CN105364920A - 一种高温拾取机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温拾取机械手，该高温拾取机械手带有手指，手指位置可调节，并且通过气缸控制手指进给，通过手指夹取工件，手指上还设置垫圈，垫圈用于托举工件，在工件与气缸等部件之间设置挡板，挡板阻隔工件与工件上方的气缸等部件，避免高温的工件灼伤上部工件；高温拾取机械手设置在一个伸缩臂上，通过伸缩臂带动机械手进给移动，伸缩臂为二级伸缩臂，第一级伸缩臂通过皮带带动第二级伸缩臂以更快的速度移动，而且伸缩臂结构简单，体积小，移动速度快。

Description

一种高温拾取机械手

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种高温拾取机械手。

背景技术

热冲压成形技术是将板料加热到九百多度高温，再迅速转移到具有冷却功能的模具上进行成形淬火，得到超高强度成形件的一种工艺。然而，在热冲压自动化生产线上，为了防止加热后的板材与空气接触后过快降温，要求能够迅速转移高温板材，同时又由于生产线上的炉具与冲床之间的距离要尽可能的小，以节约运送时间，因此应用到了机械手臂结构，机械手能模仿人的手或臂的某些动作和功能，用来按固定程序抓取、搬运物件或操作工具。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门；

现有的高温拾取机械手虽然可以达到拾取工件的功能，把人们从恶劣的工作环境中解救出来，但是现有的高温拾取机械手仍然存在很多不足，由于工件板材温度达到800℃-900℃，温度太高，无法使用常见的真空吸盘作为端拾器主结构，同时，由于板材温度高，很容易灼伤机械手上的其他部件，造成损害；由于板材薄，热冲压板材一般都比较薄，在高温下变软，拉伸强度变小，这样导致端拾器很难采用刚性夹持的方法抓取，从炉内出来的板材要尽量保持高温状态，直至冲压完成，而从炉内出来的板材每秒钟温度会下降几十度，所以要求机械手运动速度块，而现有技术中的机械手移动速度不理想；由于板材形态不规则，板材形状通常都是以轴线对称的类矩形，但边线是无规则曲线，在这种情况下，无法使用三爪气缸等成型产品；同时，由于冲压机床上下模具间的空隙很小，所以，端拾器末端高度被限制在一定尺寸下，而炉具与冲床之间的距离又要尽可能的小，以节约运送时间，这样又限制了机械臂的尺寸，现有的高温拾取机械手很难满足上述要求。

由于上述问题的存在，本发明人对现有的高温拾取机械手技术进行了深入研究，以便能够设计出解决上述问题的机械手结构。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现，通过设置一个伸缩臂，伸缩臂为二级伸缩臂，第一级伸缩臂通过皮带带动第二级伸缩臂以更快的速度移动，而且伸缩臂结构简单，体积小，伸缩臂上安装高温拾取机械手，高温拾取机械手带有手指，手指位置可调节，并且通过气缸控制手指进给，通过手指夹取工件，手指上还设置垫圈，垫圈用于托举工件，在工件与气缸等部件之间设置挡板，挡板阻隔工件与工件上方的气缸等部件，避免高温的工件灼伤上部工件；从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种高温拾取机械手，其特征在于，该机械手从上至下依次包括，

安装板1，其呈板状，其上部与伸缩臂6固连，其下部与框架2固连；

框架2，其呈长条状，框架2的顶面21与安装板1固连，框架还包括侧面22和端面23；

夹紧气缸3，其固定安装在框架的侧面22上，在夹紧气缸3远离侧面的一侧还设置有缓冲块31，所述缓冲块由软质材料制成，

手指调整座4，其与夹紧气缸3固连，手指调整座4呈长条状在手指调整座4上开设有长槽型的通孔41，在通孔41上设置有手指42，手指42竖直地穿过通孔41，手指42末端与通孔41滑动连接，手指42前端呈圆柱状，工件7水平地设置于各个手指42之间，并通过手指42固定；和

挡板5，其为长条状薄板，框架2的两个端面23都向下延伸成连接板24，两个连接板24分别与挡板5的两端固连，挡板5与框架2的顶面21平行设置，挡板5位于夹紧气缸3的正下方。

