CN109625945A - 一种用于流水线的圆管换向夹取机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械臂领域，具体地，涉及一种用于流水线的圆管换向夹取机构，包括底座、旋转臂、升降臂和机械爪，旋转臂设置在底座的顶端，升降臂设置在旋转臂的两侧，升降臂的中部与设置在旋转臂内的升降组件输出端固定连接，升降臂的两端分别设置有旋转组件和配重组件，机械爪水平设置在旋转组件的底端，机械爪中部顶端竖直设置有一根转轴，该转轴与旋转组件传动连接，机械爪包括动力组件、推拉杆和两个夹爪，推拉杆与动力组件均水平设置，推拉杆与动力组件的输出端固定连接，两个夹爪均与推拉杆传动连接，用于不同流水线之间的圆管转运，适用场景广，抓取和移动灵活高效，省时省力，提高了生产效率。

Description

一种用于流水线的圆管换向夹取机构
技术领域
本发明涉及机械臂领域，具体地，涉及一种用于流水线的圆管换向夹取机构。
背景技术
圆管是指两端开口并具有中空同心圆断面，其长度与周边之比较大的钢材。可用于管道、热工设备、机械工业、石油地质钻探、容器、化学工业和特殊用途。现代工业上的圆管加工步骤多元化，每个步骤加工都需要不同的流水线，圆管加工完之后都需要人工将其搬运到下一个流水线中，不仅费工费时而且很不安全，而采用精密的六轴机械手进行转运，不仅成本高昂，并且大材小用浪费资源，因此有必要设计一种用于流水线的圆管换向夹取机构。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于流水线的圆管换向夹取机构。
本发明公开的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，包括底座、旋转臂、升降臂和机械爪，所述底座呈水平设置，旋转臂竖直可旋转的设置在底座的顶端，升降臂呈水平并且能够升降的设置在旋转臂的两侧，升降臂的中部与设置在旋转臂内的升降组件输出端固定连接，升降臂的两端分别设置有旋转组件和配重组件，机械爪水平设置在旋转组件的底端，机械爪中部顶端竖直设置有一根转轴，该转轴与旋转组件传动连接，机械爪包括动力组件、推拉杆和两个夹爪，两个夹爪沿竖直方向间隔设置，推拉杆与动力组件均水平设置，推拉杆与动力组件的输出端固定连接，两个夹爪均与推拉杆传动连接。
优选的，所述机械爪还包括两组传动连接机构和支撑架，两组传动连接机构对称设置在推拉杆的上下方，所述动力组件为气缸，气缸呈水平设置在支撑架靠近旋转臂的一端，且气缸的输出端与推拉杆共轴线，推拉杆靠近旋转臂的一端与气缸的输出端固定连接，推拉杆远离气缸的一端沿竖直方向间隔设置有两个传动连接机构连接的铰接座，两个铰接座均与推拉杆的外圆柱壁固定连接。
优选的，所述支撑架水平设置在旋转组件底端，转轴竖直固定设置在支撑架的顶端中部，该转轴的顶部与旋转组件传动连接，支撑架由一个条形板和L型杆组成，条形板和两个L型杆杆均呈水平设置，每个L型杆均由长杆和短杆组成，长杆水平设置，短杆竖直设置，短杆的顶部与长杆的端部固定连接，两个长杆远离短杆的一端均与条形板的同一端固定连接，两个L型杆沿竖直方向对称设置在条形板的上下方，每组所述传动连接机构均包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，两个第一连接杆的一端分别与两个铰接座铰接，两个第二连接杆的中部分别与两个短杆互相远离的一端铰接，两个第三连杆位于两个第二连接杆之间，并且两个第三连杆的一端分别与两个短杆互相靠近的一端铰接，两个第三连杆的自由端分别与两个夹爪靠近气缸的一端铰接，两个第二连接杆的一端分别与两个夹爪靠近气缸的一端铰接，两个第二连接杆的另一端分别与两个第一连接杆远离铰接座的一端铰接。
优选的，所述旋转组件包括壳体和第一旋转电机，壳体设置在升降臂的一端，第一旋转电机设置在壳体的顶端，第一旋转电机的输出轴竖直向下穿过壳体并延伸至壳体内侧，转轴顶端向上延伸至壳体内侧并与第一旋转电机输出轴的延伸端啮合。
