CN107414872B - 箱体夹具及使用该夹具的机械手装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过箱体上的开孔对箱体进行定位和装夹的机械手装置，特别涉及充气柜生产线上使用的机械手装置。机械手装置包括箱体夹具，箱体夹具包括夹具主体，夹具主体上设有用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位座，定位座上设有用于定位插设在箱体上的定位孔内的定位体，所述定位体具有用于引导定位体向定位孔内插入的引导结构；所述夹具主体上还铰接有用于伸入定位孔内的夹爪，所述夹爪具有用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹紧位，还具有背向箱壁内侧面摆动以使夹爪能够沿定位孔的轴向从定位孔内通过的松开位。上述箱体夹具能够同时实现箱体的定位和装夹，采用连杆结构稳定性好，并且设有传动杆总长调节机构，可以调节，适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及通过箱体上的开孔对箱体进行定位和装夹的机械手装置，特别涉及充气柜生产线上使用的机械手装置。
背景技术
充气柜在生产中涉及到很多工序，目前各工序需要分别在不同的车间、不同的设备上完成，这种传统的生产方式中间需要人工或者叉车进行搬运半成品的工件，存在投入大、效率低、不安全和工人劳动量大等问题。
申请公布号为CN 106334904 A的中国发明专利申请公开了一种充气柜生产方法及实施该方法的充气柜生产线，该生产线包括长度沿前后方向延伸的料库、于料库的右侧设置的输送线和沿输送线前后依次布置的用于对金属板料进行冲孔和切割的冲裁设备、对冲裁后的金属板料进行折弯的折弯机、用于对金属板料折弯后进行散件焊接的散件焊接设备、对焊有散件的金属板料进行拼装点焊的人工组装台、对组装后的工件进行深度焊接的焊房、对深度焊接后的工件进行打螺钉的打螺钉设备和对打螺钉后的工件进行清洗的清洗设备等，能够实现充气柜的自动化生产，大大降低工人的劳动强度和提高工作效率。
在打螺钉、清洗等工序中，需要对充气柜进行良好的定位，并且为了实现充气柜的转移，还需要对充气柜进行可靠装夹。充气柜上一般都设有用于安装法兰的法兰安装孔，法兰安装孔作为定位孔能够对充气柜实现较好的定位，但是，由于还需要对充气柜进行装夹，这就需要设计一种能够通过定位孔对充气柜进行定位和装夹的机械手装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种箱体夹具，能够通过定位孔对箱体实现定位和装夹；同时，本发明还提供了一种使用该夹具的机械手装置。
为实现上述目的，本发明中箱体夹具采用的技术方案是：
方案1：箱体夹具，包括夹具主体，夹具主体上设有用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位座，定位座上设有用于定位插设在箱体上的定位孔内的定位体，所述定位体具有用于引导定位体向定位孔内插入的引导结构；所述夹具主体上还铰接有用于伸入定位孔内的夹爪，所述夹爪具有用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹紧位，还具有背向箱壁内侧面摆动以使夹爪能够沿定位孔的轴向从定位孔内通过的松开位。
方案2：根据方案1所述的箱体夹具，所述夹爪整体为Z形结构，包括L形的传动臂，夹爪与夹具主体的铰接位置设在L形的转折处并位于定位座上方，所述定位座上设有供传动臂通过的中心通孔；夹爪还包括用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹持臂，所述夹持臂与所述传动臂呈L形布置。
