CN105904442A

CN105904442A - 一种可旋转升降的机械手

Info

Publication number: CN105904442A
Application number: CN201610425237.3A
Authority: CN
Inventors: 孙宁; 姜道林; 徐晋勇; 高成; 罗奕; 张应红; 高鹏; 唐亮; 高波; 王岩
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2016-08-31

Abstract

本发明公开一种可旋转升降的机械手，包括基座，所述基座的上方依次设有回转腰盘、立臂，所述立臂竖向安装、且其上设有水平安装的悬臂，所述悬臂的后端上连有吊臂，所述吊臂的底端通过多组齿轮组连接手腕，所述手腕上设有第四驱动、与第四驱动连接的抓手机构。本发明结构简单，易于制造，可进行多维度运动，改变传统的人工操作，具有生产效率高、设备成本和维修成本低、适用范围广、传动可靠、驱动性能好、灵敏度高、运动幅度广、传动可靠、夹取稳固等优点，本机械手整体性能高，值得广泛推广。

Description

一种可旋转升降的机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，具体涉及一种可旋转升降的机械手。

背景技术

目前，在矿产冶金领域，特别是在稀土电解后上下料的工序中，某些中小型企业的生产过程全靠工人手工去操作完成，稀土原料在电解槽里经过高温熔炼后，生成的金属液收集于槽底部的坩埚容器中，工人用一种特制的长柄夹钳将其取出注入模具，从而生产效率较为低下，工人的劳动强度较大，且在工作劳动过程中，高温金属液极易烫伤工人，甚至危及工人的人身安全。

机械手可以按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成原料的传送和对产品的夹取，能够代替人工操作，实现生产的机械化和自动化。但现有国内使用的机械手，设备售价高，由于特制系统配置高端，其维修成本也高，这也是大部分中小矿产冶金企业仍然采用人工生产的无奈之举。因此，急需设计一种可以解决上述问题的机械手。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种可旋转升降的机械手，该机械手可多维度运动进行抓料和放料，改变传统人工操作，具有生产效率高、成本低、安全性能好、传动可靠等优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案：

一种可旋转升降的机械手，包括基座，与现有技术不同的是：基座上方依次设有回转腰盘、立臂，

所述回转腰盘由位于基座上的第一驱动实现圆周转动，

所述立臂竖向安装、且其上设有水平安装的悬臂，悬臂前端的下侧设有一端固定于立臂上的伸缩连接件、上侧设有一端连接有第二驱动的伸缩连接件，在悬臂的后端上连有吊臂，吊臂底端通过多组齿轮组与手腕连接，该手腕通过位于吊臂上的第三驱动带动齿轮组转向实现周向旋转，所述手腕上设有第四驱动、与第四驱动连接的抓手机构，所述抓手机构包括与第四驱动连接的抓手部件，抓手部件内开设有导槽，该导槽内设有与第四驱动连接的伸缩件，伸缩件上套设有连接件，连接件的两端均连有倾斜设置的连杆，连杆的端部设有相配合的抓手柄。

作为优选技术方案，为了使抓手柄可适用于形状多样的夹持件，从而扩大机械手的应用范围，所述抓手柄的内侧面设置成弧状结构。

作为优选技术方案，为了防止第四驱动发生故障后抓手柄上的工件掉落，使抓手机构具有自锁性，从而提高抓手机构夹持工件的可靠性，所述伸缩件为带有螺纹的丝杠。

作为优选技术方案，为了防止第二驱动发生故障后悬臂的非计划移动，保证悬臂升降的可靠性，所述悬臂前端上、下侧的伸缩连接件均是丝杠。

作为优选技术方案，为了保证连接件平行推动连杆的移动，保证抓手柄上的工件受力均匀，从而提高抓手机构夹持工件的可靠性，所述连杆设置为平行四边形结构。

作为优选技术方案，为了保证丝杆推动连接件稳定运动和抓手机构夹持工件的稳定性，同时保证抓手机构开合的灵敏性，所述连接件为丝杠螺母，所述丝杠螺母设置两个、且均通过连杆与抓手柄连接。

