CN105600707A - 一种柱状体搬运专用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱状体搬运专用夹具。所述柱状体搬运专用夹具包括固定爪、支撑架和铰接在支撑架上的活动抓手；所述活动抓手通过连杆和导向套由一驱动装置驱动开合，该驱动装置驱动导向套沿着导向杆左右移动而使活动抓手相对固定爪开合而形成夹紧柱状体的夹持区域。本发明在柱状体已知直径范围的前提下，可以将夹具做的尽可能紧凑，结构尽可能合理。

Description

一种柱状体搬运专用夹具

技术领域

本发明涉及一种柱状体搬运专用夹具，属于机械专用夹具制造技术领域，尤其适合没有行车这类可移动吊装工具的实验室场所搬运液压油缸等柱状体。

背景技术

循环经济是中国21世纪实现社会经济可持续发展的必然选择，它的核心内涵是资源循环利用，基于再制造工程的科学技术创新和实际应用，是加强资源综合利用的关键环节。液压挖掘机、装载机、起重机等工程机械退役产品回收再制造产业符合循环经济在工业领域的发展要求，是再制造工程的重要组成部分。其中，在对废旧工程机械液压缸的拆解过程中，需要对液压缸、缸筒等圆柱形零件进行搬运、转移，要完成这部分任务势必需要用到离散物流搬运机械。如果所在场所没有行车这类可移动吊装工具，仅采用现有的搬运车或电动叉车等运输工具，需要人力装卸搬运，工人劳动强度大，运输周期长，运输成本高。如何便捷地将废旧液压油缸从待拆解区搬运、安放到拆装平台上成为亟待解决的问题。

中国专利CN201320232380.2公开了一种电动夹钳式机械手手爪，其由直流减速电机，丝杆连接销，压簧，丝杆，丝杆螺母，手爪套筒，限位开关，连杆，支点销，夹钳组成；该实用新型利用减速电机带动丝杆转动，由丝杆螺母的直线运动推动连杆运动，连杆再推动夹钳绕支点销定位的支点做开合运动，使整个手爪结构紧凑。利用丝杆末端装有的限位开关解决了丝杆螺母运动到极限位置的控制问题；利用压簧解决了丝杆螺母在极限位置运动的辅助问题；通过对电机的控制可控制夹钳的开合角度，解决了夹取不同工件大小的问题。但这种夹具由于两个卡爪均为活动卡爪，因此，无法适应于大范围直径的柱状体的抓取，通用性不高。

发明内容

本发明旨在提供一种柱状体搬运专用夹具，该夹具在柱状体已知直径范围的前提下，可以将夹具做的尽可能紧凑，结构尽可能合理。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种柱状体搬运专用夹具，包括固定爪、支撑架和铰接在支撑架上的活动抓手；所述活动抓手通过连杆和导向套由一驱动装置驱动开合，该驱动装置驱动导向套沿着导向杆左右移动而使活动抓手相对固定爪开合而形成夹紧柱状体的夹持区域；

设所需搬运的柱状体中，最大直径为D_max，最小直径为d_min；活动抓手左端点抬起高度H₁＝k₁·D_max，k₁为上高度系数；活动抓手左端点压下高度k₂为下高度系数；设定活动抓手压下角度为β，则有支撑架高度将所述活动抓手分为左右两段，其中设活动抓手左段长度为l₁，活动抓手抬起最高时与水平线的夹角为γ，H₁＝l₁·sinγ+H₂≥D_max；

所述连杆和导向套的整体力臂高H₃＝H₂-h，其中h为导向杆与固定爪之间的距离；其中连杆长度为l₃，导向套高度为l₄；

设定活动抓手左段和活动抓手右段之间构成的展角为α；

当活动抓手右段与连杆共线时，活动抓手抬起到最高点，导向套移动到右止点，此时活动抓手右段与竖直方向的夹角为δ，δ＝α-γ-90；

当连杆与导向套共线时，活动抓手抬起到最低点，导向套移动到左止点，此时，活动抓手右段与水平方向的夹角为

当导向套移动到最右端时距离支撑架的距离为S₁，则

S₁＝(H₃-l₄)·tanδ，且 $l_2+l_3=\frac{H_3-l_4}{\cos \mathrm{\δ}},\mathrm{...}\left(1\right)$

