CN106113017A - 一种机械手臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手臂，其特征在于：包括底座、转动立柱及手臂，所述手臂的后端经转轴转动安装于所述转动立柱的顶部，所述手臂前端经连接臂与一夹爪装置相连；所述底座的外缘面上还设有一定位盘，所述定位盘设置于所述底座与所述转动立柱的相接处，所述定位盘上方的转动立柱上还设有刹车装置及手臂气缸，所述手臂气缸设置于所述转动立柱外缘面的一侧，所述刹车装置设置于所述转动立柱外缘面的另一侧，所述刹车装置设置于所述定位盘的正上方，且所述刹车装置设置于所述手臂的正下方，所述手臂气缸平行于所述转动立柱设置，所述手臂气缸的输出轴与所述手臂的后端相连。本发明提高了产品的抓取效率及抓取质量，降低了维修率。

Description

一种机械手臂

技术领域

本发明涉及一种自动化机械手，尤其涉及一种机械手臂。

背景技术

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。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。自动化机械手一般由驱动系统、传动系统、执行系统及控制系统组成。

现有技术中，机械手臂中手臂的气缸倾斜设置，气缸活塞的密封圈容易坏，维修率高。同时，机械手臂不使用时也会转动，不够安全。

发明内容

本发明目的是提供一种机械手臂，通过使用该结构，提高了产品的抓取效率及抓取质量，延长了机械手臂的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机械手臂，包括底座、安装于底座上的转动立柱及设置于转动立柱上的手臂，所述转动立柱转动安装于所述底座上，所述手臂的后端经转轴转动安装于所述转动立柱的顶部，所述手臂前端经连接臂与一夹爪装置相连；所述底座的外缘面上还设有一定位盘，所述定位盘设置于所述底座与所述转动立柱的相接处，所述定位盘上方的转动立柱上还设有刹车装置及手臂气缸，所述手臂气缸设置于所述转动立柱外缘面的一侧，所述刹车装置设置于所述转动立柱外缘面的另一侧，所述刹车装置设置于所述定位盘的正上方，且所述刹车装置设置于所述手臂的正下方，所述手臂气缸平行于所述转动立柱设置，所述手臂气缸的输出轴与所述手臂的后端相连。

上述技术方案中，所述手臂呈平行四边形结构，所述手臂包括上横杆、下横杆及连杆，所述上横杠及下横杆的后端分别经一根转轴与所述转动立柱顶部转动相连，所述上横杠及下横杆的前端经所述连杆转动相连，所述上横杆设置于所述下横杠的上方，且所述上横杠及下横杆分别经转轴转动安装于所述转动立柱的轴线上；所述上横杆的后端向后还设有延伸杆，所述延伸杆与所述上横杠设置于同一直线上，所述手臂气缸的输出轴与所述延伸杆的底部相连。

上述技术方案中，所述刹车装置包括刹车支架、刹车气缸及弹性缓冲块，所述刹车气缸经刹车支架安装于所述转动立柱上，所述弹性缓冲块安装于所述刹车气缸的输出轴上，且所述弹性缓冲块正对所述定位盘的顶面设置。

上述技术方案中，所述刹车支架包括横板、立板及U型板，所述横板一端垂直安装于所述转动立柱上，所述立板安装于所述横板另一端的下方，且所述立板平行于所述转动立柱设置，所述U型板安装于所述立板上，所述U型板的侧板平行于所述横板设置，且所述定位盘的外缘面设置于所述U型板的U型槽内；所述刹车气缸安装于所述U型板的侧板上，所述刹车气缸设置于所述U型板与所述横板之间，所述弹性缓冲块设置于所述U型板的U型槽内，所述刹车气缸的输出轴穿过所述U型板的侧板与所述弹性缓冲块相连。

上述技术方案中，所述刹车气缸的输出轴上还套设有一导杆，所述导杆设置于所述U型槽内，所述导杆一端与所述刹车气缸的输出轴相连，另一端滑动设置于所述立板上。

上述技术方案中，所述夹爪装置包括本体及设置于本体上的伸缩部，所述伸缩部包括伸缩气缸及伸缩轴，所述伸缩气缸安装于所述本体的顶面上，所述伸缩轴设置于所述本体的底部，所述伸缩轴的顶部穿过所述本体与所述伸缩气缸的输出轴相连；所述本体的底面上环形均布有复数条滑轨，每条所述滑轨上滑动设有一滑块，每块所述滑块底部设有一立杆及连接杆，所述立杆垂直安装于所述滑块底部，所述连接杆一端与所述滑块转动相连，另一端与所述伸缩轴的底部转动相连。

