CN110774306B - 一种机械手结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手结构，包括升降基台、脱板缸体、脱板顶块、汇集气管、料架及若干弹性吸盘；脱板缸体内设有脱板内活塞，脱板内活塞将脱板缸体内部分隔成脱板作用腔及脱板调整腔，脱板内活塞上设有若干脱板活塞杆，脱板活塞杆连接脱板顶块；料架上设有若干由上至下依次布置的限位机构，限位机构包括外辅限位板，当脱板内活塞接触脱板限位体时，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围外。本发明的有益效果是：能进行板料的抓取操作，且在抓取板料后，可以对被抓取起来且粘附在一起的板料进行分离，最终实现每次只抓取并转运一块板料，可保障工作过程的顺利进行。

Description

一种机械手结构

技术领域

本发明属于机械手、转运、上料技术领域，尤其涉及一种机械手结构。

背景技术

当前，机械手技术的发展十分迅猛，机械手在生产中的应用范围很广，其中，一些较薄板料（如2毫米铁板）的抓取、转运、上料时，就经常会用到机械手。板料抓取时，通常会先将板料由下至上依次码垛起来，然后机械手去抓取最上方的板料，再进行后续操作。不过，由于存在油污、板料轻微变形导致两块板料间负压吸附等因素，会出现两块板料粘附在一起的情况，如此一来，机械手就有可能一起抓起两块板料，这就严重影响了抓取、转运、上料工作的顺利进行。

发明内容

本发明提供了一种机械手结构，能进行板料的抓取操作，且在抓取板料后，可以对被抓取起来且粘附在一起的板料进行分离，最终实现每次只抓取并转运一块板料，可保障工作过程的顺利进行。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机械手结构，包括升降基台、脱板缸体、脱板顶块、汇集气管、用于码垛板料的料架及若干用于吸附板料的弹性吸盘；

所述脱板缸体内设有与脱板缸体滑动密封配合的脱板内活塞，脱板内活塞滑动方向水平，脱板内活塞将脱板缸体内部分隔成脱板作用腔及与大气连通的脱板调整腔，脱板作用腔内设有脱板弹簧及用于接触脱板内活塞的脱板限位体，脱板弹簧一端连接脱板内活塞，脱板弹簧另一端连接脱板缸体，脱板内活塞上设有若干穿过脱板调整腔的脱板活塞杆，脱板活塞杆连接脱板顶块，脱板缸体处在抓放架上方，脱板缸体上设有用于下压板料的脱料压杆，脱料压杆与抓放架滑动连接，脱料压杆滑动方向竖直，脱板缸体处在升降基台上方，当脱板缸体接触升降基台时，脱料压杆下端所处高度低于弹性吸盘最低点所处高度；

所述弹性吸盘通过吸盘连杆设置在升降基台上，弹性吸盘通过支路气管连通至汇集气管，汇集气管两端封闭，汇集气管通过转换气管连通至脱板作用腔，转换气管内设有转换单向阀，转换单向阀的可通过方向为由汇集气管经转换单向阀至脱板作用腔，升降基台上设有用于给脱板作用腔内部放气的放气阀；

所述料架上设有若干由上至下依次布置的限位机构，在一个限位机构中：限位机构包括外辅限位板，当脱板内活塞接触脱板限位体时，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围外，当各弹性吸盘吸住码垛在料架上的板料时，脱板内活塞与脱板限位体分离，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围内；

当各弹性吸盘吸住码垛在料架上的板料时，至少有一个外辅限位板处在脱板顶块上方。

作为优选，所述弹性吸盘轴线竖直，脱料压杆轴线以及所有弹性吸盘轴线均处在同一竖直平面内。

作为优选，所述限位机构还包括限位基板、设于限位基板上的横滑杆及套设在横滑杆上的限位弹簧，在一个限位机构中：横滑杆穿过限位基板，横滑杆与限位基板滑动连接，横滑杆滑动方向平行于脱板内活塞滑动方向，横滑杆一端连接外辅限位板，横滑杆另一端设有用于接触外辅限位板的防脱限位头，限位弹簧一端接触外辅限位板，限位弹簧另一端接触限位基板，外辅限位板、限位弹簧、限位基板及防脱限位头沿横滑杆滑动方向依次布置。

