CN106671319A - 连杆式机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种连杆式机械手，包括环形固定盘体，以及竖直设置于固定盘体内圆周以内的卡爪，卡爪的顶部固定连接有第一支撑件，固定盘体上设置有与固定盘体同轴的环形转盘，固定盘体上设置有连杆单元，连杆单元为绕固定盘体轴线圆周阵列的多个，连杆单元包括两端分别与第一支撑件及固定盘体铰接的第一连杆及第二连杆，转盘与连杆单元之间设置有第三连杆，第三连杆的两端分别与转盘与连杆单元铰接，固定盘体上设置有可驱动转盘转动的第一驱动单元，第一驱动单元的固定端与固定盘体铰接，固定盘体的动力输出端与转盘铰接。本发明成本低、结构简单且工作效率高。

Description

连杆式机械手
技术领域
本发明属于轮胎定型硫化辅助设备技术领域，尤其涉及一种用于向轮胎硫化机装载轮胎的装胎装置。
背景技术
轮胎硫化机是在轮胎硫化工序中，用于将轮胎由塑性轮胎转化为弹性轮胎或硬质轮胎的设备，其包括底座、主传动机构、中心机构、硫化室、装胎装置(机械手)、卸胎机构、脱模机构及控制系统。其中，装胎装置是实现硫化轮胎自动化过程的重要保证之一，该装置能够完成生胎抓取、上升、转入和下降，以及将生胎准确套住胶囊使之定型，然后闭合、上升转出等一系列连贯动作。
中国实用新型专利CN203063008U公开了一种轮胎定型硫化机机械爪，包括转臂、托板、爪盘、转盘、驱动机构、抓取机构和托举机构，所述抓取机构包括滑轨、滑块、爪片和连杆，所述滑轨固定在所述爪盘的下表面上且沿爪盘的周向均匀分布，所述滑块可滑动地设置在所述滑轨上且沿爪盘的径向滑动，所述爪片与滑块固定连接，所述连杆的两端分别与所述转盘和滑块相连接，通过采用抓托式机械爪对生胎进行装载；中国实用新型专利CN204471685U公开了一种轮胎硫化机用装卸胎组件，包括转盘座及卡爪，转盘座的外环面箍设爪盘，爪盘与转盘座间构成回转配合，卡爪用于直接抵合胎坯子口的夹持面所围合形成柱面的轴线与转盘座轴线同轴布置，爪盘下盘面径向延伸导轨部，且爪盘盘面处贯穿设置弧形导向槽，卡爪为双导杆气缸，卡爪的活塞杆端设置上述夹持面，且夹持面的活塞动作方向沿爪盘径向布置，爪盘的盘面处还开设通行槽孔。
然而，上述装胎装置由于设置了滑轨、弧形导向槽及槽孔等结构，增加了设备的设计成本及加工难度，同时，增大了运行过程所受到的摩擦力，进而影响了装胎装置制作及工作的效率。
发明内容
本发明针对现有的装胎装置成本高、加工难度大以及工作效率低的技术问题，提出一种成本低、结构简单且工作效率高的连杆式机械手。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种连杆式机械手，包括环形固定盘体，以及竖直设置于固定盘体内圆周以内的卡爪，卡爪的顶部固定连接有第一支撑件，固定盘体上设置有与固定盘体同轴的环形转盘，固定盘体上设置有连杆单元，连杆单元为绕固定盘体轴线圆周阵列的多个，连杆单元包括两端分别与第一支撑件及固定盘体铰接的第一连杆及第二连杆，转盘与连杆单元之间设置有第三连杆，第三连杆的两端分别与转盘与连杆单元铰接，固定盘体上设置有可驱动转盘转动的第一驱动单元，第一驱动单元的固定端与固定盘体铰接，固定盘体的动力输出端与转盘铰接。
作为优选，固定盘体包括位于下部的第一固定盘，位于中部的连接件，以及位于上部的第二固定盘，连接件的两端分别与第一固定盘及第二固定盘固定连接，连杆单元设置于固定盘体的中部，其中，第一连杆及第二连杆的两端分别与第一固定盘及第一支撑件铰接，转盘安装于第一固定盘的顶部。