方案3：根据方案2所述的箱体夹具，所述夹具主体上设有法兰盘，所述法兰盘包括用于定位插设在箱体上的定位孔内的套体部分和设置在套体部分端部的法兰部分，所述定位体由所述套体部分形成，所述引导结构由套体部分上设置的锥面形成，所述套体部分上设有用于避让夹爪的豁口。
方案4：根据方案2所述的箱体夹具，所述夹具主体包括与定位座呈L形布置的竖直支架，所述竖直支架上沿竖直方向导向移动装配有传动杆，所述传动杆的轴线偏离夹爪的铰接点，所述传动臂远离夹持臂的一端与所述传动杆传动连接以在传动杆上下运动时驱动所述夹爪摆动。
方案5：根据方案4所述的箱体夹具，所述传动臂远离夹持臂的一端与传动杆通过铰接在两者之间的夹爪连杆传动连接。
方案6：根据方案4所述的箱体夹具，所述夹具主体上于传动杆远离定位座的一端固定有摆杆铰接座，摆杆铰接座上铰接有推拉摆杆，摆杆铰接座的铰接轴线与传动杆的轴线垂直相交，推拉摆杆的末端与传动杆远离定位座的一端之间铰接有推拉连杆，所述推拉连杆或者推拉摆杆上设有用于与伸缩驱动装置的伸缩端铰接的驱动铰接点。
方案7：根据方案6所述的箱体夹具，所述推拉摆杆与推拉连杆的铰接处设有与推拉连杆呈L形布置的折臂，所述驱动铰接点设置在折臂上。
方案8：根据方案6所述的箱体夹具，所述夹具主体远离定位座的一端设有与定位座平行布置的气缸支座，气缸的缸体前端铰接在气缸支座上，气缸的伸缩杆的前端铰接在所述驱动铰接点上。
方案9：根据方案4所述的箱体夹具，所述传动杆包括上下分离的上传动杆和下传动杆，所述上传动杆与下传动杆之间设有传动杆总长调节机构。
本发明中机械手装置采用的技术方案是：
方案1：机械手装置，包括机械手臂和设置在机械手臂上的箱体夹具，所述箱体夹具包括夹具主体，夹具主体上设有用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位座，定位座上设有用于定位插设在箱体上的定位孔内的定位体，所述定位体具有用于引导定位体向定位孔内插入的引导结构；所述夹具主体上还铰接有用于伸入定位孔内的夹爪，所述夹爪具有用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹紧位，还具有背向箱壁内侧面摆动以使夹爪能够沿定位孔的轴向从定位孔内通过的松开位。
方案2：根据方案1所述的机械手装置，所述夹爪整体为Z形结构，包括L形的传动臂，夹爪与夹具主体的铰接位置设在L形的转折处并位于定位座上方，所述定位座上设有供传动臂通过的中心通孔；夹爪还包括用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹持臂，所述夹持臂与所述传动臂呈L形布置。
方案3：根据方案2所述的机械手装置，所述夹具主体上设有法兰盘，所述法兰盘包括用于定位插设在箱体上的定位孔内的套体部分和设置在套体部分端部的法兰部分，所述定位体由所述套体部分形成，所述引导结构由套体部分上设置的锥面形成，所述套体部分上设有用于避让夹爪的豁口。
方案4：根据方案2所述的机械手装置，所述夹具主体包括与定位座呈L形布置的竖直支架，所述竖直支架上沿竖直方向导向移动装配有传动杆，所述传动杆的轴线偏离夹爪的铰接点，所述传动臂远离夹持臂的一端与所述传动杆传动连接以在传动杆上下运动时驱动所述夹爪摆动。
方案5：根据方案4所述的机械手装置，所述传动臂远离夹持臂的一端与传动杆通过铰接在两者之间的夹爪连杆传动连接。