(2)根据上述(1)所述的高温拾取机械手，其特征在于，在手指42远离通孔41的一端固定设置有垫圈43。

(3)根据上述(2)所述的高温拾取机械手，其特征在于，垫圈43呈圆柱状，垫圈轴线与手指前端轴线共线，垫圈43的直径大于手指42前端的直径。

(4)根据上述(1)所述的高温拾取机械手，其特征在于，在手指42末端上设置有旋紧螺栓44。

(5)根据上述(1)所述的高温拾取机械手，其特征在于，在框架2的每个侧面22上都设置有两个夹紧气缸3，两个夹紧气缸3分别位于安装板1的两侧，框架两个侧面22上的夹紧气缸3关于框架2对称分布。

(6)根据上述(1)所述的高温拾取机械手，其特征在于，安装板1固定在框架2上部的中间位置。

(7)根据上述(1)所述的高温拾取机械手，其特征在于，在挡板中间位置设置有圆通孔51。

(8)根据上述(1)所述的高温拾取机械手，其特征在于，挡板5与工件7平行，挡板位于工件7与夹紧气缸3之间。

(9)根据上述(1)或(7)所述的高温拾取机械手，其特征在于，在框架下方中间位置设置有传感器机构8，其包括调节机构81和传感器82，传感器82向外伸出穿过挡板5上的圆通孔51并顶在工件7上。

(10)根据上述(1)所述的高温拾取机械手，其特征在于，高温拾取机械手安装在伸缩臂6上，所述伸缩臂6包括：

伸缩臂驱动机构61，其包括伸缩臂驱动电机611、减速机612和伸缩臂连接板615，其中，减速机612固定于伸缩臂连接板615上，伸缩臂驱动电机611通过减速机612驱动固定在减速机612上的伸缩臂驱动齿轮613，在伸缩臂连接板615底部设置一级滑块614，

第一级伸缩臂62，其上设置伸缩臂驱动齿条621，伸缩臂驱动齿条621与伸缩臂驱动齿轮613相啮合，在第一级伸缩臂62内部设置两个端部固定座622，在两个端部固定座622外部设置环状皮带传动机构623，所述皮带传动机构623包括一段皮带624，所述皮带624的两端对接呈环状，所述皮带624的两端都固连在伸缩臂连接板615上，皮带的中部与第二级伸缩臂63固连，在第一级伸缩臂62顶部设置两个一级滑行导轨625，一级滑行导轨625与一级滑块614相配合，在第一级伸缩臂62两侧下方分别设置有二级滑行导轨626，

和

第二级伸缩臂63，其包括二级滑块631，二级滑块与二级滑行导轨626相配合，在第二级伸缩臂上固定连接有安装板1。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明提供的高温拾取机械手设置有挡板，使得高温工件和其上方的部件隔绝，保证上方部件不会被灼伤；

(2)本发明提供的高温拾取机械手的手指上设置有垫圈，使得手指对于工件的夹持包括托举和刚性夹持两种形式；

(3)本发明提供的高温拾取机械手通过气缸控制手指的进给，使得夹持的进给速度稳定，可靠性高；

(4)本发明提供的高温拾取机械手上的手指位置灵活，使得操作简便，实用范围广；

(5)本发明提供的高温拾取机械手的伸缩臂结构简单，在伸缩臂驱动齿轮、齿条驱动下和皮带传动机构作用下，运行中的第二级伸缩臂以两倍于第一级伸缩臂的速度沿着相同的方向滑动，可实现高速稳定的运行；

(6)本发明提供的高温拾取机械手的伸缩臂运行速度快，可减少高温工件滞留在空气中的时间，使得高温工件的温度变化不大；

(7)本发明提供的高温拾取机械手的伸缩臂滑块和滑行导轨配合使用，保证了第一级与第二级伸缩臂的直线运动，使得该装置定位精度高，性能稳定可靠。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的高温拾取机械手整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的高温拾取机械手俯视图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的高温拾取机械手侧视图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的高温拾取机械手主视图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的高温拾取机械手与伸缩臂连接关系示意图；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的伸缩臂主视图；

