CN102357886B - 机械手及工件抓取翻转装置 - Google Patents

Abstract

本发明机械手包括基板；压紧气缸，包括有活塞杆压头；压力传递装置，所述压力传递装置设置在基板上，并与基板之间设有压力回复元件，压紧气缸的活塞杆压头与压力传递装置连接；设置在基板上的至少三个夹爪，该夹爪铰接在基板上；杠杆，每一个杠杆的一端铰接压力传递装置，另一端活动连接一个夹爪；绞线气缸；可转动的绞线盘，连接绞线气缸，绞线盘上伸出至少三段绞线，每一段绞线分别与一个夹爪的尾部连接。本发明工件抓取翻转装置包括吊具、连接在吊具上的如上所述的机械手，以及翻转机构。本发明机械手应用于重量较大的工件、抓取工件准确，工件抓取翻转装置面对形状复杂的工件，也可以寻找到妥善的定位及着力方案，效率高、操作安全稳定。

Description

机械手及工件抓取翻转装置

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是指一种机械手及可以抓取并翻转工件的机械装置。

背景技术

对电机进行装配生产过程中，很多时候需要对工件翻转操作，现有装配线上抓取工件的技术有例如吸盘式提取和开合式抓取，其中吸盘式提取方法特别地针对玻璃的提取，无力应用于电机的翻转，而开合式抓取有时应用于轮胎的提取，因其结构简单、出力小，也不能应用于电机装配中的工件抓取和翻转。目前，现有的电机机体翻转技术一般采用如图1所示的操作流程，其必须将工件调离装配线操作（否则会损伤装配线），待工件翻转操作目的实现后，再将工件吊回装配线。该技术实现的翻转顺序如图1所示，当需要将工件由立态变为卧态，1首先用吊钩单独牵引工件上端，水平移动吊机，将工件调离装配线；2用吊钩单独牵引令工件倾斜，当水平牵引不力时，辅以人力推工件上部，让工件重心旋向倾翻一侧，此时会伴有明显冲动，放绳，直至工件正面与地面贴合；3再用吊钩牵引工件背面，将工件移回装配线。该技术缺点是效率低，耗时长；操作时容易磕碰工件，造成损伤；操作时工件晃动剧烈，令起重设备过劳，并对人员安全构成威胁。

因此需要提供一种效率高、操作安全稳定的工件抓取翻转装置实为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效率高、抓取工件准确稳定的机械手。

本发明的另一目的在于提供一种效率高、操作安全稳定的工件抓取翻转装置。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

本发明提供一种机械手，其包括：

基板；

压紧气缸，包括有活塞杆压头；

压力传递装置，所述压力传递装置设置在基板上，并与基板之间设有压力回复元件，所述压紧气缸的活塞杆压头与压力传递装置连接；

设置在基板上的至少三个夹爪，该夹爪铰接在基板上；

杠杆，每一个杠杆的一端铰接压力传递装置，另一端活动连接一个夹爪；

绞线气缸，通过设置在基板上的绞线气缸座安装于基板上；

可转动的绞线盘，连接绞线气缸，绞线盘上伸出至少三段绞线，每一段绞线分别与一个所述夹爪的尾部连接。

压紧气缸通过压力传递装置以及杠杆传递驱动力给夹爪，将压紧气缸的活塞杆压头的上下运动转化为夹爪的抓紧和放松两种状态。绞线气缸驱动绞线盘转动，从而牵引或放松绞线，绞线带动夹爪一端，使夹爪转动，将绞线气缸的活塞杆运动转化为夹爪的转动，也就是夹爪的张开角度的调节。

优选的，该压力传递装置包括中心轴、中心套、主压板，该中心轴固定在基板上，该中心套与主压板套在中心轴上并可沿中心轴上下移动，该中心套设置在压紧气缸的活塞杆压头与主压板之间，该主压板通过所述杠杆连接该至少三个夹爪。

