一种应用于数控机床的智能机械手

技术领域

本发明涉及数控机床，具体地说，涉及一种应用于数控机床的智能机械手。

背景技术

数控机床的机械手是提高数控加工自动化的工具之一，能够实现加工过程的自动化，用于减轻人工劳动强度，改善作业条件，通常是将A点的工件或物品抓取至数控机床的卡盘上，以及将加工后的工件从卡盘上抓取至B点，使工件实现自动化上下料的数控加工。

现有单一抓取面的机械爪，对工件抓取面单一，只能专型专用，导致抓取适配度低，对于数控机床加工的工件的抓取适配面、压力适配度、抓取位置的适配均相对薄弱，不利于数控机床对工件加工作业的精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于数控机床的智能机械手，采用对夹持端设置可自由螺纹伸缩的圆杆，对工件的被夹持面进行适配，机械爪的抓取面的抓取点位与工件接触面更广，使整体机械爪对工件抓取的契合度更高，提高对工件抓取的稳定性，使数控机床对工件抓放时的精度得到提高，并具备针对抓取期间的减震缓压结构，以及对抓取压力和抓取位置的检测部件，保证对不同质地类型工件抓取期间的稳定性和适配性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种应用于数控机床的智能机械手，包括：

变形部，用于与工件的夹持面相配合；

骨架部，与变形部连接；

驱动部，与骨架部连接；

探测部，用于探测工件位置。

在一优选的实施例中，所述变形部分别与骨架部的夹持端固定连接，所述变形部包括：

装配部，与骨架部连接，所述装配部固定安装于骨架部的开合端；

触头部，与装配部连接，所述触头部设置于装配部外侧，且触头部尾部插设于装配部内部；

伸缩部，用于缓冲触头部的压力，所述伸缩部设置于装配部中部；

检测部，与装配部连接。

在一优选的实施例中，所述装配部包括：

第一装配盒，用于触头部支撑；

第二装配盒，与第一装配盒连接，所述第二装配盒与第一装配盒背部一体化安装固定，且第一装配盒与第二装配盒之间向背设置；

盖板，与第二装配盒连接，所述盖板盖设于第二装配盒的开口处，所述盖板的拐角处可中部通过螺栓与第二装配盒固定连接；

背板，与骨架部连接，所述背板设置于盖板，且伸缩部位于背板与盖板之间。

在一优选的实施例中，所述触头部，至少设置一组，所述触头部沿第一装配盒内腔等距离设置，所述触头部包括：

圆杆，用于接触工件的被夹持面，所述圆杆为不锈钢材料制作，且圆杆的端部为半球结构；

螺纹，设置于圆杆上，所述螺纹开设于圆杆的尾部外围，且螺纹在圆杆上的长度超过圆杆长度的一般，所述圆杆的螺纹插设于第二装配盒内；

橡胶套，设置于圆杆上，所述橡胶套远离螺纹对圆杆的半球端上套设；

六角螺母，用于螺纹移动圆杆，且六角螺母沿第二装配盒内腔等距离设置，并与圆杆数量可位置相对应，所述六角螺母与圆杆的螺纹螺纹套设；

轴承，与六角螺母和第二装配盒连接，所述轴承沿第二装配盒内腔等距离设置，且数量和位置与六角螺母之间，所述轴承位于六角螺母与第二装配盒内壁之间，所述轴承的外轴套与第二装配盒内壁固定连接，所述轴承的内轴承与六角螺母固定连接。

在一优选的实施例中，所述伸缩部包括：

插杆，与盖板和背板连接，所述插杆分别设置于盖板的拐角处，所述插杆一端与盖板固定连接，所述插杆远离盖板的一端对背板的拐角处贯穿插设；

弹簧，设置于插杆上，所述弹簧套设于插杆上，且弹簧两端分别与盖板和背板固定连接。

在一优选的实施例中，所述检测部包括：

压力传感器，设置于盖板上，所述压力传感器的外壳背部与盖板固定连接，且压力传感器的探测端面向背板。

在一优选的实施例中，所述骨架部的尾端设置于骨架壳内，所述骨架部包括：

夹持部，与变形部连接；

传动部，与夹持部连接。

在一优选的实施例中，所述夹持部包括：

中架，与传动部连接，所述中架尾端固定安装于骨架壳内；

侧臂，至少设置两组，并与背板连接，所述侧臂分别对称设置于中架的两侧；

第一连接杆，至少设置两组，并与中架和侧臂连接，所述第一连接杆一端与中架和骨架壳通过转轴转动连接，且第一连接杆远离中架一端通过转轴与侧臂转动连接；

第二连接杆，至少设置两组，并与中架和侧臂连接，所述第二连接杆一端与中架通过转轴转动连接，所述第二连接杆远离中架一端通过转轴与侧臂转动连接，所述第二连接杆与第一连接杆平行设置。

