一种SCARA高速并联机械手制造技术

本发明专利技术涉及机械手设备技术领域，具体涉及一种SCARA高速并联机械手，该种SCARA高速并联机械手包括机架、旋转关节、移动关节、伺服电机和控制器；所述旋转关节包括一对主连杆和一对副连杆；所述移动关节包括柱体、吸头和电磁阀；由于SCARA机械手将子件装配到母件的过程中，需要通过机械爪的收缩伸开动作完成对子件的收放，机械爪的固定动作会对姿态不符的子件造成破坏，而影响到子件的装配效果；故此，本发明专利技术通过设置在移动关节上的吸头将装配的子件进行吸附释放操作，替代了夹持子件装配中机械爪的收缩伸开动作，提高了子件在垂直面的装配速度，配合SCARA水平面的高速移动，从而提升了SCARA高速并联机械手的装配效果。

A SCARA high speed parallel manipulator

【技术实现步骤摘要】
一种SCARA高速并联机械手
本专利技术涉及机械手设备
，具体涉及一种SCARA高速并联机械手。
技术介绍
SCARA是SelectiveComplianceAssemblyRobotArm的缩写，意思是一种应用于装配作业的机器人手臂；SCARA机器人有数个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向；还有一个移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动；高速并联机械手将驱动电机安装在静平台的机架上，配合从动臂采用的轻质连杆，使机械手终端获得很大的移动速度；这类机械手的结构轻便、响应快；它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业；关于SCARA高速并联机械手的介绍，可参见：赵庆,高速并联机械手高精度控制方法研究[D],天津:天津大学。目前SCARA高速并联机械手在用于目标物点到点的搬运工作中，相对水平面的高速运动，SCARA机械手在竖直方向的移动依靠机械手的夹持操作对零件进行抓取释放，降低了零件的装配速度，提高在竖直方向上的移动速度和对零件的抓取释放速度，成为了提高SCARA高速并联机械手装配效率研究改进的重点。现有技术中也出现了一些关于SCARA高速并联机械手的技术方案，如申请号为2017110818513的一项中国专利公开了一种部分解耦的SCARA高速并联机械手，应用于工业中的抓放拾取，属于并联机器人
；SCARA高速并联机械手的主体是两条运动支链，包括隐藏在固定基座内的电机、回转副、主动连杆、被动连杆，构成平面五杆机构；决定运动支链末端沿竖直方向移动和绕竖直方向转动的运动支链包括固定在主动连杆上的电机和隐藏在连杆内的同步带系统；该技术方案中的机械手基于平面五杆机构，结构简单，降低制造成本；除平面内的平动外，运动支链末端可产生独立的沿竖直方向的移动和绕竖直方向的转动，即运动学部分解耦，利于控制；但是该技术方案中未解决SCARA高速并联机械手在竖直方向上的移动速度缓慢的问题，而削弱了SCARA机械手的整体装配效率。鉴于此，为了克服上述技术问题，本公司设计研发了一种SCARA高速并联机械手，采用了特殊的竖直移动结构，解决了上述技术问题。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提出了一种SCARA高速并联机械手，通过设置在移动关节上的吸头，通过吸头将装配的子件吸附起来，在SCARA机械手快速移动到装配位置后，使吸头上的子件直接落入母件上，替代了夹持子件时装配中的机械动作，进而提高了子件在垂直面的装配速度，配合SCARA水平面的高速移动，从而提升了SCARA高速并联机械手的装配效率。本专利技术所述的一种SCARA高速并联机械手，包括机架、旋转关节、移动关节、伺服电机和控制器；所述机架上设有一对伺服电机，机架的下方设有旋转关节；所述旋转关节的顶端设置有移动关节，移动关节的下方设有工作台；所述旋转关节包括一对主连杆和一对副连杆；所述主连杆的一端安装在伺服电机的主轴上，主连杆的另一端安装有副连杆，副连杆与主连杆转动连接；所述副连杆的末端设置有移动关节，移动关节将一对副连杆的末端转动连接起来；所述主连杆、副连杆和移动关节之间形成了机械手的并联结构；所述移动关节包括柱体、吸头和电磁阀；所述柱体的底端设有顶杆，顶杆套接安装在柱体上，顶杆的头部设置有吸头；所述柱体的侧面上设置有电磁阀，所述电磁阀上设置有气管，气管分别将电磁阀与顶杆内部、电磁阀与气源之间连通起来；所述控制器控制伺服电机和电磁阀的运转；工作时，启动控制器，通过预设的程序控制伺服电机运转，配合旋转关节上主连杆与副连杆的传动，使机械手上夹持的子件移动到工作台对应位置的上方，然后控制移动关节的高度，将子件装配到工作台上