作为优选技术方案，为了保证手腕和第三驱动之间的传动运转平稳、承载能力较高，有利于手腕的周向转动，所述齿轮组为是锥形齿轮组。

作为优选技术方案，为了保证立臂与悬臂之间连接的稳固性，同时有利于悬臂在立臂上的滑动，所述立臂设置为矩形状。

作为优选技术方案，为了防止温度过高的工件损坏抓手机构，扩大适用范围，同时延长抓手机构的使用寿命、降低维修成本，所述抓手机构的外表面设有高温保温隔热层。

作为优选技术方案，为了使机械手的所有动作采用PLC程序控制，从而实现智能化，所述第一、二、三、四驱动均为电机、且均与PLC编程控制装置连接。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1、通过设置回转腰盘、悬臂、抓手机构，实现机械手上下、周向以及开合等多维度运动，改变传统的人工操作，生产效率高、劳动强度小，设备成本和维修成本低，且传动可靠、夹取稳固。

2、机械手的各个部件设置科学合理，适用范围广，传动可靠，驱动性能好，灵敏度高，多维度的幅度广，整体性能高。

3、采用PLC程序控制，自动化程度高，满足产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时使用，实现智能化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为抓手机构的结构示意图；

图中：1、基座，2、回转腰盘，3、立臂，4、第一驱动，5、悬臂，6、伸缩连接件，7、第二驱动，8、吊臂，9、齿轮组，10、手腕，11、第三驱动，12、第四驱动，13、抓手机构，13-1、抓手部件，13-2、导槽，13-3、伸缩件，13-4、连接件，13-5、连杆，13-6、抓手柄。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细说明。

本发明一种可旋转升降的机械手，主要应用于矿产冶金，也可以应用于有类似工序的工业中。

具体实施例：

如图1和图2所示，本发明一种可旋转升降的机械手，是在基座1的上方依次设有回转腰盘2、立臂3，所述回转腰盘3上的齿轮与位于基座1上的第一驱动4的转轴啮合实现圆周转动，所述立臂3竖向安装、且其上设有水平安装的悬臂5，所述悬臂5前端的下侧设有一端固定于立臂3上的伸缩连接件6、上侧设有一端连接有第二驱动7的伸缩连接件6，本实施例选择立臂3上开设一滑槽，将悬臂5连接的工作台置于滑槽内，第二驱动7通过伸缩连接件6沿着立臂3上下移动，实现悬臂8的升降，所述悬臂5的后端上连有吊臂8，所述吊臂8的底端通过多组齿轮组9连接有手腕10，该手腕10通过位于吊臂8上的第三驱动11带动齿轮组9转向从而实现周向旋转，所述手腕10上设有第四驱动12、与第四驱动12连接的抓手机构13，所述抓手机构13包括与第四驱动12连接的抓手部件13-1，所述抓手部件13-1内开设有导槽13-2，该导槽13-2内设有与第四驱动12连接的伸缩件13-3，所述伸缩件13-3上套设有连接件13-4，所述连接件13-4的两端均连有倾斜设置的连杆13-5，两根连杆13-5的端部均设有抓手柄13-6，两抓手柄13-6可相互配合抓和放工件。

所述抓手柄13-6的内侧面设置成弧状结构，考虑到工件的形状是多种多样的，两抓手柄13-6配合后形成的弧形状可以适用于多种多样的工件，扩大机械手的应用范围，同时夹持稳定。

所述伸缩件13-3为带有螺纹的丝杠，考虑到第四驱动12有可能会发生故障，导致伸缩件13-3非计划的延长或收缩，从而两个抓手柄13-6内工件的掉落，丝杠具有自锁性，失去动力也可保持原来的形状，从而避免工件的掉落，有效高抓手机构13夹持工件的可靠性。

所述悬臂5前端上、下侧的伸缩连接件6均为丝杠，第二驱动7带动丝杠在立臂3上做上下运动，从而带到悬臂5在滑槽内做垂直运动，实现抓手柄13-6上下大幅度动作，对于矿产冶金中稀土电解后上下料的工序，抓手柄13-6可以到达槽底坩埚位置夹持工作，同时丝杠具有自锁性，失去动力也可保持原来的形状，有效避免第二驱动7发生故障后悬臂5的非计划移动，保证悬臂5升降的可靠性。

所述连杆13-5设置为平行四边形结构，第四驱动12通过伸缩件13-3带动连接件13-4在滑槽内的移动，连接件通过连杆13-5实现抓手柄13-6的开合，而平行四边形结构的的连杆13-5，平行推动抓手柄13-6的开合，保证抓手柄13-6上的工件受力均匀，有效提高抓手机构13夹持工件的可靠性。

