CN105600429B - 多功能抓取料机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型多功能抓取料机械手，属于机械手领域，包括主框架及抓取机构，该抓取机构包括抓取气缸、传动组件及抓取手指，所述抓取气缸固定于主框架上，抓取气缸通过传动组件与所述抓取手指相连；所述传动组件包括左侧齿条、齿轮及右侧齿条，所述齿轮设于该左侧齿条及右侧齿条之间，且该齿轮与左侧齿条及右侧齿条啮合，所述抓取气缸的活塞杆端与左侧齿条或右侧齿条固定相连；所述抓取手指有两组，两组所述抓取手指分别与所述左侧齿条及右侧齿条相连。这种机械手结构可靠，抓取灵活，可对高温物体进行抓取，操作简单、自动化程度高。

Description

多功能抓取料机械手

技术领域

本发明涉及机械手领域，具体而言，涉及一种多功能抓取料机械手。

背景技术

在热处理行业中，对热处理工件和料盘的转移是一道重要工序，实现不同工件和料盘在不同工位之间的重复精确取放是比较繁重的工作。目前的热处理企业中多数都是通过人工来完成该项工作，少数企业通过半自动的抓取料装置可以完成对淬火零件的转移、码放，但是对料盘的转移和码放还是通过人工来完成，大多的工作环境存在高温、有害烟气危害，而且劳动强度很高。因此，需要一种能够兼备对淬火工件进行抓取和对料盘进行抓取功能的全自动抓取料机械手。

专利申请号为CN201510392454.2的中国发明专利公开了一种盘类零件抓取机械手，主要包括上限位盘和连接柱，上限位盘中心和连接柱中心具有滑移槽；连接柱下部具有钩挂槽，钩挂槽中心与滑移槽相贯通，钩挂槽四周均连通至连接柱侧表面，钩挂槽四周处设有滑道，滑道滑动连接有承托架；滑移槽滑动连接有推移柱，推移柱下端设有推动架；推移柱连接有压簧，压簧连接有外遮盒，外遮盒下端设有小型滑槽，小型滑槽内设有拨动条，上限位盘上端安装压块。本发明能够通过简单操作方式完成对盘类零件进行抓取和释放操作。

这种盘类零件抓取机械手主要用于对盘类零件转移过程中进行抓取和释放操作，但其结构设计过于简单，不能适用于在同一部机械手上可分别对热处理工件和料盘的抓取工作。

发明内容

本发明提供了一种多功能抓取料机械手，旨在解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种多功能抓取料机械手，包括主框架及抓取机构，该抓取机构包括抓取气缸、传动组件及抓取手指，所述抓取气缸固定于主框架上，抓取气缸通过传动组件与所述抓取手指相连；所述传动组件包括左侧齿条、齿轮及右侧齿条，所述齿轮设于该左侧齿条及右侧齿条之间，且该齿轮与左侧齿条及右侧齿条啮合，所述抓取气缸的活塞杆端与左侧齿条或右侧齿条固定相连；所述抓取手指有两组，两组所述抓取手指分别与所述左侧齿条及右侧齿条相连。

进一步地，所述左侧齿条及右侧齿条均连接有左升降装置及右升降装置，所述抓取手指包括用于抓取料盘的料盘手指及用于抓取工件的工件手指，所述工件手指有至少两个且连接于所述左侧齿条及右侧齿条，所述料盘手指有至少两个且连接于所述左升降装置及右升降装置。

进一步地，所述左侧齿条连接有左动横梁，所述左升降装置与该左动横梁相连；所述右侧齿条连接有右动横梁，所述右升降装置与该右动横梁相连。

进一步地，所述左升降装置包括左升降气缸，该左升降气缸通过气缸支座连接于所述左动横梁，所述左升降气缸连接有导向柱，所述料盘手指连接于该导向柱的底端。

进一步地，位于左侧的所述工件手指通过调节机构与所述左动横梁相连，该调节机构包括工件手指安装座、调节螺杆及调节螺母，所述调节螺杆与所述工件手指安装座螺接，所述调节螺母连接于调节螺杆外部；所述工件手指与工件手指安装座销接。

进一步地，所述抓取手指采用耐热钢制成，所述料盘手指的底部设有向外凸出的凸出部。

进一步地，所述主框架的底部连接有可上下活动的探料机构。

进一步地，所述探料机构包括探料板、连杆及压簧，所述连杆竖直设置且穿过主框架，所述压簧套设于连杆外部，该压簧的两端分别与所述主框架及连杆的端部相连。

进一步地，所述主框架的底部设有隔热层，所述连杆穿过该隔热层。

进一步地，所述左升降装置通过直线导轨与所述左动横梁相连，所述右升降装置通过直线导轨与所述右动横梁相连。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的多功能抓取料机械手，其至少具有以下优点：

