CN114406979B - 一种可灵活调节的万向机械手 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工程机械的领域，尤其是涉及一种可灵活调节的万向机械手，安装在挖掘机伸缩臂上，包括安装在挖掘机伸缩臂一端的连接臂以及转动连接在连接臂远离挖掘机伸缩臂一端的用于对波纹板进行抓取的机械手本体，连接臂包括铰接在挖掘机伸缩臂一端的第一安装臂以及铰接在第一安装臂远离挖掘机伸缩臂一端的第二安装臂，第一安装臂和挖掘机伸缩臂的铰接轴与第二安装臂和第一安装臂的铰接轴垂直，挖掘机伸缩臂和第一安装臂之间设置有带动第一安装臂转动的第一驱动件，第二安装臂和第一安装臂之间设置有带动第二安装臂转动的第二驱动件。本申请具有可以减轻工作人员的劳动强度，提高抬升波纹板便捷性的效果。

Description

一种可灵活调节的万向机械手

技术领域

本申请涉及工程机械的领域，尤其是涉及一种可灵活调节的万向机械手。

背景技术

随着交通建设速度的加快，隧道涵洞工程也得到了快速发展。不论对于铁路隧道、公路隧道还是相关的涵洞，其安全性要求极高。因此，隧道或涵洞的支护结构必须满足安全可靠和耐久性的要求。

目前，较为新兴的一种支护形式为波纹板支护，波纹板支护为拼装式支护结构，通过将波纹板固定在隧道壁上，即可快速实现开挖面的封闭，同时减少了洞内作业时间，缩短施工工期。

但是目前在对波纹板进行安装支护时，主要采用人工搭建脚手架的方式，通过人工将波纹板抬至隧道壁上，工作人员站立在脚手架上，一手扶持波纹板一手手持高强度螺栓，通过高强度螺栓将波纹板固定在隧道壁上。劳动强度较高，操作非常麻烦。

发明内容

为了减轻工作人员的劳动强度，提高安装波纹板时的便捷性，本申请提供一种可灵活调节的万向机械手。

本申请提供的一种可灵活调节的万向机械手采用如下的技术方案：

一种可灵活调节的万向机械手，包括安装在挖掘机伸缩臂一端的连接臂以及转动连接在所述连接臂远离所述挖掘机伸缩臂一端的用于对波纹板进行抓取的机械手本体，所述连接臂包括铰接在所述挖掘机伸缩臂一端的第一安装臂以及铰接在所述第一安装臂远离所述挖掘机伸缩臂一端的第二安装臂，所述第一安装臂和所述挖掘机伸缩臂的铰接轴与所述第二安装臂和第一安装臂的铰接轴垂直，所述挖掘机伸缩臂和所述第一安装臂之间设置有带动所述第一安装臂转动的第一驱动件，所述第二安装臂和所述第一安装臂之间设置有带动所述第二安装臂转动的第二驱动件。

通过采用上述技术方案，使用时，可以直接将波纹板根据需要放置在任何合适的位置，然后将可灵活调节的万向机械手安装在挖掘机伸缩臂端部，通过挖掘机伸缩臂带动可灵活调节的万向机械手移动到放置波纹板的位置，然后通过第一驱动件和第二驱动件可以带动第一安装臂和第二安装臂转动，从而带动机械手本体转动以适应波纹板的放置位置，通过操作机械手本体相对于第二安装臂转动，即可调整机械手本体的抓取角度，使得无论将波纹板放置在任意位置都可以通过机械手本体对波纹板进行抓取工作。大大减轻了工作人员的劳动强度，提高了安装波纹板时的便捷性。

可选的，所述第一驱动件和/或所述第二驱动件为油缸。

通过采用上述技术方案，通过油缸可以带动第一安装臂绕与挖掘机伸缩臂的铰接轴转动，通过油缸可以带动第二安装臂绕与第一安装臂的铰接轴转动，以满足对不同放置位置的波纹板的抓取需要。

可选的，所述第二安装臂和所述第一安装臂之间设置有增加所述第二安装臂转动角度的辅助组件，所述第二驱动件设置在所述辅助组件上，以通过辅助组件带动所述第二安装臂绕与所述第一安装臂的铰接轴转动。

