出一个气缸活塞杆固定板23，Y轴气缸21的活塞杆固定连接至气缸活塞杆固定板23。
[0031]工作时，Y轴气缸21的活塞杆带动气缸活塞杆固定板23运动，使得与气缸活塞杆固定板23相连的Y轴基板20通过Y轴滑块沿Y轴导轨19进行往复移动。
[0032]进一步的，本实施例的Y轴单元还包括一 Y轴拖链24，Y轴拖链24的结构与X轴拖链12相同。Y轴基板20上设置有Y轴拖链上固定板25 ;Υ轴铝型材17上设置有Y轴拖链下固定板26。Y轴拖链24的两端分别连接Y轴拖链上固定板25和Y轴拖链下固定板26。Y轴拖链下固定板26也为长形槽状结构，与X轴拖链下固定板14的作用相同，能够对Y轴拖链2起到引导限制作用。Y轴气缸21的气管和控制线由电气控制箱11引出后，通过X轴拖链12和Y轴拖链24到达Y轴气缸21的位置；同样的，在Y轴单元运动过程中，Y轴拖链24能够对于Y轴气缸21的气管和控制线起到限制和引导作用，保证其使用寿命。
[0033]进一步的，Y轴铝型材17上还设置有油压缓冲器安装板27。参考图3所示，由于Y轴气缸21安装于Y轴气缸固定板22上，Y轴气缸固定板22的位置为Y轴气缸21活塞杆的最小行程；油压缓冲器安装板27通过内六角螺钉固定在与Y轴气缸固定板22相对、且相隔一定直线距离的位置处，该距离的长度大致等于Y轴气缸21活塞杆的最大行程；相应的，在油压缓冲器安装板27和Y轴气缸固定板22上各设置一个油压缓冲器28，用于减小紧急制动对Y轴气缸21的损害。
[0034]参考图1和图4，所述Z轴单元包括a轴铝型材29、固定连接至所述Y轴基板20的Z轴基座30。Z轴铝型材29沿Z轴方向延伸，且其一侧面上设置带有Z轴滑块(未示出)的Z轴导轨31。本实施例中，设置一条Z轴导轨31，其上有两个Z轴滑块；在其他实施例中，根据具体的工作需要，Z轴滑块和Z轴导轨可以选择设置为其他数量。两个Z轴滑块通过内六角螺钉与Z轴基座30固定连接。Z轴基座30上还安装有Z轴气缸32。Z轴铝型材29的底端设置有Z轴下连接板33，Z轴气缸32的活塞杆固定连接至Z轴下连接板33。Z轴铝型材29的底端还设置有扩展连接板34，扩展连接板34上设置有至少4个内六角螺钉，通过内六角螺钉安装用于安装作业工具的吸盘或夹具等。
[0035]工作时，Z轴气缸32活塞杆通过Z轴下连接板33带动Z轴铝型材29，基于Z轴滑块和Z轴导轨31间的滑动关系，使得Z轴铝型材29沿Z轴方向进行往复运动。
[0036]进一步的，Z轴单元还包括Z轴拖链35，Z轴拖链35的结构与X轴拖链12相同。Z轴铝型材29上部设置Z轴拖链上固定板36，Y轴基板20 (图3中示出)上部设置Z轴拖链下固定板37。Z轴拖链35的两端分别连接Z轴拖链上固定板36和Z轴拖链下固定板37。Z轴气缸32的气管和控制线由电气控制箱11引出后，依次通过X轴拖链12和Y轴拖链24后，再经过Z轴拖链35，达到Z轴气缸32处；同样的，在Z轴单元运动过程中，Z轴拖链35能够对于Z轴气缸32的气管和控制线起到限制和引导作用，保证其使用寿命。
[0037]进一步的，Z轴导轨31的上端处设置上挡块38。Z轴基座30的上下两端各设置一个Z轴油压缓冲器39。在Z轴单元工作过程中，Z轴油压缓冲器39与上挡块38和Z轴下连接板33的配合工作能够同样的减小紧急制动对Z轴气缸32的损害。
[0038]对于上述完整的本实施例，根据不同的作业情况，将所需的作业工具通过吸盘、夹具固定在扩展连接板34上。通过X轴单元、Y轴单元、Z轴单元的分别在X轴、Y轴、Z轴的运动以进行扩展连接板34的位置调整，并通过其上安装的作业工具进行具体的作业。
[0039]作为优选的，参考图2，在X轴单元中，固定方钢2上还设置有取物感应块40和置物感应块41。相应的，在X轴基板4的下表面设置取物感应装置(未示出)和置物感应装置(未示出)。取物感应装置和置物感应装置可以为红外感应器，激光感应器，或是其他的物体探测装置；在X轴基板4运动至取物感应块40处，取物感应装置感应到取物感应块40后停止，该位置为预设的取物位置，此时Z轴单元的Z轴铝型材29可向下运动，由扩展连接板34进行取物。置物感应块41与置物感应装置工作方式与取物感应块40和设置取物感应装置类似，用于控制置物过程。根据不同的工作情况，取物感应块40和置物感应块41，以及设置取物感应装置和置物感应装置的设置位置可以改变。
[0040]作为优选的，参考图3，Y轴基板20的下端还设置有防落气缸42，防落气缸42通过防落气缸安装板43固定在Y轴基板20上，在防落气缸杆上装一弹簧，在机械手运动过程中，由于故障等特殊原因突然没气源时，通过弹簧的作用力使防落气缸杆顶住手臂，防止Z轴手臂由于重力作用坠落造成事故；气源压力正常时，气缸杆缩回。