方案6：根据方案4所述的机械手装置，所述夹具主体上于传动杆远离定位座的一端固定有摆杆铰接座，摆杆铰接座上铰接有推拉摆杆，摆杆铰接座的铰接轴线与传动杆的轴线垂直相交，推拉摆杆的末端与传动杆远离定位座的一端之间铰接有推拉连杆，所述推拉连杆或者推拉摆杆上设有用于与伸缩驱动装置的伸缩端铰接的驱动铰接点。
方案7：根据方案6所述的机械手装置，所述推拉摆杆与推拉连杆的铰接处设有与推拉连杆呈L形布置的折臂，所述驱动铰接点设置在折臂上。
方案8：根据方案6所述的机械手装置，所述夹具主体远离定位座的一端设有与定位座平行布置的气缸支座，气缸的缸体前端铰接在气缸支座上，气缸的伸缩杆的前端铰接在所述驱动铰接点上。
方案9：根据方案4所述的机械手装置，所述传动杆包括上下分离的上传动杆和下传动杆，所述上传动杆与下传动杆之间设有传动杆总长调节机构。
有益效果：本发明采用上述技术方案，定位座上的定位体能够定位插设在箱体上而实现对箱体的定位，而夹爪在松开位时能够沿定位孔的轴向从定位孔内通过，通过后即能够夹紧定位孔周围的箱壁内侧面实现对箱体的装夹，同时，通过引导结构能够起到引导作用，避免定位座或定位孔的边沿碰撞受损，保证良好定位，能够同时实现箱体的定位和装夹。
进一步地，所述夹爪整体为Z形结构，包括L形的传动臂，夹爪与夹具主体的铰接位置设在L形的转折处并位于定位座上方，所述定位座上设有供传动臂通过的中心通孔；夹爪还包括用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹持臂，所述夹持臂与所述传动臂呈L形布置，通过将夹爪设置成Z形，能够减小箱体被吊起时的反向作用力，提高装夹可靠性。
进一步地，所述夹具主体上设有法兰盘，所述法兰盘包括用于定位插设在箱体上的定位孔内的套体部分和设置在套体部分端部的法兰部分，所述定位体由所述套体部分形成，所述引导结构由套体部分上设置的锥面形成，所述套体部分上设有用于避让夹爪的豁口。法兰盘的套体部分能够保证定位的准确性，并且法兰部分能够与箱体的侧壁配合形成可靠的装夹。
进一步地，所述传动杆包括上下分离的上传动杆和下传动杆，所述上传动杆与下传动杆之间设有传动杆总长调节机构，能够对夹紧力进行调整，提高适应性。
附图说明
图1是本发明中箱体夹具的一个实施例的夹爪处于松开位时的结构示意图；
图2是图1中夹爪部分的立体剖视图；
图3是图1中法兰盘的立体图；
图4是本发明中箱体夹具的一个实施例的夹爪处于夹紧位时的结构示意图；
图5是图4中夹爪部分的立体剖视图；
图6是本发明中箱体夹具的一个实施例的爆炸图；
图7是本发明中箱体夹具的一个实施例的使用状态示意图；
图8是图7中夹爪部分的立体剖视图。
图中各附图标记对应的名称为：10-夹具主体，11-底板框架，12-竖直支架，13-顶框架，20-法兰盘，21-套体部分，22-法兰部分，23-豁口，24-法兰固定板，25-垫片，30-夹爪，31-传动臂，32-夹持臂，33-夹爪铰接座，34-夹爪连杆，40-气缸，50-导向座，51-导向套，52-导套盖板，53-上传动杆，54-下传动杆，60-双头螺柱，70-摆杆铰接座，71-推拉摆杆，72-折臂，73-推拉连杆，80-充气柜，81-定位孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明中箱体夹具的一个实施例如图1~图8所示，是一种用于充气柜生产线的充气柜夹具，包括夹具主体10、法兰盘20、夹爪30、气缸40和设置在气缸40与夹爪30之间的传动结构。夹具主体10为框架结构，包括底板框架11、竖直支架12和顶框架13，底板框架11、竖直支架12和顶框架13构成以竖直支架12为底的U形结构。采用框架结构有利于减轻夹具重量，并且结构强度高。