优选的，所述旋转臂为竖直的空心立柱结构，升降组件位于旋转臂内侧，升降组件包括第二旋转电机、螺杆和两根滑轨，两根滑轨呈竖直并且对称设置在旋转臂的内壁上，螺杆呈竖直状态设置在旋转臂的内侧，升降臂的中部套设在螺杆上，升降臂与螺杆螺纹连接，升降臂的中部两侧分别与两个滑轨滑动连接，第二旋转电机固定设置在旋转臂的内壁上，第二旋转电机的输出轴通过同步带与螺杆的下端传动连接，旋转臂的侧壁上设置有用于避让升降臂的条形避让孔，螺杆的上下端均通过轴承座与旋转臂的内壁连接。
优选的，所述旋转臂的底端通过一个竖直的圆柱轴与底座连接，圆柱轴的外侧间隔套设有若干个轴承，底座的顶部设置有用于容纳圆柱轴的圆柱容纳槽，所有轴承的外圈均与圆柱容纳槽的槽壁固定连接，旋转臂的下端侧壁固定安装有一个第三旋转电机，第三旋转电机的输出轴竖直向下延伸至圆柱轴的外壁与圆柱容纳槽的槽壁之间，第三旋转电机的输出轴固定连接有一个齿轮，圆柱容纳槽的顶部槽壁设置有一圈环齿，齿轮与环齿啮合。
优选的，所述配重组件包括配重架、若干个定位杆和若干个配重块，配重架水平设置在升降臂远离旋转组件的一端顶部，所有定位杆均竖直设置并且呈矩阵分布在配重架顶部，所有配重块设置在配重架的顶部，每个配重块上均开设有供定位杆穿过的定位孔。
优选的，所述夹爪与圆管接触的一侧均为凹面结构。
有益效果：本发明公开的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，用于不同流水线之间的圆管转运，适用场景广，抓取和移动灵活高效，省时省力，提高了生产效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为发明的立体结构示意图；
图2为机械爪的立体架构示意图；
图3为旋转组件的立体分解示意图；
图4为配重组件的立体分解示意图；
图5为底座的立体分解示意图；
图6为旋转臂的立体分解示意图；
图7为发明的工作示意图；
附图标记说明：底座1,旋转臂2,升降臂3,转轴4,推拉杆5,夹爪6,支撑架7,气缸8,铰接座9,条形板10,L型杆11,第一连接杆12,第二连接杆13,第三连接杆14,壳体15,第一旋转电机16,第二旋转电机17,螺杆18,滑轨19,同步带20,条形避让孔21,轴承座22,圆柱轴23,轴承24,圆柱容纳槽25,第三旋转电机26,齿轮27,环齿28,配重架29,定位杆30,配重块31,流水线32。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1至图7所示的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，包括底座1、升降臂3、旋转臂2和机械爪，所述底座1呈水平设置，旋转臂2竖直可旋转的设置在底座1的顶端，旋转臂2呈水平并且能够升降的设置在旋转臂2的两侧，旋转臂2的中部与设置在旋转臂2内的升降组件输出端固定连接，旋转臂2的两端分别设置有旋转组件和配重组件，机械爪水平设置在旋转组件的底端，机械爪中部顶端竖直设置有一根转轴4，该转轴4与旋转组件传动连接，机械爪包括动力组件、推拉杆5和两个夹爪6，两个夹爪6沿竖直方向间隔设置，推拉杆5与动力组件均水平设置，推拉杆5与动力组件的输出端固定连接，两个夹爪6均与推拉杆5传动连接。
所述机械爪还包括两组传动连接机构和支撑架7，两组传动连接机构对称设置在推拉杆5的上下方，所述动力组件为气缸8，气缸8呈水平设置在支撑架7靠近旋转臂2的一端，且气缸8的输出端与推拉杆5共轴线，推拉杆5靠近旋转臂2的一端与气缸8的输出端固定连接，推拉杆5远离气缸8的一端沿竖直方向间隔设置有两个传动连接机构连接的铰接座9，两个铰接座9均与推拉杆5的外圆柱壁固定连接。气缸8带动推拉杆5在支撑架7内横向移动，推拉杆5通过两组与之铰接的传动连接机构，使两个夹爪6互相靠近夹紧圆管或者互相远离释放圆管。
