CN100352620C

CN100352620C - 自动送料和搅拌的机械手机构

Info

Publication number: CN100352620C
Application number: CNB2004100776771A
Authority: CN
Inventors: 李伟光; 曾志新; 李勇; 黄文波
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: CN1631619A

Abstract

本发明涉及一种自动送料和搅拌的机械手机构，主要包括导轨、运动小车、悬臂盒和机械手。运动小车在导轨上做Y轴运动，悬臂盒和机械手一起在运动小车的竖直导轨上做Z轴运动，Y轴和Z轴组合运动或联动使机械手在YZ平面内做平动；机械手在平行YZ平面内做绕X轴的旋转运动。Y轴和Z轴组合运动可以将落料机构准确送到Y轴方向的指定位置，并将其送回原位；三轴联动可以使机械手很容易实现各种翻抛搅拌等复杂动作，或者在YZ平面内按指定的曲线运行；本发明结构简单，模块化结构使安装维护方便，可靠性高，柔性好，即使有干涉也能够自避位并自动恢复到正确位置状态。

Description

自动送料和搅拌的机械手机构

技术领域

本发明涉及机械装置，具体是自动送料和搅拌的机械手机构。

背景技术

目前，用于搅拌的机械装置各种各样，有混凝土搅拌机，有食品搅拌机，还有石油、化工、医药等行业里用于配料的搅拌机等。但是这些不同用途的搅拌机却有一个共同的特点，就是绝大多数搅拌机只是利用一个轴做旋转运动，搅拌器的形状决定了搅拌的效果。对同一个搅拌机，被搅拌物的属性状态都类似，当换另一种不同属性状态的物料是，此搅拌机往往不能使用或者搅拌效果很差，这样的搅拌机适用面很窄。搅拌的目的通常是将混合物料分布均匀，而常见的搅拌器形状不能达到容器的每个位置，因而出现搅拌死角，从而影响了搅拌效果。如果物料在搅拌的同时还需要进行加热等操作时，那些在死角处的物料很容易受热过度而变质。对于单次搅拌，物料的投放可以人工完成，并不费事，而如果在工业上搅拌，物料投放通常是很频繁的，有时还有量的精确性要求，这就需要在搅拌机旁附加一个送料控制机构，从而增加了整个搅拌成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种自动送料和搅拌的机械手机构，在不改变结构和部件的情况下，能适应多种搅拌要求，其结构简单，模块化结构使安装维护方便，可靠性高，柔性好，即使有干涉也能够自避位并自动恢复到正确位置状态。

本发明的自动送料和搅拌的机械手机构主要包括导轨、运动小车、悬臂盒和机械手，运动小车背面的圆形滚珠滑套与水平导轨配合连接，悬臂盒通过盒体与运动小车的悬臂安装滑块配合连接，机械手的机械手臂与悬臂盒的电机安装板配合连接；两根直径相同的圆形导轨分别安装在两个定位安装块的上下圆孔中，两个圆形滚珠滑套分别套在两根圆形导轨上；定位安装块上的两个孔分别向两端面破开，此两个端面可以做定位面；与端面垂直的两个面可作为安装定位面；运动小车主要由小车架、上/下安装板、与水平导轨垂直的导轨、悬臂安装滑块、卷筒、压轮和电机构成；小车架背面上方安装电机，上/下安装板分别固定在小车架的上下两端，在安装板上有两个沉孔，用来固定安装竖直导轨，悬臂安装滑块两边各有一圆形通孔，通过滚珠滑套与竖直导轨连接，悬臂安装滑块下面固定滑轮架，卷绳一端固定在卷筒上，另一端绕过滑轮固定在上安装板上，卷筒直接紧固在电机轴上。

