1.本实用新型涉及作业和运输领域的机械手技术领域，具体涉及一种桁架机械手。
背景技术：2.随着工业制造的换代升级，减少人工劳动、提高生产效率、保证产品质量以及降低成本成为了现代工业的首要发展目标。为了实现这一目标要求，数控加工设备应加速普及。数控车床就是种类繁多的数控加工设备的其中一种。它一般用于加工轴类与盘类等回转体零件，且加工精度较高，既能用于单件小批量生产，也可用于大批量生产。数控加工设备技术的发展，不仅是现代智能制造业的需要，同时也促进了企业经济生产能力的发展。对全球的现代加工工业产生了重要影响。正逢世界机器人技术也在快速发展。为了将人们从单调的重复劳动中解放出来，人们在工业生产中引入了工业机械手。这些机械手极大地提高了制造业制造的效能。在一些恶劣的工况下，如高温、高压、易燃易爆、有毒有害等环境中可以很好的代替人类的工作，保证工人的安全。因此工业机械手技术得到了大力推广，小到车间，大到冶金、化工、航空航天等各个领域。对于我国的产业升级和社会经济发展具有广泛而又深远的影响。
3.在盘类轴类零件的加工过程中，零件装卸作业主要由人工完成，生产效率低，劳动强度高，安全性较低。为了提高生产效率，降低工人劳动强度，提高安全性，从而引入工业机械手来代替人工，这也符合制造业发展的趋势。
技术实现要素：4.本实用新型目的针对装卸作业主要由人工完成，生产效率低，劳动强度高，安全性较低的问题，提供一种桁架机械手。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种桁架机械手，该桁架机械手由两个立柱、x轴横梁、z轴竖梁、两组齿轮齿条、两组伺服电机和减速器、气缸、侧姿组件和气动手指等元件组成，所述横梁的两端分别与立柱固定连接，横梁分别与线轨和齿条用螺钉连接，伺服电机通过减速器与挂板固定连接，减速器与齿轮通过键连接，齿轮与齿条配合，将伺服电机的转动转化为机械手沿着线轨的移动。机械手沿x轴方向的水平移动与机械手沿z轴的竖直移动均由伺服电机-减速器-齿轮-齿条传动链带动。
6.上述侧姿组件是桁架机械手气动手指与z轴竖梁的连接件，两个气动手指通过螺钉固定在侧姿组件的手爪安装座上，侧姿组件通过侧姿安装座与气缸固定连接，气缸输出端内螺纹与侧姿组件上的气缸连接杆螺纹连接。气缸通过气缸座与z轴竖梁固定连接。竖梁与z轴纵向线轨和z轴纵向齿条固定连接，齿轮齿条传动带动竖梁沿着滑块做z向直线运动。
7.作为优选，上述侧姿组件为连杆机构，用薄型气缸驱动，气缸连接杆推动侧姿沿侧姿回转轴做旋转90
°
运动，l型气动手指安装座旋转90
°
实现上料与下料手爪的位置切换。
8.作为优选，两组伺服电机和减速器均安装在挂板上，结构稳定，电机只有水平移动没有竖直运动，传动平稳性比电机和减速器安装在z轴竖梁上更好。
9.桁架机械手的横向移动是通过x轴伺服电机驱动x轴横向移动齿轮和x轴横向齿条传动,带动装有滑块的挂板沿着x轴横向线轨横向移动来实现的。
10.桁架机械手的纵向移动是通过z轴伺服电机经减速器驱动纵向齿轮齿条传动,从而带动竖梁沿着z轴纵向移动来实现的。
11.有益效果：
12.1、本实用新型采用桁架式结构，充分利用了数控机床的结构特点，在数控机床的上方安装机械手，不占用和干扰工人的操作调试空间；
13.2、本实用新型采用的机械手结构简单紧凑、重量轻且操作简单，桁架机械手和数控机床能够组成无人上下料自动加工系统，能够极大的提高生产效率，保证加工质量，降低人工劳动强度，提高安全性，降低用工成本，从而提高企业竞争力。
14.3、本实用新型的桁架机械手采用气源驱动，具有气源使用方便、不污染环境、动作灵活迅速、工作安全可靠、操作维修简便等特点。
附图说明
15.图1a、1b和1c为本实用新型桁架机械手的总体结构示意图。
16.图2为本实用新型桁架机械手纵向移动装置示意图。
17.图3为本实用新型桁架机械手横向移动装置示意图。
18.图4a、4b和4c为本实用新型桁架机械手侧姿组件示意图。
