CN112476470A - 一种热锻用自适应外形的夹持机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热锻用自适应外形的夹持机械手，包括驱动组件、若干链板和若干销轴，链板为腰圆形条块，链板依次首尾相连成长条节段状，销轴为每两节链板的连接部，驱动组件驱动每节链板绕其与上一节的铰接位置进行旋转。机械手还包括第一紧线轮，第一紧线轮设置在首节链板一旁，链板两端分别设置销孔，其中一个销孔固定连接一根销轴、另一个销孔与固定在下一节链板上的销轴铰接；驱动组件包括钢丝绳和第一紧线轮，销轴上部沿其外表面设置第一螺旋槽，钢丝绳一端收紧在第一紧线轮上，一端螺旋缠绕过每个第一螺旋槽直至连接在末节的链板表面。

Description

一种热锻用自适应外形的夹持机械手

技术领域

本发明涉及加工用夹具技术领域，具体为一种热锻用自适应外形的夹持机械手。

背景技术

夹具工业加工过程中用来夹持工件器具，工件需要受到可靠的稳固装夹才能进行各种加 工。

热锻生产中，工件与常规金加工工件还有所不同，锻造过程工件温度高，易变形，常规 的夹具都是三点、四点夹持，夹持点少，夹紧力造成的单点压强大，夹持位置很容易发生变 形，而且，热锻工件形状常常不规则，夹具的通用性较差，夹持不稳固；

此外，还存在工件振动的问题，如何在工件振动后，增强夹持力的稳定性也是本领域需 要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热锻用自适应外形的夹持机械手，以解决上述背景技术中提 出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种热锻用自适应外形的夹持机械手，包括驱动组件、若干链板和若干销轴，链板为腰 圆形条块，链板依次首尾相连成长条节段状，销轴为每两节链板的连接部，驱动组件驱动每 节链板绕其与上一节的铰接位置进行旋转。每节链板依次绕其与上节的链板旋转后，内包络 所要夹持的工件，辅助其进行翻转或转移位置，驱动组件可以是连接到每节链板的钢丝绳然 后从两端像捆绑一样捆束，也可以是通过抽拉等形式驱动每节链板进行旋转，还可以是在每 节链板内设置带齿轮的连杆进行传动，只在首节链板位置输入旋转驱动，只要能满足链板逐 节旋转包络工件即可。

进一步的，机械手还包括第一紧线轮，第一紧线轮设置在首节链板一旁，链板两端分别 设置销孔，其中一个销孔固定连接一根销轴、另一个销孔与固定在下一节链板上的销轴铰接； 驱动组件包括钢丝绳和第一紧线轮，销轴上部沿其外表面设置第一螺旋槽，钢丝绳一端收紧 在第一紧线轮上，一端螺旋缠绕过每个第一螺旋槽直至连接在末节的链板表面。本申请链板 的逐节旋转是通过钢丝绳抽拉实现的，钢丝绳被第一紧线轮拉紧拽动时，销轴以其上的第一 螺旋槽旋向进行对应旋转，当第一螺旋槽为左旋且与紧线轮相连接的是较低的螺旋槽一端 时，紧线轮抽拉钢丝绳，销轴及与其固连的下一节链板绕铰接位置作逆时针旋转，钢丝绳的 抽拉在所有的铰接点均存在，所以，每一节链板都是的绕其与上一节链板铰接位置进行逆时 针旋转，包络起工件，钢丝绳收拉越紧，则对于工件的夹紧力越大，在需要放下工件时，只 需要松开钢丝绳即可。

进一步的，机械手还包括第二紧线轮，销轴下部设置第二螺旋槽，第二螺旋槽的旋向与 第一螺旋槽相反，第二紧线轮也设置在首节链板一旁，第二紧线轮上收紧钢丝绳，第二紧线 轮上的钢丝绳牵拉出一头依次穿过每个第二螺旋槽并固定在末节链板上。因为第一螺旋槽和 第二螺旋槽的旋向不同，所以，抽拉上下侧的钢丝绳会驱动每节链板往不同的方向进行旋转， 以上侧的钢丝绳作为夹紧钢丝时，下侧钢丝可以作为链板的张开钢丝，如果没有第二紧线轮 和第二螺旋槽的存在，则收紧起来的链板要再张开时，只能手动得去掰动每节链板。

进一步的，第一螺旋槽和第二螺旋槽的槽断面带有带有圆弧且弧顶位置与销轴外表面带 有圆角。钢丝绳在抽拉收紧驱动每节链板进行旋转时，第一螺旋槽和第二螺旋槽的部分长度 内会与钢丝绳脱离，如果螺旋槽的槽顶与销轴外表面处不以圆弧过渡，则销轴再次旋转期望 钢丝绳重新进入螺旋槽内时，可能无法顺畅导入而缠绕到槽外，多次反复容易使得钢丝绳完 全脱离螺旋槽而滑走。