上述技术方案中，相邻所述滑轨之间的本体上分别设有一通槽，所述伸缩气缸外罩设有一保护罩，所述本体经所述保护罩与所述连接臂相连。

上述技术方案中，所述夹爪装置上方的连接臂上还设有一操作面板，所述操作面板经转杆转动安装于所述连接臂上。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明中在转动立柱的旁侧设置手臂气缸，手臂气缸设置于手臂的后侧下方，在上横杆的端部设置延伸杆，伸缩气缸的输出轴与延伸杆的底部连接，利用手臂气缸的伸缩，带动延伸杆上下转动，利用延伸杆的上下转动，带动手臂的围绕着转动立柱上下转动，手臂气缸竖直设置，与以往倾斜设置的伸缩气缸相比，手臂气缸中的活塞受力更加均匀，有效防止手臂气缸中活塞的密封圈使用寿命得到延长，降低了伸缩气缸的维修率，同时手臂气缸设置于手臂的后侧，利用杠杆原理，可以采用功率更小的气缸带动手臂，降低了能耗及成本；

2.本发明中在手臂下方的转动立柱上设置刹车装置，通过刹车装置中的刹车气缸及弹性缓冲块的配合，刹车气缸的输出轴伸出，可以带动弹性缓冲块下压，使弹性缓冲块抵于定位盘上，使弹性缓冲块与定位盘之间的摩擦力大于转动立柱的转动力，利用弹性缓冲块及定位盘对转动立柱进行限位，防止机械手在不工作时转动立柱带动手臂转动，保证操作人员工作时的安全性，防止手臂乱转；

3.本发明中夹爪装置中多根立杆及连接杆分别围成圆形结构，采用伸缩气缸带动伸缩轴上下移动，利用伸缩轴的上下移动，带动连接杆与伸缩轴之间夹角角度的变化，利用连接杆带动滑动及立杆远离或靠近伸缩杆，也就是带动立杆构成的圆形结构扩大或者缩小，立杆构成的圆形结构扩大，用于卡住中空圆柱形产品的内部，用于将产品直接进行抓取，立杆构成的圆形结构缩小，对产品进行释放，在本发明中，只需要伸缩气缸伸出或者回缩，即可实现产品的抓取及释放，效率高，结构简单，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例一中的结构示意图；

图2是本发明实施例一中刹车装置的结构示意图；

图3是本发明实施例一中夹爪装置的结构示意图Ⅰ；

图4是本发明实施例一中夹爪装置的结构示意图Ⅱ。

其中：1、底座；2、转动立柱；3、手臂；31、上横杆；32、下横杆；33、连杆；34、转轴；35、延伸杆；4、连接臂；5、夹爪装置；51、本体；52、伸缩气缸；53、伸缩轴；54、滑轨；55、滑块；56、立杆；57、连接杆；58、通槽；59、保护罩；6、定位盘；7、刹车装置；71、刹车支架；72、刹车气缸；73、弹性缓冲块；74、横板；75、立板；76、U型板；77、U型槽；78、导杆；8、手臂气缸；9、操作面板；10、转杆。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1～4所示，一种机械手臂，包括底座1、安装于底座1上的转动立柱2及设置于转动立柱2上的手臂3，所述转动立柱2转动安装于所述底座1上，所述手臂3的后端经转轴转动安装于所述转动立柱2的顶部，所述手臂3前端经连接臂4与一夹爪装置5相连；所述底座1的外缘面上还设有一定位盘6，所述定位盘6设置于所述底座1与所述转动立柱2的相接处，所述定位盘6上方的转动立柱2上还设有刹车装置7及手臂气缸8，所述手臂气缸8设置于所述转动立柱2外缘面的一侧，所述刹车装置7设置于所述转动立柱2外缘面的另一侧，所述刹车装置7设置于所述定位盘6的正上方，且所述刹车装置7设置于所述手臂3的正下方，所述手臂气缸8平行于所述转动立柱2设置，所述手臂气缸8的输出轴与所述手臂3的后端相连。

参见图1所示，所述手臂3呈平行四边形结构，所述手臂3包括上横杆31、下横杆32及连杆33，所述上横杠31及下横杆32的后端分别经一根转轴34与所述转动立柱2顶部转动相连，所述上横杠31及下横杆32的前端经所述连杆33转动相连，所述上横杆31设置于所述下横杠32的上方，且所述上横杠31及下横杆32分别经转轴34转动安装于所述转动立柱2的轴线上；所述上横杆31的后端向后还设有延伸杆35，所述延伸杆35与所述上横杠31设置于同一直线上，所述手臂气缸8的输出轴与所述延伸杆35的底部相连。