所述连接件13-4为丝杠螺母，考虑到伸缩件13-3为带有螺纹的丝杠，设置丝杠螺母的连接件13-4，保证移动稳定，所述丝杠螺母设置两个、且均通过连杆13-5与抓手柄13-6连接，有效保证抓手机构13夹持工件的稳定性，同时保证抓手机构13开合的灵敏性。

所述齿轮组9为是锥形齿轮组，第三驱动11的输出轴与齿轮组连接，通过齿轮组的转向手腕10的周向转动，可以使坩埚内的金属完全倾倒出炉，而锥形齿轮之间的传动运转平稳、承载能力较高，有利于手腕10的周向转动。

所述立臂3设置为矩形状，考虑到立臂3竖向安装、且要承载悬臂5的升降，矩形状的立臂3既保证了与悬臂5之间连接的稳固性，同时有利于悬臂5在立臂3上的滑动，。

所述抓手机构13的外表面设有高温保温隔热层，所述高温保温隔热层是由HX-012/1100型涂料涂刷的，考虑到抓手机构夹持的工件温度都较高，极易损坏抓手机构13的部件，高温保温隔热层有效防止温度过高的工件损坏抓手柄13-6、导槽13-2等部件，扩大机械手的适用范围，同时延长抓手机构13的使用寿命、降低维修成本。

所述第一驱动4、第二驱动7、第三驱动11、第四驱动12均为电机、且均与PLC编程控制装置连接，PLC编程是一种预先设定的程序，可以自动进行物料取送，而且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程即可投产使用，实现智能化。

当然，上面只是结合附图对本发明优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种可旋转升降的机械手，包括基座（1），其特征在于：所述基座（1）的上方依次设有回转腰盘（2）、立臂（3），所述回转腰盘（2）通过位于基座（1）上的第一驱动（4）实现圆周转动，所述立臂（3）竖向安装、且其上设有水平安装的悬臂（5），所述悬臂（5）前端的下侧设有一端固定于立臂（3）上的伸缩连接件（6）、上侧设有一端连接有第二驱动（7）的伸缩连接件（6），所述悬臂（5）的后端上连有吊臂（8），所述吊臂（8）的底端通过多组齿轮组（9）连接有手腕（10），该手腕（10）通过位于吊臂（8）上的第三驱动（11）带动齿轮组（9）转向实现周向旋转，所述手腕（10）上设有第四驱动（12）、与第四驱动（12）连接的抓手机构（13），所述抓手机构（13）包括与第四驱动（12）连接的抓手部件（13-1），所述抓手部件（13-1）内开设有导槽（13-2），该导槽（13-2）内设有与第四驱动（12）连接的伸缩件（13-3），所述伸缩件（13-3）上套设有连接件（13-4），所述连接件（13-4）的两端均连有倾斜设置的连杆（13-5），所述连杆（13-5）的端部设有相配合的抓手柄（13-6）。

2.根据权利要求1所述的可旋转升降的机械手，其特征在于：所述抓手柄（13-6）的内侧面设置成弧状结构。

3.根据权利要求1所述的可旋转升降的机械手，其特征在于：所述伸缩件（13-3）为带有螺纹的丝杠。

4.根据权利要求1所述的可旋转升降的机械手，其特征在于：所述悬臂（5）前端上、下侧的伸缩连接件（6）均为丝杠。

5.根据权利要求1所述的可旋转升降的机械手，其特征在于：所述连杆（13-5）设置为平行四边形结构。

6.根据权利要求1所述的可旋转升降的机械手，其特征在于：所述连接件（13-4）为丝杠螺母，所述丝杠螺母设置两个、且均通过连杆（13-5）与抓手柄（13-6）连接。

7.根据权利要求1所述一种可旋转升降的机械手，其特征在于：所述齿轮组（9）为锥形齿轮组。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的可旋转升降的机械手，其特征在于：所述立臂（3）设置为矩形状。

9.根据权利要求1所述一种可旋转升降的机械手，其特征在于：所述抓手机构（13）的外表面设有高温保温隔热层。

10.根据权利要求1所述一种可旋转升降的机械手，其特征在于：所述第一驱动（4）、第二驱动（7）、第三驱动（11）、第四驱动（12）均为电机，且均与PLC编程控制装置连接。