进一步的，链板侧面设置夹紧柱。夹紧柱用于在链板旋转时，提前与工件发生接触并实 现夹紧，因为有的工件较小，而链板如果长度做的较小的话，会大量增加销轴的数量，每个 销轴都要设置螺旋槽进行绕线，绕线抽拉时会有摩擦力，大量的螺旋槽使得链板旋转包络的 驱动力需要很大，而在链板侧面设置夹紧柱后，以夹紧柱作为夹持部件，减小每节链板的旋 转需求，链板只需要旋转一点点就可以让夹紧柱触碰到工件。

进一步的，夹紧柱包括柱体和柔性柱头，柱体背部与链板侧面固定，柱体朝向工件的一 侧设置可伸缩退让的柱头。可伸缩退让的柔性柱头起到缓冲振动的作用，绕工件保持原位， 具体的是，工件外表面一周被若干夹紧柱夹紧，如果工件朝向一个方向发生振动，则该方向 上的夹紧柱些微退让，但是在退让时，该夹紧柱会提高对于工件的夹紧力、即反作用力，促 使其快速回到原工位。

进一步的，柔性柱头包括活塞、连杆和圆弧头，柱体内设置中空槽，中空槽被活塞一分 为二成为第一液槽和第二液槽，活塞沿中空槽内壁滑动，活塞一端向外设置连杆，连杆穿过 柱体壁面延伸至外部，连杆端部设置圆弧头，第一液槽为远离圆弧头、第二液槽靠近圆弧头； 工件外围面对面的两个夹紧柱的液槽通过连接管进行连接，其中一个夹紧柱的第一液槽连接 另一个夹紧柱的第二液槽，第一液槽和第二液槽内充满液压油。本结构实现工件振动补偿， 当工件发生微振动向上移动一个距离时，上方的圆弧头退让一个小距离，该圆弧头推动活塞 上移，上方夹紧柱的第一液槽内的液压油被挤压往下方夹紧柱的第二液槽，阻止下方活塞上 移，相当于，在原先上下链板提供朝向工件等量夹紧力的基础上，上方的柱头上移引起下方 柱头与工件产生微小间隙，下方柱头对于工件的向上夹紧力减小，而上方柱头由于液压油不 能顺畅往下方柱头流动，从而上方柱头向下的夹紧力变大，一个变小、一个变大的叠加力存 在，驱使工件快速回归原位，回到两个相连接柱头的液压平衡状态。

进一步的，夹紧柱液槽之间的连接管为金属软管。金属软管强度高，柔性，方便牵拉至 不同位置以便根据工件大小的不同让不同的夹紧柱产生对应关系。

作为优化，夹紧柱液槽之间的连接管使用快拆接头。快拆接头方便拆装改造。

作为优化，第一液槽和第二液槽内设置弹簧，弹簧分别从活塞两侧抵紧活塞。弹簧用来 驱使活塞回复到第一液槽和第二液槽等容的位置。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过钢丝绳直接牵拉若干链板绕 其铰接位置发生旋转来夹紧工件，每节链板的夹紧是独立旋转的，钢丝绳又是只需要一根即 可，设置两根钢丝绳可以在释放工件时，只通过拉动钢丝绳即可将所有链板张开，不需要手 动去掰开每节链板；链板长度较短，可以通用化适应各种工件的外形，而且，夹持点很多， 每个点上的夹紧力不需要很大，单点压强小，温度较高的工件不容易变形；对应分布夹紧柱 可以通过液压油管路而在微小范围内叠加或消减链板对于工件的夹紧力，抵消工件的微振 动，让工件快速复位。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一 起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的使用结构示意图；

图2是本发明链板和销轴的结构示意图；

图3是本发明链板之间的连接结构示意图；

图4是本发明链板旋转驱动用钢丝绳绕线示意图；

图5为图4中的视图A；

图6为图4中的视图B；

图7是本发明夹紧柱液槽对应示意图；

图8是本发明夹紧柱的液压调力连接示意图；

图9是本发明夹紧柱的结构示意图；

图10为本发明夹紧柱的液压调力受力分析图。

图中：1-链板、11-销孔、2-销轴、21-第一螺旋槽、22-第二螺旋槽、3-夹紧柱、31-柱体、311-第一液槽、312-第二液槽、32-柱头、321-活塞、322-连杆、323-圆弧头、33-弹簧、 4-钢丝绳、51-第一紧线轮、52-第二紧线轮、6-机械手安装基础。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供技术方案：

