CN104972472A - 用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构。包括机械臂部件、升降驱动部件、旋转驱动部件、基座部件和机械手立柱部件，基座部件固定在工作台面上，机械手立柱部件底端穿过基座部件的通孔连接旋转驱动部件，机械手立柱部件顶端与机械臂部件固定连接，旋转驱动部件安装在基座部件底部，旋转驱动部件底部连接升降驱动部件。本发明机械手结构可降低机械手的升降部件的质量，减小升降时的冲击惯性，提高机械手的运行速度，且体积小，结构简单，可用于多工位全自动平衡修正设备中的转子在各个工位间的搬运。

Description

用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构

发明内容

本发明涉及一种机械手结构，尤其是涉及一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，将需要平衡的转子工件在各个工位间进行搬运。

背景技术

电机是重要的生产和生活用品，其中的转子是电机的重要工作部件。转子在生产过程中，由于设计不合理、材质不均匀以及加工装配误差等原因，不可避免地存在着初始不平衡量。带有过大不平衡量的转子在电机的运转过程中，会产生振动和噪声，轻则使电机性能退化，重则引起损坏和事故，所以必须对转子进行动平衡处理，使其不平衡量维持在合格的范围内。

转子动平衡修正设备可分为两大类，即手工修正动平衡机和全自动平衡修正设备。手工修正平衡机成本低，但平衡过程依赖工人经验，平衡的稳定性难于得到保证。与此相比，全自动平衡修正设备生产效率高，平衡的稳定性高，且能够对转子修正进行优化，但是机器价格相对较贵。目前，随着我国电机业的发展，采用全自动平衡修正设备已经成为必然趋势。

对于两工位及两工位以上的电机转子全自动平衡修正设备，一般需要机械手将转子工件在各工位间进行搬运。机械手需要执行升降和转动功能。目前的机械手结构有多种，一种有代表性的是框式结构是，由两根或四根导轨及数块平板组成能上下移动的框式结构，实现升降功能。在框式结构上固定有可旋转机构，实现转动功能。对于两工位设备，由于旋转机构的转动惯量较小，所以一般以摆动气缸驱动为主，摆动气缸驱动的虽然重量轻且成本低，但其定位精度不稳定，需要经常调整。对于两工位以上的设备，机械手转动惯量较大，则采用较重的机械摇摆分割器来驱动，这会导致机械手升降惯量大，运行时升降冲击大。所以框式结构的机械手无论选用哪种配置稳定性都存在问题。另外一种机械手的结构是采用能同时完成升降和转动功能的机械式升降摇摆分割器，这种形式的机械手运行稳定，但是成本高，体积大，且升降的行程受到限制，只能处理外径小的转子工件，兼容性不足。

发明内容

为克服现有机械手的不足，本发明的目的在于提供一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，可有效地提升机械手性价比、稳定性和兼容性。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括机械臂部件、升降驱动部件、旋转驱动部件、基座部件和机械手立柱部件，基座部件固定在工作台面上，机械手立柱部件底端穿过基座部件的通孔连接旋转驱动部件，机械手立柱部件顶端与机械臂部件固定连接，旋转驱动部件安装在基座部件底部，旋转驱动部件底部连接升降驱动部件。

所述的基座部件包括分割器固定板、机械手过渡环和机械手基板，分割器固定板和机械手基板均开有通孔，分割器固定板和机械手基板通孔通过机械手过渡环同轴安装。

所述的机械手立柱部件包括立柱、花键母、轴端盖、花键，花键母同轴安装在立柱顶端，花键贯穿装在花键母中，立柱底端穿过所述基座部件连接到旋转驱动部件上，花键底端连接升降驱动部件，顶端连接机械臂部件。

所述的旋转驱动部件包括分割器、旋转驱动电机、减速机和固定板，减速机固定安装在固定板的一侧，分割器固定安装在固定板的另一侧，旋转驱动电机的输出轴经减速机连接到分割器的输入端，分割器顶部固定连接到基座部件的分割器固定板底端，分割器顶部设有与所述升降驱动部件中升降杆连接的分割器轴向连接组件。