作为优选，固定盘体设置有可限制转盘转动极限位置的调行程单元，调行程单元包括一端与固定盘体铰接的第一导轨，以及可沿第一导轨往复运动的第二支撑件，第二支撑件沿竖直方向的端部与固定盘体铰接，第二支撑件沿相对第一导轨运动方向的两边分别设置有可限制第二支撑件相对第一导轨运动极限位置的第一挡件及第二挡件。
作为优选，第一导轨为螺杆，第二支撑件沿相对第一导轨运动方向设置有通孔，第二支撑件通过通孔与第一导轨螺纹连接。
作为优选，第一挡件及第二挡件为与第一导轨螺纹连接的螺母。
作为优选，垂直于第二支撑件相对第一导轨运动的方向上第二支撑件的两端连接有可导向第二支撑件沿第一导轨往复运动的导向件。
作为优选，固定盘体外圆周固定连接有可绕竖直方向转动的转动件，转动件的另一端铰接有第三支撑件，转动件连接有可驱动转动件转动的第二驱动单元。
作为优选，第三支撑件连接有沿竖直方向设置的第二导轨，第三支撑件连接有可驱动第三支撑件第二导轨往复运动的第三驱动单元。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明连杆式机械手通过设置转盘、连杆单元以及第三连杆，能够实现卡爪在固定盘体中部及固定盘体内圆周之间的往复运动，其中，转盘及连杆单元构成了四连杆运动机构，而第三连杆作为将转盘的转矩传递给连杆单元的传动部件，即通过驱动转盘的转动，以带动四连杆机构的运动即可实现对生胎的抓取，并且无需设置凹槽或轨道等复杂结构，因此，本发明连杆式机械手运动所受摩擦力小，操作及结构简单，并且工作效率高。
2、本发明连杆式机械手通过设置第一固定盘及第二固定盘，以此增大了整体结构的刚度，进而使连杆式机械手不易变形且稳定性好，同时，保证了在对生胎抓取过程中的定位精度。
3、本发明连杆式机械手通过设置调行程单元，从而限制了卡爪的运动范围，进而避免了在运动过程中各运动结构之间发生干涉，同时，由于调行程单元的运动仅由第二支撑件及第一导轨实现，因此，本发明调行程单元的结构简单，并且在运动过程中减少了对转盘转动所带来的摩擦阻力，进而保证了连杆式机械手较高的工作效率。
附图说明
图1为本发明连杆式机械手的内部结构示意图；
图2为本发明连杆式机械手的立体结构示意图；
图3为本发明连杆式机械手调行程单元的结构示意图；
图4为本发明连杆式机械手升降转动件、第三支撑件及第二导轨的结构示意图。
以上各图中：1、固定盘体；2、转盘；3、连杆单元；4、第一连杆；5、第二连杆；6、第一支撑件；7、卡爪；8、第三连杆；9、第一固定盘；10、第一驱动单元；11、调行程单元；12、第一导轨；13、第一挡件；14、第二支撑件；15、第二挡件；16、导向件；17、第二固定盘；18、连接件；19、转动件；20、第三支撑件；21、第二导轨；22、第二驱动单元。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图4所示的位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1和图2所示，一种连杆式机械手，包括环形固定盘体1，以及竖直设置于固定盘体1内圆周以内的卡爪7，卡爪7的顶部固定连接有第一支撑件6，固定盘体1上设置有与固定盘体1同轴(例如，固定盘体1沿圆周方向设置有安装转盘2于固定盘体1上的限位件，以使转盘2与固定盘体1同轴)的环形转盘2，固定盘体1上设置有连杆单元3，连杆单元3为绕固定盘体1轴线圆周阵列的多个，连杆单元3包括两端分别与第一支撑件6及固定盘体1铰接的第一连杆4及第二连杆5，转盘2与连杆单元3之间设置有第三连杆8，第三连杆8的两端分别与转盘2与连杆单元3铰接，固定盘体1上设置有可驱动转盘2转动的第一驱动单元10，第一驱动单元10的固定端与固定盘体1铰接，固定盘体1的动力输出端与转盘2铰接。