小车架截面为“U”形，背面固接一“U”形固定架；背面上方有一个大圆孔作为电机安装定位孔，电机安装在小车架背面。以平衡水平导轨间的扭矩。

上/下安装板上各有两个沉孔，其孔距等于竖直导轨间距，与水平导轨垂直的导轨长度大于上/下安装板内面间距，且小于上/下安装板上的沉孔底面间距。

悬臂安装滑块两边各有一圆形通孔，安装竖直导轨的滑套，下方固定滑轮架，上方设有供卷绳通过的通孔。

卷绳一端固定在卷筒上，另一端绕过滑轮固定在上安装板上；卷筒上方有卷绳压轮压住卷绳不会松散，压轮架具有弹性。

悬臂盒主要由盒体、盖板、电机安装板、开关安装板、拨杆和电机构成；电机安装板安装在盒体前端，而其本身一面是用来安装和固定电机，另一面固定机械手的机械手臂，盒体后端竖直两边固定在运动小车的悬臂安装滑块上，盖板将盒体封闭；开关安装板安装固定在盒体内部，中间的孔是轴承孔，支撑电机轴的另一端，拨杆是安装固定在电机轴上，电机旋转带动拨杆转动，从而可以触到原点和限位开关。

盒体由金属薄板折弯而成，截面呈“U”形，两折弯边的上边再向内折90度，前端固定电机安装板，后端两折弯边分别向外折90度，折边上有用来与运动小车的悬臂安装滑块连接配合的安装孔。

盖板的后端留走线孔；电机安装板安装在盒体前端；电机是双头轴电机；开关安装板用以安装原点和极限开关，固定在盒体内；拨杆是安装固定在电机后端轴上，电机旋转带动拨杆转动，从而可以触到原点和限位开关。

机械手主要由机械手臂、旋转臂、推拉杆和机械手掌构成。机械手臂固定在悬臂盒的电机安装板上，三个安装孔与电机的安装孔对应，下端是向下的“U”形槽，通过销轴连接机械手掌，旋转臂固定在悬臂盒的电机轴上，旋转臂的远端通过销轴连接推拉杆，推拉杆的另一端为钩形，用于配合机械手掌的作用力点处的连接孔。

推拉杆具有弹性；机械手掌的支点圆孔外围处要有一定的面积，以圆孔中心为圆心，最大半径小于机械手臂的“U”形槽的深度。

各部件的更具体的结构和工作原理如下：

导轨：由两根表面经抛光处理的圆形水平导轨、两个定位安装块和两个圆形滚珠滑套组成。定位安装块上的与导轨配合的两个孔分别向两端破开，其作用是导轨安装容易，锁紧螺钉时既固定了整个导轨结构也锁紧了导轨，同时便于调节；定位安装块的两个端面可以做定位面，与端面垂直的另两个面可以作安装面；传动机构，如同步带传动、丝杆传动等可以安装在两根导轨之间。

运动小车：主要由小车架、上/下安装板、竖直导轨、悬臂安装滑块、卷筒、压轮架和电机组成。小车架截面为“U”形，背面固接一“U”形固定架，用作与导轨滑套安装时的固定板，两个“U”形相互呈90度；小车架背面上方有一个大圆孔作为电机的安装定位孔，4个小孔可用螺钉固定电机；上/下安装板分别固定在小车架的上下两端，在安装板上有两个沉孔，用来固定安装竖直导轨，孔距就是竖直导轨间距，孔径与竖直导轨直径配合；竖直导轨直径与上/下安装板上的沉孔配合，表面抛光处理，长度大于上/下安装板内面间距，且小于上/下安装板上的沉孔底面间距；悬臂安装滑块两边各有一圆形通孔，用来安装竖直导轨的滚珠滑套；悬臂安装滑块下面固定滑轮架，卷绳一端固定在卷筒上，另一端绕过滑轮固定在上安装板上，卷绳长度可以调节；卷筒直接紧固在电机轴上；电机安装在小车架背面，既便于安装又可以平衡水平导轨间的扭矩；利用卷绳拉动机械手可以节省一半力，机械手在重力作用下向下运动，遇到阻碍时，利用卷绳的柔性可以避免过度干涉，卷筒上的压轮可以压住卷绳不会松脱。