一种热锻用自适应外形的夹持机械手，包括驱动组件、若干链板1和若干销轴2，链板 1为腰圆形条块，链板1依次首尾相连成长条节段状，销轴2为每两节链板1的连接部，驱动组件驱动每节链板1绕其与上一节的铰接位置进行旋转。如图1所示，每节链板1依次绕其与上节的链板1旋转后，内包络所要夹持的工件，辅助其进行翻转或转移位置，驱动组件可以是连接到每节链板1的钢丝绳然后从两端像捆绑一样捆束，也可以是通过抽拉等形式驱 动每节链板进行旋转，还可以是在每节链板1内设置带齿轮的连杆进行传动，只在首节链板 位置输入旋转驱动，只要能满足图1所示的链板1逐节旋转包络工件即可。

如图2、3所示，机械手还包括第一紧线轮51，第一紧线轮51设置在首节链板1一旁，链板1两端分别设置销孔11，其中一个销孔11固定连接一根销轴2、另一个销孔11与固定 在下一节链板1上的销轴2铰接；驱动组件包括钢丝绳4和第一紧线轮51，销轴2上部沿其 外表面设置第一螺旋槽21，钢丝绳4一端收紧在第一紧线轮51上，一端螺旋缠绕过每个第 一螺旋槽21直至连接在末节的链板1表面。如图4、5所示，本申请链板1的逐节旋转是通 过钢丝绳4抽拉实现的，钢丝绳4被第一紧线轮51拉紧拽动时，销轴2以其上的第一螺旋 槽21旋向进行对应旋转，当第一螺旋槽21为左旋且与紧线轮相连接的是较低的螺旋槽一端 时，如图5内局部位置所示，紧线轮抽拉钢丝绳4，销轴2及与其固连的下一节链板1绕铰 接位置作逆时针旋转，钢丝绳4的抽拉在所有的铰接点均存在，所以，每一节链板1都是的 绕其与上一节链板铰接位置进行逆时针旋转，包络起工件，钢丝绳4收拉越紧，则对于工件 的夹紧力越大，在需要放下工件时，只需要松开钢丝绳即可。

机械手还包括第二紧线轮52，销轴2下部设置第二螺旋槽22，第二螺旋槽22的旋向与 第一螺旋槽21相反，第二紧线轮52也设置在首节链板1一旁，第二紧线轮52上收紧钢丝绳4，第二紧线轮52上的钢丝绳4牵拉出一头依次穿过每个第二螺旋槽22并固定在末节链板1上。因为第一螺旋槽21和第二螺旋槽22的旋向不同，所以，抽拉上下侧的钢丝绳会驱 动每节链板1往不同的方向进行旋转，以上侧的钢丝绳4作为夹紧钢丝时，下侧钢丝可以作 为链板1的张开钢丝，如果没有第二紧线轮52和第二螺旋槽22的存在，则收紧起来的链板 1要再张开时，只能手动得去掰动每节链板1。

第一螺旋槽21和第二螺旋槽22的槽断面带有带有圆弧且弧顶位置与销轴2外表面带有 圆角。钢丝绳4在抽拉收紧驱动每节链板1进行旋转时，第一螺旋槽21和第二螺旋槽22的 部分长度内会与钢丝绳脱离，如果螺旋槽的槽顶与销轴2外表面处不以圆弧过渡，则销轴2 再次旋转期望钢丝绳4重新进入螺旋槽内时，可能无法顺畅导入而缠绕到槽外，多次反复容 易使得钢丝绳完全脱离螺旋槽而滑走。

链板1侧面设置夹紧柱3。夹紧柱3用于在链板1旋转时，提前与工件发生接触并实现 夹紧，因为有的工件较小，而链板1如果长度做的较小的话，会大量增加销轴2的数量，每个销轴2都要设置螺旋槽进行绕线，绕线抽拉时会有摩擦力，大量的螺旋槽使得链板旋转包络的驱动力需要很大，而在链板1侧面设置夹紧柱3后，以夹紧柱3作为夹持部件，减小每 节链板1的旋转需求，链板1只需要旋转一点点就可以让夹紧柱3触碰到工件。

夹紧柱3包括柱体31和柔性柱头32，柱体31背部与链板1侧面固定，柱体31朝向工件的一侧设置可伸缩退让的柱头32。可伸缩退让的柔性柱头32起到缓冲振动的作用，绕工件保持原位，具体的是，工件外表面一周被若干夹紧柱3夹紧，如果工件朝向一个方向发生振动，则该方向上的夹紧柱3些微退让，但是在退让时，该夹紧柱3会提高对于工件的夹紧力、即反作用力，促使其快速回到原工位。

