CN107127750A - 一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，包括底座平台、液压马达一、转动主轴和机械手臂，所述底座平台包括安装底座和底座顶板，所述安装底座通过所述转动主轴与所述底座顶板传动连接，所述机械手臂和液压马达一均固定在所述底座顶板上，所述液压马达一通过齿轮组件与所述安装底座驱动连接，当液压马达一工作时带动所述齿轮组件转动，所述齿轮组件带动所述安装底座转动，所述安装底座通过所述转动主轴推动所述底座顶板转动，本发明解决了现有机械手在可燃环境下易发生碰撞产生火花而发生危险的技术问题。

Description

一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置

技术领域

本发明涉及一种机械手，特别涉及一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置。

背景技术

机械手是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。然而现有的机械手大都采用大量的电器类设备，而且工作时大都易发生碰撞产生火花，在可燃环镜下工作时易发生危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，以解决现有机械手在可燃环境下易发生碰撞产生火花而发生危险的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，包括底座平台、液压马达一、转动主轴和机械手臂，所述底座平台包括安装底座和底座顶板，所述安装底座通过所述转动主轴与所述底座顶板传动连接，所述机械手臂和液压马达一均固定在所述底座顶板上，所述液压马达一通过齿轮组件与所述安装底座驱动连接，当液压马达一工作时带动所述齿轮组件转动，所述齿轮组件带动所述安装底座转动，所述安装底座通过所述转动主轴推动所述底座顶板转动。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述安装底座包括一底板，所述底板上凸设一颈部管，所述转动主轴通过轴承转动设置在所述颈部管内，所述转动主轴的上端通过推力球轴承与所述底座顶板传动连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述底板上设置一底板通孔，所述底板通孔与所述颈部管连通，所述底板通孔的外端设置一底部拉盖，所述底部拉盖与所述转动主轴的底端固定连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述齿轮组件包括一小齿轮和一大齿轮，所述小齿轮与所述液压马达一的输出轴固定连接，所述大齿轮固定套设在所述颈部管上，所述小齿轮与所述大齿轮啮合连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述机械手臂包括第一关节、液压马达二、第一臂、第二关节、第二臂和第二关节驱动液压缸，所述第一臂通过第一关节转动设置在所述底座顶板上，所述液压马达二安装在所述底座顶板上并与所述第一关节驱动连接，所述第一臂与第二臂通过所述第二关节转动连接，所述第二关节驱动液压缸安装在所述第一臂上并且其输出端与所述第二臂驱动连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述第一关节包括第一关节底座和一连接轴，所述第一关节底座固定设置在所述底座顶板上，所述第一臂的底端开设一安装槽口，所述第一关节底座的上端通过连接轴连接在此安装槽口内，所述安装槽口的两槽壁上分别开设一槽孔，所述槽孔上固定安装有连接块，所述液压马达二的输出轴与一连接块固定连接，所述液压马达二工作时，其输出轴转动并带动所述第一臂绕所述连接轴转动。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述第一关节底座的上端设置一横向通孔，所述连接轴通过轴承转动连接于此横向通孔上。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述槽孔为T型槽孔，所述T型槽孔包括大径槽孔和小径槽孔，所述大径槽孔连通于所述小径槽孔的外侧，所述连接块包括一工型块，所述工型块的外侧两端分别连接一挡板，所述工型块位于所述小径槽孔内，所述挡板位于所述大径槽孔内，所述连接块通过螺栓紧固连接所述第一臂的槽孔内；所述工型块的内侧通过键与所述连接轴连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述第二臂的底端延伸一支架，所述支架固定设置在所述第二臂的底端，所述支架与所述第二关节驱动液压缸的输出轴铰链连接，所述第二关节包括一横向转轴，所述第二臂通过所述横向转轴与所述第一臂转动连接。

依照本申请较佳实施例所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，所述机械手臂还包括手抓装置，所述手抓装置包括手抓安装支座、旋转液压缸和前端手抓，所述手抓安装支座与所述第二臂通过第三关节转动连接，所述第二臂上安装一第三关节驱动液压缸，所述第三关节驱动液压缸的输出轴与所述手抓安装支座驱动连接；所述旋转液压缸安装在所述安装支座上并与所述前端手抓驱动连接，所述旋转液压缸工作时，所述前端手抓可旋转360°。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

本发明提供一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，通过液压马达一带动整个底座平台转动，通过液压马达二驱动第一臂绕连接轴转动，通过第二关节驱动液压缸驱动第二臂绕第二关节转动，通过第三关节驱动液压缸驱动手抓安装支座绕第三关节转动，通过旋转液压缸带动夹钳装置可360°旋转，本发明采用液压系统驱动机械手装置各部分的运动，能够在可燃环境中使用，液压系统驱动相对马达驱动来说电火花产生的概率大大降低，更可靠和安全。除此之外，本发明还具有以下优点：