优选的，该压力回复元件为套接在中心轴的中心弹簧，其一端抵触中心套与主压板，另一端抵触基板，该压力回复元件帮助该压力传递装置复位。

优选的，该基板上设有数量与夹爪数量一致的夹爪座，该至少三个夹爪安装在夹爪座上。

优选的，该夹爪座上设有竖槽，该杠杆与夹爪之间通过双伸轴连接，该双伸轴两端可沿竖槽上下移动，使夹爪实现有序的升、降。

优选的，在夹爪座的竖槽中设有作用于双伸轴两端的回位弹簧，帮助双伸轴复位。

优选的，在该杠杆中段下方设有山形支点，是为杠杆摆动的支点。

优选的，其还包括设置在基板上的转角架，所述绞线经过转角架上端连接夹爪。

优选的，该转角架上设有作用于夹爪的转角弹簧，可帮助受绞线拉力转动从而张开的夹爪重新复位；优选的，该转角弹簧套设于安装在夹爪座的导向杆上，以定位该转角弹簧。

优选的，所述至少三个夹爪之间夹角为120度，可更稳固地抓取工件，及方便于翻转。

优选的，该绞线气缸设置在万向座上，使绞线盘和绞线的运动更灵活。

本发明还提供一种工件抓取翻转装置，其包括吊具，还包括连接在吊具上的如上所述的机械手，以及翻转机构。吊具上的机械手抓取工件后，通过翻转机构带动机械手及工件一起做转动操作，从而实现工件的翻转。

优选的，所述机械手的基板上还设有耳板，所述吊具包括有吊杆，该吊杆通过吊轴座连接所述耳板，连接处设有吊轴，该基板可绕吊轴转动。

优选的，所述翻转机构包括固定在吊杆上的翻转气缸、与翻转气缸相连的翻转块，该翻转块与基板上的耳板固定，并且该翻转块可在翻转气缸的带动下绕吊轴转动。

对比现有技术，本发明具有以下优点：

本发明实现了对大型异形工件随时原地如意的抓取及翻转，迅速、安全、落地平稳、操作规范；提高此序工作效率约8倍，疏通了批量生产的瓶颈；区别于靠摩擦力夹持，节省气源约5倍；本发明机械手效率高、抓取工件准确稳定，工件抓取翻转装置面对形状复杂的工件，也可以寻找到妥善的定位及着力方案，效率高、操作安全稳定。

附图说明

图1为现有电机机体翻转技术的操作示意图；

图2为本发明工件抓取翻转装置的立体示意图；

图3为本发明机械手的剖面视图；

图4和图5为本发明工件抓取翻转装置在抓取和翻转工件两个状态示意图；

图6为本发明工件抓取翻转装置将工件抓取离开流水线的工作示意图。

具体实施方式

请参阅图2和图3，本发明工件抓取翻转装置包括吊具2，还包括连接在吊具上的机械手，以及翻转机构。吊具上的机械手抓取工件后，通过翻转机构带动机械手及工件一起做转动操作，从而实现工件的翻转，图4和图5表示了系统翻转前及翻转后的两种状态。

本实施例中，机械手包括：基板16、压紧气缸1、压力传递装置、三个夹爪20、绞线盘14、绞线气缸10，该三个夹爪20复合铰接在基板16上，压紧气缸1的推动力通过压力传递装置带动夹爪运动，绞线气缸10的动力通过绞线盘14转化为绞线的拉力带动夹爪转动。压紧气缸1通过三根拉杆23支撑固定在基板上方。其中复合铰接是指：夹爪在绕自己牵动轴（双伸轴25）转动的同时，又将适时在牵动轴的引领下平移。

该基板16中央设有中心轴31，中心轴上依次套有中心弹簧33、中心套30，该中心弹簧33一端抵触基板16，另一端抵触中心套30下端，该中心套30上端与压紧气缸1的活塞杆压头29相抵触，该中心套30下方还压在一个主压板12上。该压力传递装置包括所述的中心轴31、中心套30、主压板12，该中心套30与主压板12套在中心轴31上并可沿中心轴上下移动，该中心套30设置在压紧气缸的活塞杆压头29与主压板12之间，该压紧气缸的活塞杆压头29的向下推力通过中心套30传递给主压板12，同时推压中心弹簧33，当活塞杆压头29往上运动时，中心弹簧33的回复力推动主压板12复位。作为较佳实施例，该主压板12周边轮廓为准三角形。

该主压板12通过杠杆15连接该三个夹爪20，杠杆15的一端铰接主压板12，另一端活动连接所述三个夹爪20，杠杆15中段下方设有山形支点24，该山形支点24与杠杆15为线性接触。

所述三个夹爪20包括有夹爪根部201、夹爪身204、位于夹爪根部上方的夹爪尾部203、夹爪下端的夹爪钩202，夹爪根部201设置在基板16上，并与杠杆15一端铰接，夹爪身204及夹爪钩202用于抓取工件。基板16上还设有夹爪座18，夹爪座18具有两边立板，夹爪20设置在夹爪座18两边立板中间，夹爪座18的两边立板上设有竖槽，夹爪根部201与杠杆15通过双伸轴25铰接，该双伸轴25两端置于竖槽中，并可以沿竖槽上下移动。在竖槽内的双伸轴的上方设有回位弹簧26，其回复力可推动双伸轴向下复位。夹爪根部201的左侧面和右侧面分别于夹爪座18两边立板的内侧面贴合，并可沿该内侧面自由滑动。