在以往结构中，手臂一端与转动立柱转动相连，手臂气缸倾斜设置于转动立柱上，其中，手臂气缸与转动立柱之间呈一定夹角，其中，手臂气缸设置于手臂的上方或者下方，手臂气缸的输出轴与手臂的中部连接，手臂气缸的输出轴推动手臂的中部，使手臂围绕着转动立柱转动。但是，由于杠杆原理，手臂气缸需要较大的功率才能推动手臂围绕着转动立柱转动，能耗较高。同时，手臂气缸倾斜设置，手臂气缸的输出轴在伸出过程中，手臂气缸内的活塞受到重力影响，对活塞内的密封圈和手臂气缸的内壁造成了不均匀的压力，导致密封圈容易失效。因此，在本实施例中，手臂气缸竖直平行于转动立柱设置，使活塞上的密封圈受力更加均匀，延长密封圈的使用寿命，降低手臂气缸的维修率。同时，将手臂气缸设置于手臂的后侧，由于杠杆原理的作用，手臂气缸更加省力，可以选用功率更小的伸缩气缸，降低了能耗，节约了成本。

参见图2所示，所述刹车装置7包括刹车支架71、刹车气缸72及弹性缓冲块73，所述刹车气缸72经刹车支架71安装于所述转动立柱2上，所述弹性缓冲块73安装于所述刹车气缸72的输出轴上，且所述弹性缓冲块73正对所述定位盘6的顶面设置。

所述刹车支架71包括横板74、立板75及U型板76，所述横板74一端垂直安装于所述转动立柱2上，所述立板75安装于所述横板74另一端的下方，且所述立板75平行于所述转动立柱2设置，所述U型板76安装于所述立板75上，所述U型板76的侧板平行于所述横板74设置，且所述定位盘6的外缘面设置于所述U型板76的U型槽77内；所述刹车气缸72安装于所述U型板76的侧板上，所述刹车气缸72设置于所述U型板76与所述横板74之间，所述弹性缓冲块73设置于所述U型板76的U型槽77内，所述刹车气缸72的输出轴穿过所述U型板76的侧板与所述弹性缓冲块73相连。

在本实施例中，在机械手臂工作时，刹车气缸的输出轴回缩，弹性缓冲块与定位盘不接触，使刹车装置及手臂可以同时随着转动立柱的转动而跟转。当机械手臂不工作时，为了防止转动立柱转动，防止转动立柱转动时而带动手臂转动，防止手臂转动对操作人员造成伤害，因此，刹车气缸的输出轴伸出，带动弹性缓冲块下压，使弹性缓冲块抵于定位盘上，由于定位盘安装于底座上，定位盘不会移动，因此，弹性缓冲块抵于定位盘上之后，刹车装置将转动立柱定住，使转动立柱的转动力小于弹性缓冲块与定位盘之间的摩擦力，防止转动立柱转动，保证操作人员的安全性。

所述刹车气缸72的输出轴上还套设有一导杆78，所述导杆78设置于所述U型槽77内，所述导杆78一端与所述刹车气缸72的输出轴相连，另一端滑动设置于所述立板75上。导杆的设置，使刹车气缸带动弹性缓冲块能竖直的向下运动，使弹性缓冲块压于定位盘上，完成转动立柱的锁附。

参见图3、4所示，所述夹爪装置5包括本体51及设置于本体51上的伸缩部，所述伸缩部包括伸缩气缸52及伸缩轴53，所述伸缩气缸52安装于所述本体51的顶面上，所述伸缩轴53设置于所述本体51的底部，所述伸缩轴53的顶部穿过所述本体51与所述伸缩气缸52的输出轴相连；所述本体51的底面上环形均布有6条滑轨54，每条所述滑轨54上滑动设有一滑块55，每块所述滑块55底部设有一立杆56及连接杆57，所述立杆56垂直安装于所述滑块55底部，所述连接杆57一端与所述滑块55转动相连，另一端与所述伸缩轴53的底部转动相连。

相邻所述滑轨54之间的本体51上分别设有一通槽58，所述伸缩气缸52外罩设有一保护罩59，所述本体51经所述保护罩59与所述连接臂4相连。

在本实施例中，伸缩部设置于本体的正中心，每根立杆安装于滑块底部，立杆垂直固定于滑块设置，且立杆平行于伸缩轴设置。6根立杆环形均布在本体下方的，6根立杆环形构成一个圆形结构。其中，每块滑块通过以连接杆与伸缩轴的底部连接，使立杆、连接杆及伸缩轴之间构成Z字型结构，伸缩轴伸出状态下，连接杆的下端与伸缩轴连接，上端则拉动滑块靠近本体的正中心，使6根立杆构成的圆形结构的直径缩小。伸缩轴回缩的状态下，由于滑块一直在本体底面这一平面上移动，且连接杆的长度是固定的，连接杆的下端在上升过程中，只能推动连接杆的上端向外移动，也就是推动滑块远离本体的正中心，也就是立杆远离本体的正中心，此时6根立杆构成的圆形结构的直径增大。在本实施例中，伸缩轴回缩状态下，带动立杆远离本体正中心，可以用于抓取汽车轮毂的正中心(本实施例中以汽车轮毂为例)，将汽车轮毂进行移动。移动完成后，伸缩轴伸出，带动立杆靠近本体正中心移动，使立杆脱离汽车轮毂，完成脱料。本发明不仅结构简单，操作简便，而且产品抓取方便，效率高，成本也低。

