多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手及运动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，设有Z轴驱动机构与X轴驱动机构；Z轴运动机构设有Z轴伺服电机、固定滑动导柱，Z轴伺服电机连接有Z轴摆杆，Z轴摆杆连接有Z轴连接杆，Z轴连接杆与X轴驱动机构连接，从而带动X轴驱动机构在固定滑动导柱上垂直滑动；X轴驱动机构设有X轴伺服电机、滑动块，本发明专利技术中采用多连杆凸轮用伺服或步进电机直接驱动，线性加速启动及减速停止，双电机叠加驱动方式节省整体安装空间采用可通过程序控制，在其行程范围空间内可实现任意位置停留，运动轨迹可以根据需求随意改变，主要用于在行程空间范围内的零件搬运、进给及自动传送，相比气动结构，精度与可靠性更高。

Multi link cam dual axis multi position servo super high speed manipulator and its motion control method

The invention discloses a multi link cam double axis multi position servo super high speed manipulator, which is provided with a Z-axis driving mechanism and a X-axis driving mechanism; a Z-axis moving mechanism is provided with a Z-axis servo motor and a fixed sliding guide post, a Z-axis servo motor is connected with a Z-axis swing rod, a Z-axis swing rod is connected with a Z-axis connecting rod and a X-axis driving mechanism, so as to drive the x-axis driving mechanism in a fixed sliding guide Vertical sliding on the column; the x-axis driving mechanism is equipped with X-axis servo motor and sliding block, in the invention, the multi link cam is directly driven by servo or stepping motor, linear acceleration start and deceleration stop are adopted, the double motor superposition driving mode saves the overall installation space, which can be controlled by program, and can realize any position stay within its travel range space, and the motion track can be based on the demand It is mainly used for parts handling, feeding and automatic transmission in the range of travel space. Compared with pneumatic structure, it has higher precision and reliability.

