机器手浮动自适应结构装置的制作方法

本发明涉及智能装配领域的一种机械手末端内部驱动结构装置，具体涉及了一种机器手浮动自适应结构装置，用于轴类零件的自动化安装。

背景技术：

随着国内经济的发展，劳动力资源的日益匮乏，生产批量越来越大，要求的自动化水平也要越来越高，目前大部分零件靠人工的安装，即使用机械手也会遇到定位误差和加工误差导致轴类零件挤压装入时出现刚性挤压而装配失败。此发明有效的给机械手提供两个角度补偿，和两个位移补偿实现柔性安装，提高自动化装配的成功性。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种机器手浮动自适应结构装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括旋转浮动装置、前后浮动装置和左右浮动装置；旋转浮动装置一端安装在机械手的六轴法兰端部，旋转浮动装置另一端安装有前后浮动装置，前后浮动装置上安装有左右浮动装置，左右浮动装置上安装三爪卡盘。

所述的旋转浮动装置包括固定法兰、固定平衡板、旋转球头轴、旋转浮动板一、旋转浮动板二；固定法兰固定安装到六轴法兰端部，固定平衡板固定在固定法兰上，固定平衡板的中心固定安装连接旋转球头轴的根部，旋转球头轴球状端部的对称两侧均固定有一个圆形凸轴作为旋转移动头，两个旋转移动头侧方分别设有旋转浮动板一和旋转浮动板二，旋转浮动板一和旋转浮动板二之间通过连接杆固定连接；旋转浮动板一和旋转浮动板二在靠近旋转球头轴球状端部的一侧均开设成半球槽，旋转球头轴球状端部的两半球部分分别嵌装于旋转浮动板一和旋转浮动板二的半球槽中形成球铰连接；同时旋转浮动板一和旋转浮动板二的半球槽槽壁中部开设有条形通槽，旋转浮动板一和旋转浮动板二的条形通槽位于同一平面上，两侧的旋转移动头分别嵌装在旋转浮动板一和旋转浮动板二的半球槽的条形通槽中；固定平衡板的四角均安装有一个浮动平衡气缸，每个浮动平衡气缸的输出端均经旋转接触头和旋转浮动板一或者旋转浮动板二的一角接触连接，旋转浮动板一、旋转浮动板二在远离固定平衡板的端面均固定连接到中间连接板，中间连接板上安装有前后浮动装置。

所述的前后浮动装置包括大气缸、推板、双向组合滑块、前后导轨和左右导轨；两个大气缸通过大气缸支架安装到中间连接板上，大气缸的输出端和各自的推板的中部固定连接，推板的两侧均固定安装有双向组合滑块；中间连接板上的两侧设有两条平行导轨作为前后导轨，每个大气缸对应的推板两侧的双向组合滑块一端分别嵌装于前后导轨的两根导轨上并沿前后导轨移动；左右浮动装置的浮动板在靠近前后浮动装置一端面布置有两条平行导轨作为左右导轨，其中一大气缸对应的推板两侧的双向组合滑块另一端嵌装于左右导轨的一根导轨上并沿左右导轨移动，另一大气缸对应的推板两侧的双向组合滑块另一端嵌装于左右导轨的另一根导轨上并沿左右导轨移动。

所述的左右浮动装置包括小气缸、半球头和浮动板，浮动板在靠近前后浮动装置一端面的四角均通过气缸支架安装有一个小气缸，小气缸的输出杆固定有半球头，四个小气缸的半球头均顶接在件中间连接板四角的侧面，浮动板在远离前后浮动装置一端面固定安装三爪卡盘。

四个浮动平衡气缸的输出端分别经各自的旋转接触头和旋转浮动板一端面靠外侧的两角和旋转浮动板二端面靠外侧的两角接触连接。

所述的前后导轨和左右导轨均沿垂直于旋转球头轴的轴向方向布置。

所述的小气缸的输出杆轴向沿平行于左右导轨方向布置。

本发明是在机械手和卡抓中间具备了柔性连接，实现了一个旋转浮动和两个位移浮动的结构，从而实现工件安装时的误差调整，弥补机器手的微小误差实现柔性自适应安装和运动。

本发明具有的有益效果是：

本发明能实现柔性自动装配轴类零件，当轴孔配合出现微小误差的时候，机器人可通过浮动自适应装置起到自动调整，保证轴孔准确配合，并装配成功，提高柔性装配准确性，减少人工干预，提高装配精度和效率。