图7示出根据本发明一种优选实施方式的伸缩臂俯视图；

图8示出根据本发明一种优选实施方式的伸缩臂剖视图；

附图标号说明：

1-安装板

2-框架

21-顶面

22-侧面

23-端面

24-连接板

3-夹紧气缸

31-缓冲块

4-手指调整座

41-通孔

42-手指

43-垫圈

44-旋紧螺栓

5-挡板

51-圆通孔

6-伸缩臂

61-伸缩臂驱动机构

611-伸缩臂驱动电机

612-减速机

613-伸缩臂驱动齿轮

614-一级滑块

615-伸缩臂连接板

62-第一级伸缩臂

621-伸缩臂驱动齿条

622-端部固定座

623-皮带传动机构

624-皮带

625-一级滑行导轨

626-二级滑行导轨

63-第二级伸缩臂

631-二级滑块

7-工件

8-传感器机构

81-调节机构

82-传感器

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3、图4中所示，高温拾取机械手包括，安装板1、框架2、夹紧气缸3、手指调整座4、手指42、挡板5和传感器机构8。

在一个优选的实施方式中，如图1、图5中所示，安装板呈板状，安装板上部与伸缩臂6固连，安装板下部固定在框架上部的中间位置；安装板用于连接伸缩臂和框架，其具体结构形式有多种，根据负载选择合适的板厚，通过开设螺栓孔完成固连工作，以便节省空间，同时确保连接质量。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3中所示，框架2，其呈长条状，框架2的顶面21与安装板固连，框架包括两个侧面、两个端面、一个顶面和一个底面，其中，底面与顶面相对设置，两个侧面分别相对设置，两个端面分别相对设置，框架为高温拾取机械手的中间骨架部件，框架各个方向都连接有其他部件，而且要求质量较轻，本发明中选用铝型材框架。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3中所示，夹紧气缸固定安装在框架的侧面22上，在夹紧气缸远离侧面的一侧还设置有缓冲块31，所述缓冲块由软质材料制成，其中，缓冲块起到缓冲作用，用于保护夹紧气缸，主要利用其软质材料的弹性，缓冲块的形状不重要，只要具有足够的弹性等物理性能即可，本发明中的缓冲块优选的选用橡胶材料制成。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3中所示，手指调整座与夹紧气缸固连，手指调整座4呈长条状，在手指调整座4上开设有长槽型的通孔41，在通孔上设置有手指42，手指竖直地穿过通孔，手指末端与通孔滑动连接，手指前端呈圆柱状，其中，通孔的开孔方向为竖直方向，通孔与手指末端相配合，使得手指卡在通孔上，在手指末端设置有旋紧螺栓44，旋紧螺栓控制手指与通孔之间的松紧关系，松开旋紧螺栓，手指可以沿着通孔滑动，紧固旋紧螺栓，手指固定在通孔上，本发明提供的高温拾取机械手在进行拾取作业前，根据工件的宽度，人工确定手指的位置，以方便拾取作业；

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3中所示，工件7水平地设置于各个手指42之间，并通过手指固定，其中，本发明中优选的设置四个手指；在手指远离通孔的一端固定设置有垫圈43，垫圈呈圆柱状，垫圈轴线与手指前端轴线共线，垫圈的直径大于手指前端的直径，即垫圈相对于手指向外凸出，在拾取工作过程中，垫圈托着工件，同时手指也夹持着工件。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，挡板5，其为长条状薄板，框架2的两个端面都向下延伸成连接板24，两个连接板分别与挡板的两端固连，工件7与夹紧气缸之间，挡板与框架的顶面平行，挡板与工件平行，挡板用于将高温的工件和挡板上方部件隔离，以免灼伤挡板上方部件，如夹紧气缸等，挡板的选材只需满足在工件温度下安然工作的条件即可，挡板的厚度，只需保证其足够的强度即可，挡板的大小需足够大，足够将工件和上方的重要部件隔离开即可，本发明中优选的挡板相对大小如图1和图2中所示。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3、图4中所示，在框架的每个侧面上都设置有一个夹紧气缸，每个气缸关于框架对称，两侧分别安装两个手指，共有四个手指调整座和四个手指。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3、图4中所示，在挡板中间位置设置有圆通孔51，圆通孔51用于供传感器通过，其尺寸取决于传感器直径尺寸；在框架下方中间位置设置有传感器机构8，传感器机构固定在框架的底面上，传感器机构包括调节机构81和传感器82，传感器向外伸出穿过挡板上的圆通孔并顶在工件上，其中，调节机构用于调节传感器的伸长量，使传感器正好顶在工件的预定位置上，当传感器感应到工件后开始运行。