当导向套(10)移动到最左端时距离支撑架(6)的距离为S₂，则

且

联立(1)、(2)求解l₂和l₃。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述驱动装置为手轮或电机，由手轮或电机驱动的作为导向杆的丝杆，所述导向套与丝杆配合形成丝杆螺母机构。

为了保证夹持区域广，所述丝杆设置在固定爪上方，此时，支撑架的下部作为夹紧部件之一。

为了避免柱状体在固定爪上滚动，所述固定爪的内端面上横向设有弧槽，由此，柱状体可以自动归位，且可以进一步扩大柱状体的抓取范围。

为了进一步地扩大抓取范围，所述活动抓手左段外端呈弧状，且内弧面朝向固定爪一侧。这种结构可以有效地避免在抓取最大直径柱状体时，柱状体滑移，从而提高了夹具的可靠性。

根据本发明的实施例，所述柱状体为液压油缸，液压油缸的最大直径为D_max为300mm，最小直径d_min为60mm。

为了方便转移柱状体，所述固定爪可拆卸地水平布置在叉车的叉架上，如通过螺栓连接固定。

为了提高夹紧的可靠性，每台叉车的两个叉架上各装有一组所述的柱状体搬运专用夹具。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1，适用于抓取柱状体，例如，液压油缸；

2，结构简单合理、可拆卸地与叉车的叉架连接，可以快捷无损地夹紧和松弛油缸，并配合叉车搬运柱状体(如油缸)；

3，本发明采用模块化设计，抓取部分，用于夹持和释放柱状体，逆向四连杆机构，传递动力，改变力的方向，螺纹传动，使机构具有锁死功能；

4，夹持区域(夹持最大和最小柱状体的范围)广，且可根据实际情况调节夹持区域，实现了在已知柱状体范围前提下，将夹具设计的尽可能合理的目的。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是图1的原理图；

图3是图1中抓取最大直径柱状体时的状态图；

图4是图1中抓取最小直径柱状体时的状态图。

具体实施方式

一种液压油缸搬运专用夹具，如图1所示，包括夹紧部分、四连杆机构、螺纹传动机构；其中，摇动手轮12带动丝杠11回转运动，通过螺纹传动机构带动导向套10左右移动，通过四连杆机构带动活动抓手4顺时针和逆时针转动，活动抓手4与固定爪2配合夹紧和松弛油缸3。

所述加紧部分包括固定爪2和活动抓手4，固定爪2通过内孔六角螺栓固定在叉架1上，固定爪2左端有凸起，凸起与中间凹弧相连，便于油缸3运动到固定爪2上和防止油缸3在活动抓手4夹紧前倒回掉落，活动抓手4逆时针转动与固定爪2配合一起夹紧油缸3，活动抓手4设计合理，能够满足油缸的夹紧和下落。

所述四连杆机构包括活动抓手4、连杆8、导向套10和支撑架6，活动抓手4通过销5与支撑架6连接，并可以绕其转动，活动抓手4右端通过销7与连杆8连接，连杆8通过销9与导向套10连接，通过导向套10左右移动控制活动抓手4的顺时针和逆时针转动，进而控制油缸的夹紧和松弛；所述四连杆机构的杆长合理且满足油缸3夹紧和松弛要求，导向套10的左右移动必须在规定的行程内，防止出现锁死情况，导向套10最右端位置，活动抓手4抬起，最大油缸3能够进入夹具，导向套10最左端位置，活动抓手4能够夹紧最小油缸3；

所述螺纹传动机构包括导向套10、丝杠11、手轮12和支撑架6，导向套10设有内螺纹孔，内螺纹孔套装在丝杠11上，丝杠11安装在支撑架6上做回转运动，丝杠11右端与手轮12连接，摇动手轮12，通过螺旋副，带动导向套10左右移动，螺旋副具有锁死功能，防止活动抓手4夹紧油缸3后滚动；

