CN104908027B

CN104908027B - 轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手

Info

Publication number: CN104908027B
Application number: CN201510341078.4A
Authority: CN
Inventors: 商翔; 刘庭煜; 刘长安; 汪惠芬
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2035-06-18
Also published as: CN104908027A

Abstract

本发明公开了一种轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，所述回转支承位于立柱的顶端，回转支承上设置支撑架，支撑架上设置轴承座，轴承座上设置上大臂和下大臂，所述上大臂位于下大臂的上方，二者相互平行，上大臂和下大臂的另一端设置第二轴承座，第二轴承座上设置轴承座安装板，轴承座安装板上固连支承体；上大臂靠近第二轴承座的一端设有向下凸起的筋板，筋板穿过下大臂的中部，筋板上连接直线气缸的活塞杆，直线气缸的缸体通过气缸安装附件安装在支撑架上。本发明解决了轮毂毛坯在数控加工车间上下料时人工搬运难度大、效率低、存在安全隐患等一系列问题，它在搬运的过程中能抵消物料的自重，使搬运过程变得十分轻松、可靠、安全。

Description

轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手

技术领域

[0001]本发明涉及一种提升抓取装置，特别是一种轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手。

背景技术

[0002]在轮毂数控切削加工车间，轮毂毛坯件的上下料基本由工人手动搬运，这样的搬运方式不仅劳动强度大，效率低，而且还存在一定的安全隐患，尤其是遇到一些大型的轮毂毛坯件，一般需要好几个工人合作才能将其搬运至数控机床上进行加工，浪费大量时间，拉低生产效率。

[0003] 专利号为201410745341.1的专利公开了一种轮毂五轴搬运机器人及夹持机械手，具体为:X轴驱动系统安装于桁架上，Y轴驱动系统通过XY轴联接板横跨安装在X轴驱动系统上，Z轴驱动系统通过YZ轴联接板竖直安装在Y轴驱动系统;X轴驱动系统、Y轴驱动系统与Z轴驱动系统相互正交，构成XYZ直角坐标机器人;在Z轴驱动系统的底部依次设置C轴驱动系统与A轴驱动系统，C轴驱动系统与A轴驱动系统之间通过CA轴联接法兰联接，A轴驱动系统的输出轴连接夹持机械手。该专利实现了铝合金轮毂在不同生产线之间的自动化搬运、上料、下料、翻转、交换等作业，大大降低劳动强度，但是结构复杂，安装不便，灵活度较差。

发明内容

[0004]本发明所解决的技术问题在于提供一种轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手。

[0005]实现本发明目的的技术解决方案为:一种轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，包括立柱、回转支承、支撑架，所述回转支承位于立柱的顶端，回转支承上设置支撑架，支撑架上设置轴承座，轴承座上设置上大臂和下大臂，所述上大臂位于下大臂的上方，二者相互平行，上大臂和下大臂的另一端设置第二轴承座，第二轴承座上设置轴承座安装板，轴承座安装板上固连支承体，支承体上设置第一法兰，第一法兰上固连第二回转支承，第二回转支承上固连延长臂，延长臂通过第二回转支承围绕支承体旋转;上大臂靠近第二轴承座的一端设有向下凸起的筋板，筋板穿过下大臂的中部，筋板上连接第一直线气缸的活塞杆，第一直线气缸的缸体通过气缸安装附件安装在支撑架上；

[0006]小臂通过第三回转支承设置在延长臂上，小臂的另一端设置夹具装置。

[0007]所述夹具装置包括第一回转气缸、传动轴、导轨和夹具体，小臂的另一端固连轴承座固定板，轴承座固定板的下端设置两个轴承座，两个轴承座之间贯穿传动轴，传动轴的一端通过第二法兰与第一回转气缸相连，传动轴的另一端通过第二法兰与夹具体相连，所述夹具体在第一回转气缸的带动下旋转。