在一优选的实施例中，所述传动部包括：

齿轮臂，设置两组，并与中架和侧臂连接，所述齿轮臂设置于中架底部，所述齿轮臂一端与侧臂通过转轴转动连接，所述齿轮臂远离侧臂一端设置为半圆齿牙式结构，所述齿轮臂远离侧臂一端通过转轴与中架和骨架壳转动连接，所述齿轮臂之间啮合；

驱动齿，与中架和齿轮臂连接，所述驱动齿转动连接于中架底部，所述驱动齿与其中一组齿轮臂的齿牙端啮合；

输入轴，与驱动齿连接，所述输入轴设置于中架顶部，所述输入轴底端与驱动齿的圆心固定连接。

在一优选的实施例中，所述驱动部包括：

骨架壳，与骨架部连接；

伺服电机，设置于骨架壳上，并与输入轴连接，所述伺服电机固定安装于骨架壳的顶部，且伺服电机的驱动端穿设骨架壳与输入轴固定连接。

探测部包括：

深度相机，用于探测待抓取工件的位置；

定位座，与深度相机和中架连接。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明的上述方案，利用电机的驱动力带动驱动齿旋转，驱动齿带动相啮合的齿轮臂转动，使侧臂带动变形部对数控机床所加工的工件进行夹持，本发明通过对夹持端设置可自由螺纹伸缩的圆杆，对工件的被夹持面进行适配，机械爪的抓取面的抓取点位与工件接触面更广，使整体机械爪对工件抓取的契合度更高，提高对工件抓取的稳定性，使数控机床对工件抓放时的精度得到提高，并具备针对抓取期间的减震缓压结构，以及对抓取压力和抓取位置的检测部件，保证对不同质地类型工件抓取期间的稳定性和适配性，解决现有单一抓取面的机械爪，对工件抓取面单一，只能专型专用，导致抓取适配度低，对于数控机床加工的工件的抓取适配面、压力适配度、抓取位置的适配均相对薄弱，不利于数控机床对工件加工的精度的问题。

附图说明

图1为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的整体示意图；

图2为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的骨架部顶部示意图；

图3为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的骨架部底部示意图；

图4为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的变形部示意图；

图5为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的变形部背部示意图；

图6为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的第二装配盒示意图；

图7为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的盖板示意图；

图8为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的触头部示意图；

图9为本发明一种应用于数控机床的智能机械手的深度相机示意图。

图中：1、骨架壳；2、伺服电机；3、骨架部；301、中架；302、侧臂；303、第一连接杆；304、第二连接杆；305、齿轮臂；306、驱动齿；307、输入轴；4、变形部；401、第一装配盒；402、触头部；4021、圆杆；4022、螺纹；4023、橡胶套；403、第二装配盒；404、盖板；405、压力传感器；406、插杆；407、弹簧；408、背板；409、六角螺母；410、轴承；5、深度相机；6、定位座。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1至图9所示，本发明提供了一种应用于数控机床的智能机械手，包括：

变形部4，用于与工件的夹持面相配合；

骨架部3，与变形部4连接，所述变形部4固定装配于骨架部3的端部；

驱动部，与骨架部3连接，所述骨架部3位于驱动部中部；

探测部，用于探测工件位置，所述探测部固定安装于驱动部的顶部；通过探测部检测变形部4与加工所需的被夹持工件之间的间距，通过驱动部驱动骨架部3开合，使装配于骨架部3上的变形部4实现开合运动，基于作开合运动的变形部4对工件夹持，以配合数控机床对工件进行数控加工。

作为本发明的一种实施例，如图4至图8所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述变形部4分别与骨架部3的夹持端固定连接，所述变形部4包括：

装配部，与骨架部3连接，所述装配部固定安装于骨架部3的开合端；

触头部402，与装配部连接，所述触头部402设置于装配部外侧，且触头部402尾部插设于装配部内部；

伸缩部，用于缓冲触头部402的压力，所述伸缩部设置于装配部中部；

检测部，与装配部连接；通过装配部对触头部402、伸缩部和检测部转配支撑，由触头部402与工件的被夹持面接触，伸缩部基于其弹性伸缩可能够使触头部402对工件接触期间的冲击压力进行缓冲，以降低对工件的伤害，并由检测部对触头部402与工件夹持之间的压力进行检测，其中检测到的压力数值与伸缩部产生的弹性压力中和运算。

