CN107020494A - 圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手 - Google Patents
圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手 Download PDFInfo
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Abstract
一种圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，该机械手包括外部的圆柱形套筒和安装在套筒内的抓取装置；抓取装置包括有与套筒匹配的盘形主体、设置在盘形主体上的至少三个内撑机构、安装在盘形主体上并与内撑机构连接的伸缩式直线运动驱动器；内撑机构包括内撑爪，直线驱动器驱动内撑爪的开合用于抓取工件，套筒的下端面为精加工的下工作面。该发明实现对工件的内圆柱面的抓取和放下；作为内撑机构导向部件的套筒的下端面还可以作为工件下压装配的压头来使用，解决了一般的机械手只能转运工件不能装配工件的问题。
Description
技术领域
本发明涉及物料转运段的机械手的技术领域，特别是涉及一种圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手。
背景技术
对于工业生产机器人来说，取料和放料是最基本的功能，对于不同的产品所需要的夹头也不一样。对于圆柱类零件，一般采用外夹式夹头，即从工件的外部来夹持工件，而这些夹头多是利用三个夹爪组成圆柱孔来夹紧圆柱体类零件的；对于管状类零件，一般采用内撑式夹头，但大部分内撑式夹头仅仅具有夹紧和松开工件的功能，不具有辅助定位和装配的功能。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提出一种圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手。
本发明的技术方案如下：一种圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：该机械手包括外部的圆柱形套筒和安装在套筒内的抓取装置；
所述的抓取装置包括有：
与套筒的内圆柱面直径匹配的盘形主体；
设置在盘形主体的下表面圆周边沿上、并均布的至少三个同样的内撑机构；
安装在盘形主体上表面中部、并穿过盘形主体至其下表面、并与内撑机构连接的伸缩式直线运动驱动器；
该直线运动驱动器的活动部件的运行方向与盘形主体的轴向相同；该盘形主体套装在所述套筒内部，并能够沿套筒内表面滑动；在盘形主体上表面还固定连接有不少于两个与套筒轴向平行的导杆，该每个导杆上端穿出设置在套筒上部的导向孔，在每个导杆穿出的部分安装有尺寸大于导向孔尺寸的的限位部件，每个限位部件的安装高度相同；
所述的内撑机构包括：
位于盘形主体的下表面边沿垂直凸出的固定支撑腿；
中部通过转轴安装在该支撑腿下端的杠杆式内撑爪；
两端通过铰轴连接内撑爪里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆；
该内撑爪的外端设有内撑抓取工作面，每个内撑爪的内撑抓取工作面为相同的圆柱面；
所述的套筒的下端面为精加工后的平整圆环形端面，在套筒上设有外接驱动装置的连接结构。
优选的，所述的套筒的上端设有空心的端面体，所述的导向孔位于该端面体上，在该端面体与盘形主体之间设有复位弹簧。
优选的，所述的复位弹簧外径与所述的套筒内圆柱面直径匹配，并紧贴套筒内圆柱面安装，所述的导杆、直线运动驱动器位于复位弹簧内部。
优选的，所述的固定支撑腿的外侧面与盘形主体的外圆柱面位于同一圆柱面上。
优选的，所述的固定支撑腿的外侧面下端设有圆弧形倒角。
优选的，所述的内支撑爪整体呈折弯形状，包括靠近里端的直段部分和靠近外端的折弯段部分，转轴位于其直段部分上，所述的内撑抓取工作面位于折弯段的外侧。
优选的，所述的直线驱动器为气缸，或者为液压缸，或者为电动推杆。
优选的，所述的限位部件为拧在导向杆上端的螺母。
优选的，套筒的侧壁上沿圆周设有数量与内撑机构数量相同的窗口，相邻的窗口之间留有导向条，该导向条的位置与盘形主体下表面的支撑腿位置对应；当盘形主体向上滑动时，支撑腿的外侧面沿导向条的内表面滑动。
优选的，所述的连接结构为固定在套筒侧壁外部的环形的连接体，该环形连接体上设有若干个连接螺孔。
本发明的技术效果是：
该发明提供一种圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，通过安装在套筒内部可伸缩的内撑机构实现对圆环形工件的内圆柱面的抓取和放下，同时作为内撑机构伸缩导向部件的套筒的下端还可以作为工件装配的压头来使用，解决了一般的机械手只能转运工件不能装配工件的问题。