[0008]所述夹具体包括第二直线气缸、第一臂、第二臂和固定臂，所述固定臂通过第二法兰与传动轴相连，该固定臂与传动轴相垂直，固定臂的上设置第二直线气缸，第二直线气缸的缸体与固定臂相固连，第二直线气缸的活塞杆与第二臂相连接，带动第二臂运动，所述第二臂与固定臂相垂直，固定臂上还设置导轨，所述导轨与固定臂的延伸方向相平行，第二臂在活塞杆的带动下沿导轨滑动，第二臂的端部设置第二手指装置；

[0009]固定臂设置缸体的一端还固连与其垂直的第一臂，所述第一臂与第二臂相平行，第一臂的端部设置第二回转气缸，第二回转气缸上固连第一手指，第一手指在第二回转气缸的带动下旋转，所述第一手指与第二手指装置的第二手指工作面相对。

[0010]所述第二手指装置包括第二手指、圆锥滚子轴承、轴承安装板、第二传动轴、弹簧、法兰盘和摩擦盘，轴承安装板固连在第二臂上，轴承安装板的一侧设置圆锥滚子轴承，轴承安装板的另一侧设置弹簧，弹簧的另一端与法兰盘相紧靠，法兰盘也固连在第二臂上，所述第二传动轴的一端与第二手指相固连，该第二传动轴依次贯穿法兰盘、弹簧和圆锥滚子轴承，第二传动轴的另一端与摩擦盘相固连。

[0011]所述上大臂为管状结构，下大臂包括两根相同的连接板，上大臂的筋板穿过下大臂两根连接板之间的缝隙。

[0012]本发明的机械手还包括操作面板，该操作面板的上端与小臂相连，操作面板的下端与回转气缸相固连。

[0013]所述操作面板为弧形。

[0014]机械手的材料为Q235碳素结构钢。

[0015]本发明与现有技术相比，其显著优点为:I)本发明的轮毂毛坯上下料助力机械手的气动回路能够自动平衡轮毂毛坯的自重，使搬运变得极为轻便;2)本发明的轮毂毛坯上下料助力机械手上下大臂组成的平行四边形结构保证了夹具体前面的传动轴在助力机械手升降的过程中始终处于水平状态;3)本发明的轮毂毛坯上下料助力机械手的两个回转气缸保证了被夹轮毂毛坯能在空间内的四个姿态下翻转，并且两个气缸能够同时运作，任意将所夹的轮毂毛坯由一姿态转换到另一姿态;4)本发明的轮毂毛坯上下料助力机械手夹具体能够自动适应一定范围内(直径500〜800mm)的轮毂，通过控制夹具体上的直线气缸，便可对轮毂毛坯进行夹紧。5)助力机械手共有六个关节六个自由度，其中三个关节由人推动，另外三个关节由气缸驱动，这大大提高了助力机械手在搬运过程中操作的灵活性。

[0016]下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

[0017]图1是本发明的轮毂上下料搬运助力机械手的整体装配主视示意图。

[0018]图2是本发明的轮毂上下料搬运助力机械手大小臂部分的俯视示意图。

[0019]图3是本发明的轮毂上下料搬运助力机械手夹具部分的俯视示意图。

[0020]图4是本发明的轮毂上下料搬运助力机械手夹具部分的主视示意图。

[0021]图5是本发明的轮毂上下料搬运助力机械手夹具部分的侧视示意图。

[0022]图6是本发明的轮毂上下料搬运助力机械手第二手指装置示意图。

[0023]图中编号所代表的含义为:I立柱2回转支承3支撑架4轴承座4-1轴承座安装板4-2第二轴承座5上大臂5-1筋板6下大臂7气缸安装附件8直线气缸9轴承座安装板9-1法兰盘10支承体11法兰12回转支承13延长臂14回转支承15小臂16操作面板17回转气缸18传动轴18-1法兰18-2轴承座18_3轴承座固定板19_3固定臂20导轨21夹具体22回转气缸23第一手指25第二手指26圆锥滚子轴承27轴承安装板28第二传动轴29弹簧30法兰盘31摩擦盘。