作为优选，所述放气阀包括若干释放机构，在一个释放机构中：包括释放横管、释放进管及释放缸体，释放横管侧壁上设有侧壁进孔，释放进管一端连通侧壁进孔，释放进管另一端连通汇集气管，释放横管内设有用于封住侧壁进孔的横管活塞，释放缸体内设有与释放缸体滑动密封配合的释放内活塞，释放内活塞滑动方向水平，释放内活塞将释放缸体内部分隔成释放作用腔及与大气连通的释放调整腔，释放内活塞上设有用于带动横管活塞滑动的释放活塞杆，释放调整腔内设有用于接触释放内活塞的释放限位体；

所述限位机构还包括外辅缸体，在一个限位机构中：外辅缸体内设有与外辅缸体滑动密封配合的外辅内活塞，外辅内活塞滑动方向竖直，外辅内活塞将外辅缸体内部分隔成外辅作用腔及及与大气连通的外辅调整腔，外辅内活塞上设有若干穿过外辅调整腔的外辅活塞杆，外辅活塞杆上端连接限位基板，限位基板上设有用于接触外辅缸体顶部的外辅限位柱，限位基板、外辅调整腔及外辅作用腔由上至下依次布置；

所述释放机构与限位机构一一对应，在对应的释放机构与限位机构中：外辅作用腔通过油管连通至释放作用腔，外辅作用腔、油管及释放作用腔内均设有液压油，当外辅限位柱接触外辅缸体顶部时，释放内活塞接触释放限位体，侧壁进孔被横管活塞封住，当外辅限位柱与外辅缸体顶部间距大于X毫米时，脱板顶块竖直投影与外辅限位板竖直投影分离，释放内活塞与释放限位体分离，侧壁进孔与释放横管内部连通，X大于等于25，X小于等于60。

作为优选，所述横管活塞包括活塞体及两个与释放横管滑动密封配合的活塞环，活塞环套设在活塞体上，两个活塞环同轴布置，在对应的释放机构与限位机构中：当外辅限位柱接触外辅缸体顶部时，一个活塞环、侧壁进孔及另一个活塞环沿释放横管轴向依次布置。

作为优选，所述升降基台底部设有两个万向前轮及两个从动后轮，万向前轮上设有前轮刹车。

本发明的有益效果是：结构合理，能有效进行板料的抓取、转移，抓取操作快捷，转移动作高效，释放操作无需额外动力源、可自动完成，且抓取、转移、释放的连续性好，工作效率高。

附图说明

图1是本发明一个状态下的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1中B处的放大图；

图4是图1中C处的放大图；

图5是图1中D处的放大图；

图6是图4中E处的放大图；

图7是本发明另一个状态下的结构示意图。

附图标记：升降基台1、脱板缸体21、脱板作用腔21a、脱板调整腔21b、脱板内活塞211、脱板弹簧212、脱板限位体213、脱板活塞杆214、脱板顶块22、脱料压杆23、汇集气管31、弹性吸盘32、吸盘连杆33、料架4、外辅限位板51、限位基板52、横滑杆53、防脱限位头531、限位弹簧54、外辅缸体55、外辅作用腔55a、外辅调整腔55b、外辅内活塞551、外辅活塞杆552、外辅限位柱56、释放横管61、侧壁进孔61a、释放进管62、释放缸体63、释放作用腔63a、释放调整腔63b、释放内活塞631、释放活塞杆632、释放限位体633、横管活塞64、活塞体641、活塞环642、万向前轮71、从动后轮72、板料8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1至图7所示，

一种机械手结构，包括升降基台1、脱板缸体21、脱板顶块22、汇集气管31、用于码垛板料的料架4及若干用于吸附板料的弹性吸盘32；

所述脱板缸体内设有与脱板缸体滑动密封配合的脱板内活塞211，脱板内活塞滑动方向水平，脱板内活塞将脱板缸体内部分隔成脱板作用腔21a及与大气连通的脱板调整腔21b，脱板作用腔内设有脱板弹簧212及用于接触脱板内活塞的脱板限位体213，脱板弹簧一端连接脱板内活塞，脱板弹簧另一端连接脱板缸体，脱板内活塞上设有若干穿过脱板调整腔的脱板活塞杆214，脱板活塞杆连接脱板顶块，脱板缸体处在抓放架上方，脱板缸体上设有用于下压板料的脱料压杆23，脱料压杆与抓放架滑动连接，脱料压杆滑动方向竖直，脱板缸体处在升降基台上方，当脱板缸体接触升降基台时，脱料压杆下端所处高度低于弹性吸盘最低点所处高度；