如图8～10所示，柔性柱头32包括活塞321、连杆322和圆弧头323，柱体31内设置中空槽，中空槽被活塞321一分为二成为第一液槽311和第二液槽312，活塞321沿中空槽内 壁滑动，活塞321一端向外设置连杆322，连杆322穿过柱体31壁面延伸至外部，连杆322 端部设置圆弧头323，第一液槽311为远离圆弧头323、第二液槽312靠近圆弧头323；如图 7所示，工件外围面对面的两个夹紧柱3的液槽通过连接管进行连接，其中一个夹紧柱3的 第一液槽311连接另一个夹紧柱3的第二液槽312，第一液槽311和第二液槽312内充满液 压油。本结构实现工件振动补偿，如图10所示，当工件发生微振动向上移动一个距离时， 上方的圆弧头323退让一个小距离，该圆弧头推动活塞上移，上方夹紧柱3的第一液槽311 内的液压油被挤压往下方夹紧柱3的第二液槽312，阻止下方活塞上移，相当于，在原先上 下链板1提供朝向工件等量夹紧力的基础上，上方的柱头上移引起下方柱头与工件产生微小 间隙，下方柱头对于工件的向上夹紧力减小，而上方柱头由于液压油不能顺畅往下方柱头流 动，从而上方柱头向下的夹紧力变大，一个变小、一个变大的叠加力存在，驱使工件快速回 归原位，回到两个相连接柱头的液压平衡状态。

夹紧柱3液槽之间的连接管为金属软管。金属软管强度高，柔性，方便牵拉至不同位置 以便根据工件大小的不同让不同的夹紧柱3产生对应关系。

夹紧柱3液槽之间的连接管使用快拆接头。快拆接头方便拆装改造。

第一液槽311和第二液槽312内设置弹簧33，弹簧33分别从活塞321两侧抵紧活塞321。 弹簧33用来驱使活塞321回复到第一液槽311和第二液槽312等容的位置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者 操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这 种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排 他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而 且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。

Claims (10)

1.一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述机械手包括驱动组件、若干链板(1)和若干销轴(2)，所述链板(1)为腰圆形条块，链板(1)依次首尾相连成长条节段状，所述销轴(2)为每两节链板(1)的连接部，所述驱动组件驱动每节链板(1)绕其与上一节的铰接位置进行旋转。

2.根据权利要求1所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述机械手还包括第一紧线轮(51)，所述第一紧线轮(51)设置在首节链板(1)一旁，所述链板(1)两端分别设置销孔(11)，其中一个销孔(11)固定连接一根销轴(2)、另一个销孔(11)与固定在下一节链板(1)上的销轴(2)铰接；所述驱动组件包括钢丝绳(4)和第一紧线轮(51)，所述销轴(2)上部沿其外表面设置第一螺旋槽(21)，所述钢丝绳(4)一端收紧在第一紧线轮(51)上，一端螺旋缠绕过每个第一螺旋槽(21)直至连接在末节的链板(1)表面。

3.根据权利要求2所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述机械手还包括第二紧线轮(52)，所述销轴(2)下部设置第二螺旋槽(22)，所述第二螺旋槽(22)的旋向与第一螺旋槽(21)相反，所述第二紧线轮(52)也设置在首节链板(1)一旁，第二紧线轮(52)上收紧钢丝绳(4)，第二紧线轮(52)上的钢丝绳(4)牵拉出一头依次穿过每个第二螺旋槽(22)并固定在末节链板(1)上。

4.根据权利要求3所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述第一螺旋槽(21)和第二螺旋槽(22)的槽断面带有带有圆弧且弧顶位置与销轴(2)外表面带有圆角。

5.根据权利要求1所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述链板(1)侧面设置夹紧柱(3)。

6.根据权利要求5所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述夹紧柱(3)包括柱体(31)和柔性柱头(32)，所述柱体(31)背部与链板(1)侧面固定，柱体(31)朝向工件的一侧设置可伸缩退让的柱头(32)。

7.根据权利要求6所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述柔性柱头(32)包括活塞(321)、连杆(322)和圆弧头(323)，所述柱体(31)内设置中空槽，中空槽被活塞(321)一分为二成为第一液槽(311)和第二液槽(312)，所述活塞(321)沿中空槽内壁滑动，所述活塞(321)一端向外设置连杆(322)，所述连杆(322)穿过柱体(31)壁面延伸至外部，连杆(322)端部设置圆弧头(323)，所述第一液槽(311)为远离圆弧头(323)、第二液槽(312)靠近圆弧头(323)；

工件外围面对面的两个夹紧柱(3)的液槽通过连接管进行连接，其中一个夹紧柱(3)的第一液槽(311)连接另一个夹紧柱(3)的第二液槽(312)，第一液槽(311)和第二液槽(312)内充满液压油。

8.根据权利要求7所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述夹紧柱(3)液槽之间的连接管为金属软管。

9.根据权利要求7所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述夹紧柱(3)液槽之间的连接管使用快拆接头。

10.根据权利要求7所述的一种热锻用自适应外形的夹持机械手，其特征在于：所述第一液槽(311)和第二液槽(312)内设置弹簧(33)，所述弹簧(33)分别从活塞(321)两侧抵紧活塞(321)。

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