具体实施方式

[0024]如图1所示，本发明的轮毂上下料助力机械手，主要由立柱1、上大臂5、下大臂6、延长臂13、小臂15、夹具体21这几个部分组成。其中立柱I用地脚螺栓固定在加工车间的地面上，立柱I与支撑架3之间用回转支承2连接，支撑架3通过回转支承2可与立柱I相对转动，只需工人推动操作面板，该关节便可自动旋转。工人通过按动操作面板16上的设置的按钮，通过控制气动元件阀门开闭，便可控制直线气缸8的伸缩，直线气缸8推动上大臂5下面的筋板5-1，实现助力机械手的升降，由以精密减压阀为主要阀门的气动控制系统能使气缸8与其推动的负载保持一个平衡，气缸充气后，操作工人只需使用很小的推力，便可打破这种气动平衡，使得助力机械手升降，当助力机械手升到目标位置后，气缸8又与负载形成一个新的平衡。

[0025]延长臂13与支承体10之间用回转支承12连接，工人推动操作面板16，通过回转支承12，延长臂13可与支承体10相对转动。同样，在延长臂13的下方安装有回转支承14，小臂15可在工人的推动下相对延长臂13旋转。

[0026]如图3所示，回转气缸17安装在操作面板16上，两个轴承座18-2安装在小臂15下方的轴承座固定板18-3上，传动轴18穿过两个轴承座18-2，传动轴18的左边连接法兰18-1，法兰18-1用螺钉固定在回转气缸17上，传动轴18的右边连接另一个法兰18-1，法兰18-1与夹具体21固定在一起，回转气缸17旋转，则依次带动传动轴18旋转，带动夹具体21旋转。回转气缸17的旋转由工人按动操作面板16上的气动阀门按钮来控制。

[0027]如图3、4所示，夹具体21上安装有直线气缸19，直线气缸19连接夹具体21上的第二臂19-2，工人通过控制直线气缸19的伸缩，可实现对轮毂的夹紧和放开。回转气缸22嵌入在夹具体21上的第一臂19-1上，第一手指23安装在回转气缸22上，工人通过操作面板上的按钮即可控制回转气缸22旋转，即可对所夹轮毂实现180°的翻转。

[0028]如图4、5所示，夹具体21上的第二臂19-2连接着导轨24，导轨24为大力矩导轨，能够保证第二臂19-2平稳的工作。

[0029]如图5、6所示，夹具体21上的第二手指25固定在传动轴28上，传动轴28的靠近第二手指25的方向依次为圆锥滚子轴承26、轴承安装板27，其中轴承安装板27安装在夹具体21的第二臂19-2上，圆锥滚子轴承26安装在轴承安装板27上，在传动轴28的上面加工有凸缘，弹簧29紧紧压在凸缘上，弹簧29的右端抵住法兰30的端面，法兰30的右边是摩擦盘31，摩擦盘31安装在传动轴28上，在不夹持轮毂时，由于弹簧29的作用，摩擦盘31紧紧贴住法兰30的右端面，此时它们之间不可相对转动，当夹持轮毂时，由于弹簧29被压缩，摩擦盘31与法兰30的右端面脱离，此时传动轴28上的第二手指25可随着轮毂的翻转动作而转动，与第一手指23实现同步。本发明的机械手包括一系列气缸以及传动机械装置。该助力机械手各个部分所用材料主要为Q235碳素结构钢。各手臂之间关节的运动使用到了回转支承轴承或者深沟球轴承，部分关节的驱动使用到了直线气缸和回转气缸。

[0030]本发明的轮毂毛坯上下料助力机械手的气动回路能够自动平衡轮毂毛坯的自重，使搬运变得极为轻便。助力机械手共有六个关节六个自由度，其中三个关节由人推动，另外三个关节由气缸驱动，这大大提高了助力机械手在搬运过程中操作的灵活性。

[0031]下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述:

[0032] 实施例1

[0033] —种轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，包括立柱1、回转支承2、支撑架3，所述回转支承2位于立柱I的顶端，回转支承2上设置支撑架3，支撑架3上设置轴承座4，轴承座4上设置上大臂5和下大臂6，所述上大臂5位于下大臂6的上方，二者相互平行，上大臂5和下大臂6的另一端设置第二轴承座4-2，第二轴承座4-2上设置轴承座安装板9，轴承座安装板9上固连支承体10，支承体10上设置法兰11，法兰11上固连第二回转支承12，第二回转支承12上固连延长臂13，延长臂13通过第二回转支承12围绕支承体10旋转;上大臂5靠近第二轴承座4-2的一端设有向下凸起的筋板5-1，筋板5-1穿过下大臂6的中部，筋板5-1上连接直线气缸8的活塞杆，直线气缸8的缸体通过气缸安装附件7安装在支撑架3上；

[0034] 小臂15通过第三回转支承14设置在延长臂13上，小臂15的另一端设置夹具装置。

[0035]所述夹具装置包括回转气缸17、传动轴18、导轨20和夹具体21，小臂15的另一端固连轴承座固定板18-3，轴承座固定板18-3的下端设置两个轴承座18-2，两个轴承座18-2之间贯穿传动轴18，传动轴18的一端通过法兰18-1与回转气缸17相连，传动轴18的另一端通过法兰与夹具体21相连，所述夹具体21在回转气缸17的带动下旋转。

[0036]所述夹具体21包括直线气缸19、第一臂19-1、第二臂19-2和固定臂19-3，所述固定臂19-3通过法兰与传动轴18相连，该固定臂19-3与传动轴18相垂直，固定臂19-3的上设置直线气缸19，直线气缸19的缸体与固定臂19-3相固连，直线气缸19的活塞杆与第二臂19-2相连接，带动第二臂19-2运动，所述第二臂19-2与固定臂19-3相垂直，固定臂19-3上还设置导轨20，所述导轨20与固定臂19-3的延伸方向相平行，第二臂19-2在活塞杆的带动下沿导轨20滑动，第二臂19-2的端部设置第二手指装置25;

[0037]固定臂19-3设置缸体的一端还固连与其垂直的第一臂19-1，所述第一臂19-1与第二臂19-2相平行，第一臂19-1的端部设置回转气缸(22)，回转气缸(22)上固连第一手指23，第一手指23在回转气缸(22)的带动下旋转，所述第一手指23与第二手指装置25的第二手指工作面相对。

[0038]所述第二手指装置25包括第二手指、圆锥滚子轴承26、轴承安装板27、第二传动轴28、弹簧29、法兰盘30和摩擦盘31，轴承安装板27固连在第二臂19-2上，轴承安装板27的一侧设置圆锥滚子轴承26，轴承安装板27的另一侧设置弹簧29，弹簧29的另一端与法兰盘30相紧靠，法兰盘30也固连在第二臂19-2上，所述第二传动轴28的一端与第二手指相固连，该第二传动轴28依次贯穿法兰盘30、弹簧29和圆锥滚子轴承26，第二传动轴28的另一端与摩擦盘31相固连。

[0039]所述上大臂5为管状结构，下大臂6包括两根相同的连接板，上大臂5的筋板5-1穿过下大臂6两根连接板之间的缝隙。本发明的机械手还包括操作面板16，该操作面板的上端与小臂15相连，操作面板的下端与回转气缸17相固连。所述操作面板16为弧形。机械手的材料为Q235碳素结构钢。

[0040]本发明的轮毂毛坯上下料助力机械手的气动回路能够自动平衡轮毂毛坯的自重，使搬运变得极为轻便;本发明的轮毂毛坯上下料助力机械手上下大臂组成的平行四边形结构保证了夹具体前面的传动轴在助力机械手升降的过程中始终处于水平状态。本发明的助力机械手共有六个关节六个自由度，其中三个关节由人推动，另外三个关节由气缸驱动，这大大提高了助力机械手在搬运过程中操作的灵活性。