通过采用上述技术方案，辅助组件的设置，可以增加第二安装臂的转动角度，使得安装在第二安装臂上的机械手本体的转动角度更大，适应范围更广。

可选的，所述辅助组件包括固接在所述第一安装臂侧壁上的辅助板、铰接在所述辅助板上的第一辅助臂以及铰接在所述第一辅助臂远离所述辅助板一端的第二辅助臂，所述第二辅助臂远离所述第一辅助臂的一端与所述第二安装臂侧壁铰接，所述第二驱动件一端与所述辅助板铰接且位于所述第一辅助臂远离所述第一安装臂的一侧，所述第二驱动件另一端与所述第一辅助臂和所述第二辅助臂的铰接轴铰接。

通过采用上述技术方案，第一辅助臂和第二辅助臂的设置使得第一辅助臂、第二辅助臂、第一安装臂和第二安装臂之间形成两两相互铰接的四边形结构，当第二驱动件伸缩时，第二驱动件将带动第一辅助臂和第二辅助臂的铰接轴转动，从而带动四边形中所有的相邻两条边相对转动，以改变任意相邻两条边的夹角，从而改变第一安装臂和第二安装臂的夹角，实现带动第二安装臂绕与第一安装臂的铰接轴转动，且由于第二驱动件与辅助板的铰接轴位于第一辅助臂远离第一安装臂的一侧，即第二驱动件位于四边形结构的外侧，使得第二驱动件不会对四边形中任意两条边的转动造成影响，使得第二安装臂可以转动的角度更大，适应范围更广。

可选的，所述机械手本体包括转动连接在所述第二安装臂端部的安装座以及固接在所述安装座上用于抓取波纹板的抓取组件，所述第二安装臂内部设置有带动安装座转动的第三驱动件。

通过采用上述技术方案，通过将抓取组件安装在安装座上即可固定住抓取组件的位置，以便于通过抓取组件对波纹板进行抓取工作。通过第三驱动件可以带动安装座相对于第二安装臂转动，从而带动安装在安装座上的抓取组件转动，以适应对不同角度放置的波纹板的抓取需要。

可选的，所述安装座整体呈三棱柱状，所述抓取组件设置有两组，两组所述抓取组件分别固接在所述安装座未与所述第二安装臂连接的两侧壁处。

通过采用上述技术方案，两组抓取组件的设置，使得通过一个机械手本体即可同时对两块波纹板进行抓取工作，使得工作效率更高。

可选的，所述抓取组件包括固接在所述安装座上的安装架以及铰接在所述安装架两端的抓取爪，两个所述抓取爪一侧截面呈弧形且两个抓取爪的弧形开口相对设置，两个所述抓取爪的弧形开口和所述安装架之间形成供波纹板放置的容置空间，所述安装架背离所述容置空间的一侧设置有分别带动两个抓取爪绕与所述安装架的铰接轴转动的第四驱动件。

通过采用上述技术方案，通过两个第四驱动件可以分别带动两个抓取爪绕与安装架的铰接轴转动，以实现将容置空间两端打开以供波纹板嵌入，或将容置空间两端封闭以固定住波纹板在容置空间内的位置。

可选的，所述第四驱动件为油缸，油缸一端铰接在安装架背离容置空间的一侧，另一端铰接在所述抓取爪远离容置空间的一侧，且所述油缸与所述抓取爪的铰接轴位于所述抓取爪与所述安装架铰接轴远离所述容置空间的一侧。

通过采用上述技术方案，通过油缸可以带动抓取爪绕与安装架的铰接轴转动，以实现对波纹板的夹持或松开。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

第一安装臂和第二安装臂的设置可以增加挖掘机伸缩臂的转动方向，以适应放置在不同方向的波纹板的抓取需要，机械手本体的转动连接可以实现调节机械手本体的抓取角度，以实现不同角度波纹板的放置需要；

辅助组件的设置，可以增加第二安装臂的转动角度，使得安装在第二安装臂上的机械手本体可以转动的角度更大，操作更加灵活；

安装座呈三棱柱的设置，使得抓取组件通过安装座连接在第二安装臂上的同时，还能够实现两组抓取组件的安装，使得通过一个机械手本体可以同时对两个波纹板进行抓取，抓取效率更高。

附图说明

图1是为了体现可灵活调节的万向机械手安装在挖掘机伸缩臂上时的结构示意图。

图2是为了体现可灵活调节的万向机械手结构所做的结构示意图。

图3是为了体现第四驱动件结构而对其中一个抓取组件剖切后的结构示意图。

附图标记说明：1、连接臂；11、第一安装臂；12、第二安装臂；13、第一驱动件；14、第二驱动件；2、机械手本体；21、安装座；22、抓取组件；221、安装架；2211、长杆；2212、短杆；222、抓取爪；2221、爪部；2222、连杆；2223、带动板；223、第四驱动件；224、容置空间；3、辅助组件；31、辅助板；32、第一辅助臂；33、第二辅助臂；4、挖掘机伸缩臂。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

