设置有左右移动机构2、上下移动机构3及前后移动机构4，能够带动抱爪52左右、上下及前后移动，能够在三个方向实现自由移动。抱爪52通过气动夹爪气缸51控制，整个机械手的移动及抓取均能够自动控制，自动化程度高。
36.进一步地，抱爪52通过螺栓连接气动夹爪气缸51，可以方便抱爪52的更换，当夹取不同的物料时，可根据需要更换不同形状的抱爪52。抱爪52呈半圆弧型结构，抱爪52从上表面至下表面延伸的过程中半径逐渐变小。将抱爪52设计为变径设计，更加贴合使用需求，能
够更好的实现抓取。
37.为了实现机械手机构5的左右移动，左右移动机构2包括左右移动电机21、两个传动齿轮22、同步带23及左右移动滑轨24。两个传动齿轮22分别固定于铝型材1的相对的两端，左右移动电机21与其中一个传动齿轮22相连，同步带23的两端分别套设于两个传动齿轮22上。左右移动滑轨24固定于铝型材1的侧面，左右移动滑轨24上滑动设置有左右移动滑块25。左右移动滑块25为滚珠滑块，滚珠滑块通过内部的滚珠与左右移动滑轨24相连，减少摩擦。滚珠滑块上开有注油口，方便后期的加油维护，延长使用寿命。
38.为了实现左右移动滑轨24与铝型材1的连接固定，在铝型材1的侧面开设有通槽，在左右移动滑轨24的底部开有反向沉头孔，螺栓从左右移动滑轨24的上表面穿入，接着和铝型材1通槽内的螺母连接固定，从而实现左右移动滑轨24与铝型材1的固定连接。为了令连接更加牢固，在左右移动滑轨24上间隔开孔连接固定。
39.为了实现上下移动机构3与左右移动机构2的连接固定，在铝型材1上还固定有机械手座板6及两个同步带压板7。机械手座板6通过螺栓与左右移动滑块25相连，从而可通过左右移动机构2带动机械手座板6在铝型材1上左右滑动。同步带压板7包括上压板齿板71及下压板齿板72，两个下压板齿板72均与机械手座板6相连，两个下压板齿板72分别固定于机械手座板6的两侧，上压板齿板71置于下压板齿板72的上方。同步带23从上压板齿板71与下压板齿板72中间穿过，上压板齿板71与下压板齿板72配合压紧同步带23。同步带23上设有开孔，通过长螺栓将同步带压板7及同步带23连接固定。同步带23为环形结构，下侧的同步带23从铝型材1中间的通孔中穿过。上下移动机构3固定于机械手座板6上。
40.左右移动电机21启动后通过传动齿轮22带动同步带23转动，在同步带23转动的过程中带动机械手座板6在左右移动滑轨24上移动，进而带动机械手机构5向左或向右滑动。优选地，左右移动电机21为伺服电机。
41.如图3所示，为了实现机械手机构5的上下移动，上下移动机构3包括垂直移动气缸31及垂直移动连接板32。垂直移动气缸31固定于机械手座板6上，垂直移动连接板32与垂直移动气缸31相连，垂直移动气缸31带动垂直移动连接板32向上或向下移动，前后移动机构4固定于垂直移动连接板32上。优选地，垂直移动气缸31为四轴式推杆气缸，保证垂直升降时的稳定性。在一实施例中，可在垂直移动气缸31的后端开设有螺纹孔，通过螺纹孔连接履带式拖链，通过履带式拖链放置垂直移动气缸31的供气管及电磁阀，保证供气管与信号线的整齐性，防止供气管与信号线的卷入，保障设备运行时的稳定性。本实施例通过设置垂直移动连接板32扩展空间，从而便于固定前后移动机构4。
42.为了实现机械手机构5的前后移动，前后移动机构4包括前后移动滑轨41、前后移动滑块42及前后驱动组件43。其中，前后移动滑块42及前后驱动组件43均固定于垂直移动连接板32上，且前后移动滑块42固定于垂直移动连接板32的后部。前后移动滑块42与前后移动滑轨41滑动连接，前后驱动组件43与前后移动滑轨41相连。
43.如图4所示，进一步地，前后驱动组件43包括前后驱动气缸431、气缸固定座432、y型接头433及滑轨连接座434。垂直移动连接板32的底面开有沉头孔，通过在沉头孔内插入螺栓实现气缸固定座432与垂直移动连接板32的连接固定，前后驱动气缸431通过气缸锁紧螺母固定于气缸固定座432上。y型接头433与前后驱动气缸431的推杆头相连，滑轨连接座434与y型接头433相连，滑轨连接座434与前后移动滑轨41相连。本实施例通过y型接头433