所述弹性吸盘通过吸盘连杆33设置在升降基台上，弹性吸盘通过支路气管连通至汇集气管，汇集气管两端封闭，汇集气管通过转换气管连通至脱板作用腔，转换气管内设有转换单向阀，转换单向阀的可通过方向为由汇集气管经转换单向阀至脱板作用腔，升降基台上设有用于给脱板作用腔内部放气的放气阀；

所述料架上设有若干由上至下依次布置的限位机构，在一个限位机构中：限位机构包括外辅限位板51，当脱板内活塞接触脱板限位体时，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围外，当各弹性吸盘吸住码垛在料架上的板料时，脱板内活塞与脱板限位体分离，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围内；

当各弹性吸盘吸住码垛在料架上的板料时，至少有一个外辅限位板处在脱板顶块上方。

所述弹性吸盘轴线竖直，脱料压杆轴线以及所有弹性吸盘轴线均处在同一竖直平面内。

需要强调的是，由于机械手各结构需要动作，所以为了防止干涉，转换气管长度应留有足够余量，转换气管可采用具有一定变形能力的常用气管，如金属波纹管或弹性橡胶管或塑料软管等，以保障机械手能正常动作。

当需要抓取板料时，本发明下降，弹性吸盘接触板料并受到挤压，弹性吸盘内的气体从支路气管进入汇集气管，汇集气管内的一部分气体通过转换气管进入脱板作用腔，驱动脱板内活塞、脱板活塞杆、脱板顶块移动，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围内，至少有一个外辅限位板处在脱板顶块上方，也即：当脱板顶块上升一段距离后，必然会受到其中一个外辅限位板的阻挡限位。所以，若在抓取板料时，被弹性吸盘抓取的板料下方还粘附着板料的话，当脱板顶块上升一段距离后，受到其中一个外辅限位板的阻挡限位，从而脱料压杆相对升降基台下移，会压着被弹性吸盘吸住的板料的一处，导致其发生小幅弯曲，从而粘附在其下方的板料会脱离，并落回码垛的板料上，自动实现了粘附板料的分离。而脱料压杆相对升降基台下移一定距离后（不宜过大，否则板料发生塑性变形，就违背初衷了），放气阀开启，使得脱板作用腔内部与大气连通，脱板作用腔内一部分气体排出，脱板内活塞、脱板活塞杆、脱板顶块移动复位，脱板内活塞接触脱板限位体，脱板顶块不再受到限位，可以随着升降基台自由上下移动，从而本发明（以及包含本发明的机械手系统）可继续动作，从而实现板料转运、上料等。

所述限位机构还包括限位基板52、设于限位基板上的横滑杆53及套设在横滑杆上的限位弹簧54，在一个限位机构中：横滑杆穿过限位基板，横滑杆与限位基板滑动连接，横滑杆滑动方向平行于脱板内活塞滑动方向，横滑杆一端连接外辅限位板，横滑杆另一端设有用于接触外辅限位板的防脱限位头531，限位弹簧一端接触外辅限位板，限位弹簧另一端接触限位基板，外辅限位板、限位弹簧、限位基板及防脱限位头沿横滑杆滑动方向依次布置。

当脱板内活塞、脱板活塞杆、脱板顶块移动时，若脱板顶块侧面刚好接触某个外辅限位板侧面，就会导致脱板顶块不能顺利到位（达到：脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围内），因此设置了可移动的外辅限位板，外辅限位板能够在必要时避让，从而保障本发明能顺利工作。

所述放气阀包括若干释放机构，在一个释放机构中：包括释放横管61、释放进管62及释放缸体63，释放横管侧壁上设有侧壁进孔61a，释放进管一端连通侧壁进孔，释放进管另一端连通汇集气管，释放横管内设有用于封住侧壁进孔的横管活塞64，释放缸体内设有与释放缸体滑动密封配合的释放内活塞631，释放内活塞滑动方向水平，释放内活塞将释放缸体内部分隔成释放作用腔63a及与大气连通的释放调整腔63b，释放内活塞上设有用于带动横管活塞滑动的释放活塞杆632，释放调整腔内设有用于接触释放内活塞的释放限位体633；