所述支撑架7水平设置在旋转组件底端，转轴4竖直固定设置在支撑架7的顶端中部，该转轴4的顶部与旋转组件传动连接，支撑架7由一个条形板10和L型杆11组成，条形板10和两个L型杆11杆均呈水平设置，每个L型杆11均由长杆和短杆组成，长杆水平设置，短杆竖直设置，短杆的顶部与长杆的端部固定连接，两个长杆远离短杆的一端均与条形板10的同一端固定连接，两个L型杆11沿竖直方向对称设置在条形板10的上下方，每组所述传动连接机构均包括第一连接杆12、第二连接杆13和第三连接杆14，两个第一连接杆12的一端分别与两个铰接座9铰接，两个第二连接杆13的中部分别与两个短杆互相远离的一端铰接，两个第三连杆位于两个第二连接杆13之间，并且两个第三连杆的一端分别与两个短杆互相靠近的一端铰接，两个第三连杆的自由端分别与两个夹爪6靠近气缸8的一端铰接，两个第二连接杆13的一端分别与两个夹爪6靠近气缸8的一端铰接，两个第二连接杆13的另一端分别与两个第一连接杆12远离铰接座9的一端铰接。当气缸8带动推拉杆5远离气缸8时，使与推拉杆5铰接的两个第一连接杆12的夹角变大，由于第二连接杆13的中部与短杆铰接，则两个第一连接杆12远离推拉杆5的一端带动两个第二连接杆13靠近气缸8的一端互相远离，因此两个第二连接杆13的远离气缸8的一端相互靠近，从而使两个夹爪6相互靠近夹紧圆管，在此过程中第三连接杆14用于保持夹爪6的平衡，此为夹紧过程；当气缸8带动推拉杆5靠近气缸8时，使与推拉杆5铰接的两个第一连接杆12的夹角变小，由于第二连接杆13的中部与短杆铰接，则两个第一连接杆12远离推拉杆5的一端带动两个第二连接杆13靠近气缸8的一端互相靠近，因此两个第二连接杆13的远离气缸8的一端相互远离，从而使两个夹爪6相互远离释放圆管，在此过程中第三连接杆14用于保持夹爪6的平衡，此为释放过程。
所述旋转组件包括壳体15和第一旋转电机16，壳体15设置在旋转臂2的一端，第一旋转电机16设置在壳体15的顶端，第一旋转电机16的输出轴竖直向下穿过壳体15并延伸至壳体15内侧，转轴4顶端向上延伸至壳体15内侧并与第一旋转电机16输出轴的延伸端啮合。第一旋转电机16工作时，通过输出轴带动与之啮合的转轴4转动，从而使机械爪能够自由转动。
所述旋转臂2为竖直的空心立柱结构，升降组件位于旋转臂2内侧，升降组件包括第二旋转电机17、螺杆18和两根滑轨19，两根滑轨19呈竖直并且对称设置在旋转臂2的内壁上，螺杆18呈竖直状态设置在旋转臂2的内侧，旋转臂2的中部套设在螺杆18上，旋转臂2与螺杆18螺纹连接，旋转臂2的中部两侧分别与两个滑轨19滑动连接，第二旋转电机17固定设置在旋转臂2的内壁上，第二旋转电机17的输出轴通过同步带20与螺杆18的下端传动连接，旋转臂2的侧壁上设置有用于避让旋转臂2的条形避让孔21，螺杆18的上下端均通过轴承座22与旋转臂2的内壁连接。第二旋转电机17的输出轴通过同步带20带动螺杆18进行转动，从而使与螺杆18螺纹连接的旋转臂2进行升降，两侧的滑轨19用于防止旋转臂2在升降的过程中发生自转，轴承座22减小了螺杆18转动时的阻力，条形避让孔21的长度即为旋转臂2的升降行程。
所述旋转臂2的底端通过一个竖直的圆柱轴23与底座1连接，圆柱轴23的外侧间隔套设有若干个轴承24，底座1的顶部设置有用于容纳圆柱轴23的圆柱容纳槽25，所有轴承24的外圈均与圆柱容纳槽25的槽壁固定连接，旋转臂2的下端侧壁固定安装有一个第三旋转电机26，第三旋转电机26的输出轴竖直向下延伸至圆柱轴23的外壁与圆柱容纳槽25的槽壁之间，第三旋转电机26的输出轴固定连接有一个齿轮27，圆柱容纳槽25的顶部槽壁设置有一圈环齿28，齿轮27与环齿28啮合。第三旋转电机26通电工作时，输出轴上的齿轮27转动，由于齿轮27与环齿28啮合，齿轮27转动带动圆柱轴23在圆柱容纳槽25内转动，轴承24用于减小圆柱轴23与底座1之间的摩擦。