绞线气缸10通过绞线气缸安装座11安装在基板16上，作为较佳实施例，在绞线气缸安装座11上还设有万向座，绞线气缸10通过万向座设置在绞线气缸安装座11上。绞线盘14套接在与中心轴31同轴安装的中心套30外圆上，并可绕中心轴31转动，通过绞线气缸10推动绞线盘14转动。

绞线盘14上伸出不同方向的三段绞线22，所述绞线分别连接所述三个夹爪的夹爪尾部203。绞线气缸10推动绞线盘14转动，从而通过绞线盘14上的绞线拉动夹爪尾部203，使夹爪20绕双伸轴25转动。

在夹爪座18上方设有转角架17，该绞线22通过转角架17定位然后再连接夹爪尾部203。转角架17上设有仰角板和限位螺栓28方便定位夹爪尾部203的运动范围，绞线22从限位螺栓28的中心孔内导出；转角架17上还设有转角弹簧27，该转角弹簧27通过导向杆21进行定位和导向，该转角弹簧27的回复力可使夹爪尾部203回复放松状态。

作为较佳实施例，所述三个夹爪20之间夹角大致为120度，可更稳固地抓取工件，及方便于翻转。夹爪20外还设有夹爪保护罩19。

本发明还提供一种工件抓取翻转装置，其包括吊具2，还包括连接在吊具上的如上所述的机械手，以及翻转机构。吊具上的机械手抓取工件100后，通过翻转机构带动机械手及工件一起做转动操作，从而实现工件的翻转，如图4和图5所示的抓取工件和翻转工件后的两种工作状态的示意图，图6所示是通过该工件抓取翻转装置将工件100抓取提起带离流水线200的示意图。

在本实施例中，所述机械手的基板16的两侧还设有耳板37，所述吊具2包括有吊杆34，该吊杆34通过吊轴座9连接所述耳板37，吊轴座9固定连接所述耳板37，连接处设有吊轴8，该基板16可绕吊轴8转动。该吊轴座9还固定连接有翻转块7，该翻转块7可促动与其固定连接系统绕吊轴8转动。

所述翻转机构包括固定在吊杆上的翻转气缸6、与翻转气缸相连的所述翻转块7，翻转气缸6与翻转块7之间通过气缸接头35以及促动销36连接及配合，使翻转块7在翻转气缸6推动下可实现转动。该翻转块7与吊轴座9固定，并且该翻转块7可在翻转气缸6的带动下绕吊轴8转动。该翻转气缸6通过翻转气缸安装座4安装在吊杆34上，翻转气缸6通过翻转气缸调节座5铰接翻转气缸安装座4。翻转气缸6推动翻转块7，通过翻转块7与吊轴座9和耳板37的固定连接，带动基板16以至于整个机械手绕吊轴8转动。

所述夹爪钩202为内直角爪钩，具有可将工件对侧端面反向压牢的内平面，夹爪身204的长度略大于工件总厚度。

请一并参阅图2-6，整个工件抓取翻转装置的工作原理如下：

（1）在机械手初始状态（即释放工件的状态）；

a、压紧气缸动作，夹爪钩放松：

压紧气缸1前腔充气，活塞杆压头29向上远离基板16，在中心弹簧33作用力下，中心套30和主压板12沿中心轴31向上运动远离基板16，主压板12带动杠杆15与之连接的一端向上运动远离基板，此时夹爪座上的回位弹簧26得以向下伸张，压杠杆15与夹爪20连接的双伸轴25，使其沿夹爪座18的竖槽向下运动靠近基板，带动夹爪根部201向下运动靠近基板，从而使夹爪身204和夹爪钩202向外远离基板，也即是远离要抓取的工件100的前端面。此时杠杆15绕山形支点24转动。

b、绞线气缸动作，夹爪张角：

绞线气缸10后腔充气，绞线盘14顺时针旋转角度Δ∠γ，绞线22随着绞线盘14的转动沿绞线盘缠绕Δ∠γ，从而牵引其连接的夹爪尾部203，夹爪尾部203随着绞线的牵引绕双伸轴转动角度Δ∠β，同时压缩转角弹簧27，夹爪身204携夹爪钩202向外旋转Δ∠β，也就是夹爪20张角，可为抓取工件做准备。

（2）吊具将机械手移至工件上方并靠近对准工件，将初始状态的机械手放在工件背面，在本实施例中，机械手的基板下方设有中心环32，该中心环与工件背面的中心孔为同轴配合，以准确稳定地抓取工件。

