旋转式机械手的制作方法

本实用新型涉及一种机械手，特别是涉及一种旋转式机械手，属于加工装备技术领域。

背景技术：

现有的部分汽车内饰组件采用IMD技术制造，IMD模内装饰技术采用表面装饰性材料背面注塑成型。由于传统的三轴机械手运动方式的限制，无法实现在对开的模具一侧贴放表面装饰性材料，如无纺布等，同时对另一侧注塑完成的工件进行取件。采用多轴机械人完成该工序则大幅提升了生产成本，工作效率也低于三轴机械手。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种旋转式机械手，实现分别对对开的模具内取放原材料及工件。

本实用新型技术方案如下：一种旋转式机械手，包括三轴机械臂，所述三轴机械臂设有两个对向旋转驱动装置，所述旋转驱动装置包括直线驱动装置、异形齿轮和齿条组件，所述两个对向旋转驱动装置的旋转组件分别设有原料抓取组件和工件抓取组件，所述直线驱动装置固定连接于所述三轴机械臂，所述齿条由所述直线驱动装置驱动，所述旋转组件铰接于所述三轴机械臂，所述旋转组件设有与齿条啮合的异形齿轮，所述齿条移动时所述旋转组件分别带动所述原料抓取组件和工件抓取组件转动至所述三轴机械臂的相对两侧。

本实用新型在原有三轴机械臂基础上通过增加对向旋转驱动装置，由直线驱动装置驱动齿条移动，进而驱动与齿条啮合的旋转组件进行转动，带动原料抓取组件和工件抓取组件在水平位置与竖直位置之间转换。由于两个旋转驱动装置转动方向相反设置，料抓取组件和工件抓取组件处于竖直位置时可位于三轴机械臂的相对两侧，与开模后的模具型腔所对应，利用三轴机械臂的运动可方便的实现原料抓取放置到模具型腔内，以及从模具型芯内抓取生产完成的工件。

进一步的，所述直线驱动装置为气缸，所述气缸固定于三轴机械臂的末端，所述齿条与气缸伸缩杆固定连接。

进一步的，为了便于控制旋转组件的转动位置，所述旋转组件包括连接板和异形齿轮，所述异形齿轮设有与齿条啮合的齿，所述异形齿轮与三轴机械臂铰接，所述连接板与异形齿轮固定连接，所述气缸的底端和侧壁设有限位柱，所述限位柱用于限制连接板的转动角度。

由于在汽车内饰件生产过程中，表面装饰性材料往往是柔性材质，而柔性材质中常选用无纺布一类具有孔眼的透气布料，因此在现有技术中所采用的真空吸附式抓取组件由于透气布料不具备密闭功效，无法使吸盘建立低压环境，也就无法对材料进行抓取。故进一步的，为了适应无纺布等透气材质原料的抓取，所述原料抓取组件包括框架和若干针刺组件，所述针刺组件与框架固定连接，所述框架与旋转组件固定连接，所述针刺组件的顶面构成原料抓取面，所述针刺组件包括与所述原料抓取面呈5～80°夹角方向伸缩的刺针。

进一步的，所述针刺组件包括斜抽气缸，所述斜抽气缸包括缸体，所述缸体两侧设有对称布置的由缸体驱动的滑块，所述刺针与所述滑块固定连接。

进一步的，所述缸体设有倾斜导孔，所述刺针设置于倾斜导孔内。

优选的，每个所述滑块连接有两根刺针。

进一步的，所述针刺组件与框架间设有弹性组件。

进一步的，为了有效的向模具内置入柔性材料，所述框架设有若干弹性顶块组件，所述弹性顶块组件包括套管、顶杆、顶块和弹簧，所述套管与框架固定连接，所述顶杆的尾端设置在套管内，所述顶杆的头端与顶块固定连接，所述弹簧套设在顶杆上并连接于顶块和套管之间。弹性顶块组件在柔性材料放入模具过程中，对柔性材料提供一定的支撑，以便于模具内刺针刺穿柔性材料。

本实用新型所提供的技术方案的优点在于：在三轴机械臂基础上通过旋转驱动装置实现了水平平面与竖直平面内旋转转换，以便适应于在传送带与对开的模具内取放原料及工件，相比于采用多轴机械臂动作效率更高。采用针刺组件可完全适应于无纺布等柔性透气原料的抓取，相比真空吸附更适应于汽车内饰件的生产。该旋转式机械手结构简单，易于操控。