目前在对波纹板进行安装时，主要方式是工作人员站立在脚手架上，通过吊绳等将波纹板从地面抬升至隧道壁处，然后工作人员站立在脚手架上，一手手扶波纹板，另一只手操作高强度螺栓通过高强度螺栓将波纹板固定在隧道壁上。操作非常麻烦，劳动强度较大。发明人也考虑过通过挖掘机伸缩臂4等设备对波纹板进行抓取抬升，以减轻工作人员的劳动强度，但是由于挖掘机伸缩臂4抓取的角度固定，因此若使用挖掘机伸缩臂4对波纹板进行抓取工作，则需要将波纹板以固定的角度放置以适应挖掘机伸缩臂4的抓取要求，而隧道内空间有限，隧道内的空间无法满足挖掘机伸缩臂4和波纹板放置所需要的空间要求，使得目前本领域人员还是通过人工进行波纹板的抬升工作，而无法找到更省力的替代方式。

为此，本申请实施例公开一种可灵活调节的万向机械手，其可以安装在挖掘机伸缩臂4的端部，以解决通过挖掘机伸缩臂4对波纹板进行抬升时需要将波纹板以固定角度放置占用空间较大的问题。参照图1，可灵活调节的万向机械手包括安装在挖掘机伸缩臂4一端的连接臂1以及转动连接在连接臂1远离挖掘机伸缩臂4一端的机械手本体2，机械手本体2用于对波纹板进行抓取，且机械手本体2相对于连接臂1的转动连接，也可以实现对机械手本体2抓取角度的调节，以适应不同放置角度的波纹板的抓取需要。

参照图2和图3，连接臂1包括铰接在挖掘机伸缩臂4一端的第一安装臂11以及铰接在第一安装臂11远离挖掘机伸缩臂4一端的第二安装臂12，机械手本体2转动连接在第二安装臂12远离第一安装臂11的一端，在挖掘机伸缩臂4和第一安装臂11之间设置有带动第一安装臂11绕与挖掘机伸缩臂4的铰接轴转动的第一驱动件13，在第一安装臂11和第二安装臂12之间设置有带动第二安装臂12绕与第一安装臂11的铰接轴转动的第二驱动件14。其中，第一安装臂11和挖掘机伸缩臂4之间的铰接轴与第二安装臂12和第一安装臂11之间的铰接轴垂直。通过第一驱动件13可以带动第一安装臂11绕与挖掘机伸缩臂4的铰接轴转动，从而带动第二安装臂12和安装在第二安装臂12上的机械手本体2转动。通过第二驱动件14可以带动第二安装臂12绕与第一安装臂11的铰接轴转动，以带动机械手本体2转动，且第一驱动件13带动机械手本体2的转动方向与第二驱动件14带动机械手本体2的转动方向垂直，以实现可以带动机械手本体2向任意方向转动以适应波纹板不同放置位置的需要，从而使得放置在任意位置的波纹板都可以被机械手本体2抓取到。

其中，第一驱动件13和/或第二驱动件14可以选用气缸、油缸、直线电机等能够输出直线运动的动力件，在本申请中以第一驱动件13和第二驱动件14均选用油缸为例进行说明，油缸内的介质为液体，液体具有不可压缩性，使得机械手本体2的转动更加稳定，安全性能更高。

参照图3，为了避免第二驱动件14两端直接与第一安装臂11和第二安装臂12的侧壁铰接时，在通过第二驱动件14带动第二安装臂12绕与第一安装臂11的铰接轴转动时，第二驱动件14的侧壁与第一安装臂11和第二安装臂12的铰接轴发生干涉而影响第二安装臂12的转动，使得第二安装臂12的转动角度受限。在第一安装臂11和第二安装臂12之间设置有辅助组件3，第二驱动件14设置在辅助组件3上以通过辅助组件3带动第二安装臂12绕与第一安装臂11的铰接轴转动。