1、结构合理、可靠，可根据需要实现对淬火工件和料盘的分别抓取。本发明的技术方案采用两套抓取机构(即工件抓取机构及料盘抓取机构)，通过气缸动作进行不同抓取方式间的切换；对物料的抓取稳定、牢靠。采用气缸驱动齿条、经过中间同步齿轮运动机构完成机械手手指的同步抓取和释放动作；

2、抓取范围灵活可调，可适性高。抓取手指部分采用优质耐热钢加工制作，抓取角度可在一定范围内调整，可通过更换手指对一定尺寸范围内的工件进行抓取；

3、设计有探料机构，避免机械手的“空抓”，同时可阻挡热工件的部分辐射热；

4、可对高温物体(温度＜900℃)进行抓取。采用隔热结构，对不耐热元器件(气管、气缸、线缆等)形成了有效保护；

5、采用气动驱动系统，动作迅速、方便、无冲击，使用的元件和工作介质成本低，便于现有机器设备的自动化改装，对环境没有污染；

6、操作简单、自动化程度高。操作者只需通过触摸屏对参数进行设置，就可实现物料转移、码放的全程自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的多功能抓取料机械手的剖视图；

图2是本发明实施方式提供的多功能抓取料机械手在抓取工件时的剖视图；

图3是本发明实施方式提供的多功能抓取料机械手在抓取料盘时的剖视图；

图4是图1的局部放大图。

图中标记分别为：

1－主框架、2－气缸连接座、3－抓取气缸、4－齿轮、5－左侧齿条、6－左升降气缸、7－气缸支座、8－左动横梁、9－导向柱、10－料盘手指安装架、11—调节螺杆、12—隔热层、13－探料板、14－工件、15－料盘、16－料盘手指、17－工件手指安装座、18－销轴、19－工件手指、20－右动横梁、21－直线导轨、22－右侧齿条、23－右升降气缸、24-调节螺母、25-连杆、26-压簧。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例，请参阅图1-图4。

本实施例提供了一种多功能抓取料机械手，简称为机械手，这种机械手主要包括主框架1及抓取机构，主框架1即机械手的主要基础结构件，用于支撑及安装其他部件，抓取机构即机械手的主要工作部件，用于完成抓取工作。

在本实施例在抓取机构主要包括抓取气缸3、传动组件及抓取手指，抓取气缸3固定于主框架1上，具体而言，抓取气缸3通过气缸连接座2连接于主框架1上，抓取气缸3通过传动组件与抓取手指相连；通过抓取气缸3的动作，带动抓取手指动作，完成抓取工作。

传动组件用于传递动力，传动组件的结构设计是否合理关系到抓取手指能否顺利工作，完成动作，在本实施例中传动组件采用齿传动，具体而言，传动组件包括左侧齿条5、齿轮4及右侧齿条22，齿轮4设于该左侧齿条5及右侧齿条22之间，且该齿轮4与左侧齿条5及右侧齿条22啮合，这种结构的传动组件为中心对称结构，左侧齿条5及右侧齿条22关于齿轮4的中心对称设于齿轮4的两侧，齿轮4动作的过程能够带动左侧齿条5及右侧齿条22相向或相背运动。

抓取气缸3的活塞杆端与左侧齿条5或右侧齿条22固定相连，抓取气缸3动作带动其中一个齿条做直线运动，通过该齿条与齿轮4的啮合关系能够带动另一个齿条做对称的运动；抓取手指有两组，两组抓取手指分别与左侧齿条5及右侧齿条22相连。两个齿条的动作带动两组抓取手指同步动作，完成抓取和释放工作。

可以看出，这种机械手结构设计巧妙，通过传动组件将抓取气缸3活塞杆端杆的直线运动转变为两组抓取手指的对称动作，动作过程稳定，质量可靠，故障率低，能够完成热处理过程中工件14和料盘15的转移工作，同时可以通过伺服电机实现自动控制，控制精准，自动化率高，

具体而言，在热处理过程需要对工件14及料盘15进行转移，因此优选采用不同手指来实现：左侧齿条5及右侧齿条22均连接有左升降装置及右升降装置，抓取手指包括用于抓取料盘15的料盘手指16及用于抓取工件14的工件手指19，工件手指19有至少两个且连接于左侧齿条5及右侧齿条22，料盘手指16有至少两个且连接于左升降装置及右升降装置。

料盘手指16用来抓取料盘15，工件手指19用来抓取工件14。料盘手指16与各升降装置相连，使其不仅能够在水平向完成夹取动作，还能够在竖直向内实现竖直运动。在工作过程中，通过升降装置将料盘手指16移开，可以使其不会妨碍工件手指19动作。