法兰盘20形成定位座，包括用于定位插设在箱体上的定位孔内的套体部分21和设置在套体部分21端部的法兰部分22，法兰部分22的下侧端面形成用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位支撑面，套体部分21形成用于定位插设在箱体上的定位孔内的定位体。套体部分21的外周面分为上段和下段，靠近法兰部分22的上段为柱面，远离法兰部分22的下端为锥面，锥面形成用于引导定位体向定位孔内插入的引导结构。本实施例中，法兰盘20通过垫片25和螺钉固定在法兰固定板24上，再通过法兰固定板24和螺钉固定在底板框架11上，实现可拆固定，通过更换不同尺寸的法兰盘20和垫片25能够适应定位孔尺寸不同的充气柜。
夹爪30整体为Z形结构，包括L形的传动臂31，L形的转折处设有铰接孔，底板框架11上设有夹爪铰接座33，夹爪30与夹爪铰接座33的铰接位置位于法兰盘20的上方，法兰盘20上设有供传动臂31通过的中心通孔；夹爪30还包括用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹持臂32，所述夹持臂32与所述传动臂31呈L形布置。法兰盘20的套体部分21上设有两个用于避让夹爪30的豁口23，两个豁口23共线布置。
竖直支架12上固定有两只导向座50，两只导向座50上下间隔布置，导向座50内设有导向套51，导向套51通过导套盖板52固定在导向座50上。两个导向套51内分别上下导向移动装配有上传动杆53和下传动杆54，上传动杆53与下传动杆54之间设有双头螺柱60，双头螺栓两端的螺纹旋向相反并分别与上传动杆53和下传动杆54螺纹传动连接，形成传动杆总长调节机构，能够对传动杆的总长进行调节，进而能够实现夹爪30夹紧力的调整，并能够适应不同的装夹需求。夹爪30的铰接点偏离传动杆的轴线，传动臂31远离夹持臂32的一端与下传动杆54下端通过铰接在两者之间的夹爪连杆34传动连接，用于在传动杆上下运动时驱动所述夹爪30摆动。在夹爪30的摆动行程上，夹爪30具有用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹紧位，还具有朝着背离箱壁内侧面的方向摆动以使夹爪30沿定位孔的轴向从定位孔内通过的松开位，能够实现从充气柜上的定位孔内进出和对充气柜的装夹。夹爪30采用夹爪连杆34实现传动，能够提高夹紧的牢固程度，提高可靠性。
顶框架13上于传动杆远离定位座的一端固定有摆杆铰接座70，摆杆铰接座70上铰接有推拉摆杆71，摆杆铰接座70的铰接轴线与传动杆的轴线垂直相交，推拉摆杆71的末端与传动杆远离定位座的一端之间铰接有推拉连杆73，所述推拉摆杆71与推拉连杆73的铰接处设有与推拉连杆73呈L形布置的折臂72，折臂72上设有用于与气缸40的伸缩端铰接的驱动铰接点。通过折臂72实现驱动能够优化受力，提高可靠性。上述气缸40形成伸缩驱动装置，顶框架13形成气缸40支座，气缸40的缸体前端铰接在气缸40支座上，气缸40的伸缩杆的前端铰接在驱动铰接点上。
为了保证传动精度和提高可靠性，以上各铰接处均采用铰接套筒与铰接轴配合。
使用时，将箱体夹具安装在机械手臂上，机械手臂带动箱体夹具运动，一般情况下，箱体夹具两个或三个一组配合使用，需要装夹充气柜时，箱体夹具在机械手臂的带动下运动到充气柜的定位孔上方，然后机械手臂下降，使箱体夹具在法兰盘20上的引导结构的作用下进入定位孔内，实现准确定位，避免位置细微变动机械手臂精度导致的机械手、充气柜损坏，定位完成后，法兰部分22的下侧端面贴合定位在充气柜的顶面上，法兰盘20的套体部分21与定位孔定位配合。然后，通过控制装置控制气缸40伸出，经过传动结构使夹爪30转动到夹紧位，即可实现对充气柜的可靠定位和装夹，机械手臂动作，即可将充气柜准确移动至设定位置。充气柜移动到位后，气缸40缩回，夹爪30背向充气柜的内侧面摆动至松开位，机械手臂带动箱体夹具上升,此时夹爪30能够沿定位孔的轴向从定位孔内通过。