在一个优选的实施方式中，如图5、图6、图7、图8中所示，伸缩臂6包括伸缩臂驱动机构61、第一级伸缩臂62和第二级伸缩臂63，伸缩臂上连接有连接板，通过连接板与高温拾取机械手连接为一体，通过伸缩臂运动，带动高温拾取机械手进给。

在一个优选的实施方式中，图6、图7、图8中所示，伸缩臂驱动机构61包括伸缩臂驱动电机611、减速机612和伸缩臂连接板615，其中，减速机固定于伸缩臂连接板上，伸缩臂驱动电机通过减速机驱动固定在减速机上的伸缩臂驱动齿轮613，在伸缩臂连接板底部设置一级滑块614。

在一个优选的实施方式中，图6、图7、图8中所示，第一级伸缩臂62，其上设置伸缩臂驱动齿条621，伸缩臂驱动齿条与伸缩臂驱动齿轮613相啮合，在第一级伸缩臂内部设置两个端部固定座622，在两个端部固定座622外部设置环状皮带传动机构623，所述皮带传动机构623包括一段皮带624，所述皮带的两端对接呈环状，所述皮带的两端都固连在伸缩臂连接板615上，皮带的中部与第二级伸缩臂63固连，在第一级伸缩臂顶部设置两个一级滑行导轨625，一级滑行导轨与一级滑块614相配合，在第一级伸缩臂两侧下方分别设置有二级滑行导轨。

在一个优选的实施方式中，图6、图7、图8中所示，第二级伸缩臂，其包括二级滑块631，二级滑块与二级滑行导轨相配合，在第二级伸缩臂上固定连接有安装板1。

在一个优选的实施方式中，如图5、图6、图7、图8中所示，减速机可根据实际需要的速度来选择减速机的减速比，有效控制第一级伸缩臂的滑行速度；伸缩臂驱动电机优选伺服电机，不仅能有效控制运动特性和精度，实现精确定位，而且加速和减速时的稳定性很好。减速机底部通过法兰与伸缩臂安装板固定，伸缩臂驱动齿轮固定在减速机上。其中，伸缩臂驱动电机通过减速机驱动伸缩臂驱动齿轮，伸缩臂驱动齿条与伸缩臂驱动齿轮相啮合驱动第一级伸缩臂。一级滑块对称设置在伸缩臂安装板底部，第一级伸缩臂顶部两侧对称设置两个与一级滑块相配合的一级滑行导轨，一级滑块在一级滑行导轨上可做相对直线运动，保证了第一级伸缩臂的运动精度。第一级伸缩臂两侧下方对称设置两个二级滑行导轨，第二级伸缩臂上对称设置的与二级滑行导轨相配合的二级滑块，由于二级滑块在二级滑行导轨上可做相对直线滑动，保证了第二级伸缩臂的运动精度。在第一级伸缩臂内部设置两个端部固定座，两个端部固定座外部设置环状皮带传动机构，所述皮带传动机构包括一段两端对接呈环状的皮带，所述皮带的两端都固连在伸缩臂连接板上，皮带的中部与第二级伸缩臂固连，在皮带传动机构的驱动下，当第一级伸缩臂相对于伸缩臂安装板以设定的速度运行时，第二级伸缩臂相对于伸缩臂安装板以两倍于设定的速度运行，实现了快速稳定的运行，其中，设定的速度是指任意的一个合理速度，以本发明提供的装置能够实现为主。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明提供的高温拾取机械手设置有挡板，使得高温工件和其上方的部件隔绝，保证上方部件不会被灼伤；

(2)本发明提供的高温拾取机械手的手指上设置有垫圈，使得手指对于工件的夹持包括托举和刚性夹持两种形式；

(3)本发明提供的高温拾取机械手通过气缸控制手指的进给，使得夹持的进给速度稳定，可靠性高；

(4)本发明提供的高温拾取机械手上的手指位置灵活，使得操作简便，实用范围广；

(5)本发明提供的高温拾取机械手的伸缩臂结构简单，在伸缩臂驱动齿轮、齿条驱动下和皮带传动机构作用下，运行中的第二级伸缩臂以两倍于第一级伸缩臂的速度沿着相同的方向滑动，可实现高速稳定的运行；

(6)本发明提供的高温拾取机械手的伸缩臂运行速度快，可减少高温工件滞留在空气中的时间，使得高温工件的温度变化不大；

(7)本发明提供的高温拾取机械手的伸缩臂滑块和滑行导轨配合使用，保证了第一级与第二级伸缩臂的直线运动，使得该装置定位精度高，性能稳定可靠。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高温拾取机械手，其特征在于，该机械手从上至下依次包括，