参见图1所示，所述夹爪装置5上方的连接臂4上还设有一操作面板9，所述操作面板9经转杆10转动安装于所述连接臂4上。通过将操作面板设置于夹爪装置的上方，不仅便于操作人员操作，还便于操作人员操作时观察夹爪与产品的配合，保证产品的抓取质量及抓取效率。

Claims (8)

1.一种机械手臂，其特征在于：包括底座、安装于底座上的转动立柱及设置于转动立柱上的手臂，所述转动立柱转动安装于所述底座上，所述手臂的后端经转轴转动安装于所述转动立柱的顶部，所述手臂前端经连接臂与一夹爪装置相连；所述底座的外缘面上还设有一定位盘，所述定位盘设置于所述底座与所述转动立柱的相接处，所述定位盘上方的转动立柱上还设有刹车装置及手臂气缸，所述手臂气缸设置于所述转动立柱外缘面的一侧，所述刹车装置设置于所述转动立柱外缘面的另一侧，所述刹车装置设置于所述定位盘的正上方，且所述刹车装置设置于所述手臂的正下方，所述手臂气缸平行于所述转动立柱设置，所述手臂气缸的输出轴与所述手臂的后端相连。

2.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于：所述手臂呈平行四边形结构，所述手臂包括上横杆、下横杆及连杆，所述上横杠及下横杆的后端分别经一根转轴与所述转动立柱顶部转动相连，所述上横杠及下横杆的前端经所述连杆转动相连，所述上横杆设置于所述下横杠的上方，且所述上横杠及下横杆分别经转轴转动安装于所述转动立柱的轴线上；所述上横杆的后端向后还设有延伸杆，所述延伸杆与所述上横杠设置于同一直线上，所述手臂气缸的输出轴与所述延伸杆的底部相连。

3.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于：所述刹车装置包括刹车支架、刹车气缸及弹性缓冲块，所述刹车气缸经刹车支架安装于所述转动立柱上，所述弹性缓冲块安装于所述刹车气缸的输出轴上，且所述弹性缓冲块正对所述定位盘的顶面设置。

4.根据权利要求3所述的机械手臂，其特征在于：所述刹车支架包括横板、立板及U型板，所述横板一端垂直安装于所述转动立柱上，所述立板安装于所述横板另一端的下方，且所述立板平行于所述转动立柱设置，所述U型板安装于所述立板上，所述U型板的侧板平行于所述横板设置，且所述定位盘的外缘面设置于所述U型板的U型槽内；所述刹车气缸安装于所述U型板的侧板上，所述刹车气缸设置于所述U型板与所述横板之间，所述弹性缓冲块设置于所述U型板的U型槽内，所述刹车气缸的输出轴穿过所述U型板的侧板与所述弹性缓冲块相连。

5.根据权利要求4所述的机械手臂，其特征在于：所述刹车气缸的输出轴上还套设有一导杆，所述导杆设置于所述U型槽内，所述导杆一端与所述刹车气缸的输出轴相连，另一端滑动设置于所述立板上。

6.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于：所述夹爪装置包括本体及设置于本体上的伸缩部，所述伸缩部包括伸缩气缸及伸缩轴，所述伸缩气缸安装于所述本体的顶面上，所述伸缩轴设置于所述本体的底部，所述伸缩轴的顶部穿过所述本体与所述伸缩气缸的输出轴相连；所述本体的底面上环形均布有复数条滑轨，每条所述滑轨上滑动设有一滑块，每块所述滑块底部设有一立杆及连接杆，所述立杆垂直安装于所述滑块底部，所述连接杆一端与所述滑块转动相连，另一端与所述伸缩轴的底部转动相连。

7.根据权利要求6所述的机械手臂，其特征在于：相邻所述滑轨之间的本体上分别设有一通槽，所述伸缩气缸外罩设有一保护罩，所述本体经所述保护罩与所述连接臂相连。

8.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于：所述夹爪装置上方的连接臂上还设有一操作面板，所述操作面板经转杆转动安装于所述连接臂上。