参照图3，辅助组件3包括固接在第一安装臂11朝向第二驱动件14一侧的辅助板31，铰接在辅助板31朝向第二安装臂12一侧的第一辅助臂32以及铰接在第一辅助臂32远离辅助板31一端的第二辅助臂33，第二辅助臂33远离第一辅助臂32的一端与第二安装臂12的侧壁铰接，使得第一辅助臂32、第二辅助臂33、第一安装臂11和第二安装臂12之间在空间上形成两两相互铰接的四边形结构。第二驱动件14一端铰接在辅助板31上且位于第一辅助臂32远离第一安装臂11的一侧，第二驱动件14另一端与第一辅助臂32和第二辅助臂33的铰接轴铰接，使得第二驱动件14位于辅助组件3和第一安装臂11、第二安装臂12组成的四边形结构的外侧，且通过第二驱动件14的伸缩就可以带动第一辅助臂32和第二辅助臂33的铰接轴移动，从而带动第一辅助臂32、第二辅助臂33、第一安装臂11和第二安装臂12形成的四边形结构中每相邻两个的边都相对转动，从而改变相邻两条边之间的夹角，最终实现带动第二安装臂12绕与第一安装臂11的铰接轴转动，且由于第二驱动件14位于四边形结构的外侧，所以将大大降低对第二安装臂12转动的干涉，使得第二安装臂12的转动角度大大增加，操作更加灵活，使用范围更广。

参照图3，机械手本体2包括转动连接在第二安装臂12端部的安装座21以及固接在安装座21上用于抓取波纹板的抓取组件22，在第二安装臂12内部设置有带动安装座21转动的第三驱动件（图中未示出）。其中，第三驱动件可以选用电机，通过电机可以带动安装座21在第二安装臂12端部转动，以调节安装在安装座21上的抓取组件22的抓取角度，以适应不同放置角度的波纹板的抓取需要。

其中，安装座21整体呈三棱柱状，三棱柱的一侧壁与第二安装臂12连接，抓取组件22设置有两组，两组抓取组件22分别固接在三棱柱未与第二安装臂12连接的另外两侧。使用时，通过其中一个抓取组件22抓取波纹板后，操作第三驱动件带动安装座21转动，将另一抓取组件22转至朝向波纹板的方向，通过另一抓取组件22再对波纹板进行抓取工作，使得通过一个机械手本体2可以同时实现对两块波纹板的抓取，大大提高了抓取效率，更加节省抓取时间。

参照图3，抓取组件22包括固接在安装座21上的安装架221以及铰接在安装架221两端的抓取爪222，两个抓取爪222位于安装架221远离安装座21的一侧均为弧形，且两个抓取爪222的弧形开口相对设置，使得两个抓取爪222的弧形开口和安装架221之间形成供波纹板放入的容置空间224，同时在安装架221背离容置空间224的一侧安装有分别带动两个抓取爪222绕与安装架221的铰接轴转动的两个第四驱动件223，第四驱动件223可以选用油缸，油缸一端铰接在安装架221中部，另一端铰接在抓取爪222上，且油缸与抓取爪222的铰接轴位于安装架221背离容置空间224的一侧。通过操作第四驱动件223伸缩，就可以带动抓取爪222绕与安装架221的铰接轴转动，使得两个抓取爪222可以同时相背远离或者是相对靠近，从而实现将波纹板顺利的置入容置空间224内或将波纹板固定在容置空间224内。

其中，安装架221包括两个长杆2211以及固接在两个长杆2211之间的多个短杆2212，多个短杆2212沿长杆2211的长度方向间隔设置。抓取爪222包括铰接连接在安装架221端部的截面呈弧形的两个爪部2221以及固接在两个爪部2221之间的连杆2222，在连杆2222上固接有带动板2223，带动板2223和爪部2221分别位于连杆2222相对的两侧，第四驱动件223铰接在带动板2223远离连杆2222的一侧，使得当第四驱动件223带动带动板2223伸缩时，带动板2223通过连杆2222带动爪部2221绕与安装架221的铰接轴转动，以实现将容置空间224两端打开或封闭。