安装板(1)，其呈板状，其上部与伸缩臂(6)固连，其下部与框架(2)固连；

框架(2)，其呈长条状，框架(2)的顶面(21)与安装板(1)固连，框架还包括侧面(22)和端面(23)；

夹紧气缸(3)，其固定安装在框架的侧面(22)上，在夹紧气缸(3)远离侧面的一侧还设置有缓冲块(31)，所述缓冲块由软质材料制成；

手指调整座(4)，其与夹紧气缸(3)固连，手指调整座(4)呈长条状，在手指调整座(4)上开设有长槽型的通孔(41)，在通孔(41)上设置有手指(42)，手指(42)竖直地穿过通孔(41)，手指(42)末端与通孔(41)滑动连接，手指(42)前端呈圆柱状，工件(7)水平地设置于各个手指(42)之间，并通过手指(42)固定；和

挡板(5)，其为长条状薄板，框架(2)的两个端面(23)都向下延伸成连接板(24)，两个连接板(24)分别与挡板(5)的两端固连，挡板(5)与框架(2)的顶面(21)平行设置，挡板(5)位于夹紧气缸(3)的正下方。

2.根据权利要求1所述的高温拾取机械手，其特征在于，在手指(42)远离通孔(41)的一端固定设置有垫圈(43)。

3.根据权利要求2所述的高温拾取机械手，其特征在于，垫圈(43)呈圆柱状，垫圈轴线与手指前端轴线共线，垫圈(43)的直径大于手指(42)前端的直径。

4.根据权利要求1所述的高温拾取机械手，其特征在于，在手指(42)末端上设置有旋紧螺栓(44)。

5.根据权利要求1所述的高温拾取机械手，其特征在于，在框架(2)的每个侧面(22)上都设置有两个夹紧气缸(3)，两个夹紧气缸(3)分别位于安装板(1)的两侧，框架(2)两个侧面(22)上的夹紧气缸(3)关于框架(2)对称分布。

6.根据权利要求1所述的高温拾取机械手，其特征在于，安装板(1)固定在框架(2)上部的中间位置。

7.根据权利要求1所述的高温拾取机械手，其特征在于，在挡板中间位置设置有圆通孔(51)。

8.根据权利要求1所述的高温拾取机械手，其特征在于，挡板(5)与工件(7)平行，挡板位于工件(7)与夹紧气缸(3)之间。

9.根据权利要求1或7所述的高温拾取机械手，其特征在于，在框架下方中间位置设置有传感器机构(8)，其包括调节机构(81)和传感器(82)，传感器(82)向外伸出穿过挡板(5)上的圆通孔(51)并顶在工件(7)上。

10.根据权利要求1所述的高温拾取机械手，其特征在于，高温拾取机械手安装在伸缩臂(6)上，所述伸缩臂(6)包括：

伸缩臂驱动机构(61)，其包括伸缩臂驱动电机(611)、减速机(612)和伸缩臂连接板(615)，其中，减速机(612)固定于伸缩臂连接板(615)上，伸缩臂驱动电机(611)通过减速机(612)驱动固定在减速机(612)上的伸缩臂驱动齿轮(613)，在伸缩臂连接板(615)底部设置一级滑块(614)，

第一级伸缩臂(62)，其上设置伸缩臂驱动齿条(621)，伸缩臂驱动齿条(621)与伸缩臂驱动齿轮(613)相啮合，在第一级伸缩臂(62)内部设置两个端部固定座(622)，在两个端部固定座(622)外部设置环状皮带传动机构(623)，所述皮带传动机构(623)包括一段皮带(624)，所述皮带(624)的两端对接呈环状，所述皮带(624)的两端都固连在伸缩臂连接板(615)上，皮带的中部与第二级伸缩臂(63)固连，在第一级伸缩臂(62)顶部设置两个一级滑行导轨(625)，一级滑行导轨(625)与一级滑块(614)相配合，在第一级伸缩臂(62)两侧下方分别设置有二级滑行导轨(626)，

和

第二级伸缩臂(63)，其包括二级滑块(631)，二级滑块(631)与二级滑行导轨(626)相配合，在第二级伸缩臂上固定连接有安装板(1)。