实现推杆头的轴中线与y型接头433的轴销的轴中线非直角时推出的稳定性。优选地，滑轨连接座434与前后移动滑轨41的头端相连，前后驱动组件43驱动前后移动滑轨41在前后移动滑块42上向前或向后滑动，可以减少整体的前进量，同时保证前后移动机构4的整体性。前后移动滑轨41随着前后驱动气缸431的伸出及收回移动，完成前后移动动作。
44.机械手机构5还包括机械手固定座53，机械手固定座53固定于前后移动滑轨41上，气动夹爪气缸51固定于机械手固定座53上。为了实现滑轨连接座434、前后移动滑轨41及机械手固定座53的连接固定，在滑轨连接座434的底部开有螺丝孔，前后移动滑轨41上开有通孔，机械手固定座53上开有沉头孔，使用长螺丝从机械手固定座53底部的沉头孔穿入，穿过前后移动滑轨41的通孔后与滑轨连接座434的螺丝孔实现连接。由于机械手固定座53上开设的是沉头孔，可以隐藏螺栓头。为了实现机械手固定座53与气动夹爪气缸51的连接，在机械手固定座53的两侧开有长圆孔，用于通过螺栓固定气动夹爪气缸51。
45.本实施例通过上下移动机构3实现机械手机构5的上下短轴移动，通过前后移动机构4实现机械手机构5的前后短轴移动。本实施例将左右移动机构2、上下移动机构3、前后移动机构4及机械手机构5均固定于铝型材1上，通过铝型材1固定整个机械手，保证左右移动的稳定性。铝型材1通过底面的通槽、螺栓及螺母实现铝型材1的固定。铝型材1还能起到隐藏底侧同步带23的作用，对同步带23具有保护作用，使整个机械手更加美观。铝型材1在安装传动齿轮22的位置切割去上半部，用于安装同步带23的固定机构、轴承侧板等。
46.相对于现有技术，本实施例的三轴移动式全自动机械手通过在铝型材1上设置左右移动机构2、上下移动机构3及前后移动机构4，实现抱爪52在三个方向的自由移动，且体积较小，能够实现抱爪52的自由移动及抓取。在一实施例中，机械手设备不涉及电器系统，通过供气管供气，左右移动电机21也可做密封性处理，因此可以使用在有防爆要求的车间或设备内部。三轴移动式全自动机械手由plc控制系统控制，该plc控制系统的控制方法及原理均为现有技术。
47.实施例二
48.参照实施例一及图1至图4对本实施例进行详细说明。
49.如图5所示，本实施例提供了一种染料试配机器，该染料试配机器用于试配多种配方的染料。包括机器主体8及如实施例一所述的三轴移动式全自动机械手，三轴移动式全自动机械手置于机器主体8的侧边，机器主体8上的计量杯通过三轴移动式全自动机械手移动至预定位置。三轴移动式全自动机械手主要用于染料试配机器的下料调试机构及原浆混拌机构中使用。
50.首先在空计量杯被放置到色浆母液下料口，下料完毕后，三轴移动式全自动机械手开始工作，工作流程为：
51.首先，控制前后驱动气缸431的推杆头伸出，使抱爪52到达抓取位，然后通过气动夹爪气缸51控制抱爪52抱住盛有一定量原浆的计量杯。接着前后驱动气缸431收回到原位，垂直移动气缸31带动抱爪52上升，然后左右移动电机21驱动同步带23移动，同步带23带动抱爪52向左或向右移动，将计量杯从下料工位移动至混拌工位。
52.接着前后驱动气缸431带动抱爪52向前移动，将计量杯送到混拌工位上方，接着垂直移动气缸31带动抱爪52下降，计量杯靠近混拌工位，然后气动夹爪气缸51控制抱爪52松开计量杯，计量杯落到混拌工位上。
53.本实施例在染料试配机器的机器主体8侧边设置有三轴移动式全自动机械手，通过机械手能够抓取机器主体8上的计量杯，并通过前后移动机构4、左右移动机构2及上下移动机构3带动计量杯移动至预定位置。本实施例通过机械手能够实现计量杯的自动抓取及移动，自动化程度高，提高了计量杯的移动效率，相对于人工移动，降低了劳动强度，且占地面积小。通过上下移动机构3的设置，在抓取计量杯后上升，可以减少设备整体的宽度，实现在不同高度的行走。