【技术实现步骤摘要】
多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手及运动控制方法
本专利技术涉及先进工业机器人及自动化生产线
，特别是涉及一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手及运动控制方法。
技术介绍
在电子、电器自动化生产线上使用的机械手对工件的移入、移出多是采用气动装置来解决的，而气动装置存在占用空间大、速度慢、精度差、运行可靠性低,气缸和电磁阀必须用活塞及密封圈，极易磨损和漏气,需要经常更换的缺点，且动力源需要用电能转换成压缩空气，能耗消耗高，用气缸作为动力机构，不可以在行程内的任意位置停止和启动，而且机械手大多采用开放式线性滑轨，需要每周加注润滑油进行维护，浪费人工维护成本，在使用过程中因为是开放式线性滑轨，润滑油随意散落对环境造成极大污染，经常在没有润滑脂的状态下工作，造成每900万次需要更换线性滑轨。机械手停止机构采用油压缓冲器撞击，会产生极大的震动，国内知名品牌油压缓冲器使用寿命最多430万次，浪费人工更换油压缓冲器的工时费，及客户在使用过程中易损件的费用。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手及运动控制方法。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，设有Z轴驱动机构与X轴驱动机构；所述Z轴运动机构设有Z轴伺服电机、固定滑动导柱，所述Z轴伺服电机连接有Z轴摆杆，所述Z轴摆杆连接有Z轴连接杆，所述Z轴连接杆与X轴驱动机构连接，从而带动X轴驱动机构在固定滑动导柱上垂直滑动；所述X轴驱动机构设有X轴伺服电机、所述滑动块，所述滑动块内还设有滑动导柱，所述滑动导柱侧面设有连接板，所述X轴伺服电机连接有X轴摆臂，所述X轴摆臂连接有X轴连接杆，所述X轴连接杆与连接板相连接，同时所述滑动导柱可在滑动块内进行水平滑动作为进一步改进：所述Z轴运动机构还设有Z轴固定板，所述Z轴固定板上还设有电磁阀，所述Z轴固定板上连接有侧立板，所述侧立板一侧设有Z轴光电开关；所述固定滑动导柱下方设有链接板，所述链接板下方设有支撑柱与底座。作为进一步改进：所述X轴驱动机构还设有X轴固定板，所述X轴固定板上设有X轴光电开光；所述滑动块侧面还设有链接块，所述链接块与所述Z轴连接杆相连接；所述连接板侧下端安装有承载取料的取放料机构，所述取放料机构为爪手。作为进一步改进：所述Z轴连接杆与所述X轴连接杆的两端均设有浮动接头，所述浮动接头为双轴承多方位旋转浮动接头，所述浮动头设有旋转块，所述两侧分别设有高精度法兰轴承。作为进一步改进：所述Z轴伺服电机为水平摆放设置，所述X轴伺服电机为垂直摆放设置。作为进一步改进：所述滑动块一侧设有垂直设置的垂直导柱孔，使得滑动块可在固定滑动导柱上垂直滑动，所述滑动块另一侧设有水平设置的水平导柱孔，使得滑动导柱可在滑动块内水平滑动，所述滑动块上下左右两端均配有直线轴承；所述滑动块内设有全密封储油室。作为进一步改进：所述爪手设有旋转气缸，所述旋转气缸下方设有垂直气缸所述垂直气缸设有固定轴与活动轴，所垂直气缸下方还设有多爪机构，所述多爪机构设有星形连接器、固定环，所述固定环下设有两组或以上的连接块与铰链爪部件，所述铰链爪部件设有固定板、铰链板、铰链拉动块、爪与多组的连接棒；所述连接块、固定板、转动板、铰链拉动块、爪上均设有槽孔以便连接棒嵌入进行铰链连接；所述固定板一端通过连接棒与爪一侧端进行铰链连接，另一端通过连接棒与连接块铰链连接，从而将固定环与爪连接固定；所述铰链板一端通过连接棒与爪一侧端进行铰链连接，另一端通过连接棒与铰链拉动块一端进行铰链连接；所述铰链拉动块另一端与星形连接器连接固定，所述星形连接器与活动轴连接固定；所述固定环通过固定轴与垂直气缸连接固定；所述星形连接器铰链拉动块在垂直气缸驱动活动轴的带动下可进行上下垂直运动；铰链拉动块上下垂直运动时通过铰链板与爪的铰链连接来带动爪的外放和收紧的运动；所述爪手在旋转气缸下可绕Z轴进行旋转运动。。一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手的运动控制方法，包括以下步骤：1.Z轴垂直运动：由Z轴伺服电机驱动Z轴摆臂转动，从而驱动Z轴连接杆摆动，并通过浮动接头进行转向，通过Z轴连接杆的半圆周摆动来带动滑动块在固定滑动导柱上垂直滑动；2.Z轴垂直运动方向控制：当Z轴伺服电机驱动摆臂做顺时针或逆时针转动时通过Z轴连接杆带动滑动块向上或向下运动。3.X轴水平运动：由X轴伺服电机驱动X轴摆臂转动，从而驱动X轴连接杆摆动，并通过浮动接头进行转向，通过X轴连接杆的半圆周摆动来带动连接板通过滑动导柱在滑动块内进行水平滑动；4.X轴水平运动方向控制：当X轴伺服电机驱动X轴摆臂做顺时针或逆时针转动时，通过X轴连接杆带动连接板向左或向右进行水平滑动5.爪手取放控制：当垂直气缸驱动铰链拉动块做垂直上下运动，从而带动爪收紧与外放，实现对物件抓取的控制；在抓取物件后通旋转气缸驱动爪手绕Z轴旋转运动，还可实现对物件的角度进行调整的控制以上步骤不分先后顺序。作为进一步改进,所述Z轴伺服电机、X轴伺服电机、Z轴光电开关、X轴光电开光、Z轴光电开关、爪手、电磁阀均和可编程控制器相连接，可编程控制器的控制方式可自由选择脉冲型或IO型.作为进一步改进,通过所述Z轴光电开关来进一步确认滑动块是否滑动到位，通过X轴光电开光来进一步确认连接板滑动是否到位.本专利技术的有益效果是1.本专利技术中采用多连杆凸轮用伺服或步进电机直接驱动，线性加速启动及减速停止，双电机叠加驱动方式节省整体安装空间。2.本专利技术中，采用可通过程序控制，在其行程范围空间内可实现任意位置停留，运动轨迹可以根据需求随意改变，主要用于在行程空间范围内的零件搬运、进给及自动传送，相比气动结构，精度与可靠性更高。3.本专利技术中，采用多连杆凸轮用伺服或步进电机直接驱动，完全取消了活塞和密封圈的磨损，相比气缸机构减少十倍的更换易损件工时费及易损件费用。动力源不需要用电能转换成压缩空气，用电机直接驱动相比气缸能耗节省70％以上。4.本专利技术中，滑动块同时连接X轴驱动机构及Z轴运动机构，滑动块为一体式结构，X轴驱动机构的滑动导柱通过滑动块的水平导柱孔进行水平运动，同时，滑动块通过Z轴运动机构的固定滑动导柱，在固定滑动导柱进行垂直滑动，X轴驱动机构及Z轴运动机构共同通过滑动块实现各自的动作，可同时进行并且互不干扰。5.本专利技术中，滑动机构用高精度直线轴承和全新设计全密封润滑脂储油室，在出厂时将储油室加满润滑脂，在使用过程中免维护不用添加润滑脂，因为是全密封润滑脂储油室在使用过程中不会随意散落，避免对环境造成污染。6.本专利技术中，采用多连杆凸轮曲线和伺服或步进电机的线性加速启动及减速停止，全取消了油压缓冲器撞击产生的震动，减少了更换油压缓冲器的工时费及易损件费用，在上下Z轴行程55毫米，左右X轴行程100毫米的情况下，每分钟最多可以完成86个循环周期，是原有气缸机构速度的2.53倍。7.本专利技术中，采用自主研发滚动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：设有Z轴驱动机构(110)与X轴驱动机构(111)；/n所述Z轴运动机构(110)设有Z轴伺服电机(18)、固定滑动导柱(2)，所述Z轴伺服电机(18)连接有Z轴摆杆(21)，所述Z轴摆杆(21)连接有Z轴连接杆(30)，所述Z轴连接杆(30)与X轴驱动机构(111)连接，从而带动X轴驱动机构(111)在固定滑动导柱(2)上垂直滑动；/n所述X轴驱动机构(111)设有X轴伺服电机(11)与滑动块(3)，所述滑动块(3)内还设有滑动导柱(7)，所述滑动导柱(7)侧面设有连接板(42)，所述X轴伺服电机(11)连接有X轴摆臂(26)，所述X轴摆臂(26)连接有X轴连接杆(27)，所述X轴连接杆(27)与连接板(42)相连接，同时所述滑动导柱(7)可在滑动块(3)内进行水平滑动。/n