附图说明
图1为圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手的主视结构示意图；
图2为图1的A-A剖面结构示意图；
图3为图2的B-B剖面结构示意图；
图4为圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手的立体结构示意图；
图5和图6为图1中的盘形主体的立体结构示意图；
图7为图1中的内撑抓的立体示意图；
图8和图9为图1中的套筒的立体结构示意图
图中101.套筒部件、102.抓取装置
1.套筒、3.弹簧、4.导向条、5.盘形主体、6.支撑腿、7.内撑爪、8.连杆、9.直线运动驱动器（气缸）的运动部件、10. 直线运动驱动器（气缸）、11.环形连接体、12. 导杆、13. 限位部件（螺母）、14.套筒的上端面体、15.套筒的下压环、16.精加工端面、17.窗口、18.导向孔、19.转轴、20.铰轴、6-1.支撑腿的外侧面、6-2.支撑腿的圆弧形倒角、7-1.内撑爪的直段部分、7-2.转轴孔、7-3.内撑爪的折弯段部分、7-4.内撑爪的工作面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例：一种圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：该机械手包括外部的圆柱形套筒和安装在套筒内的抓取装置，
所述的抓取装置包括有与套筒的内圆柱面直径匹配的盘形主体；设置在盘形主体的下表面圆周边沿上，并均布的至少三个同样的内撑机构；安装在盘形主体上表面中部，并穿过盘形主体至其下表面，并与内撑机构连接的伸缩式直线运动驱动器；该直线运动驱动器的活动部件的运行方向与盘形主体的轴向相同；该盘形主体套装在所述套筒内部并能够沿套筒内表面滑动；在盘形主体上表面还固定连接有不少于两个与套筒轴向平行的导杆，该每个导杆上端穿出设置在套筒上部的导向孔，在每个导杆穿出的部分安装有尺寸大于导向孔的限位部件，每个限位部件的安装高度相同；本发明中采用三个均匀分布的内撑机构，以内撑的方式来夹取工件，可实现自动中心定位；内撑式结构对工件外部形状没有要求，只需工件内部为圆筒状即可。
所述的内撑机构包括：位于盘形主体的下表面边沿垂直凸出的固定支撑腿；中部通过转轴安装在该支撑腿下端的杠杆式内撑爪；两端通过铰轴连接内撑爪里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆；该内撑爪的外端设有内撑抓取工作面，每个内撑爪的内撑抓取工作面为相同的圆柱面；工作中，内撑爪张开后工作面能够处于同一圆柱面上，这样能够与工件的内圆柱面配合，更利于抓取工件时的准确定位。
所述的套筒的下端面为精加工后的平整圆环形端面，在套筒上设有外接驱动装置的连接结构。套筒自身的升降能够将圆环形或圆筒形工件压装到柱状工件上，当套筒下压时，内部的抓取装置在工件上面的顶升和导杆的共同作用下会沿套筒内表面回缩。
所述的套筒的上端设有空心的端面体，所述的导向孔位于该端面体上，在该端面体与盘形主体之间设有复位弹簧。复位弹簧用于将回缩的抓取装置顶出，便于下一次抓取工件。
所述的复位弹簧外径与所述的套筒内圆柱面直径匹配，并紧贴套筒内圆柱面安装，所述的导杆、直线运动驱动器位于复位弹簧内部。这样，弹簧对其下部的抓取装置的作用力分布更均匀，其盘形主体的滑动更平稳，所述的导杆、直线运动驱动器位于复位弹簧内部。当然该复位弹簧也可以为两个与导杆直径匹配的细一点的弹簧，套装在导杆上，也能起到复位的作用。
所述的固定支撑腿的外侧面与盘形主体的外圆柱面位于同一圆柱面上。这样能够增大盘形主体与套筒内表面之间的滑动接触面积，使盘形主体的滑动更平稳。
所述的固定支撑腿的外侧面下端设有圆弧形倒角，这样盘形主体装配入套筒的时候更便于导入，另外内支撑爪在抓取工件时也能够更顺利的进入到工件内部。
所述的内支撑爪整体呈折弯形状，包括靠近里端的直段部分和靠近外端的折弯段部分，转轴位于其直段部分上，所述的内撑抓取工作面位于折弯段的外侧。这样的结构在内撑爪收缩时能够收缩的更靠轴心，便于伸入到工件圆柱形孔内。
所述的直线驱动器为气缸，或者为液压缸，或者为电动推杆。优选采用气缸作为动力，具有缓冲效果，可以用于抓取抗拉强度较低的工件。
所述的限位部件为拧在导向杆上端的螺母，该螺母既用于导杆的安装，也可用于导杆下行行程的定位。
套筒的侧壁上沿圆周设有数量与内撑机构数量相同的窗口，相邻的窗口之间留有导向条，该导向条的位置与盘形主体下表面的支撑腿位置对应；当盘形主体向上滑动时，支撑腿的外侧面沿导向条的内表面滑动。窗口一方面用于减轻套筒的自重，另一方面可作为观察和检修窗对套筒内部零部件的进行观察和检修。