本发明连杆式机械手通过设置转盘2、连杆单元3以及第三连杆8，能够实现卡爪7在固定盘体中部及固定盘体内圆周之间的往复运动，其中，转盘2及连杆单元3构成了四连杆运动机构，而第三连杆8作为将转盘2的转矩传递给连杆单元3的传动部件，即通过驱动转盘2的转动，以带动四连杆机构的运动即可实现对生胎的抓取，并且无需设置凹槽或轨道等复杂结构，因此，本发明连杆式机械手运动所受摩擦力小，操作及结构简单，并且工作效率高。
针对上述固定盘体1的结构，可以为：如图1和图2所示，固定盘体1包括位于下部的第一固定盘9，位于中部的连接件18，以及位于上部的第二固定盘17，连接件18的两端分别与第一固定盘9及第二固定盘17固定连接，连杆单元3设置于固定盘体1的中部，其中，第一连杆4及第二连杆5的两端分别与第一固定盘9及第一支撑件6铰接，限位件及转盘2安装于第一固定盘9的顶部。
本发明连杆式机械手通过设置第一固定盘9及第二固定盘17，以此增大了整体结构的刚度，进而使连杆式机械手不易变形且稳定性好，同时，保证了在对生胎抓取过程中的定位精度。
另外，上述实施方式中连杆单元3的连接方式还可以为，第一连杆4的两端分别与第二固定盘17及第一支撑件6铰接，第二连杆5的两端分别与第一固定盘9及第一支撑件6铰接。
优选的，第一驱动单元10可以为液压缸、气缸或直线电机其中之一种，其中采用液压缸能够使连杆式机械手运行平稳无冲击，稳定性强且重复精度高。
进一步，如图1至图3所示，固定盘体1设置有可限制转盘2转动极限位置的调行程单元11，调行程单元11包括一端与固定盘体1铰接的第一导轨12，以及可沿第一导轨12往复运动的第二支撑件14，第二支撑件14沿竖直方向的端部与固定盘体1铰接，第二支撑件14沿相对第一导轨12运动方向的两边分别设置有可限制第二支撑件14相对第一导轨12运动极限位置的第一挡件13及第二挡件15。
本发明连杆式机械手通过设置调行程单元11，从而限制了卡爪7的运动范围，进而避免了在运动过程中各运动结构之间发生干涉，同时，由于调行程单元11的运动仅由第二支撑件14及第一导轨12实现，因此，本发明调行程单元11的结构简单，并且在运动过程中减少了对转盘2转动所带来的摩擦阻力，进而保证了连杆式机械手较高的工作效率。
优选的，第一导轨12为螺杆，第二支撑件14沿相对第一导轨12运动方向设置有通孔，第二支撑件14通过通孔与第一导轨12螺纹连接。
进一步，第一挡件13及第二挡件15为与第一导轨12螺纹连接的螺母。本发明通过将第一挡件13及第二挡件15设置为与第一导轨12螺纹连接，从而实现了对卡爪7运动极限的调节，进而提高了连杆式机械手的通用性。
另外，垂直于第二支撑件14相对第一导轨12运动的方向上第二支撑件14的两端连接有可导向第二支撑件14沿第一导轨12往复运动的导向件16。本发明设置导向件16的作用在于，提高了第二支撑件14运动的稳定性。
进一步，如图4所示，固定盘体1外圆周固定连接有可绕竖直方向转动的转动件19，转动件19的另一端铰接有第三支撑件20，转动件19连接有可驱动转动件19转动的第二驱动单元22。
优选的，第二驱动单元22可以为液压缸、气缸或直线电机其中之一种，
进一步参见图4，第三支撑件20连接有沿竖直方向设置的第二导轨21，第三支撑件20连接有可驱动第三支撑件20第二导轨21往复运动的第三驱动单元。
优选的，第三驱动单元可以为伺服电机、步进电机或液压马达其中之一种，此时，第二导轨21可以为丝杠，第三支撑件20与第二导轨21之间通过丝杠副连接。
另外，本发明连杆式机械手设置有可检测卡爪7位移的位移传感器。
优选的，位移传感器为非接触式传感器。本发明采用非接触式位移传感器，寿命高且便于维护。
为了更好的理解本发明的上述技术方案，如图1至图4所示，本发明连杆式机械手的工作过程如下：