附图说明

图1为旋转式机械手结构示意图。

图2为旋转驱动装置结构示意图。

图3为针刺组件结构示意图。

图4为弹性顶块组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

请结合图1及图2所示，本实施例所涉及的旋转式机械手是对三轴机械臂的改进，其包括三轴机械臂1，在三轴机械臂1的末端设有转动方向相反的两个异形齿轮旋转驱动装置2。即图中前一个旋转驱动装置2的旋转组件3以顺时针方向从XY平面转向XZ平面，后一个旋转驱动装置2的旋转组件3以逆时针方向从XY平面转向XZ平面。如图2所示，旋转驱动装置2包括直线驱动装置、齿条4和旋转组件3，直线驱动装置采用直线气缸5，直线气缸5固定于三轴机械臂1的末端，齿条4与直线气缸5伸缩杆固定连接，齿条4在直线气缸5作用下沿Z轴方向移动。旋转组件3包括连接板6和异形齿轮7，异形齿轮7设有与齿条4啮合的齿，异形齿轮7与三轴机械臂1铰接以实现异形齿轮7的转动。本实施例异形齿轮7与直线气缸5的缸体铰接，效果是一样的。连接板6与异形齿轮7固定连接，在直线气缸5的XY平面底端以及XZ平面侧壁设有限位柱8。直线气缸5驱动齿条4沿Z轴方向移动时，异形齿轮7绕铰接轴转动，带动连接板6转动，限位柱8则用于限制连接板6在XY平面和XZ平面间不超过90°转动。应当指出的是，限位柱8的作用是控制连接板6的运动范围，具体运动范围的确定应根据实际使用情况而定，不应受到本实施例所表述的90°限制。

两个旋转驱动装置2的旋转组件3分别设有原料抓取组件9和工件抓取组件10，即连接板6连接有原料抓取组件9和工件抓取组件10。当两个旋转驱动装置2的连接板6由XY平面转动至XZ平面时，则带动原料抓取组件9和工件抓取组件10转动至三轴机械臂1的相对两侧，与开模后的模具内腔相对。其中工件抓取组件10可采用现有技术中常用的夹持类机构实现，在此不再赘述。原料抓取组件9如图1及图3所示，包括框架11和若干针刺组件12，针刺组件12与框架1通过弹性组件13固定连接，框架11与旋转组件3的连接板6固定连接。针刺组件12包括斜抽气缸14以及与原料抓取面呈5～80°夹角方向伸缩的刺针16，斜抽气缸14包括缸体，缸体两侧设有对称布置的由缸体驱动的滑块15，刺针16与滑块15固定连接。斜抽气缸14的顶面17即针刺组件12的顶面构成原料抓取面。缸体设有倾斜导孔18，每个滑块15连接有两根刺针16，刺针16设置于倾斜导孔18内。

为了有效的向模具内置入柔性材料，原料抓取组件10还设置了与框架11固定连接的若干弹性顶块组件19，弹性顶块组件19包括套管20、顶杆21、顶块22和弹簧23，套管20与框架11固定连接，顶杆21的尾端设置在套管20内，顶杆21的头端与顶块22固定连接，弹簧23套设在顶杆21上并连接于顶块22和套管20之间。弹性顶块组件19在柔性材料放入模具过程中，对柔性材料提供一定的支撑，以便于模具内刺针刺穿柔性材料。

该旋转式机械手的工作过程是这样的，原料及注塑完成工件的传送带在XY平面内运行，原料抓取组件9由旋转驱动装置2驱动，斜抽气缸14的顶面17构成原料抓取面呈XY平面方向时，三轴机械臂1移动使原料抓取组件9达到无纺布原料位置。Z轴方向移动三轴机械臂1使斜抽气缸14的顶面17与无纺布原料接触，斜抽气缸14动作，刺针16刺入无纺布原料完成抓取。三轴机械臂1移动使无纺布原料对准模具内腔，通过弹性顶块组件19与模具内刺针的配合使无纺布原料置入模具内腔，斜抽气缸14动作收回原料抓取组件9的刺针16。三轴机械臂1移动使工件抓取组件10对准模具内注塑成型的工件，由工件抓取组件10对工件进行抓取。三轴机械臂1再次移动，可完成注塑工件的后处理工序，例如流道切割，完成后由旋转驱动装置2动作，使工件抓取组件10由XZ平面转向XY平面，工件抓取组件10释放工件，将其置于传送带。