的母件中；由于SCARA机械手能够将子件在平面内完成点到点的高速搬运，而在机械手将夹持的子件装配到母件的过程中，需要通过夹持头的机械动作完成子件的收放，相对于SCARA机械手水平面内的高速机动，其竖直面子件的收放动作降低了子件的装配效率；因此，本专利技术通过设置在移动关节柱体底端的顶杆，配合顶杆上的吸头与气管，通过控制电磁阀的启闭，使装配的子件被吸附在对应形状的吸头上，通过电磁阀控制吸头的气压，快速的将子件吸起落下，继而避免了夹持子件的机械动作；本专利技术利用了设置在移动关节上的吸头，通过吸头将装配的子件吸附起来，在SCARA机械手快速移动到装配位置后，使吸头上的子件直接落入母件上，替代了夹持子件时装配中的机械动作，进而提高了子件在垂直面的装配速度，配合SCARA水平面的高速移动，从而提升了SCARA高速并联机械手的装配效率。优选的，所述吸头上设置有补气孔，补气孔位于吸头的中央，补气孔将顶杆内部与吸头的中心连通起来；所述补气孔的端口上设置有隔膜，隔膜的一端贴合在吸头的底部；工作时，吸头将带装配的子件吸附起来，通过伺服电机驱动移动关节到指定的位置，随后通过气管向顶杆内补气，气体通过补气孔时顶开隔膜，使得吸头的内部与外部连通，依靠大气压的作用将吸附的子件脱离下来，由于大气压与吸头吸附子件的压差不够明显，同时暴露的通道易受到外部环境中的杂质干扰而堵塞，削弱了通道中气体的流通效果，增加了吸头中气压恢复过程所需的时间，减缓了子件的脱离速度；通过设置在吸头上的补气孔，补气孔直接由电磁阀控制，通过气管将气源中的气体补充到顶杆内部，避免了补气孔与外部环境的接触，维持补气孔中的气体流通效率，设置在补气孔上的隔膜，使补气孔达到单向通气的效果，经补气孔使吸头内的气压快速补充到略高于大气压的水平，继而提高了释放子件装配的速度，从而提升了SCARA高速并联机械手的装配效率。优选的，所述吸头的周向上设置有排气孔，排气孔通过吸头的端面将顶杆内的气流导向外部；所述排气孔的孔道截面呈弧形，弧形孔道的底部朝向吸头的中心；工作时，通过SCARA机械手装配的零件包括电路板的元器件，在电子元器件的装配过程中，需要保证其洁净度要求，以满足装配零件的生产质量需求，工作台上的零件经生产线的流通后附着有灰尘，会干扰机械手装配过程洁净的环境，而降低了SCARA机械手的装配质量；通过设置在吸头周向上的排气孔，在电磁阀控制向补气孔中补充气体恢复吸头的气压时，多余的气体会通过排气孔向装配的母件吹气，将其中附着有的灰尘吹扫干净，以保证吸头释放零件装配的洁净度要求，从而达到SCARA高速并联机械手装配对象的生产质量。优选的，所述柱体的内部设置有气动马达，气动马达的末端凸出于柱体的表面上,气动马达与电磁阀之间设置有气管连通，气动马达的驱动轴与伸入柱体内部的顶杆末端相啮合；工作时，SCARA机械手装配的零件存在旋转的操作，通常采用伺服电机来精确控制子件装配到母件上的旋转动作，由于伺服电机的尺寸相对较大，不利用直接安装于移动关节上，小体积的伺服电机输出功率难以满足子件装配中的力矩需求，通过旋转关节将机架上的动力传动到移动关节上，其中的输出功率的损耗难以测算，最终影响到子件的装配效果；通过设置在柱体上的气动马达，利用气动马达的气动特性，在较小尺寸内直接安装于移动关节上，通过电磁阀控制输出的气压大小，即可精确控制移动关节输出的旋转力矩，保证了子件旋转装配到母件上的精度要求，从而提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SCARA高速并联机械手，包括机架(1)、旋转关节(2)、移动关节(3)、伺服电机(4)和控制器；所述机架(1)上设有一对伺服电机(4)，机架(1)的下方设有旋转关节(2)；所述旋转关节(2)的顶端设置有移动关节(3)，移动关节(3)的下方设有工作台(5)；其特征在于：所述旋转关节(2)包括一对主连杆(21)和一对副连杆(22)；所述主连杆(21)的一端安装在伺服电机(4)的主轴上，主连杆(21)的另一端安装有副连杆(22)，副连杆(22)与主连杆(21)转动连接；所述副连杆(22)的末端设置有移动关节(3)，移动关节(3)将一对副连杆(22)的末端转动连接起来；所述主连杆(21)、副连杆(22)和移动关节(3)之间形成了机械手的并联结构；所述移动关节(3)包括柱体(31)、吸头(32)和电磁阀(33)；所述柱体(31)的底端设有顶杆(34)，顶杆(34)套接安装在柱体(31)上，顶杆(34)的头部设置有吸头(32)；所述柱体(31)的侧面上设置有电磁阀(33)，所述电磁阀(33)上设置有气管(331)，气管(331)分别将电磁阀(33)与顶杆(34)内部、电磁阀(33)与气源之间连通起来；所述控制器控制伺服电机(4)和电磁阀(33)的运转。/n...