对位于存胎位的生胎进行抓取过程：启动第二驱动单元22及第三驱动单元，使卡爪7定位并伸入至生胎中部，此时，启动第一驱动单元10，以带动卡爪7收缩(即向固定盘体1内圆周方向运动)，直至卡爪7接触到生胎为止。
运输生胎的过程：定位连杆式机械手从存胎位抓取生胎后，启动第三驱动单元，并通过卡爪7将生胎提升至一定高度，此时，启动第二驱动单元22，以将生胎旋转至轮胎定型硫化机模型中心的上方。
释放生胎的过程：启动第三驱动单元，以使生胎下降至轮胎定型硫化机的下半模上，此时，启动第一驱动单元10，以使卡爪7伸出(朝向固定盘体1中部方向运动)，直至可以脱离生胎为止。

Claims (8)

1.一种连杆式机械手，包括环形固定盘体(1)，以及竖直设置于固定盘体(1)内圆周以内的卡爪(7)，卡爪(7)的顶部固定连接有第一支撑件(6)，固定盘体(1)上设置有与固定盘体(1)同轴的环形转盘(2)，其特征在于：固定盘体(1)上设置有连杆单元(3)，连杆单元(3)为绕固定盘体(1)轴线圆周阵列的多个，连杆单元(3)包括两端分别与第一支撑件(6)及固定盘体(1)铰接的第一连杆(4)及第二连杆(5)，转盘(2)与连杆单元(3)之间设置有第三连杆(8)，第三连杆(8)的两端分别与转盘(2)与连杆单元(3)铰接，固定盘体(1)上设置有可驱动转盘(2)转动的第一驱动单元(10)，第一驱动单元(10)的固定端与固定盘体(1)铰接，固定盘体(1)的动力输出端与转盘(2)铰接。
2.根据权利要求1所述的连杆式机械手，其特征在于：固定盘体(1)包括位于下部的第一固定盘(9)，位于中部的连接件(18)，以及位于上部的第二固定盘(17)，连接件(18)的两端分别与第一固定盘(9)及第二固定盘(17)固定连接，连杆单元(3)设置于固定盘体(1)的中部，其中，第一连杆(4)及第二连杆(5)的两端分别与第一固定盘(9)及第一支撑件(6)铰接，转盘(2)安装于第一固定盘(9)的顶部。
3.根据权利要求1或2所述的连杆式机械手，其特征在于：固定盘体(1)设置有可限制转盘(2)转动极限位置的调行程单元(11)，调行程单元(11)包括一端与固定盘体(1)铰接的第一导轨(12)，以及可沿第一导轨(12)往复运动的第二支撑件(14)，第二支撑件(14)沿竖直方向的端部与固定盘体(1)铰接，第二支撑件(14)沿相对第一导轨(12)运动方向的两边分别设置有可限制第二支撑件(14)相对第一导轨(12)运动极限位置的第一挡件(13)及第二挡件(15)。
4.根据权利要求3所述的连杆式机械手，其特征在于：第一导轨(12)为螺杆，第二支撑件(14)沿相对第一导轨(12)运动方向设置有通孔，第二支撑件(14)通过通孔与第一导轨(12)螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的连杆式机械手，其特征在于：第一挡件(13)及第二挡件(15)为与第一导轨(12)螺纹连接的螺母。
6.根据权利要求3所述的连杆式机械手，其特征在于：垂直于第二支撑件(14)相对第一导轨(12)运动的方向上第二支撑件(14)的两端连接有可导向第二支撑件(14)沿第一导轨(12)往复运动的导向件(16)。
7.根据权利要求1、2、4或5所述的连杆式机械手，其特征在于：固定盘体(1)外圆周固定连接有可绕竖直方向转动的转动件(19)，转动件(19)的另一端铰接有第三支撑件(20)，转动件(19)连接有可驱动转动件(19)转动的第二驱动单元(22)。
8.根据权利要求7所述的连杆式机械手，其特征在于：第三支撑件(20)连接有沿竖直方向设置的第二导轨(21)，第三支撑件(20)连接有可驱动第三支撑件(20)第二导轨(21)往复运动的第三驱动单元。
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