所述的连接结构为固定在套筒侧壁外部的环形的连接体，该环形连接体上设有若干个连接螺孔。
本发明的工作过程是：
（1）初始状态下，内撑机构的三个内撑爪处于收缩状态，可伸入管状工件的内部，支撑腿的外表面下部具有倒角，所以支撑腿也可以伸入管状工件的内部。
（2）气缸的活塞杆向下运动，带动连杆向下运动，三个内撑爪撑开，内撑爪的工作面下边沿与工件内表面接触，利用其向外撑开的压力和及基于压力产生的摩擦力夹紧工件。
（3）管状工件被放置到合适位置后，气缸的活塞杆向上运动，步骤（2）中的各个部件向相反方向运动，内撑爪收缩松开工件。
（4）然后套筒在外部驱动装置的作用下向下运动 ，套筒下端面顶压住工件的上面向下运动，到达设定位置后，下压套筒退出。如果被夹持工件是被安装在一个柱状工件上，那么在套筒下压的过程中，其内部的内撑机构会被柱状工件阻碍，将保持不动，由于套筒向下运动产生的相对运动，内撑机构会进入套筒内部，套筒内的复位弹簧形受压收缩。套筒的下压完成并在外部驱动装置的作用下升起时，内撑机构在复位弹簧弹力作用下恢复到初始状态。
Claims (10)
1.一种圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：该机械手包括外部的圆柱形套筒和安装在套筒内的抓取装置；
所述的抓取装置包括有：
与套筒的内圆柱面直径匹配的盘形主体；
设置在盘形主体的下表面圆周边沿上、并均布的至少三个同样的内撑机构；
安装在盘形主体上表面中部、并穿过盘形主体至其下表面、并与内撑机构连接的伸缩式直线运动驱动器；
该直线运动驱动器的活动部件的运行方向与盘形主体的轴向相同；该盘形主体套装在所述套筒内部，并能够沿套筒内表面滑动；在盘形主体上表面还固定连接有不少于两个与套筒轴向平行的导杆，该每个导杆上端穿出设置在套筒上部的导向孔，在每个导杆穿出的部分安装有尺寸大于导向孔尺寸的的限位部件，每个限位部件的安装高度相同；
所述的内撑机构包括：
位于盘形主体的下表面边沿垂直凸出的固定支撑腿；
中部通过转轴安装在该支撑腿下端的杠杆式内撑爪；
两端通过铰轴连接内撑爪里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆；
该内撑爪的外端设有内撑抓取工作面，每个内撑爪的内撑抓取工作面为相同的圆柱面；
所述的套筒的下端面为精加工后的平整圆环形端面，在套筒上设有外接驱动装置的连接结构。
2.根据权利要求1所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的套筒的上端设有空心的端面体，所述的导向孔位于该端面体上，在该端面体与盘形主体之间设有复位弹簧。
3.根据权利要求2所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的复位弹簧外径与所述的套筒内圆柱面直径匹配，并紧贴套筒内圆柱面安装，所述的导杆、直线运动驱动器位于复位弹簧内部。
4.根据权利要求1所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的固定支撑腿的外侧面与盘形主体的外圆柱面位于同一圆柱面上。
5.根据权利要求4所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的固定支撑腿的外侧面下端设有圆弧形倒角。
6.根据权利要求1所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的内支撑爪整体呈折弯形状，包括靠近里端的直段部分和靠近外端的折弯段部分，转轴位于其直段部分上，所述的内撑抓取工作面位于折弯段的外侧。
7.根据权利要求1所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的直线驱动器为气缸，或者为液压缸，或者为电动推杆。
8.根据权利要求1所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的限位部件为拧在导向杆上端的螺母。
9.根据权利要求1所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：套筒的侧壁上沿圆周设有数量与内撑机构数量相同的窗口，相邻的窗口之间留有导向条，该导向条的位置与盘形主体下表面的支撑腿位置对应；当盘形主体向上滑动时，支撑腿的外侧面沿导向条的内表面滑动。
10.根据权利要求1所述的圆柱面内壁工件的内撑式抓取与套模下压机械手，其特征是：所述的连接结构为固定在套筒侧壁外部的环形的连接体，该环形连接体上设有若干个连接螺孔。
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