升降装置与各齿条相连，在本实施例中，左侧齿条5连接有左动横梁8，左升降装置与该左动横梁8相连；右侧齿条22连接有右动横梁20，右升降装置与该右动横梁20相连。左动横梁8及右动横梁20的设置使各升降装置方便安装。

能够完成升降功能的装置的具体形式较多，例如可以是这样设计的：左升降装置包括左升降气缸6，左升降气缸6通过气缸支座7连接于左动横梁8，左升降气缸6连接有导向柱9，左侧的料盘手指16连接于该导向柱9的底端，更具体地，料盘手指16通过料盘手指安装架10安装在导向柱9上。气缸是一种比较稳定的动力装置，此处的升降气缸可以与上述的抓取气缸3采用同样的气源，使整个机械手的结构简化。导向柱9的设置，使左升降气缸6的动作稳定，升降较为顺畅。

在此基础上，右升降装置可以这样设计：右升降装置包括右升降气缸23，右升降气缸23通过气缸支座7连接于右动横梁20，右升降气缸23连接有导向柱9，右侧的料盘手指16连接于该导向柱9的底端。

左升降装置与右升降装置对称设计，动作过程中带动左侧的料盘手指16及右侧的料盘手指16同时升降，协调性较高。

在进行热处理过程中，工件14的尺寸差异很大，为使该机械手能够适用于工件14的不同尺寸，在本实施例中机械手中加装了调节机构，用来调节工件手指19的位置。

以左侧的各部件为例：位于左侧的工件手指19通过调节机构与左动横梁8相连，该调节机构包括工件手指安装座17、调节螺杆11及调节螺母24，调节螺杆11与工件手指安装座17螺接，调节螺母24连接于调节螺杆11外部；工件手指19与工件手指安装座17销接。

各部件安装好之后，拧紧调节螺母24，使各部件连接紧密，工作过程中不会出现松动。需要调整工件手指19位置时，松开调节螺母24旋拧调节螺杆11可以实现工件手指19位置的调整，调整完之后拧紧调节螺母24。通过这样的设计，使抓取机构能够抓取各种不同尺寸的工件14。工件手指19与工件手指安装座17通过销轴18连接的关系，使工件手指19接触工件14后能够在小范围内调节角度，接触面积更大，抓取更稳定。

右侧的工件手指19也可以采用同样的结构来设计，使左右两侧的工件手指19为对称结构，工作时动作一致，抓取更为精准。

为确保抓取手指的性能，抓取手指采用耐热钢制成，耐热钢可以是碳钢或者合金钢，耐热钢制成的各抓取手指强度及硬度均较高，耐高温性能较好，不会在工作过程中出现变形或化学变化。料盘手指16的底部设有向外凸出的凸出部。如图所示，这种结构的料盘手指16使其能够更稳定地将料盘15托起，稳定性好。

为防止料盘15上没有工件14时工件手指19仍然工作，在主框架1的底部连接有可上下活动的探料机构。探料机构用于探测料盘15上是否存在工件14，同时探料机构还可阻挡热工件的部分辐射热，其具体结构本领域技术人员可以根据经验进行设计。

在本实施例中，探料机构是这样设计的，探料机构包括探料板13、连杆25及压簧26，连杆25竖直设置且穿过主框架1，压簧26套设于连杆25外部，该压簧26的两端分别与主框架1及连杆25的端部相连。除了上述各基础结构件外，还可以设置一些检测元件，例如感应器等。

探料板13与工件14接触后确认工件14存在，探料板13与工件14之间接触力较大时压缩压簧26使连杆25上升，以减小探料板13与工件14之间作用力，防止压坏工件14或机械手内部的结构件。通过这样的设计使机械手能够安全稳定地运行。

可选地，主框架1的底部设有隔热层12，连杆25穿过该隔热层12。隔热层12主要起到隔热作用，隔热层12还能起到缓冲效果。隔热层12可以采用岩棉等其他隔热材料制成。

升降装置与左动横梁8相连，具体而言，左升降装置通过直线导轨21与左动横梁8相连，右升降装置通过直线导轨21与右动横梁20相连。直线导轨21的设计使各运行部件在水平方向上的运动更为平稳。

这种机械手，其完整工作过程可以是如下的，当然，经过简单的改进也可以通过其他步骤来实现其工作：

1.对工件14进行抓取时：

(1)按下“托指升”按钮(可以通过设置控制设备来实现该机械手的控制，按钮的名称也可以自行拟定)，左升降气缸6及右升降气缸23同时收回，带动料盘15升降装置上升，上升到极限位时停止。这时料盘15抓取机构(即升降装置与料盘手指16组成的机构)处于非工作位置，工件14抓取机构处于工作位置；