所述限位机构还包括外辅缸体55，在一个限位机构中：外辅缸体内设有与外辅缸体滑动密封配合的外辅内活塞551，外辅内活塞滑动方向竖直，外辅内活塞将外辅缸体内部分隔成外辅作用腔55a及与大气连通的外辅调整腔55b，外辅内活塞上设有若干穿过外辅调整腔的外辅活塞杆552，外辅活塞杆上端连接限位基板，限位基板上设有用于接触外辅缸体顶部的外辅限位柱56，限位基板、外辅调整腔及外辅作用腔由上至下依次布置；

所述释放机构与限位机构一一对应，在对应的释放机构与限位机构中：外辅作用腔通过油管连通至释放作用腔，外辅作用腔、油管及释放作用腔内均设有液压油，当外辅限位柱接触外辅缸体顶部时，释放内活塞接触释放限位体，侧壁进孔被横管活塞封住，当外辅限位柱与外辅缸体顶部间距大于X毫米时，脱板顶块竖直投影与外辅限位板竖直投影分离，释放内活塞与释放限位体分离，侧壁进孔与释放横管内部连通，X大于等于25，X小于等于60。需要强调的是，由于机械手各结构需要动作，所以为了防止干涉，油管长度应留有足够余量，油管可采用具有一定变形能力的常用油缸油管，如金属波纹管或弹性橡胶管或塑料软管等，以保障机械手能正常动作。

本发明可自动实现限位状态与释放状态之间的切换，具体解释如下。如前所述，当脱板顶块上升一段距离后，必然会受到其中一个外辅限位板的阻挡限位。所以，若在抓取板料时，被弹性吸盘抓取的板料下方还粘附着板料的话，当脱板顶块上升一段距离后，受到其中一个外辅限位板的阻挡限位，此时外辅限位板也能上升，但由于存在阻力，所以外辅限位板上升速度会慢于升降基台的上升速度，从而脱料压杆相对升降基台下移，会压着被弹性吸盘吸住的板料的一处，导致其发生小幅弯曲，从而粘附在其下方的板料会脱离，并落回码垛的板料上，自动实现了粘附板料的分离。而当外辅限位板上升一段距离后，由于外辅限位板带着外辅活塞杆、外辅内活塞上移，释放作用腔内一部分液压油经油管进入外辅作用腔，释放内活塞、释放活塞杆、横管活塞移动，最终侧壁进孔与释放横管内部连通，从而脱板作用腔通过转换气管、汇集气管、释放进管、侧壁进孔、释放横管连通至大气，在脱板弹簧作用下，脱料内活塞、脱料活塞杆、脱板顶块一起移动复位，从而脱板顶块脱离外辅限位板，脱板缸体可继续随着升降基台一起顺利上升，保障本发明（以及包含本发明的机械手系统）可完成后续动作。

所述横管活塞包括活塞体641及两个与释放横管滑动密封配合的活塞环642，活塞环套设在活塞体上，两个活塞环同轴布置，在对应的释放机构与限位机构中：当外辅限位柱接触外辅缸体顶部时，一个活塞环、侧壁进孔及另一个活塞环沿释放横管轴向依次布置。

所述升降基台底部设有两个万向前轮71及两个从动后轮72，万向前轮上设有前轮刹车。升降基台可以移动，能适应不同位置的上料，灵活性好。

Claims (6)

1.一种机械手结构，其特征是，包括升降基台、脱板缸体、脱板顶块、汇集气管、用于码垛板料的料架及若干用于吸附板料的弹性吸盘；

所述脱板缸体内设有与脱板缸体滑动密封配合的脱板内活塞，脱板内活塞滑动方向水平，脱板内活塞将脱板缸体内部分隔成脱板作用腔及与大气连通的脱板调整腔，脱板作用腔内设有脱板弹簧及用于接触脱板内活塞的脱板限位体，脱板弹簧一端连接脱板内活塞，脱板弹簧另一端连接脱板缸体，脱板内活塞上设有若干穿过脱板调整腔的脱板活塞杆，脱板活塞杆连接脱板顶块，脱板缸体处在抓放架上方，脱板缸体上设有用于下压板料的脱料压杆，脱料压杆与抓放架滑动连接，脱料压杆滑动方向竖直，脱板缸体处在升降基台上方，当脱板缸体接触升降基台时，脱料压杆下端所处高度低于弹性吸盘最低点所处高度；