本发明中机械手装置的一个实施例包括机械手臂和设置在机械手臂上的箱体夹具，其中箱体夹具即上述箱体夹具的实施例中记载的箱体夹具，机械手臂可以采用现有技术中的任意一种机械手臂，其具体结构此处不再赘述。
在上述实施例中，定位座采用的是法兰盘20的形式，夹爪30为Z形结构，并且夹爪30与气缸40之间的传动结构采用了连杆。在本发明的其他实施例中，定位座也可以替换为其他形式，例如在底板框架11上设置呈圆形间隔分布的定位块或者定位柱，并在定位块或定位柱上设置倾斜结构作为用于引导定位体向定位孔内插入的引导结构，此时夹爪30可以从定位块或定位柱之间的周向间隔内通过；并且，根据箱体上定位孔的形状，定位座也可以设置为其他形状，例如方形。另外，在其他实施例中，夹爪30也可以替换为其他形式，例如一字形夹爪、L形夹爪等，夹爪30上还可以设置长孔，传动杆通过销轴与长孔导向配合并转动配合，同样能够实现夹爪30在夹紧位与松开位之间的摆动；另外，在其他实施例中气缸40也可以与传动杆同轴布置，直接驱动传动杆上下运动。再者，在上述实施例中箱体夹具用于充气柜的定位和装夹，在其他实施例中，箱体夹具也可以应用于充气柜之外的场合。
Claims (14)
1.箱体夹具，其特征在于：包括夹具主体，夹具主体上设有用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位座，定位座上设有用于定位插设在箱体上的定位孔内的定位体，所述定位体具有用于引导定位体向定位孔内插入的引导结构；所述夹具主体上还铰接有用于伸入定位孔内的夹爪，所述夹爪具有用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹紧位，还具有背向箱壁内侧面摆动以使夹爪能够沿定位孔的轴向从定位孔内通过的松开位，所述夹具主体上设有法兰盘，法兰盘形成所述定位座，所述法兰盘包括用于定位插设在箱体上的定位孔内的套体部分和设置在套体部分端部的法兰部分，法兰部分的下侧面形成用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位支撑面，所述定位体由所述套体部分形成，套体部分的外周面分为上段和下段，靠近法兰部分的上段为柱面，远离法兰部分的下段为锥面，所述引导结构由所述锥面形成，所述套体部分上设有用于避让夹爪的豁口，所述夹爪整体为Z形结构，包括L形的传动臂，夹爪与夹具主体的铰接位置设在L形的转折处并位于定位座上方，所述定位座上设有供传动臂通过的中心通孔；夹爪还包括用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹持臂，所述夹持臂与所述传动臂呈L形布置。
2.根据权利要求1所述的箱体夹具，其特征在于：所述夹具主体包括与定位座呈L形布置的竖直支架，所述竖直支架上沿竖直方向导向移动装配有传动杆，所述传动杆的轴线偏离夹爪的铰接点，所述传动臂远离夹持臂的一端与所述传动杆传动连接以在传动杆上下运动时驱动所述夹爪摆动。
3.根据权利要求2所述的箱体夹具，其特征在于：所述传动臂远离夹持臂的一端与传动杆通过铰接在两者之间的夹爪连杆传动连接。