所述的升降驱动部件包括驱动缸、升降驱动下板、升降板、导杆、升降驱动上板和升降杆；驱动缸固定安装在升降驱动下板的底部，驱动缸的缸杆朝上穿过升降驱动下板后依次经接头、浮动接头后与升降杆的底端连接，升降杆底部固定套在升降板中；升降驱动下板上方通过两侧的导杆固定连接有升降驱动上板，升降驱动下板和升降驱动上板之间安装有升降板，升降板通过升降驱动直线轴承套在导杆中沿导杆上下移动；升降杆顶部先经升降杆直线轴承穿过升降驱动上板，然后再依次穿过分割器、分割器轴向连接组件，最后伸入到所述机械手立柱部件的花键母中与花键底端连接。

所述的分割器轴向连接组件包括驱动法兰盘、分割器输出圆盘和圆形凸台，所述分割器开有中心孔，升降杆顶部向上依次穿过中心孔、圆形凸台和驱动法兰盘，圆形凸台固定在分割器顶面为非旋转件，驱动法兰盘作为过渡盘安装在分割器输出圆盘上为旋转件，驱动法兰盘与所述机械手立柱部件的立柱底端同轴固接。

所述的升降杆顶部通过连接轴承套在花键底端的中心轴承孔内，花键底端的中心轴承孔孔端面设有轴端盖，升降杆顶端设有轴承内圈锁紧螺母，连接轴承位于在轴承内圈锁紧螺母和轴端盖之间的花键中心轴承孔的阶梯上。

所述的机械臂部件包括机械臂中心盘、气爪、机械臂，机械臂中心盘沿圆周周围间隔均布安装有多个沿径向方向的机械臂，机械臂的端面装有气爪。

本发明具有的有益效果是：

1)本发明降低了机械手的升降部件的质量，减小了升降时的冲击惯性，可提高机械手的运行速度。

2)本发明减小了机械手在设备台面上所占的体积。

3)本发明由成熟的零部件组合而成，结构简单，可用于多工位全自动平衡修正设备中的转子在各个工位间的搬运。

附图说明

图1是本发明的升降驱动部件A0的安装爆炸图。

图2是本发明的升降驱动部件A0的整体部件图。

图3是本发明的旋转驱动部件B0的安装爆炸图。

图4是本发明的旋转驱动部件B0的整体部件图。

图5是本发明的基座部件C0的安装爆炸图。

图6是本发明的基座部件C0的整体部件图。

图7是本发明的机械手立柱部件D0的安装爆炸图。

图8是本发明的机械手立柱部件D0的整体部件图。

图9是本发明的机械臂部件E0的安装爆炸图。

图10是本发明的机械臂部件E0的整体部件图。

图11是本发明的安装完毕的机械手。

图12是本发明的机械手安装剖面图。

图13是图12的K区域的局部放大图。

图14是图12的L区域的局部放大图。

图中：A0、升降驱动部件，A1、升降驱动缸，A2、升降驱动下板，A3、接头，A4、浮动接头，A5、升降板，A6、升降驱动导杆，A7、升降驱动直线轴承，A8、升降驱动上板，A9、升降杆，A10、连接轴承，A11、轴承内圈锁紧螺母；B0、旋转驱动部件，B1、旋转驱动直线轴承，B2、分割器本体，B3、分割器输出圆盘，B4、驱动法兰盘，B5、旋转驱动电机，B6、减速机，B7、固定板，B8、分割器输入轴，B9、中心孔，B10、圆形凸台；C0、基座部件，C1、分割器固定板，C2、机械手过渡环，C3、机械手基板；D0、机械手立柱部件，D1、立柱，D2、花键母，D3、轴孔盖，D4、花键，D5、中心轴承孔；E0、机械臂部件，E1、机械臂中心盘，E2、气爪，E3、机械臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图11所示，本发明包括机械臂部件E0、升降驱动部件A0、旋转驱动部件B0、基座部件C0和机械手立柱部件D0，基座部件C0固定在工作台面上，机械手立柱部件D0底端穿过基座部件C0的通孔连接旋转驱动部件B0，机械手立柱部件D0顶端与机械臂部件E0固定连接，旋转驱动部件B0通过圆形凸台B10固定安装在基座部件C0底部，旋转驱动部件B0底部连接升降驱动部件A0。