所述弹性吸盘通过吸盘连杆设置在升降基台上，弹性吸盘通过支路气管连通至汇集气管，汇集气管两端封闭，汇集气管通过转换气管连通至脱板作用腔，转换气管内设有转换单向阀，转换单向阀的可通过方向为由汇集气管经转换单向阀至脱板作用腔，升降基台上设有用于给脱板作用腔内部放气的放气阀；

所述料架上设有若干由上至下依次布置的限位机构，在一个限位机构中：限位机构包括外辅限位板，当脱板内活塞接触脱板限位体时，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围外，当各弹性吸盘吸住码垛在料架上的板料时，脱板内活塞与脱板限位体分离，脱板顶块竖直投影落在外辅限位板竖直投影范围内；

当各弹性吸盘吸住码垛在料架上的板料时，至少有一个外辅限位板处在脱板顶块上方。

2.根据权利要求1所述的一种机械手结构，其特征是，所述弹性吸盘轴线竖直，脱料压杆轴线以及所有弹性吸盘轴线均处在同一竖直平面内。

3.根据权利要求1所述的一种机械手结构，其特征是，所述限位机构还包括限位基板、设于限位基板上的横滑杆及套设在横滑杆上的限位弹簧，在一个限位机构中：横滑杆穿过限位基板，横滑杆与限位基板滑动连接，横滑杆滑动方向平行于脱板内活塞滑动方向，横滑杆一端连接外辅限位板，横滑杆另一端设有用于接触外辅限位板的防脱限位头，限位弹簧一端接触外辅限位板，限位弹簧另一端接触限位基板，外辅限位板、限位弹簧、限位基板及防脱限位头沿横滑杆滑动方向依次布置。

4.根据权利要求3所述的一种机械手结构，其特征是，所述放气阀包括若干释放机构，在一个释放机构中：包括释放横管、释放进管及释放缸体，释放横管侧壁上设有侧壁进孔，释放进管一端连通侧壁进孔，释放进管另一端连通汇集气管，释放横管内设有用于封住侧壁进孔的横管活塞，释放缸体内设有与释放缸体滑动密封配合的释放内活塞，释放内活塞滑动方向水平，释放内活塞将释放缸体内部分隔成释放作用腔及与大气连通的释放调整腔，释放内活塞上设有用于带动横管活塞滑动的释放活塞杆，释放调整腔内设有用于接触释放内活塞的释放限位体；

所述限位机构还包括外辅缸体，在一个限位机构中：外辅缸体内设有与外辅缸体滑动密封配合的外辅内活塞，外辅内活塞滑动方向竖直，外辅内活塞将外辅缸体内部分隔成外辅作用腔及及与大气连通的外辅调整腔，外辅内活塞上设有若干穿过外辅调整腔的外辅活塞杆，外辅活塞杆上端连接限位基板，限位基板上设有用于接触外辅缸体顶部的外辅限位柱，限位基板、外辅调整腔及外辅作用腔由上至下依次布置；

所述释放机构与限位机构一一对应，在对应的释放机构与限位机构中：外辅作用腔通过油管连通至释放作用腔，外辅作用腔、油管及释放作用腔内均设有液压油，当外辅限位柱接触外辅缸体顶部时，释放内活塞接触释放限位体，侧壁进孔被横管活塞封住，当外辅限位柱与外辅缸体顶部间距大于X毫米时，脱板顶块竖直投影与外辅限位板竖直投影分离，释放内活塞与释放限位体分离，侧壁进孔与释放横管内部连通，X大于等于25，X小于等于60。

5.根据权利要求4所述的一种机械手结构，其特征是，所述横管活塞包括活塞体及两个与释放横管滑动密封配合的活塞环，活塞环套设在活塞体上，两个活塞环同轴布置，在对应的释放机构与限位机构中：当外辅限位柱接触外辅缸体顶部时，一个活塞环、侧壁进孔及另一个活塞环沿释放横管轴向依次布置。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种机械手结构，其特征是，所述升降基台底部设有两个万向前轮及两个从动后轮，万向前轮上设有前轮刹车。

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