本发明在机械手和卡爪之间安装了的柔性结构装置提高了轴类零件的自动化安装，提升生产效率，减少员工劳动强度。

附图说明

图1是本发明整体的三维视图。

图2是本发明旋转浮动装置的主视图；

图3是本发明前后浮动装置的俯视图；

图4是本发明左右浮动装置的主视图；

图5是旋转浮动装置局部零件三维视图(包括旋转移动头和旋转浮动板)。

图中：旋转浮动装置a、前后浮动装置b、左右浮动装置c；1、六轴法兰，2、固定法兰，3、固定平衡板，4、浮动平衡气缸，5、旋转接触头，6、旋转浮动板一，7、中间连接板，8、旋转移动头，9、旋转浮动板二，10、旋转球头轴，11、大气缸支架，12、大气缸，13、推板，14、双向组合滑块，15、前后导轨，16、左右导轨，17、小气缸，18、半球头，19、气缸支架，20、浮动板，21三爪卡盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明安装在机械手末端，具体实施包括旋转浮动装置、前后浮动装置和左右浮动装置，主要是通过自适应调整装配工件各个方向上的自由度以达到准确装配。

如图1所示，旋转浮动装置a一端安装在机械手的六轴法兰1端部，旋转浮动装置a另一端安装有前后浮动装置b，前后浮动装置b上安装有左右浮动装置c，左右浮动装置c上安装三爪卡盘21。

如图2所示，旋转浮动装置a包括固定法兰2、固定平衡板3、旋转球头轴10、旋转浮动板一6、旋转浮动板二9；固定法兰2固定安装到六轴法兰1端部，固定平衡板3固定在固定法兰2上，固定平衡板3的中心固定安装连接旋转球头轴10的根部，旋转球头轴10轴向垂直于固定平衡板3布置，旋转球头轴10的根部为杆状，旋转球头轴10的端部为球状，旋转球头轴10球状端部的对称两侧均固定有一个圆形凸轴作为旋转移动头8，圆形凸轴直径小于旋转球头轴10球状端部的直径，两个旋转移动头8的连线方向垂直于旋转球头轴10轴向，两个旋转移动头8侧方分别设有旋转浮动板一6和旋转浮动板二9，旋转浮动板一6和旋转浮动板二9也分别位于旋转球头轴10球状端部的对称两侧，拼合成如固定平衡板3的矩形板，旋转浮动板一6和旋转浮动板二9之间通过连接杆固定连接。

旋转浮动板一6和旋转浮动板二9在靠近旋转球头轴10球状端部的一侧均开设成半球槽，旋转球头轴10球状端部的两半球部分分别嵌装于旋转浮动板一6和旋转浮动板二9的半球槽中形成球铰连接；同时旋转浮动板一6和旋转浮动板二9的半球槽槽壁中部开设有条形通槽，旋转浮动板一6和旋转浮动板二9的条形通槽位于同一平面上，两侧的旋转移动头8分别嵌装在旋转浮动板一6和旋转浮动板二9的半球槽的条形通槽中；这样旋转球头轴10和两个旋转移动头8连接，两个旋转移动头8卡入旋转浮动板一6和旋转浮动板二9，旋转浮动板一6和旋转浮动板二9连接固定中间形成球孔槽，球孔槽中间嵌装旋转球头轴10球状端部。

固定平衡板3的四角均安装有一个浮动平衡气缸4，每个浮动平衡气缸4的输出端均经旋转接触头5和旋转浮动板一6或者旋转浮动板二9的一角接触连接，具体地四个浮动平衡气缸4的输出端分别经各自的旋转接触头5和旋转浮动板一6端面靠外侧的两角和旋转浮动板二9端面靠外侧的两角接触连接，旋转浮动板一6、旋转浮动板二9在远离固定平衡板3的端面均固定连接到中间连接板7，中间连接板7上安装有前后浮动装置。