作为本发明的一种实施例，如图4至图7所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述装配部包括：

第一装配盒401，用于触头部402支撑；

第二装配盒403，与第一装配盒401连接，所述第二装配盒403与第一装配盒401背部一体化安装固定，且第一装配盒401与第二装配盒403之间向背设置；

盖板404，与第二装配盒403连接，所述盖板404盖设于第二装配盒403的开口处，所述盖板404的拐角处可中部通过螺栓与第二装配盒403固定连接；

背板408，与骨架部3连接，所述背板408设置于盖板404，且伸缩部位于背板408与盖板404之间；

通过第一装配盒401对触头部402支撑，且触头部402与工件的接触端伸出第一装配盒401，通过第二装配盒403对触头部402尾部安装固定，通过盖板404对第二装配盒403内的触头部402尾部进行防护，伸缩部使背板408与盖板404之间具有弹性缓冲效果。

作为本发明的一种实施例，如图8所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述触头部402，至少设置一组，所述触头部402沿第一装配盒401内腔等距离设置，所述触头部402包括：

圆杆4021，用于接触工件的被夹持面，所述圆杆4021为不锈钢材料制作，且圆杆4021的端部为半球结构，以降低单根圆杆4021端部与工件之间的接触面积，以点式接触，从而使数根圆杆4021的半球面之间更好的配合与工件的外结构面接触，使变形部4与工件之间接触的配合度更好；

螺纹4022，设置于圆杆4021上，所述螺纹4022开设于圆杆4021的尾部外围，且螺纹4022在圆杆4021上的长度超过圆杆4021长度的一般，所述圆杆4021的螺纹4022插设于第二装配盒403内；

橡胶套4023，设置于圆杆4021上，所述橡胶套4023远离螺纹4022对圆杆4021的半球端上套设，以提高圆杆4021的半球端与工件之间接触的摩擦力，使工件被夹持后的稳定性大大提高，同时减少圆杆4021与工件之间直接接触的磨损；

六角螺母409，用于螺纹移动圆杆4021，且六角螺母409沿第二装配盒403内腔等距离设置，并与圆杆4021数量可位置相对应，所述六角螺母409与圆杆4021的螺纹4022螺纹套设；

轴承410，与六角螺母409和第二装配盒403连接，所述轴承410沿第二装配盒403内腔等距离设置，且数量和位置与六角螺母409之间，所述轴承410位于六角螺母409与第二装配盒403内壁之间，所述轴承410的外轴套与第二装配盒403内壁固定连接，所述轴承410的内轴承与六角螺母409固定连接；

由第二装配盒403内的六角螺母409对圆杆4021尾部进行螺纹支撑，通过对每组圆杆4021伸出第一装配盒401外的长度不同，形成不同的抓取面，以适配不同的结构外形的工件抓取使用，在圆杆4021的伸出长度需要调节时，工人对圆杆4021一端捏合，并同时对六角螺母409旋转，使圆杆4021的螺纹4022在六角螺母409内螺纹移动，实现对圆杆4021的使用位置伸缩调整。

作为本发明的一种实施例，如图7所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述伸缩部包括：

插杆406，与盖板404和背板408连接，所述插杆406分别设置于盖板404的拐角处，所述插杆406一端与盖板404固定连接，所述插杆406远离盖板404的一端对背板408的拐角处贯穿插设；

弹簧407，设置于插杆406上，所述弹簧407套设于插杆406上，且弹簧407两端分别与盖板404和背板408固定连接；

通过弹簧407使盖板404与背板408之间得到弹性连接，通过插杆406对盖板404的移动方向进行导向支撑。

作为本发明的一种实施例，如图7所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述检测部包括：

压力传感器405，设置于盖板404上，所述压力传感器405的外壳背部与盖板404固定连接，且压力传感器405的探测端面向背板408；

在变形部4与工件接触，且对工件施压期间，圆杆4021的压力会传递至第二装配盒403的盖板404上，使得盖板404上的压力传感器405的检测端对背板408压紧，同时对该压力进行检测，得到压力数据，以助于数控机床操作人员更好的控制对工件抓取的压力。

作为本发明的一种实施例，如图1至图3所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述骨架部3的尾端设置于骨架壳1内，所述骨架部3包括：