Claims

1.一种轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，其特征在于，包括立柱(I)、回转支承(2)、支撑架(3)，所述回转支承(2)位于立柱(I)的顶端，回转支承(2)上设置支撑架(3)，支撑架(3)上设置轴承座(4)，轴承座(4)上设置上大臂(5)和下大臂(6)，所述上大臂(5)位于下大臂(6)的上方，二者相互平行，上大臂(5)和下大臂(6)的另一端设置第二轴承座(4-2)，第二轴承座(4-2)上设置轴承座安装板(9)，轴承座安装板(9)上固连支承体(10)，支承体(10)上设置第一法兰(11)，第一法兰(11)上固连第二回转支承(12)，第二回转支承(12)上固连延长臂(13)，延长臂(13)通过第二回转支承(12)围绕支承体(10)旋转;上大臂(5)靠近第二轴承座(4-2)的一端设有向下凸起的筋板(5-1)，筋板(5-1)穿过下大臂(6)的中部，筋板(5-1)上连接第一直线气缸(8)的活塞杆，第一直线气缸(8)的缸体通过气缸安装附件(7)安装在支撑架(3)上；小臂(15)通过第三回转支承(14)设置在延长臂(13)上，小臂(15)的另一端设置夹具装置；所述夹具装置包括第一回转气缸(17)、传动轴(18)、导轨(20)和夹具体(21)，小臂(15)的另一端固连轴承座固定板(18-3)，轴承座固定板(18-3)的下端设置两个轴承座(18-2)，两个轴承座(18-2)之间贯穿传动轴(18)，传动轴(18)的一端通过第二法兰(18-1)与第一回转气缸(17)相连，传动轴(18)的另一端通过第二法兰与夹具体(21)相连，所述夹具体(21)在第一回转气缸(17)的带动下旋转。

2.根据权利要求1所述的轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，其特征在于，所述夹具体(21)包括第二直线气缸(19)、第一臂(19-1)、第二臂(19-2)和固定臂(19-3)，所述固定臂(19-3)通过第二法兰与传动轴(18)相连，该固定臂(19-3)与传动轴(18)相垂直，固定臂(19-3)的上设置第二直线气缸(19)，第二直线气缸(19)的缸体与固定臂(19-3)相固连，第二直线气缸(19)的活塞杆与第二臂(19-2)相连接，带动第二臂(19-2)运动，所述第二臂(19-2)与固定臂(19-3)相垂直，固定臂(19-3)上还设置导轨(20)，所述导轨(20)与固定臂(19-3)的延伸方向相平行，第二臂(19-2)在活塞杆的带动下沿导轨(20)滑动，第二臂(19-2)的端部设置第二手指装置(25); 固定臂(19-3)设置缸体的一端还固连与其垂直的第一臂(19-1)，所述第一臂(19-1)与第二臂(19-2)相平行，第一臂(19-1)的端部设置第二回转气缸(22)，第二回转气缸(22)上固连第一手指(23)，第一手指(23)在第二回转气缸(22)的带动下旋转，所述第一手指(23)与第二手指装置(25)的第二手指工作面相对。

3.根据权利要求2所述的轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，其特征在于，所述第二手指装置(25)包括第二手指、圆锥滚子轴承(26)、轴承安装板(27)、第二传动轴(28)、弹簧(29)、法兰盘(30)和摩擦盘(31)，轴承安装板(27)固连在第二臂(I 9-2)上，轴承安装板(27)的一侧设置圆锥滚子轴承(26)，轴承安装板(27)的另一侧设置弹簧(29)，弹簧(29)的另一端与法兰盘(30)相紧靠，法兰盘(30)也固连在第二臂(19-2)上，所述第二传动轴(28)的一端与第二手指相固连，该第二传动轴(28)依次贯穿法兰盘(30)、弹簧(29)和圆锥滚子轴承(26)，第二传动轴(28)的另一端与摩擦盘(31)相固连。

4.根据权利要求1所述的轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，其特征在于，所述上大臂(5)为管状结构，下大臂(6)包括两根相同的连接板，上大臂(5)的筋板(5-1)穿过下大臂(6)两根连接板之间的缝隙。

5.根据权利要求1所述的轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，其特征在于，还包括操作面板(16)，该操作面板的上端与小臂(15)相连，操作面板的下端与第一回转气缸(17)相固连。

6.根据权利要求5所述的轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，其特征在于，所述操作面板(16)为弧形。

7.根据权利要求1所述的轮毂毛坯上下料气动平衡助力机械手，其特征在于，机械手的材料为Q235碳素结构钢。