19.图5为本实用新型桁架机械手挂板结构示意图。
20.附图说明：1.立柱，2.x轴限位块，3.x轴横梁，4.x轴横向齿条，5.z轴竖梁，6.挂板，7.z轴纵向齿条，8.z轴减速器，9.z轴伺服电机，10.x轴横向线轨，11.开槽圆柱头螺钉m5，12.x轴横向移动齿轮，13.x轴减速器输出轴，14.x轴减速器，15.x轴伺服电机，16.z轴限位块，17.气缸座，18.气缸，19.侧姿安装座，20.气动手指，21.螺钉，22.侧姿组件，23.气动手指附件，24-1.z轴纵向线轨，24-2.z轴纵向滑块，25.z轴纵向移动齿轮，26.x轴横向移动滑块，27.侧姿回转轴，28.滚动轴承挡圈，29.l型气动手指安装座，30.侧姿输入轴，31.输入轴轴承挡圈，32.气缸连接杆，33.轴承座，34.耳座，35.圆柱销，36.侧姿安装座。
具体实施方式
21.下面结合说明书附图对本实用新型作进一步地详细说明。
22.如图1a、1b和1c所示，本实用新型的桁架机械手由两个立柱1、x轴横梁3、竖梁5、气动手指20和侧姿组件22组成。x轴横梁3的两端分别与立柱1固定连接，x轴横梁3与x轴横向齿条4和x轴横向线轨10用螺钉固定连接。x轴横向线轨10与挂板6上固定的x轴横向移动滑块26配合组成滑块机构。z轴纵向线轨24-1和z轴纵向齿条7与竖梁5用螺栓固定连接，z轴纵向线轨24-1与挂板6上固定的z轴纵向滑块24-2配合组成滑块机构。z轴竖梁与气缸18通过气缸座17固定连接，气缸18螺纹孔与侧姿组件上的气缸连接杆32螺纹连接，当气缸动作时推动机械手爪旋转90
°
实现上料手爪与下料手爪的位置切换。
23.如图2所示，本实用新型桁架机械手的z向(纵向)移动是通过z轴伺服电机9带动z轴减速器8转动、减速器8与z轴纵向移动齿轮25用键过盈配合连接，z轴纵向移动齿轮25和z轴纵向齿条7啮合将转动转化为移动，z轴纵向齿条7移动带动z轴竖梁5做纵向移动，从而带
动机械手的纵向移动的。
24.如图3所示，x轴横梁3与x轴横向齿条4和x轴横向线轨10用螺钉固定连接。x轴横向线轨10与挂板6上固定的x轴横向移动滑块26配合组成滑块机构。本实用新型桁架机械手的x向(横向)移动是通过x轴伺服电机15、x轴减速器14、x轴横向移动齿轮12与x轴横向齿条4啮合，x轴横向移动齿轮12与x轴减速器14固定在挂板6上，x轴横向移动齿轮12移动带动挂板6沿着x轴横向线轨10横向移动，从而带动机械手的横向移动的。
25.如图4a、4b和4c所示，本实用新型桁架机械手的侧姿组件是桁架机械手气动手指安装的基础件，两个气动手爪通过螺钉固定在侧姿组件的l型气动手指安装座29上，侧姿组件通过侧姿安装座36与气缸18固定连接，气缸18输出端内螺纹与侧姿组件上的气缸连接杆32螺纹连接，当气缸动作时推动机械手爪旋转90
°
实现上料手爪与下料手爪的位置切换。
26.如图5所示，本实用新型桁架机械手挂板6结构示意图。是连接x轴横梁3、z轴竖梁5及两组伺服电机、减速器和滑块的重要基础件。结构较为复杂，将机械手的主要驱动件和传动件集成在一起。
27.工作时，z轴竖梁带动机械手沿x轴移动至物料仓上方后，z轴竖梁向下移动，气动手指在z轴纵向齿条7带动下沿z轴方向向下移动至物料仓，气动手指20松开放下已加工零件至物料仓，侧姿组件动作，气动手指旋转90
°
，上料气动手指移动至待加工零件位置上方，气动手指继续下移至手指附件23在接触到待加工零件表面后触发传感器，气动手指20动作，手指夹角变小夹紧零件，z轴伺服电机9转动，经z轴减速器8，经z轴纵向移动齿轮25与z轴纵向移动齿条7配合，将转动变为移动，z轴纵向齿条7向上移动，从而带动竖梁5向上移动至z轴限位块16动作，z轴伺服电机停止转动。x轴伺服电机15开始转动，经x轴减速器14，经x轴横向移动齿轮12与x轴横向移动齿条4配合，将转动变为移动，挂板6横向移动，从而带动竖梁5和气动手指20向左移动至x轴限位块2动作，x轴伺服电机停止转动。纵向移动伺服电机动作，竖梁5和气动手指下移至给定位置，下料气动手指抓取已加工零件，侧姿组件旋转90