(1)体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10％～20％。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；

(2)能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100)。

(3)换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；

(4)液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；

(5)由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；

(6)操纵控制简便，自动化程度高；

(7)容易实现过载保护；

(8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。

附图说明

图1为本发明一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置的结构示意图一；

图2为本发明一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置的侧面剖视图；

图3为本发明的局部放大图A；

图4为本发明的手抓装置的结构示意图；

图5为本发明一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置的结构示意图二；

图6为本发明的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。

请参考图1—图6，一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，包括底座平台1、液压马达一12、转动主轴13和机械手臂，底座平台1包括安装底座101和底座顶板104，安装底座101通过转动主轴13与底座顶板104传动连接，机械手臂和液压马达一12均固定在底座顶板104上，液压马达一12通过齿轮组件与安装底座101驱动连接，当液压马达一12工作时带动齿轮组件转动，齿轮组件带动安装底座101转动，安装底座101通过转动主轴13推动底座顶板104转动，底座顶板104转动带动机械手臂转动。

请参考图3，在本发明中，安装底座101包括一底板，底板上凸设一颈部管102，转动主轴13通过轴承转动设置在颈部管102内，转动主轴13的上端通过推力球轴承17与底座顶板104传动连接。在本实施例中，底板上设置一底板通孔1011，底板通孔1011与颈部管102连通，底板通孔1011的外端设置一底部拉盖103，底部拉盖103与转动主轴13的底端固定连接。本实施例优选底板通孔1011为倒T型，即此底板通孔1011的上端孔径小于下端孔径，对应的，底部拉盖103为T型结构，底部拉盖103通过螺栓与转动主轴13固定连接。

齿轮组件包括一小齿轮15和一大齿轮16，小齿轮15与液压马达一12的输出轴121固定连接，大齿轮16固定套设在颈部管102上，小齿轮15与大齿轮16啮合连接。

在本实施例中，液压马达一12位于底座顶板104的上端面，齿轮组件位于底座顶板104的下方，底座顶板104的外端面还设置有底座侧挡板105。

在本发明中，机械手臂包括第一关节2、液压马达二2、第一臂3、第二关节5、第二臂6和第二关节驱动液压缸4，第一臂3通过第一关节2转动设置在底座顶板104上，液压马达二2安装在底座顶板104上并与第一关节2驱动连接，第一臂3与第二臂6通过第二关节5转动连接，第二关节驱动液压缸4安装在第一臂3上并且其输出端与第二臂6驱动连接。

在本实施例中，第一关节2包括第一关节底座201和一连接轴203，第一关节底座201固定设置在底座顶板104上，第一臂3的底端开设一安装槽口，第一关节底座201的上端通过连接轴203连接在此安装槽口内，安装槽口的两槽壁上分别开设一槽孔，槽孔上固定安装有连接块202，液压马达二2的输出轴141与其中之一的连接块202固定连接，液压马达二2工作时，其输出轴141转动并带动第一臂3绕连接轴203转动。

在本实施例中，第一关节底座201的上端设置一横向通孔，连接轴203通过轴承转动连接于此横向通孔上。

本实施例优选的，槽孔为T型槽孔，T型槽孔包括大径槽孔和小径槽孔，大径槽孔连通于小径槽孔的外侧，连接块202包括一工型块，工型块的外侧两端分别连接一挡板，工型块位于小径槽孔内，挡板位于大径槽孔内，连接块202通过螺栓紧固连接第一臂3的槽孔内；工型块的内侧通过键与连接轴203连接。

在本实施例中，液压马达二2固定设置在底座顶板104上端面，液压马达二2的输出端设置一定位板17，在定位板17内，液压马达二2的输出轴141的上下两端均通过弹簧18定位。

第二臂6的底端延伸一支架，支架固定设置在第二臂6的底端，支架与第二关节驱动液压缸4的输出轴铰链连接，第二关节5包括一横向转轴，第二臂6通过横向转轴与第一臂3转动连接。

请参考图4，在本发明中，所述机械手臂还包括手抓装置，手抓装置包括手抓安装支座9、旋转液压缸10和前端手抓11，手抓安装支座9与第二臂6通过第三关节8转动连接，第二臂6上安装一第三关节驱动液压缸7，第三关节驱动液压缸7的输出轴与手抓安装支座9驱动连接；旋转液压缸10安装在手抓安装支座9上并与前端手抓11驱动连接，旋转液压缸7工作时，前端手抓11可旋转360°。在本实施例中，第三关节8包括横向转轴，手抓安装支座9通过横向转轴与第二臂6转动连接。

本发明在设计中采用了液压马达用摆动油缸代替驱动手腕，在设计中尽可能不用电器类设备，以避免电火花造成危险。为了防止意外碰撞产生火花，可从两方面进行考虑：第一，选用不容易产生碰撞火花的有色金属，从材料本身避免碰撞火花的产生。第二，可以考虑在机械手容易产生碰撞的部位进行表面喷涂保护层的方法来避免碰撞火花，例如喷涂一层橡胶材料。