所述固定爪2和支撑架6通过内孔六角螺栓连接，固定爪2通过内孔六角螺栓固定在叉架1上，支撑架6通过螺栓固定在叉架1上，一辆叉车13有两根叉架2，需要两副所述柱状体搬运专用夹具。

综上所述，摇动手轮，通过螺旋副带动导向套左右移动，导向套的左右移动控制活动抓手的顺时针和逆时针转动，进而控制油缸的夹紧和下落；左、支撑架通过螺栓固定在叉架上，叉架套在叉车上。

以下以搬运液压油缸为例，详细描述本发明的设计思路。

最大油缸直径：D_max；

活动抓手左端点抬起高度：H₁＝k₁·D_max；k₁为上高度系数；

最小油缸直径：d_min；

活动抓手左端点压下高度：k₂为下高度系数；

设定活动抓手压下角度为：β，有

支撑架高度： $H_2=\frac{d_{min}}{\tan \mathrm{\β}}+H_4;$

将所述活动抓手4分为左右两段41,42，其中活动抓手左段41的长度 $l_1=\sqrt{d_{\min }^2+{(H_2-H_4)}^2},$

活动抓手抬起最高时与水平线的夹角：γ，

满足：H₁＝l₁·sinγ+H₂≥D_max；

四连杆机构力臂高：H₃＝H₂-h，(h足够大，能过满足右端手正常工作)；

设定活动抓手两部分l₁和l₂构成的展角：α

l₂与l₃共线，活动抓手抬起到最高点，滑块移动到最右端，l₂与竖直方向的夹角为δ，δ＝α-γ-90；注：δ减小，S₁减小；若S₁过小，活动抓手左端H₁过高，无用处；

δ增大，S₁增大；若S₁过大，活动抓手左端H₁过低，抓取最大柱状体直径减小。

l₃与l₄共线，活动抓手抬起到最低点，滑块移动到最左端，l₂与水平方向的夹角为 注：减小，S₂增大，活动抓手左端抬高，则抓取的最小柱状体直径变大；

增大，S₂减小；活动抓手左端降低，抓取最小柱状体直径减小；

滑块高度l₄，满足结构要求即可；

滑块移动到最右端时距离支撑架6的距离为S₁，

满足：S₁＝(H₃-l₄)·tanδ，

$l_2+l_3=\frac{H_3-l_4}{\cos \mathrm{\δ}},---\left(1\right)$

滑块移动到最左端时距离支撑架6的距离为S₂，

满足：

联立(1)、(2)求解l₂和l₃。

为了更清楚地展示本发明，设油缸的最大油缸直径：D_max＝300mm；

活动抓手左端点抬起高度：H₁＝k₁·D_max＝1.3×300＝390mm,(k₁为上高度系数，取1.3)；

最小油缸直径：d_min＝60mm；

活动抓手左端点压下高度：(k₂为下高度系数，取0.8)；

设定活动抓手压下角度为：β＝10°，有

支撑架高度：圆整取H₂＝300mm

活动抓手左段长度：l₁， $l_1=\sqrt{d_{\min }^2+{(H_2-H_4)}^2}=\sqrt{{48}^2+{(300-24)}^2}=280mm,$

活动抓手抬起最高时与水平线的夹角：γ＝20°，

满足：H₁＝l₁·sinγ+H₂＝280×sin20°+300＝396mm≥D_max，满足要求；

四连杆机构力臂高：H₃＝H₂-h＝300-100＝200mm，(取h＝100mm,h足够大，能过满足右端手正常工作)；

设定活动抓手两部分l₁和l₂构成的展角：α＝160°

l₂与l₃共线，活动抓手抬起到最高点，滑块移动到最右端，l₂与竖直方向的夹角为δ，δ＝α-γ-90°＝160°-20°-90°＝50°；注：δ减小，S₁减小；若S₁过小，活动抓手左端H₁过高，无用处；δ增大，S₁增大；若S₁过大，活动抓手左端H₁过低，抓取最大柱状体直径减小。

l₃与l₄共线，活动抓手抬起到最低点，滑块移动到最左端，l₂与水平方向的夹角为φ＝α-β-90°＝160°-10°-90°＝60°；注：减小，S₂增大，活动抓手左端抬高，则抓取的最小柱状体直径变大；增大，S₂减小；活动抓手左端降低，抓取最小柱状体直径减小；