所述配重组件包括配重架29、若干个定位杆30和若干个配重块31，配重架29水平设置在旋转臂2远离旋转组件的一端顶部，所有定位杆30均竖直设置并且呈矩阵分布在配重架29顶部，所有配重块31设置在配重架29的顶部，每个配重块31上均开设有供定位杆30穿过的定位孔。配重架29可以使旋转臂2两侧保持平衡，配重架29上可以安装若干个配重块31，配重块31的数量根据圆管的重量决定。
所述夹爪6与圆管接触的一侧均为凹面结构38。夹爪6通过凹面结构38可以更好地夹紧圆管，不会使其松动或者掉落。
工作原理：当圆管由前端工序的流水线输送至机械爪的位置时，机械爪伸出将圆管夹紧，并将该圆管搬运至旁侧的另一条流水线上，从而实现转运过程，在此过程中通过圆柱轴23的转动使机械爪在两个平行的流水线之间进行切换，由于前端工序和后端工序的流水线可能呈角度设置，因而通过旋转组件使机械爪进行转动，从而调整圆管的轴线方向垂直于后端工序流水线的传送方向，从而适用于不同的场景，在此过程中，当气缸8带动推拉杆5远离气缸8时，使与推拉杆5铰接的两个第一连接杆12的夹角变大，由于第二连接杆13的中部与短杆铰接，则两个第一连接杆12远离推拉杆5的一端带动两个第二连接杆13靠近气缸8的一端互相远离，因此两个第二连接杆13的远离气缸8的一端相互靠近，从而使两个夹爪6相互靠近夹紧圆管，在此过程中第三连接杆14用于保持夹爪6的平衡，此为夹紧过程；当气缸8带动推拉杆5靠近气缸8时，使与推拉杆5铰接的两个第一连接杆12的夹角变小，由于第二连接杆13的中部与短杆铰接，则两个第一连接杆12远离推拉杆5的一端带动两个第二连接杆13靠近气缸8的一端互相靠近，因此两个第二连接杆13的远离气缸8的一端相互远离，从而使两个夹爪6相互远离释放圆管，在此过程中第三连接杆14用于保持夹爪6的平衡，此为释放过程，第一旋转电机16工作时，通过输出轴带动与之啮合的转轴4转动，从而使机械爪能够自由转动，第二旋转电机17的输出轴通过同步带20带动螺杆18进行转动，从而使与螺杆18螺纹连接的旋转臂2进行升降，两侧的滑轨19用于防止旋转臂2在升降的过程中发生自转，轴承座22减小了螺杆18转动时的阻力，条形避让孔21的长度即为旋转臂2的升降行程，第三旋转电机26通电工作时，输出轴上的齿轮27转动，由于齿轮27与环齿28啮合，齿轮27转动带动圆柱轴23在圆柱容纳槽25内转动。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：包括底座（1）、旋转臂（2）、升降臂（3）和机械爪，所述底座（1）呈水平设置，旋转臂（2）竖直可旋转的设置在底座（1）的顶端，升降臂（3）呈水平并且能够升降的设置在旋转臂（2）的两侧，升降臂（3）的中部与设置在旋转臂（2）内的升降组件输出端固定连接，升降臂（3）的两端分别设置有旋转组件和配重组件，机械爪水平设置在旋转组件的底端，机械爪中部顶端竖直设置有一根转轴（4），该转轴（4）与旋转组件传动连接，机械爪包括动力组件、推拉杆（5）和两个夹爪（6），两个夹爪（6）沿竖直方向间隔设置，推拉杆（5）与动力组件均水平设置，推拉杆（5）与动力组件的输出端固定连接，两个夹爪（6）均与推拉杆（5）传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：所述机械爪还包括两组传动连接机构和支撑架（7），两组传动连接机构对称设置在推拉杆（5）的上下方，所述动力组件为气缸（8），气缸（8）呈水平设置在支撑架（7）靠近旋转臂（2）的一端，且气缸（8）的输出端与推拉杆（5）共轴线，推拉杆（5）靠近旋转臂（2）的一端与气缸（8）的输出端固定连接，推拉杆（5）远离气缸（8）的一端沿竖直方向间隔设置有两个传动连接机构连接的铰接座（9），两个铰接座（9）均与推拉杆（5）的外圆柱壁固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：所述支撑架（7）水平设置在旋转组件底端，转轴（4）竖直固定设置在支撑架（7）的顶端中部，该转轴（4）的顶部与旋转组件传动连接，支撑架