（3）机械手出力状态（即夹紧工件的状态）；

a、压紧气缸动作，夹爪钩收紧：

压紧气缸1后腔充气，活塞杆压头29向下压向基板16，中心套30和主压板12沿中心轴31受活塞杆压头29的压力向下运动靠近基板16，同时压缩中心弹簧33，主压板12带动杠杆15与之连接的一端向下运动靠近基板16，通过山形支点24的转换，杠杆15的连接夹爪的另一端向上运动远离基板，杠杆15与夹爪20连接的双伸轴25跟随者沿夹爪座18的竖槽向上运动远离基板，带动夹爪根部201向上运动远离基板，从而使夹爪身204和夹爪钩202向内收拢，从而压紧被抓取的工件100上方及两侧的前端面，此时夹爪座上的回位弹簧26被压缩。

b、绞线气缸动作，夹爪身收拢：

绞线气缸10前腔充气，绞线盘14逆时针旋转角度Δ∠γ，绞线22随着绞线盘14的转动沿绞线盘退绕Δ∠γ，从而放松其牵引的夹爪尾部203，同时转角弹簧27将夹爪尾部203向外推转，夹爪尾部203绕双伸轴向外转动角度Δ∠β，夹爪身204携夹爪钩202向内转动Δ∠β，也就是夹爪20收紧，抓取工件。

（4）抓取工件后可通过吊具将工件吊离流水线，并进行翻转操作；

吊具将工件100吊离流水线200，翻转气缸动作，驱动翻转块7绕吊轴8转动，吊轴座9与翻转块7同时转动，并带动耳板37及基板16，以及整个机械手及其抓取的工件100翻转，在翻转到需要的角度，一般为翻转90度，吊具再将工件100吊回流水线200。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (14)

1.一种机械手，其特征在于，其包括：

基板；

压紧气缸，包括有活塞杆压头；

压力传递装置，所述压力传递装置设置在基板上，并与基板之间设有压力回复元件，所述压紧气缸的活塞杆压头与压力传递装置连接；

设置在基板上的至少三个夹爪，该夹爪铰接在基板上；

杠杆，每一个所述杠杆的一端铰接压力传递装置，另一端活动连接一个所述夹爪；

绞线气缸，通过设置在所述基板上的绞线气缸座安装于所述基板上；

可转动的绞线盘，连接绞线气缸，绞线盘上伸出至少三段绞线，每一段所述绞线分别与一个所述夹爪的尾部连接。

2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，该压力传递装置包括中心轴、中心套、主压板，该中心轴固定在基板上，该中心套与主压板套在中心轴上并可沿中心轴上下移动，该中心套设置在压紧气缸的活塞杆压头与主压板之间，该主压板通过所述杠杆连接该至少三个夹爪。

3.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，该压力回复元件为套接在中心轴的中心弹簧，其一端抵触中心套与主压板，另一端抵触基板。

4.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，该基板上设有数量与夹爪数量一致的夹爪座，该至少三个夹爪安装在夹爪座上。

5.如权利要求4所述的机械手，其特征在于，该夹爪座上设有竖槽，该杠杆与夹爪之间通过双伸轴连接，该双伸轴两端可沿竖槽上下移动。

6.如权利要求5所述的机械手，其特征在于，在夹爪座的竖槽中设有作用于双伸轴两端的回位弹簧。

7.如权利要求5所述的机械手，其特征在于，在该杠杆中段下方设有山形支点。

8.如权利要求5所述的机械手，其特征在于，其还包括设置在基板上的转角架，所述绞线经过转角架上端连接夹爪尾部。

9.如权利要求8所述的机械手，其特征在于，该转角架上设有作用于夹爪的转角弹簧。

10.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述三个夹爪之间夹角为120度。

11.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，其包括有设置在基板上的万向座，该绞线气缸设置在万向座上。

12.一种工件抓取翻转装置，其特征在于，其包括吊具，并且还包括连接在吊具上的如权利要求1～10任一项所述的机械手，以及翻转机构。

13.如权利要求12所述的工件抓取翻转装置，其特征在于，所述机械手的基板上还设有耳板，所述吊具包括有吊杆，该吊杆通过吊轴座连接所述耳板，连接处设有吊轴，该基板可绕吊轴转动。

14.如权利要求12所述的工件抓取翻转装置，其特征在于，所述翻转机构包括固定在吊杆上的翻转气缸、与翻转气缸相连的翻转块，该翻转块与基板上的耳板固定，并且该翻转块可绕吊轴转动。

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