54.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.三轴移动式全自动机械手，其特征在于，包括：铝型材；左右移动机构，固定于铝型材上；上下移动机构，与左右移动机构相连，左右移动机构带动上下移动机构在铝型材上向左或向右移动；前后移动机构，与上下移动机构相连，上下移动机构带动前后移动机构向上或向下移动；机械手机构，与前后移动机构相连，前后移动机构带动机械手机构向前或向后移动，机械手机构包括气动夹爪气缸及两个抱爪，两个抱爪分别与气动夹爪气缸相连，气动夹爪气缸控制两个抱爪的打开及闭合，抱爪呈半圆弧型结构，抱爪从上表面至下表面延伸的过程中半径逐渐变小。2.根据权利要求1所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，左右移动机构包括左右移动电机、两个传动齿轮、同步带及左右移动滑轨，两个传动齿轮分别固定于铝型材的相对的两端，左右移动电机与其中一个传动齿轮相连，同步带的两端分别套设于两个传动齿轮上，左右移动滑轨固定于铝型材的侧面，左右移动滑轨上滑动设置有左右移动滑块。3.根据权利要求2所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，左右移动滑块为滚珠滑块，滚珠滑块的侧面开设有注油口。4.根据权利要求2所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，铝型材上还固定有机械手座板及两个同步带压板，机械手座板与左右移动滑块相连，同步带压板包括上压板齿板及下压板齿板，两个下压板齿板均与机械手座板相连，两个下压板齿板分别固定于机械手座板的两侧，上压板齿板置于下压板齿板的上方，同步带从上压板齿板与下压板齿板中间穿过，上压板齿板与下压板齿板配合压紧同步带。5.根据权利要求4所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，上下移动机构包括垂直移动气缸及垂直移动连接板，垂直移动气缸固定于机械手座板上，垂直移动连接板与垂直移动气缸相连，垂直移动气缸带动垂直移动连接板向上或向下移动，前后移动机构固定于垂直移动连接板上。6.根据权利要求1至5任一项所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，前后移动机构包括前后移动滑轨、前后移动滑块及前后驱动组件，前后移动滑块及前后驱动组件均固定于上下移动机构上，前后移动滑块与前后移动滑轨滑动连接，前后驱动组件与前后移动滑轨相连，前后驱动组件驱动前后移动滑轨在前后移动滑块上向前或向后滑动。7.根据权利要求6所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，前后驱动组件包括前后驱动气缸、气缸固定座、y型接头及滑轨连接座，气缸固定座固定于上下移动机构上，前后驱动气缸固定于气缸固定座上，y型接头与前后驱动气缸的推杆头相连，滑轨连接座与y型接头相连，滑轨连接座与前后移动滑轨相连。8.根据权利要求6所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，机械手机构还包括机械手固定座，机械手固定座固定于前后移动滑轨上，气动夹爪气缸固定于机械手固定座上。9.根据权利要求1至5任一项所述的三轴移动式全自动机械手，其特征在于，两个抱爪的开合角度为10度至180度。10.染料试配机器，其特征在于，包括机器主体及如权利要求1至9任一项所述的三轴移
动式全自动机械手，三轴移动式全自动机械手置于机器主体的侧边，机器主体上的计量杯通过三轴移动式全自动机械手移动至预定位置。

技术总结
本实用新型公开了一种三轴移动式全自动机械手及染料试配机器，机械手包括铝型材；左右移动机构，固定于铝型材上；上下移动机构，与左右移动机构相连，左右移动机构带动上下移动机构在铝型材上向左或向右移动；前后移动机构，与上下移动机构相连，上下移动机构带动前后移动机构向上或向下移动；机械手机构，与前后移动机构相连，前后移动机构带动机械手机构向前或向后移动，机械手机构包括气动夹爪气缸及两个抱爪，两个抱爪分别与气动夹爪气缸相连，气动夹爪气缸控制两个抱爪的打开及闭合，抱爪呈半圆弧型结构，抱爪从上表面至下表面延伸的过程中半径逐渐变小。本实用新型的机械手体积较小，且能够在三个方向自由移动，自动化程度高。程度高。程度高。


技术研发人员：杨泳 杨会勇 陈锋
受保护的技术使用者：北京金色彩机电设备有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/9/16