升降驱动部件A0则通过上板A8用螺钉安装在旋转驱动部件B0下部，其升降杆A9通过旋转驱动部件B0的升降杆直线轴承B1及中心孔B9，伸到基座部件C0的上部，机械手立柱部件D0通过立柱D1同心地安装在旋转驱动部件B0的驱动法兰盘B4上，安装在升降杆A9上的轴承A10由机械手立柱部件D0的轴端盖D3固定在花键D4的底端的轴承孔D5中。

如图5和图6所示，基座部件C0包括分割器固定板C1、机械手过渡环C2和机械手基板C3，分割器固定板C1和机械手基板C3均开有通孔，分割器固定板C1和机械手基板C3通孔通过机械手过渡环C2同轴安装，分割器固定板C1、机械手过渡环C2和机械手基板C3这三个零件都中心开孔，由螺钉同心地连接在一起。

如图7和图8所示，机械手立柱部件D0包括立柱D1、花键母D2和花键D4，花键母D2同轴安装在立柱D1顶端，花键D4贯穿装在花键母D2中，立柱D1底端穿过所述基座部件C0中的分割器固定板C1和机械手基板C3的通孔连接到旋转驱动部件B0中的驱动法兰盘B4上，花键D4底端连接升降驱动部件A0，顶端连接机械臂部件E0。中空的立柱D1是部件的基础，花键母D2固定在立柱D1顶端，花键D4贯穿花键母D2，花键D4能在花键母D2中相对上下运动，但不能转动，在花键D4的底端开有轴承孔D5。

如图3和图4所示，旋转驱动部件B0包括分割器B2、旋转驱动电机B5、减速机B6和固定板B7，减速机B6固定安装在固定板B7的一侧，分割器B2固定安装在固定板B7的另一侧，旋转驱动电机B5的输出轴经减速机B6连接到分割器B2的输入端，分割器输入轴B8穿过固定板B7连接减速机B6，分割器B2顶部固定连接到基座部件C0的分割器固定板C1底端，分割器B2顶部设有与所述升降驱动部件A0中升降杆A9连接的分割器轴向连接组件。

旋转驱动电机B5通过减速机B6、固定板B7，安装在分割器B2侧边，其动力通过输入轴B8输入分割器B2，由分割器B2内部的凸轮机构进行角度分割后，由分割器输出圆盘B3输出。分割器输出圆盘B3上固定有连接机械手立柱部件D0的带中心孔的驱动法兰盘B4。分割器B2在分割器输出圆盘B3的中心位置有垂直方向的、贯通整个分割器B2的中心孔B9，在中心孔B9的下出口，固定有升降杆直线轴承B1，部件组装后见图4。

如图1和图2所示，升降驱动部件A0包括驱动缸A1、升降驱动下板A2、升降板A5、导杆A6、升降驱动上板A8和升降杆A9；驱动缸A1固定安装在升降驱动下板A2的底部，驱动缸A1的缸杆朝上穿过升降驱动下板A2后依次经接头A3、浮动接头A4后与升降杆A9的底端连接，升降杆A9底部固定套在升降板A5中；升降驱动下板A2上方通过两侧的导杆A6固定连接有升降驱动上板A8，升降驱动下板A2和升降驱动上板A8之间安装有升降板A5，升降板A5通过升降驱动直线轴承A7套在导杆A6中沿导杆A6上下移动；升降杆A9顶部先经升降杆直线轴承B1穿过升降驱动上板A8，然后再依次穿过分割器B2、分割器轴向连接组件，最后伸入到所述机械手立柱部件D0的花键母D2中与花键D4底端连接。