【技术特征摘要】
1.一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：设有Z轴驱动机构(110)与X轴驱动机构(111)；
所述Z轴运动机构(110)设有Z轴伺服电机(18)、固定滑动导柱(2)，所述Z轴伺服电机(18)连接有Z轴摆杆(21)，所述Z轴摆杆(21)连接有Z轴连接杆(30)，所述Z轴连接杆(30)与X轴驱动机构(111)连接，从而带动X轴驱动机构(111)在固定滑动导柱(2)上垂直滑动；
所述X轴驱动机构(111)设有X轴伺服电机(11)与滑动块(3)，所述滑动块(3)内还设有滑动导柱(7)，所述滑动导柱(7)侧面设有连接板(42)，所述X轴伺服电机(11)连接有X轴摆臂(26)，所述X轴摆臂(26)连接有X轴连接杆(27)，所述X轴连接杆(27)与连接板(42)相连接，同时所述滑动导柱(7)可在滑动块(3)内进行水平滑动。


2.根据权利要求1所述一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：所述Z轴运动机构(110)还设有Z轴固定板(44)，所述Z轴固定板(44)上还设有电磁阀(22)，所述Z轴固定板(44)上连接有侧立板(15)，所述侧立板(15)一侧设有Z轴光电开关(322)；所述固定滑动导柱(2)下方设有链接板(1)，所述链接板(1)下方设有支撑柱(36)与底座(37)。


3.根据权利要求1所述一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：所述X轴驱动机构(111)还设有X轴固定板(8)，所述X轴固定板(8)上设有X轴光电开光(321)；所述滑动块(3)侧面还设有链接块(31)，所述链接块(31)与所述Z轴连接杆(30)相连接；所述连接板侧(42)下端安装有承载取放料机构。


4.根据权利要求1所述一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：所述Z轴连接杆(30)与所述X轴连接杆(27)的两端均设有浮动接头(24)，所述浮动接头(24)为双轴承多方位旋转浮动接头，所述浮动头(24)设有旋转块(2)，所述两侧分别设有高精度法兰轴承(1)。


5.根据权利要求1所述一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：所述Z轴伺服电机(18)为水平摆放设置，所述X轴伺服电机(11)为垂直摆放设置。


6.根据权利要求1所述一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：所述滑动块(3)一侧设有垂直设置的垂直导柱孔(331)，使得滑动块(3)可在固定滑动导柱(2)上垂直滑动，所述滑动块(3)另一侧设有水平设置的水平导柱孔(332)，使得滑动导柱(7)可在滑动块(3)内水平滑动，所述滑动块(3)上下左右两端均配有直线轴承(6)；所述滑动块(3)内设有全密封储油室。


7.根据权利要求1所述一种多连杆凸轮双轴多工位伺服超高速机械手，其特征在于：所述爪手(45)设有旋转气缸(456)，所述旋转气缸(456)下方设有垂直气缸(457)所述垂直气缸(457)设有固定轴(4571)与活动轴(4572)，所垂直气缸(457)下方还设有多爪机构(458)，所述多爪机构(458)设有星形连接器(459)、固定环(460)，所述固定环(460)下设有两组或以上的连接块(461)与铰链爪部...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋瑞平，
申请(专利权)人：东莞尚致自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44