悬臂盒：悬臂盒由盒体、盖板、电机安装板、开关安装板、拨杆和电机组成。盒体由金属薄板折弯而成，截面呈“U”形，两竖直边上边向内折90度，前端三面有安装孔，用以固定电机安装板，后端竖直两边向外折90度，折边上有安装孔，用以将整个悬臂盒固定在运动小车的悬臂安装滑块上；盖板是将“U”形盒体封闭，盖板的后端留孔用以走线；电机安装板安装在盒体前端，而其本身一面是用来安装和固定电机，另一面固定机械手的机械手臂；开关安装板用以安装原点和极限开关，中间的孔是轴承孔，支撑电机轴的另一端，开关安装板安装固定在盒体内部；拨杆是安装固定在电机轴上，电机旋转带动拨杆转动，从而可以触到原点和限位开关；电机要求是双头轴电机，一端驱动机械手，另一端带动拨杆；悬臂盒是一个整体，固定在运动小车的悬臂安装滑块上后是一个完全封闭体，避免电机、开关和电线等电气器件暴露在外，而且安装维护方便。

机械手：机械手由机械手臂、旋转臂、推拉杆和机械手掌组成。机械手臂固定在悬臂盒的电机安装板上，三个安装孔与电机的安装孔对应，下端是向下的“U”形槽，槽两边的孔通过销轴连接机械手掌；旋转臂固定在电机轴上，远端与电机轴平行的销轴连接推拉杆；推拉杆是具有弹性的金属杆，一端焊接一个圆环滑套，与旋转臂的销轴连接，另一端为钩形，在圆环滑套连接旋转臂之前先挽钩入机械手掌的动力点孔；机械手掌的支点圆孔处要有一定的面积，当与机械手臂连接并转动时不会向两边晃动。

本发明与现有技术相比具有如下优点：可以适用于多种物料的属性状态，如液体物料、粉末状物料、颗粒状物料、片状和块状等物料。搅拌动作(如拨、翻抛)可以根据需要通过程序重组任意改变，而不需要用户去进行编程操作，对于特殊要求的动作，也可以通过编成实现。机械手可以作为中间转运器具，将容器内的物料逐次移出。本发明具有高柔性，不要求物料盛装器具具有高精度的内表面曲线，即使发生机械手与容器的干涉，也不影响搅拌动作的执行。本发明可以作为动力源去拖动其他投料机构到指定位置，从而可以省去此投料机构的独立动力源，降低成本。本发明具有模块化结构，使安装维护方便，可靠性高。

附图说明

图1是本发明机械手结构示意图；图中：1-导轨，2-运动小车，3-悬臂盒，4-机械手；

图2是图1中的导轨的结构示意图；图中：1-1定位安装块，1-2水平导轨，1-3滚珠滑套，1-4同步带轮安装板，1-5从同步带轮，1-6主同步带轮，1-7电机安装板，1-8电机；

图3是图1中运动小车的结构示意图；图中：2-1小车架，2-2竖直导轨，2-3悬臂安装滑块，2-4滑轮架，2-5滑轮，2-6卷筒，2-7压轮，2-8压轮架，2-9上安装板，2-10电机，2-11U形固定架，2-12下安装板，2-13螺钉；

图4是图1中悬臂盒的结构示意图；图中：3-1电机安装板，3-2盒体，3-3电机，3-4开关安装板，3-5拨杆，3-6盖板，2-3悬臂安装滑块；

图5是图1中机械手的结构示意图；图中：4-1机械手掌，4-2销轴，4-3机械手臂，4-4推拉杆，4-5旋转臂，3-1电机安装板。

具体实施方式

参见图1、2、3、4、5所示。其组成主要有：1-导轨结构，2-运动小车，3-悬臂盒，4-机械手。运动小车2在导轨1上做Y轴运动，悬臂盒3和机械手4一起在运动小车2的竖直导轨2-2上做Z轴运动，Y轴和Z轴组合运动或联动使机械手4在YZ平面内做平动；机械手在平行YZ平面内做绕

轴的旋转运动。Y轴和Z轴组合运动可以将落料机构准确送到Y轴方向的指定位置，并将其送回原位；三轴联动可以使机械手很容易实现各种翻抛搅拌等复杂动作，或者在YZ平面内按指定的曲线运行。