驱动缸A1的缸体、下板A2、导杆A6和上板A8等零件由螺钉连接，组成部件的静件；驱动缸A1的缸杆和其他的零件由螺钉连接，组成部件的动件。部件在驱动缸A1的作用下，动件可通过其中的导杆直线轴承A7，沿着静件中的导杆A6上下移动。

如图13所示，升降杆A9顶部通过连接轴承A10套在花键D4底端的中心轴承孔D5内，花键D4底端的中心轴承孔D5孔端面设有轴端盖D3，升降杆A9顶端设有轴承内圈锁紧螺母A11，连接轴承A10位于在轴承内圈锁紧螺母A11和轴端盖D3之间的花键D4中心轴承孔D5的阶梯上。

如图14所示，分割器轴向连接组件包括驱动法兰盘B4、分割器输出圆盘B3和圆形凸台B10，所述分割器B2开有中心孔B9，升降杆A9顶部向上依次穿过中心孔B9、圆形凸台B10和驱动法兰盘B4，圆形凸台B10固定在分割器B2顶面，圆形凸台B10不旋转，仅起定位作用，驱动法兰盘B4分割器输出圆盘B3上，可旋转，驱动法兰盘B4与所述机械手立柱部件D0的立柱D1底端同轴固接。

如图9和图10所示，机械臂部件E0包括机械臂中心盘E1、气爪E2、机械臂E3，机械臂中心盘E1沿圆周周围间隔均布安装有多个沿径向方向的机械臂E3，机械臂E3的端面装有气爪E2。图中的机械臂E3是五个均布的，但其数量是可以变化的。

机械臂部件E0主要完成工件的抓取功能。图10为五爪机械臂部件，适用于五工位全自动平衡修正设备。将五爪变成四爪或两爪，则可分别用于四工位或两工位全自动平衡修正设备。

机械手结构以驱动缸A1和旋转驱动电机B5为动力驱动源，分别控制机械手的升降和转动，实现工件在各个工位间的搬运，其具体实施工作过程如下：

本发明的机械手以驱动缸A1和旋转驱动电机B5为动力驱动源，分别控制机械手的升降和转动。本发明工作时，气爪E2先动作，抓住工件，然后驱动缸A1的缸杆伸出，推动升降驱动部件A0的动件，通过机械手立柱部件D0的花键D4顶起机械臂部件E0；接着旋转驱动电机B5旋转，通过旋转驱动部件B0中分割器B2内部的凸轮机构进行旋转转换，转化为竖直轴向旋转，从分割器输出圆盘B3驱动整个机械手立柱部件D0旋转，带动机械臂部件E0转动；最后驱动缸A1的缸杆收缩，通过机械手立柱部件D0的花键D4降下机械臂部件E0，气爪E2动作，放开工件，完成机械手的升降和转动功能，从而实现工件在各个工位间的搬运。

由此，本发明结构简单，减小了所占体积，能降低了机械手的升降部件的质量，减小了升降时的冲击惯性，能提高机械手的运行速度，可用于多工位设备多工位间的搬运，具有突出显著的技术效果。

Claims (8)

1. 一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，包括机械臂部件（E0），其特征在于：还包括升降驱动部件（A0）、旋转驱动部件（B0）、基座部件（C0）和机械手立柱部件（D0），基座部件（C0）固定在工作台面上，机械手立柱部件（D0）底端穿过基座部件（C0）的通孔连接旋转驱动部件（B0），机械手立柱部件（D0）顶端与机械臂部件（E0）固定连接，旋转驱动部件（B0）安装在基座部件（C0）底部，旋转驱动部件（B0）底部连接升降驱动部件（A0）。

2. 根据权利要求1所述的一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，其特征在于：所述的基座部件（C0）包括分割器固定板（C1）、机械手过渡环（C2）和机械手基板（C3），分割器固定板（C1）和机械手基板（C3）均开有通孔，分割器固定板（C1）和机械手基板（C3）通孔通过机械手过渡环（C2）同轴安装。