[0041]所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种三自由度机械手，其特征在于，包括:分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置的X轴单元、Y轴单元和Z轴单元； 所述X轴单元，包括:沿X轴方向延伸的固定方钢，所述固定方钢上表面设置带有X轴滑块的X轴导轨，所述X轴滑块上固定有X轴基板，所述X轴基板上设置一伺服电机，所述伺服电机的电机轴上设置一滚轮；所述固定方钢上沿所述X轴导轨还设置有皮带，所述皮带通过皮带轮与所述滚轮相连； 所述Y轴单元，包括:一端固定在所述X轴基板上、且沿Y轴方向延伸的Y轴铝型材，所述Y轴铝型材的一侧面上设置带有Y轴滑块的Y轴导轨，所述Y轴滑块上固定有Y轴基板；所述Y轴铝型材另一端设置有Y轴气缸，所述Y轴气缸的活塞杆固定连接至所述Y轴基板； 所述Z轴单元，包括:Z轴铝型材、固定连接至所述Y轴基板的Z轴基座；所述Z轴铝型材沿Z轴方向延伸，且其一侧面上设置带有Z轴滑块的Z轴导轨，所述Z轴滑块与所述Z轴基座固定连接；所述Z轴基座上还设置有Z轴气缸，所述Z轴气缸的活塞杆固定连接至所述Z轴铝型材的底端；所述Z轴铝型材的底端还设置有用于安装作业工具的扩展连接板。2.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述X轴单元还包括X轴拖链；所述X轴基板上设置X轴拖链上固定板，所述固定方钢上设置X轴拖链下固定板；所述X轴拖链的两端分别连接所述X轴拖链上固定板和X轴拖链下固定板，所述伺服电机的电源线和控制线置于所述X轴拖链内。3.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述固定方钢的两端分别设置有左极限感应块和右极限感应块；所述X轴基板下表面的左右两端分别设置左极限感应装置和右极限感应装置。4.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述固定方钢上设置有取物感应块和置物感应块；所述X轴基板下表面设置有取物感应装置和置物感应装置。5.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述Y轴单元还包括Y轴拖链；所述Y轴基板上设置Y轴拖链上固定板，所述Y轴铝型材上设置Y轴拖链下固定板，所述Y轴拖链的两端分别连接所述Y轴拖链上固定板和Y轴拖链下固定板，所述Y轴气缸的气管和控制线置于所述Y轴拖链内。6.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述Y轴铝型材上，于Y轴气缸活塞杆的最大和最小行程位置处，各设置一个Y轴油压缓冲器。7.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述Y轴基板的下端还设置有防落气缸，用于防止所述实例中机械手气源出现故障时Z轴铝型材自由下落。8.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述Z轴单元还包括Z轴拖链；所述Z轴铝型材上部设置Z轴拖链上固定板，所述Y轴基板上部设置Z轴拖链下固定板；所述Z轴拖链的两端分别连接所述Z轴拖链上固定板和Z轴拖链下固定板，所述Z轴气缸的气管和控制线置于所述Y轴拖链内。9.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述Z轴铝型材通过Z轴下连接板与所述Z轴铝型材的底端固定连接，所述Z轴导轨的上端处设置上挡块；所述Z轴基座的上下两端各设置一个Z轴油压缓冲器。10.根据权利要求1所述的三自由度机械手，其特征在于，所述扩展连接板上设置有用于安装作业工具的吸盘和/或夹具。
【专利摘要】本发明公开了一种三自由度机械手，包括分别沿空间直角坐标系的X轴、Y轴、Z轴方向设置的X轴单元、Y轴单元和Z轴单元；本发明实现了三个自由度、每个自由度的控制行程可以根据需要进行调整，满足多种工业现场需求；伺服电机与直线气缸响应速度快且准，提高了工作精度和生产效率；负载能力强，工作过程安全可靠；机械手末端执行装置为开放性扩展连接板，可以根据需求连接不同的治具配合实际需求。
【IPC分类】B25J9/04
【公开号】CN105563476
【申请号】CN201510337811
【发明人】潘海鹏, 章熠超, 安云凤, 许伟
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年6月17日