当工件收到力的作用后，带动中间连接板7可以延旋转球头轴10旋转，然后通过旋转挤压，四个浮动平衡气缸4伸出连接到旋转浮动板一6和旋转浮动板二9整体形成的四角，带动旋转浮动板一6和旋转浮动板二9整体绕球铰在旋转移动头8限位下旋转，实现新的平衡。中间连接板7会带动三爪卡盘21一起旋转。由此通过旋转浮动装置连接后中间连接板7以及与其安装连接的左右浮动装置和前后浮动装置的整体具有了两个旋转随动的自由度。

如图3所示，前后浮动装置b包括大气缸12、推板13、双向组合滑块14、前后导轨15和左右导轨16；两个大气缸12通过大气缸支架11安装到中间连接板7的两侧部上，大气缸12的输出端和各自的推板13的中部固定连接，推板13的两侧均固定安装有双向组合滑块14；中间连接板7上位于大气缸12的两侧设有两条平行导轨作为前后导轨15，每个大气缸12对应的推板13两侧的双向组合滑块14一端分别嵌装于前后导轨15的两根导轨上并沿前后导轨15移动；左右浮动装置c的浮动板20在靠近前后浮动装置b一端面中部布置有两条平行导轨作为左右导轨16，其中一大气缸12对应的推板13两侧的双向组合滑块14另一端嵌装于左右导轨16的一根导轨上并沿左右导轨16移动，另一大气缸12对应的推板13两侧的双向组合滑块14另一端嵌装于左右导轨16的另一根导轨上并沿左右导轨16移动；前后导轨15和左右导轨16均沿垂直于旋转球头轴10的轴向方向布置。

当工件收到力的作用后，大气缸12沿一个方向伸缩移动，另一个大气缸12沿另外方向伸缩移动，即通过一个气缸的拉伸另一个气缸的压缩带动浮动板20沿前后导轨15移动，实现新的平衡。这样就实现左右导轨16的移动，同时也带动三爪卡盘21的移动。由此通过前后浮动装置使得左右浮动装置c及其浮动板和三爪卡盘具有了前后随动的自由度。

如图4所示，左右浮动装置c包括小气缸17、半球头18和浮动板20，浮动板20在靠近前后浮动装置b一端面的四角均通过气缸支架19安装有一个小气缸17，小气缸17有四个分布在浮动板20四角，小气缸17的输出杆轴向沿平行于左右导轨16方向布置，小气缸17的输出杆固定有半球头18，四个小气缸17的半球头18均顶接在件中间连接板7四角的侧面，浮动板20在远离前后浮动装置b一端面固定安装三爪卡盘21，三爪卡盘21末端卡装有工件。

当工件收到力的作用后，两个小气缸17移动另外两个小气缸17向另外方向移动，通过两个气缸的拉伸两个气缸的压缩实现新的平衡。这样就实现浮动板20的移动，同时也带动三爪卡盘21的移动。由此通过前后浮动装置使得三爪卡盘21具有了左右随动的自由度。

本发明的工作过程如下：

机械手抓取轴类零件进行对孔装配，当轴中心和孔中心之间产生轻微偏差时，机械手继续向下施加压紧力，此时旋转球头轴10和旋转移动头8之间会产生旋转偏移量，浮动平衡气缸4和旋转浮动板6及旋转浮动板9相互作用保证旋转球头轴10和旋转移动头8之间只产生轻微旋转偏移，同时大气缸12和小气缸17分别作用在中间连接板7上，中间连接板7上固定有双向组合滑块14、前后导轨15和左右导轨16，可使自身具有前后左右4个方向上的浮动自由度，三爪卡盘21在三个装置的共同作用下可调整自身姿态使轴类零件准确安装进轴孔中。

由此，本发明能实现柔性自动装配轴类零件，提高柔性装配准确性，减少人工干预，提高装配精度和效率。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。