3. 根据权利要求1所述的一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，其特征在于：所述的机械手立柱部件（D0）包括立柱（D1）、花键母（D2）、轴端盖（D3）、花键（D4），花键母（D2）同轴安装在立柱（D1）顶端，花键（D4）贯穿装在花键母（D2）中，立柱（D1）底端穿过所述基座部件（C0）连接到旋转驱动部件（B0）上，花键（D4）底端连接升降驱动部件（A0），顶端连接机械臂部件（E0）。

4. 根据权利要求1所述的一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，其特征在于：所述的旋转驱动部件（B0）包括分割器（B2）、旋转驱动电机（B5）、减速机（B6）和固定板（B7），减速机（B6）固定安装在固定板（B7）的一侧，分割器（B2）固定安装在固定板（B7）的另一侧，旋转驱动电机（B5）的输出轴经减速机（B6）连接到分割器（B2）的输入端，分割器（B2）顶部固定连接到基座部件（C0）的分割器固定板（C1）底端，分割器（B2）顶部设有与所述升降驱动部件（A0）中升降杆（A9）连接的分割器轴向连接组件。

5. 根据权利要求4所述的一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，其特征在于：所述的升降驱动部件（A0）包括驱动缸（A1）、升降驱动下板（A2）、升降板（A5）、导杆（A6）、升降驱动上板（A8）和升降杆（A9）；驱动缸（A1）固定安装在升降驱动下板（A2）的底部，驱动缸（A1）的缸杆朝上穿过升降驱动下板（A2）后依次经接头（A3）、浮动接头（A4）后与升降杆（A9）的底端连接，升降杆（A9）底部固定套在升降板（A5）中；升降驱动下板（A2）上方通过两侧的导杆（A6）固定连接有升降驱动上板（A8），升降驱动下板（A2）和升降驱动上板（A8）之间安装有升降板（A5），升降板（A5）通过升降驱动直线轴承（A7）套在导杆（A6）中沿导杆（A6）上下移动；升降杆（A9）顶部先经升降杆直线轴承（B1）穿过升降驱动上板（A8），然后再依次穿过分割器（B2）、分割器轴向连接组件，最后伸入到所述机械手立柱部件（D0）的花键母（D2）中与花键（D4）底端连接。

6. 根据权利要求4或者5所述的一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，其特征在于：所述的分割器轴向连接组件包括驱动法兰盘（B4）、分割器输出圆盘（B3）和圆形凸台（B10），所述分割器（B2）开有中心孔（B9），升降杆（A9）顶部向上依次穿过中心孔（B9）、圆形凸台（B10）和驱动法兰盘（B4），圆形凸台（B10）固定在分割器（B2）顶面为非旋转件，驱动法兰盘（B4）作为过渡盘安装在分割器输出圆盘（B3）上为旋转件，驱动法兰盘（B4）与所述机械手立柱部件（D0）的立柱（D1）底端同轴固接。

7. 根据权利要求5所述的一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，其特征在于：所述的升降杆（A9）顶部通过连接轴承（A10）套在花键（D4）底端的中心轴承孔（D5）内，花键（D4）底端的中心轴承孔（D5）孔端面设有轴端盖（D3），升降杆（A9）顶端设有轴承内圈锁紧螺母（A11），连接轴承（A10）位于在轴承内圈锁紧螺母（A11）和轴端盖（D3）之间的花键（D4）中心轴承孔（D5）的阶梯上。

8. 根据权利要求1所述的一种用于电机转子全自动平衡修正设备的机械手结构，其特征在于：所述的机械臂部件（E0）包括机械臂中心盘（E1）、气爪（E2）、机械臂（E3），机械臂中心盘（E1）沿圆周周围间隔均布安装有多个沿径向方向的机械臂（E3），机械臂（E3）的端面装有气爪（E2）。