4.根据权利要求2所述的箱体夹具，其特征在于：所述夹具主体上于传动杆远离定位座的一端固定有摆杆铰接座，摆杆铰接座上铰接有推拉摆杆，摆杆铰接座的铰接轴线与传动杆的轴线垂直相交，推拉摆杆的末端与传动杆远离定位座的一端之间铰接有推拉连杆，所述推拉连杆或者推拉摆杆上设有用于与伸缩驱动装置的伸缩端铰接的驱动铰接点。
5.根据权利要求4所述的箱体夹具，其特征在于：所述推拉摆杆与推拉连杆的铰接处设有与推拉连杆呈L形布置的折臂，所述驱动铰接点设置在折臂上。
6.根据权利要求4所述的箱体夹具，其特征在于：所述夹具主体远离定位座的一端设有与定位座平行布置的气缸支座，气缸的缸体前端铰接在气缸支座上，气缸的伸缩杆的前端铰接在所述驱动铰接点上。
7.根据权利要求2所述的箱体夹具，其特征在于：所述传动杆包括上下分离的上传动杆和下传动杆，所述上传动杆与下传动杆之间设有传动杆总长调节机构。
8.机械手装置，包括机械手臂和设置在机械手臂上的箱体夹具，其特征在于：箱体夹具包括夹具主体，夹具主体上设有用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位座，定位座上设有用于定位插设在箱体上的定位孔内的定位体，所述定位体具有用于引导定位体向定位孔内插入的引导结构；所述夹具主体上还铰接有用于伸入定位孔内的夹爪，所述夹爪具有用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹紧位，还具有背向箱壁内侧面摆动以使夹爪能够沿定位孔的轴向从定位孔内通过的松开位，所述夹具主体上设有法兰盘，法兰盘形成所述定位座，所述法兰盘包括用于定位插设在箱体上的定位孔内的套体部分和设置在套体部分端部的法兰部分，法兰部分的下侧面形成用于与箱体的箱壁外侧面贴合定位的定位支撑面，所述定位体由所述套体部分形成，套体部分的外周面分为上段和下段，靠近法兰部分的上段为柱面，远离法兰部分的下段为锥面，所述引导结构由所述锥面形成，所述套体部分上设有用于避让夹爪的豁口，所述夹爪整体为Z形结构，包括L形的传动臂，夹爪与夹具主体的铰接位置设在L形的转折处并位于定位座上方，所述定位座上设有供传动臂通过的中心通孔；夹爪还包括用于夹紧定位孔周围的箱壁内侧面的夹持臂，所述夹持臂与所述传动臂呈L形布置。
9.根据权利要求8所述的机械手装置，其特征在于：所述夹具主体包括与定位座呈L形布置的竖直支架，所述竖直支架上沿竖直方向导向移动装配有传动杆，所述传动杆的轴线偏离夹爪的铰接点，所述传动臂远离夹持臂的一端与所述传动杆传动连接以在传动杆上下运动时驱动所述夹爪摆动。
10.根据权利要求9所述的机械手装置，其特征在于：所述传动臂远离夹持臂的一端与传动杆通过铰接在两者之间的夹爪连杆传动连接。
11.根据权利要求9所述的机械手装置，其特征在于：所述夹具主体上于传动杆远离定位座的一端固定有摆杆铰接座，摆杆铰接座上铰接有推拉摆杆，摆杆铰接座的铰接轴线与传动杆的轴线垂直相交，推拉摆杆的末端与传动杆远离定位座的一端之间铰接有推拉连杆，所述推拉连杆或者推拉摆杆上设有用于与伸缩驱动装置的伸缩端铰接的驱动铰接点。
12.根据权利要求11所述的机械手装置，其特征在于：所述推拉摆杆与推拉连杆的铰接处设有与推拉连杆呈L形布置的折臂，所述驱动铰接点设置在折臂上。
13.根据权利要求11所述的机械手装置，其特征在于：所述夹具主体远离定位座的一端设有与定位座平行布置的气缸支座，气缸的缸体前端铰接在气缸支座上，气缸的伸缩杆的前端铰接在所述驱动铰接点上。
14.根据权利要求9所述的机械手装置，其特征在于：所述传动杆包括上下分离的上传动杆和下传动杆，所述上传动杆与下传动杆之间设有传动杆总长调节机构。
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