夹持部，与变形部4连接；

传动部，与夹持部连接；

通过传动部将驱动部的动力传递至夹持部，使夹持部带动变形部4的端部进行开合运动，以对数控加工的工件进行夹持。

作为本发明的一种实施例，如图2至图3所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述夹持部包括：

中架301，与传动部连接，所述中架301尾端固定安装于骨架壳1内；

侧臂302，至少设置两组，并与背板408连接，所述侧臂302分别对称设置于中架301的两侧；

第一连接杆303，至少设置两组，并与中架301和侧臂302连接，所述第一连接杆303一端与中架301和骨架壳1通过转轴转动连接，且第一连接杆303远离中架301一端通过转轴与侧臂302转动连接；

第二连接杆304，至少设置两组，并与中架301和侧臂302连接，所述第二连接杆304一端与中架301通过转轴转动连接，所述第二连接杆304远离中架301一端通过转轴与侧臂302转动连接，所述第二连接杆304与第一连接杆303平行设置；

通过第一连接杆303和第二连接杆304使侧臂302与中架301转动连接。

作为本发明的一种实施例，如图2至图3所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述传动部包括：

齿轮臂305，设置两组，并与中架301和侧臂302连接，所述齿轮臂305设置于中架301底部，所述齿轮臂305一端与侧臂302通过转轴转动连接，所述齿轮臂305远离侧臂302一端设置为半圆齿牙式结构，所述齿轮臂305远离侧臂302一端通过转轴与中架301和骨架壳1转动连接，所述齿轮臂305之间啮合；

驱动齿306，与中架301和齿轮臂305连接，所述驱动齿306转动连接于中架301底部，所述驱动齿306与其中一组齿轮臂305的齿牙端啮合；

输入轴307，与驱动齿306连接，所述输入轴307设置于中架301顶部，所述输入轴307底端与驱动齿306的圆心固定连接；

所述驱动齿306旋转后，同步带动齿轮臂305旋转，基于齿轮臂305之间的啮合，使齿轮臂305之间旋转始终保持相向旋转后向背旋转，且使侧臂302端部之间形成夹合或分开运动，进而侧臂302端部安装的变形部4即可对工件进行夹持。

作为本发明的一种实施例，如图1所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述驱动部包括：

骨架壳1，与骨架部3连接；

伺服电机2，设置于骨架壳1上，并与输入轴307连接，所述伺服电机2固定安装于骨架壳1的顶部，且伺服电机2的驱动端穿设骨架壳1与输入轴307固定连接；

伺服电机2给予驱动齿306传递旋转动力，使驱动齿306能够对齿轮臂305传递旋转力，所述伺服电机2的驱动端装配有电磁制动器。

作为本发明的一种实施例，如图9所示，一种应用于数控机床的智能机械手还包括，所述探测部包括：

深度相机5，用于探测待抓取工件的位置；

定位座6，与深度相机5和中架301连接，所述定位座6底部与骨架壳1顶部固定连接，且深度相机5的背部安装于定位座6上，所述深度相机5的探摄端面向变形部4；

通过深度相机5对变形部4与数控加工的工件之间距离进行探测，以助于整体机械手能够更好的对工件进行抓取。

工作原理：将本申请智能机械手对数控机床的机械臂或位移机构连接，以配合数控机床对工件进行上下料抓取，并将本申请中的电器机构的控制线路与所配合使用的数控机床的计算主机进行连接，由数控机床的计算主机统一操作，以配合数控机床的加工频率。

作业期间，通过深度相机5对变形部4与需要数控加工的工件之间距离进行探测，随后由数控机床的机械臂使本申请机械爪移动，使变形部4置于工件的两侧，伺服电机2驱动驱动齿306旋转，驱动齿306旋转后，同步带动齿轮臂305旋转，基于齿轮臂305之间的啮合，使齿轮臂305之间旋转始终保持相向旋转或向背旋转，且使侧臂302端部之间形成夹合或分开运动，进而侧臂302端部安装的变形部4即可对工件进行夹持。

在变形部4与工件接触，且对工件施压期间，圆杆4021的压力会传递至第二装配盒403的盖板404上，使得盖板404上的压力传感器405的检测端对背板408压紧，同时对该压力进行检测，得到压力数据，以助于数控机床操作人员更好的控制对工件抓取的压力。

而面对加工的工件规格批次不同，工人可对圆杆4021一端捏合，并同时对六角螺母409旋转，使圆杆4021的螺纹4022在六角螺母409内螺纹移动，实现对圆杆4021的使用位置伸缩调整，形成不同的抓取面，以适配不同的结构外形的工件抓取使用，使整体机械爪对工件抓取的契合度更高，提高对工件抓取的稳定性，使数控机床对工件抓放时的精度得到提高。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。