导轨结构1：由两根表面经抛光处理的圆形水平导轨1-2、两个定位安装块1-1和两个圆形滚珠滑套1-3组成。定位安装块1-1上的两个与导轨配合的孔分别向两端破开，其作用是导轨安装容易，锁紧螺钉时既固定了整个导轨结构也锁紧了导轨1-2，同时便于调节。定位安装块的两个端面可以做定位面，与端面垂直的另两个面可以作安装面；传动机构，如同步带传动可以安装在两根导轨之间。两个安装面中，一个用于安装连接电机1-8的安装板1-7；另一个面用于安装连接从同步带轮1-5的安装板1-4。同步带由与主同步带轮1-6连接的电机1-8驱动。

运动小车2：主要由小车架2-1、上安装板2-9、下安装板2-12、竖直导轨2-2、悬臂安装滑块2-3、滑轮架2-4、滑轮2-5、卷筒2-6、压轮2-7、压轮架2-8、电机2-10和U形固定架2-11组成。小车架截面2-1为“U”形，背面焊接一“U”形固定架2-11，用作与导轨滑套安装时的固定板，两个“U”形相互呈90度；小车架2-1背面上方有一个大圆孔和4个成正方形分布的小圆孔，大圆孔是用作电机的安装定位孔，4个小孔可用螺钉2-13固定电机2-10；上/下安装板2-9/2-12分别固定在小车架2-1的上下两端，在安装板2-9/2-12上各有两个沉孔，用来固定安装竖直导轨2-2，孔距就是导轨间距，孔径与竖直导轨2-2直径配合；竖直导轨2-2直径与上/下安装板2-9/2-12上的沉孔配合，表面抛光处理，长度大于上/下安装板2-9/2-12内面间距，且小于上/下安装板2-9/2-12上的沉孔底面间距；悬臂安装滑块2-3两边各有一圆形通孔，用来安装竖直导轨2-2的滚珠滑套；悬臂安装滑块2-3下面固定滑轮架2-4，卷绳一端固定在卷筒2-6上，另一端绕过滑轮2-5固定在上安装板2-9上，卷绳长度可以调节；卷筒2-6直接紧固在电机2-10轴上；电机2-10安装在小车架2-1背面，既便于安装又可以平衡导轨1-2间的扭矩；利用卷绳拉动机械手3和4可以节省一半力，机械手3和4在重力作用下向下运动，遇到阻碍时，利用卷绳的柔性可以避免过度干涉，卷筒2-6上的压轮2-7由于压轮架2-8的弹性作用可以压住卷绳不会松脱。

悬臂盒3：悬臂盒由盒体3-2、盖板3-6、电机安装板3-1、开关安装板3-4、拨杆3-5和电机3-3组成。盒体3-2由金属薄板折弯而成，截面呈“U”形，两竖直边上边向内折90度，前端固定电机安装板3-1，后端竖直两边向外折90度，折边上有安装孔，用以将整个悬臂盒3固定在运动小车2的悬臂安装滑块2-3上；盖板3-6是将“U”形盒体3-2封闭；电机安装板3-1安装在盒体前端，而其本身一面是用来安装和固定电机3-3，另一面固定机械手4的机械手臂4-3；开关安装板3-4用以安装原点和极限开关，固定在盒体3-2内部；拨杆3-5是安装固定在电机轴上，电机3-3旋转带动拨杆3-5转动，从而可以触到原点和限位开关；电机要求的是双头轴电机，一端驱动机械手4，另一端带动拨杆3-5；悬臂盒3是一个整体，固定在运动小车2的悬臂安装滑块2-3上后是一个完全封闭体，避免电机3-3、开关和电线等电气器件暴露在外，而且安装维护方便。

机械手4：机械手由机械手臂4-3、旋转臂4-5、推拉杆4-4和机械手掌4-1组成。机械手臂4-3固定在悬臂盒3的电机安装板3-1上，三个安装孔与电机3-3的安装孔对应，下端是向下的“U”形槽，槽两边的孔通过销轴4-2连接机械手掌4-1；旋转臂4-5固定在电机3-3轴上，远端与电机3-3轴平行的销轴连接推拉杆4-4；推拉杆4-4是具有弹性的金属杆，一端焊接一个圆环滑套，与旋转臂4-5的销轴连接，另一端为钩形，在圆环滑套连接旋转臂4-5之前先挽钩入机械手掌4-1的动力点孔；机械手掌4-1的支点圆孔处要有一定的面积，当与机械手臂4-3连接并转动时不会向两边晃动。