(2)按下“抓紧”按钮，抓取气缸3动作，带动齿轮4齿条运动，左动横梁8及右动横梁20在各齿条的拉动下做对向运动，直到工件手指19将工件14牢牢抱住后抓取机构运动停止，工件14“抓取”动作完成；

(3)将工件14转移到放料位时，按下“放松”按钮，抓取气缸3动作，带动齿轮4齿条运动，左、右动横梁20在齿条拉动下做反向运动，工件手指19离开工件14，工件14“放松”动作完成，实现了对工件14的释放。

2.对料盘15进行抓取时：

(1)按下“托指降”按钮，左升降气缸6及右升降气缸23同时伸出，带动料盘15抓取机构下降，下降到极限位时停止。这时料盘15抓取机构处于工作位置(此时，料盘15上不应放有工件14)；

(2)按下“抓紧”按钮，抓取气缸3动作，带动齿轮4及各齿条运动，左动横梁8及右动横梁20在齿条的拉动下做对向运动，直到料盘手指16将料盘15牢牢抱住后抓取机构运动停止，料盘15“抓取”动作完成；

(3)将料盘15转移到放料位时，按下“放松”按钮，抓取气缸3动作，带动齿轮4及各齿条运动，左动横梁8及右动横梁20在齿条拉动下做反向运动，料盘手指16离开料盘15，料盘15“放松”动作完成。实现了对料盘15的释放。

该机械手装置采用伺服控制系统，当需要进行同一工件14、料盘15大批量的重复性转移时，可先通过手动操作对物料进行系统坐标定位后，按“自动”按钮，控制系统按记忆的位置，即可实现对物料的全自动转移、码放；

这种多功能抓取料机械手能在不同高度与不连续的工作台间实现工件14、料盘15的重复取放，代替人工劳动，减轻了人工劳动强度，提高了自动化水平和劳动生产率，保证了产品的质量和工人的安全。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多功能抓取料机械手，其特征在于，包括主框架及抓取机构，该抓取机构包括抓取气缸、传动组件及抓取手指，所述抓取气缸固定于主框架上，抓取气缸通过传动组件与所述抓取手指相连；所述传动组件包括左侧齿条、齿轮及右侧齿条，所述齿轮设于该左侧齿条及右侧齿条之间，且该齿轮与左侧齿条及右侧齿条啮合，所述抓取气缸的活塞杆端与左侧齿条或右侧齿条固定相连；所述抓取手指有两组，两组所述抓取手指分别与所述左侧齿条及右侧齿条相连；

所述左侧齿条及右侧齿条均连接有左升降装置及右升降装置，所述抓取手指包括用于抓取料盘的料盘手指及用于抓取工件的工件手指，所述工件手指有至少两个且连接于所述左侧齿条及右侧齿条，所述料盘手指有至少两个且连接于所述左升降装置及右升降装置；

所述左侧齿条连接有左动横梁，所述左升降装置与该左动横梁相连；所述右侧齿条连接有右动横梁，所述右升降装置与该右动横梁相连；

位于左侧的所述工件手指通过调节机构与所述左动横梁相连，该调节机构包括工件手指安装座、调节螺杆及调节螺母，所述调节螺杆与所述工件手指安装座螺接，所述调节螺母连接于调节螺杆外部；所述工件手指与工件手指安装座销接。

2.根据权利要求1所述的多功能抓取料机械手，其特征在于，所述左升降装置包括左升降气缸，该左升降气缸通过气缸支座连接于所述左动横梁，所述左升降气缸连接有导向柱，所述料盘手指连接于该导向柱的底端。

3.根据权利要求1所述的多功能抓取料机械手，其特征在于，所述抓取手指采用耐热钢制成，所述料盘手指的底部设有向外凸出的凸出部。

4.根据权利要求1所述的多功能抓取料机械手，其特征在于，所述主框架的底部连接有可上下活动的探料机构。

5.根据权利要求4所述的多功能抓取料机械手，其特征在于，所述探料机构包括探料板、连杆及压簧，所述连杆竖直设置且穿过主框架，所述压簧套设于连杆外部，该压簧的两端分别与所述主框架及连杆的端部相连。

6.根据权利要求5所述的多功能抓取料机械手，其特征在于，所述主框架的底部设有隔热层，所述连杆穿过该隔热层。

7.根据权利要求1所述的多功能抓取料机械手，其特征在于，所述左升降装置通过直线导轨与所述左动横梁相连，所述右升降装置通过直线导轨与所述右动横梁相连。