滑块高度：l₄，满足结构要求即可，在此取l₄＝50mm；

滑块移动到最右端：S₁，

满足：S₁＝(H₃-l₄)·tanδ＝(200-50)×tan50°＝179mm，

$l_2+l_3=\frac{H_3-l_4}{\cos \mathrm{\δ}},---\left(1\right)$

滑块移动到最左端：S₂，

满足：

联立(1)、(2)求解l₂和l₃，

解得：l₂＝45mm，l₃＝190mm，S₁＝179mm，S₂＝22.5mm，h＝100mm。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种柱状体搬运专用夹具，其特征在于，包括固定爪(2)、支撑架(6)和铰接在支撑架(6)上的活动抓手(4)；所述活动抓手(4)通过连杆(8)和导向套(10)由一驱动装置驱动开合，该驱动装置驱动导向套(10)沿着导向杆左右移动而使活动抓手(4)相对固定爪(2)开合而形成夹紧柱状体(3)的夹持区域；

设所需搬运的柱状体中，最大直径为D_max，最小直径为d_min；活动抓手左端点抬起高度H₁＝k₁·D_max，k₁为上高度系数；活动抓手左端点压下高度k₂为下高度系数；设定活动抓手(4)压下角度为β，则有支撑架高度将所述活动抓手(4)分为左右两段(41,42)，其中设活动抓手左段(41)长度为l₁，活动抓手(4)抬起最高时与水平线的夹角为γ，H₁＝l₁·sinγ+H₂≥D_max；

所述连杆(8)和导向套(10)的整体力臂高H₃＝H₂-h，其中h为导向杆与固定爪(2)之间的距离；其中连杆(8)长度为l₃，导向套(10)高度为l₄；

设定活动抓手左段(41)和活动抓手右段(42)之间构成的展角为α；

当活动抓手右段(42)与连杆(8)共线时，活动抓手(4)抬起到最高点，导向套(10)移动到右止点，此时活动抓手右段(42)与竖直方向的夹角为δ，δ＝α-γ-90；

当连杆(8)与导向套(10)共线时，活动抓手抬起到最低点，导向套(10)移动到左止点，此时，活动抓手右段(42)与水平方向的夹角为

当导向套(10)移动到最右端时距离支撑架(6)的距离为S₁，则

S₁＝(H₃-l₄)·tanδ，且 $l_2+l_3=\frac{H_3-l_4}{\cos \mathrm{\δ}},...\left(1\right)$

当导向套(10)移动到最左端时距离支撑架(6)的距离为S₂，则

且

联立(1)、(2)求解l₂和l₃。

2.根据权利要求1所述的柱状体搬运专用夹具，其特征在于，所述驱动装置为手轮(12)或电机，由手轮(12)或电机驱动作为导向杆的丝杆(11)；所述导向套(10)与丝杆(11)配合形成丝杆螺母机构。

3.根据权利要求2所述的柱状体搬运专用夹具，其特征在于，所述丝杆(11)设置在固定爪(2)上方。

4.根据权利要求1-3之一所述的柱状体搬运专用夹具，其特征在于，所述固定爪(2)的内端面上横向设有弧槽。

5.根据权利要求1-3之一所述的柱状体搬运专用夹具，其特征在于，所述活动抓手左段(41)外端呈弧状，且内弧面朝向固定爪(2)一侧。

6.根据权利要求1-3之一所述的柱状体搬运专用夹具，其特征在于，所述柱状体为液压油缸(3)，液压油缸(3)的最大直径为D_max为300mm，最小直径d_min为60mm。

7.根据权利要求1-3之一所述的柱状体搬运专用夹具，其特征在于，所述固定爪(2)可拆卸地水平布置在叉车(13)的叉架(1)上。

8.根据权利要求7所述的柱状体搬运专用夹具，其特征在于，每台叉车(13)的两个叉架(1)上各装有一组所述的柱状体搬运专用夹具。