【技术特征摘要】
1.一种SCARA高速并联机械手，包括机架(1)、旋转关节(2)、移动关节(3)、伺服电机(4)和控制器；所述机架(1)上设有一对伺服电机(4)，机架(1)的下方设有旋转关节(2)；所述旋转关节(2)的顶端设置有移动关节(3)，移动关节(3)的下方设有工作台(5)；其特征在于：所述旋转关节(2)包括一对主连杆(21)和一对副连杆(22)；所述主连杆(21)的一端安装在伺服电机(4)的主轴上，主连杆(21)的另一端安装有副连杆(22)，副连杆(22)与主连杆(21)转动连接；所述副连杆(22)的末端设置有移动关节(3)，移动关节(3)将一对副连杆(22)的末端转动连接起来；所述主连杆(21)、副连杆(22)和移动关节(3)之间形成了机械手的并联结构；所述移动关节(3)包括柱体(31)、吸头(32)和电磁阀(33)；所述柱体(31)的底端设有顶杆(34)，顶杆(34)套接安装在柱体(31)上，顶杆(34)的头部设置有吸头(32)；所述柱体(31)的侧面上设置有电磁阀(33)，所述电磁阀(33)上设置有气管(331)，气管(331)分别将电磁阀(33)与顶杆(34)内部、电磁阀(33)与气源之间连通起来；所述控制器控制伺服电机(4)和电磁阀(33)的运转。


2.根据权利要求1所述的一种SCARA高速并联机械手，其特征在于：所述吸头(32)上设置有补气孔(321)，补气孔(321)位于吸头(32)的中央，补气孔(321...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛贺，张翔，谭晶晶，
申请(专利权)人：浙江谱麦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33