液压缸是机械手关节的主要驱动元件，本发明的第二关节驱动液压缸4和第三关节驱动液压缸均选用双作用单杆活塞液压缸。双作用单杆活塞液压缸是液压系统中作往复运功的执行机构，具有结构简单、工作可靠、装拆方便、易于维修，且连接方式多样等特点。适用于工程机械、矿山机械、起重运输机械、冶金机械及其他机械。

本发明的操作方式为自动控制，在控制方面，信号由微机程序进行控制，该机械手装置装有压觉传感器、滑觉传感器，可以自动决定抓取力，而且保证抓取力不会过大而破坏物体。机械手在各关节处均装有角度或倾角传感器，通过这类传感器的信号，可以让控制芯片知道机械手的位置以及运动速度和加速度等信息。该机械手通过单片机进行上级控制，并由各关节运动独立控制系统作为下一级控制单元来保证关节的定位精度。

本发明能在可燃环境下安全工作，可以完成零件的搬运、喷漆等实际工作。它可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，包括底座平台、液压马达一、转动主轴和机械手臂，所述底座平台包括安装底座和底座顶板，所述安装底座通过所述转动主轴与所述底座顶板传动连接，所述机械手臂和液压马达一均固定在所述底座顶板上，所述液压马达一通过齿轮组件与所述安装底座驱动连接，当液压马达一工作时带动所述齿轮组件转动，所述齿轮组件带动所述安装底座转动，所述安装底座通过所述转动主轴推动所述底座顶板转动。

2.如权利要求1所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述安装底座包括一底板，所述底板上凸设一颈部管，所述转动主轴通过轴承转动设置在所述颈部管内，所述转动主轴的上端通过推力球轴承与所述底座顶板传动连接。

3.如权利要求2所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述底板上设置一底板通孔，所述底板通孔与所述颈部管连通，所述底板通孔的外端设置一底部拉盖，所述底部拉盖与所述转动主轴的底端固定连接。

4.如权利要求2所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述齿轮组件包括一小齿轮和一大齿轮，所述小齿轮与所述液压马达一的输出轴固定连接，所述大齿轮固定套设在所述颈部管上，所述小齿轮与所述大齿轮啮合连接。

5.如权利要求1所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述机械手臂包括第一关节、液压马达二、第一臂、第二关节、第二臂和第二关节驱动液压缸，所述第一臂通过第一关节转动设置在所述底座顶板上，所述液压马达二安装在所述底座顶板上并与所述第一关节驱动连接，所述第一臂与第二臂通过所述第二关节转动连接，所述第二关节驱动液压缸安装在所述第一臂上并且其输出端与所述第二臂驱动连接。

6.如权利要求5所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述第一关节包括第一关节底座和一连接轴，所述第一关节底座固定设置在所述底座顶板上，所述第一臂的底端开设一安装槽口，所述第一关节底座的上端通过连接轴连接在此安装槽口内，所述安装槽口的两槽壁上分别开设一槽孔，所述槽孔上固定安装有连接块，所述液压马达二的输出轴与一连接块固定连接，所述液压马达二工作时，其输出轴转动并带动所述第一臂绕所述连接轴转动。

7.如权利要求6所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述第一关节底座的上端设置一横向通孔，所述连接轴通过轴承转动连接于此横向通孔上。

8.如权利要求6所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述槽孔为T型槽孔，所述T型槽孔包括大径槽孔和小径槽孔，所述大径槽孔连通于所述小径槽孔的外侧，所述连接块包括一工型块，所述工型块的外侧两端分别连接一挡板，所述工型块位于所述小径槽孔内，所述挡板位于所述大径槽孔内，所述连接块通过螺栓紧固连接所述第一臂的槽孔内；所述工型块的内侧通过键与所述连接轴连接。

9.如权利要求4所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述第二臂的底端延伸一支架，所述支架固定设置在所述第二臂的底端，所述支架与所述第二关节驱动液压缸的输出轴铰链连接，所述第二关节包括一横向转轴，所述第二臂通过所述横向转轴与所述第一臂转动连接。

10.如权利要求4所述的一种能在可燃环境下安全工作的液压驱动机械手装置，其特征在于，所述机械手臂还包括手抓装置，所述手抓装置包括手抓安装支座、旋转液压缸和前端手抓，所述手抓安装支座与所述第二臂通过第三关节转动连接，所述第二臂上安装一第三关节驱动液压缸，所述第三关节驱动液压缸的输出轴与所述手抓安装支座驱动连接；所述旋转液压缸安装在所述安装支座上并与所述前端手抓驱动连接，所述旋转液压缸工作时，所述前端手抓可旋转360°。