Claims

1、一种自动送料和搅拌的机械手机构，其特征在于主要包括导轨、运动小车、悬臂盒和机械手，所述运动小车背面的圆形滚珠滑套与水平导轨配合连接，悬臂盒通过盒体与运动小车的悬臂安装滑块配合连接，机械手的机械手臂与悬臂盒的电机安装板配合连接；两根直径相同的圆形导轨分别安装在两个定位安装块的上下圆孔中，两个圆形滚珠滑套分别套在两根圆形导轨上，定位安装块上的两个孔分别向两端面破开，此两个端面即为定位面，与端面垂直的两个面即安装定位面；同步带通过主同步带轮和从动带轮安装在两根导轨之间；同步带由与主同步带轮连接的电机驱动；

所述运动小车主要由小车架、上/下安装板、与水平导轨垂直的导轨、悬臂安装滑块、卷筒、压轮和电机构成，小车架背面上方安装电机，上/下安装板分别固定在小车架的上下两端，在安装板上有两个沉孔，用来固定安装竖直导轨，悬臂安装滑块两边各有一圆形通孔，通过滚珠滑套与竖直导轨连接，悬臂安装滑块下面固定滑轮架，卷绳一端固定在卷筒上，另一端绕过滑轮固定在上安装板上，卷筒直接紧固在所述运动小车上的电机轴上；

所述悬臂盒主要由盒体、盖板、电机安装板、开关安装板、拨杆和电机构成，电机安装板安装在盒体前端，而其本身一面是用来固定电机，另一面固定机械手的机械手臂，盒体后端竖直两边固定在运动小车的悬臂安装滑块上，将盒体封闭，开关安装板安装固定在盒体内部，用以安装原点和极限开关，中间的孔是轴承孔，支撑所述悬臂盒内电机轴的另一端，电机是双头轴电机，一端驱动机械手，另一端带动拔杆；拨杆安装固定在盒内电机轴上，电机旋转带动拨杆转动，从而触到原点和限位开关。

2、根据权利要求1所述的自动送料和搅拌的机械手机构，其特征在于小车架截面为“U”形，背面固接一“U”形固定架；背面上方有一个大圆孔作为电机安装定位孔，电机安装在小车架背面。

3、根据权利要求1或2所述的自动送料和搅拌的机械手机构，其特征在于上/下安装板上各有两个沉孔，其孔距等于竖直导轨间距，与水平导轨垂直的导轨长度大于上/下安装板内面间距，且小于上/下安装板上的沉孔底面间距。

4、根据权利要求3所述的自动送料和搅拌的机械手机构，其特征在于悬臂安装滑块两边各有一圆形通孔，用于安装竖直导轨的滑套，下方固定滑轮架，上方设有供卷绳通过的通孔。

5、根据权利要求3所述的自动送料和搅拌的机械手机构，其特征在于卷筒上方有卷绳压轮压住卷绳，不会松散，压轮架具有弹性。

6、根据权利要求3所述的自动送料和搅拌的机械手机构，其特征在于盒体由金属薄板折弯而成，截面呈“U”形，两折弯边的上边再向内折90度，前端固定电机安装板，后端两折弯边分别向外折90度，折边上有用来与运动小车的悬臂安装滑块连接配合的安装孔。

7、根据权利要求3所述的自动送料和搅拌的机械手机构，其特征在于机械手主要由机械手臂、旋转臂、推拉杆和机械手掌构成，机械手臂固定在悬臂盒的电机安装板上，三个安装孔与电机的安装孔对应，下端是向下的“U”形槽，通过销轴连接机械手掌，旋转臂固定在悬臂盒的电机轴上，旋转臂的远端通过销轴连接推拉杆，推拉杆的另一端为钩形。