（7）由一个条形板（10）和两个L型杆（11）组成，条形板（10）和两个L型杆（11）杆均呈水平设置，每个L型杆（11）均由长杆和短杆组成，长杆水平设置，短杆竖直设置，短杆的顶部与长杆的端部固定连接，两个长杆远离短杆的一端均与条形板（10）的同一端固定连接，两个L型杆（11）沿竖直方向对称设置在条形板（10）的上下方，每组所述传动连接机构均包括第一连接杆（12）、第二连接杆（13）和第三连接杆（14），两个第一连接杆（12）的一端分别与两个铰接座（9）铰接，两个第二连接杆（13）的中部分别与两个短杆互相远离的一端铰接，两个第三连接杆（14）位于两个第二连接杆（13）之间，并且两个第三连接杆（14）的一端分别与两个短杆互相靠近的一端铰接，两个第三连接杆（14）的自由端分别与两个夹爪（6）靠近气缸（8）的一端铰接，两个第二连接杆（13）的一端分别与两个夹爪（6）靠近气缸（8）的一端铰接，两个第二连接杆（13）的另一端分别与两个第一连杆远离铰接座（9）的一端铰接。
4.根据权利要求1所述的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：所述旋转组件包括壳体（15）和第一旋转电机（16），壳体（15）设置在升降臂（3）的一端，第一旋转电机（16）设置在壳体（15）的顶端，第一旋转电机（16）的输出轴竖直向下穿过壳体（15）并延伸至壳体（15）内侧，转轴（4）顶端向上延伸至壳体（15）内侧并与第一旋转电机（16）输出轴的延伸端啮合。
5.根据权利要求1所述的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：所述旋转臂（2）为竖直的空心立柱结构，升降组件位于旋转臂（2）内侧，升降组件包括第二旋转电机（17）、螺杆（18）和两根滑轨（19），两根滑轨（19）呈竖直并且对称设置在旋转臂（2）的内壁上，螺杆（18）呈竖直状态设置在旋转臂（2）的内侧，升降臂（3）的中部套设在螺杆（18）上，升降臂（3）与螺杆（18）螺纹连接，升降臂（3）的中部两侧分别与两个滑轨（19）滑动连接，第二旋转电机（17）固定设置在旋转臂（2）的内壁上，第二旋转电机（17）的输出轴通过同步带（20）与螺杆（18）的下端传动连接，旋转臂（2）的侧壁上设置有用于避让升降臂（3）的条形避让孔（21），螺杆（18）的上下端均通过轴承座（22）与旋转臂（2）的内壁连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：所述旋转臂（2）的底端通过一个竖直的圆柱轴（23）与底座（1）连接，圆柱轴（23）的外侧间隔套设有若干个轴承（24），底座（1）的顶部设置有用于容纳圆柱轴（23）的圆柱容纳槽（25），所有轴承（24）的外圈均与圆柱容纳槽（25）的槽壁固定连接，旋转臂（2）的下端侧壁固定安装有一个第三旋转电机（26），第三旋转电机（26）的输出轴竖直向下延伸至圆柱轴（23）的外壁与圆柱容纳槽（25）的槽壁之间，第三旋转电机（26）的输出轴固定连接有一个齿轮（27），圆柱容纳槽（25）的顶部槽壁设置有一圈环齿（28），齿轮（27）与环齿（28）啮合。
7.根据权利要求1所述的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：所述配重组件包括配重架（29）、若干个定位杆（30）和若干个配重块（31），配重架（29）水平设置在升降臂（3）远离旋转组件的一端顶部，所有定位杆（30）均竖直设置并且呈矩阵分布在配重架（29）顶部，所有配重块（31）设置在配重架（29）的顶部，每个配重块（31）上均开设有供定位杆（30）穿过的定位孔。
8.根据权利要求1所述的一种用于流水线的圆管换向夹取机构，其特征在于：所述夹爪（6）与圆管接触的一侧均为凹面结构。
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