本申请实施例一种可灵活调节的万向机械手的实施原理为：使用时，可以直接将第一安装臂11安装在挖掘机伸缩臂4的端部，通过挖掘机伸缩臂4对波纹板进行抓取作业。首先通过挖掘机伸缩臂4将抓取组件22带至靠近波纹板的位置，然后通过第一驱动件13和第二驱动件14调整抓取组件22的转动方向，以适应波纹板的放置方向，直至抓取组件22调整至波纹板的正上方。然后通过第三驱动件带动安装座21转动，就可以调节抓取组件22的开口方向，使得容置空间224的长度方向与波纹板的宽度方向一致。然后通过两个第四驱动件223收缩，两个第四驱动件223分别带动两个抓取爪222绕与安装架221的铰接轴转动，使得两个抓取爪222相背远离，从而打开容置空间224，直接操作抓取组件22向下运动，波纹板将置入容置空间224内。然后操作两个第四驱动件223伸长，就可以带动两个抓取爪222反向转动从而使得两个抓取爪222夹持在波纹板相对的两侧，从而固定住波纹板在容置空间224内的位置。最后通过第三驱动件操作安装座21转动，使得另一抓取组件22开口朝下，同样的方法将另一波纹板抓取，并通过挖掘机伸缩臂4将波纹板吊起并运输至隧道壁处即可，实现对波纹板的自动抬升工作，大大减轻了工作人员的劳动强度，提高了安装波纹板时的便捷性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可灵活调节的万向机械手，安装在挖掘机伸缩臂(4)上，其特征在于：包括安装在挖掘机伸缩臂(4)一端的连接臂(1)以及转动连接在所述连接臂(1)远离所述挖掘机伸缩臂(4)一端的用于对波纹板进行抓取的机械手本体(2)，所述连接臂(1)包括铰接在所述挖掘机伸缩臂(4)一端的第一安装臂(11)以及铰接在所述第一安装臂(11)远离所述挖掘机伸缩臂(4)一端的第二安装臂(12)，所述第一安装臂(11)和所述挖掘机伸缩臂(4)的铰接轴与所述第二安装臂(12)和第一安装臂(11)的铰接轴垂直，所述挖掘机伸缩臂(4)和所述第一安装臂(11)之间设置有带动所述第一安装臂(11)转动的第一驱动件(13)，所述第二安装臂(12)和所述第一安装臂(11)之间设置有带动所述第二安装臂(12)转动的第二驱动件(14)；所述机械手本体(2)包括转动连接在所述第二安装臂(12)端部的安装座(21)以及固接在所述安装座(21)上用于抓取波纹板的抓取组件(22)；所述第二安装臂(12)内部设置有带动安装座(21)转动的第三驱动件；所述安装座(21)整体呈三棱柱状，所述抓取组件(22)设置有两组，两组所述抓取组件(22)分别固接在所述安装座(21)未与所述第二安装臂(12)连接的两侧壁处，两组所述抓取组件(22)之间呈锐角设置；所述抓取组件(22)包括固接在所述安装座(21)上的安装架(221)以及铰接在所述安装架(221)两端的抓取爪(222)，两个所述抓取爪(222)一侧截面呈弧形且两个抓取爪(222)的弧形开口相对设置，两个所述抓取爪(222)的弧形开口和所述安装架(221)之间形成供波纹板放置的容置空间(224)，所述安装架(221)背离所述容置空间(224)的一侧设置有分别带动两个抓取爪(222)绕与所述安装架(221)的铰接轴转动的第四驱动件(223)。

2.根据权利要求1所述的一种可灵活调节的万向机械手，其特征在于：所述第一驱动件(13)和/或所述第二驱动件(14)为油缸。

3.根据权利要求1所述的一种可灵活调节的万向机械手，其特征在于：所述第二安装臂(12)和所述第一安装臂(11)之间设置有增加所述第二安装臂(12)转动角度的辅助组件(3)，所述第二驱动件(14)设置在所述辅助组件(3)上，以通过辅助组件(3)带动所述第二安装臂(12)绕与所述第一安装臂(11)的铰接轴转动。

4.根据权利要求3所述的一种可灵活调节的万向机械手，其特征在于：所述辅助组件(3)包括固接在所述第一安装臂(11)侧壁上的辅助板(31)、铰接在所述辅助板(31)上的第一辅助臂(32)以及铰接在所述第一辅助臂(32)远离所述辅助板(31)一端的第二辅助臂(33)，所述第二辅助臂(33)远离所述第一辅助臂(32)的一端与所述第二安装臂(12)侧壁铰接，所述第二驱动件(14)一端与所述辅助板(31)铰接且位于所述第一辅助臂(32)远离所述第一安装臂(11)的一侧，所述第二驱动件(14)另一端与所述第一辅助臂(32)和所述第二辅助臂(33)的铰接轴铰接。

5.根据权利要求1所述的一种可灵活调节的万向机械手，其特征在于：所述第四驱动件(223)为油缸，油缸一端铰接在安装架(221)背离容置空间(224)的一侧，另一端铰接在所述抓取爪(222)远离容置空间(224)的一侧，且所述油缸与所述抓取爪(222)的铰接轴位于所述抓取爪(222)与所述安装架(221)铰接轴远离所述容置空间(224)的一侧。

Images