°
，数控车床夹具夹紧待加工工件，上料气动手指松开，桁架机械手夹着已加工零件移至初始位置，数控车床继续加工零件，完成一个周期。
28.本实用新型采用的机械手结构简单紧凑、重量轻且操作简单，桁架机械手和数控机床能够组成无人上下料自动加工系统，能够极大的提高生产效率，保证加工质量，降低人工劳动强度，提高安全性，降低用工成本，从而提高企业竞争力。
29.需要说明的是，以上具体实施方式的描述并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：1.桁架机械手，其特征在于，所述桁架机械手由两个立柱(1)、x轴横梁(3)、z轴竖梁(5)、两组齿轮(12)和z轴纵向移动齿轮(25)、两组齿条(4)和(24)、z轴伺服电机(9)、x轴伺服电机(15)和减速器(8)和x轴减速器(14)、气缸(18)、侧姿组件(22)和气动手指(20)组成，所述x轴横梁(3)的两端分别与立柱(1)固定连接，x轴横梁(3)与x轴横向齿条(4)和x轴横向线轨(10)用螺钉固定连接，z轴纵向线轨(24-1)和z轴纵向齿条(7)与竖梁(5)螺纹固定连接，z轴纵向齿条(7)与挂板(6)上固定的z轴纵向滑块(24-2)组成滑块机构，z轴竖梁(5)与气缸(18)通过气缸座(17)固定连接。2.根据权利要求1所述的桁架机械手，其特征在于，所述侧姿组件是桁架机械手气动手指安装的基础件，两个气动手爪通过螺钉固定在侧姿组件的l型气动手指安装座(29)上，侧姿组件通过侧姿安装座(36)与气缸(18)固定连接，气缸(18)输出端内螺纹与侧姿组件上的气缸连接杆(32)螺纹连接，当气缸动作时推动机械手爪旋转90
°
时，上料手爪与下料手爪的位置切换。3.根据权利要求2所述的桁架机械手，其特征在于，所述侧姿组件为连杆机构，用薄型气缸驱动，气缸连接杆推动侧姿沿侧姿回转轴做旋转90
°
运动，l型气动手指安装座旋转90
°
实现上料与下料手爪的位置切换。4.根据权利要求1所述的桁架机械手，其特征在于，所述两组伺服电机和减速器均安装在挂板上，传动平稳性比电机和减速器安装在z轴竖梁上。5.根据权利要求1所述的桁架机械手，其特征在于，所述桁架机械手的横向移动是通过x轴伺服电机(15)经x轴减速器(14)驱动x轴横向移动齿轮(12)和x轴横向移动齿条(4)传动,带动装有滑块(26)的挂板(6)沿着x轴横向线轨(10)横向移动,从而带动桁架机械手横向移动。6.根据权利要求1所述的桁架机械手，其特征在于，所述桁架机械手的纵向移动是通过z轴伺服电机(9)驱动z轴减速器(8)带动z轴纵向移动齿轮(25)转动，z轴纵向移动齿轮(25)和z轴纵向齿条(7)啮合，带动z轴纵向齿条(7)移动,从而带动z轴竖梁(5)沿着z轴纵向移动，继而带动桁架机械手纵向移动。
技术总结本实用新型公开了桁架机械手，该桁架机械手由两个立柱、X轴横梁、Z轴竖梁、两组齿轮齿条、两组伺服电机和减速器、两组线轨滑块机构、气缸、侧姿组件和气动手指等元件组成，所述横梁的两端分别与立柱固定连接，横梁分别与导轨和齿条用螺钉连接，伺服电机通过减速器与挂板固定连接，减速器与齿轮通过键连接，齿轮与齿条配合，将伺服电机的转动转化为机械手沿着线轨的移动。机械手沿X轴方向的水平移动与机械手沿Z轴的竖直移动均由伺服电机-减速器-齿轮-齿条传动链带动。该桁架机械手成本低、控制方便、执行动作灵活等优点，可适用于多品种、大批量的柔性化作业。可以有效稳定产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件，符合制造业发展的趋势。的趋势。的趋势。
技术研发人员：江琴 齐加胜 李俊敏 高振伟 王吉平
受保护的技术使用者：南京理工大学紫金学院
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/7/5
