CN115366141B - 一种气瓶的夹持机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气瓶夹持设备技术领域，提供了一种气瓶的夹持机械手，包括机械臂，机械臂上安装有机械手连接板，机械手连接板顶部一侧固定有固定抱爪，机械手连接板的另一侧中部固定有夹紧抱爪，机械手连接板下部、靠近机械臂的一端面设有上抬机构，本发明通过上抬抱爪伸出抱紧气瓶，而后上抬气瓶，使三个抱爪抱住气瓶的同时，利用气瓶的上下弧面挤压气瓶，使气瓶向夹紧抱爪一侧移动，从而在夹紧抱爪中设置一个预紧力，当放置气瓶时，当打开上抬抱爪后，夹紧抱爪中设置的预紧力释放推动气瓶向另一侧移动，从而使放置的气瓶与已放置的气瓶外壁紧贴，如此一来，避免气瓶在运输时，产生晃动进而发生相互碰撞。

Description

一种气瓶的夹持机械手

技术领域

本发明涉及气瓶夹持设备技术领域，具体涉及一种气瓶的夹持机械手。

背景技术

气瓶是指在正常环境下可重复充气使用的盛装永久性气体、液化气体或溶解气体的移动式压力容器。由于气瓶为可移动式的压力容器，压力高、装卸运输频繁，往往使气瓶处于不安全的状态，一旦发生气瓶泄漏事故，将给人民的生命财产造成巨大损失；

众多气瓶中，液化气瓶是最为常见的，其与人们的生活息息相关，通常供应商将众多液化气瓶在工厂中装灌液化气，而后运输至住宅区，供给人们的日常生活所需，在此过程中涉及到大量的液化气瓶搬运工作，完全依靠人力搬运人员的体力消耗大、运输效率低，因此在工厂中对液化气瓶进行集中装卸时采用机械手进行装卸，可以大大提高气瓶的装卸效率；

但在使用机械手对液化气瓶进行装卸时，存以下问题：液化气瓶在运输或摆放时，为了利用空间，通常是交错贴近摆放，多半的侧壁与其他气瓶贴近，外露部分较少，因而使用侧壁抓取时，难以进行抓取；其次，人工搬运气瓶时，可以对液化气瓶的位置进行调整，使放置的气瓶相互之间紧贴，从而避免在运输过程中发生晃动造成液化气瓶之间相互撞击，而机械手进行放置时，仅依靠放置精度难以使气瓶相互紧贴，从而使气瓶之间存在缝隙在晃动时，易发生相互碰撞。

发明内容

本发明提供一种气瓶的夹持机械手，以解决的通过机械手对紧贴放置的气瓶进行抓取，同时在放置气瓶时，气瓶间存在缝隙的技术问题。

本发明的一种气瓶的夹持机械手采用如下技术方案：一种气瓶的夹持机械手，包括机械臂，机械臂上安装有机械手连接板，机械手连接板顶部一侧固定有固定抱爪，机械手连接板的另一侧中部固定有夹紧抱爪，机械手连接板下部、靠近机械臂的一端面设有上抬机构，上抬机构的下端面固定有上抬抱爪；

夹紧抱爪包括固定在机械手连接板上的固定安装座，固定安装座的上下两端固定有固定弧板，固定弧板之间设有多个挤压组件；

上抬机构包括固定在机械手连接板上的线性滑轨，线性滑轨通过滑块滑动配合有滑动连接块，滑动连接块的一侧设有用于带动滑动连接块滑动的动力装置；

上抬抱爪包括固定在滑动连接块下端面的上抬支撑板，上抬支撑板上开设有L形轨道，L形轨道中滑动配合有滑动滚轴，上抬支撑板上设有用于推动滑动滚轴滑动的推拉装置，滑动滚轴的下端面固定有连接支撑架，连接支撑架上固定有弧形抱杆。

进一步的，挤压组件包括多个固定在固定弧板之间的矩形立柱，矩形立柱由两侧板和上下端板组成，矩形立柱的两侧板中间设有支撑轴，支撑轴与上下端板之间固定有固定杆，支撑轴上配合有滑动凸快，矩形立柱的外侧设有挤压块，且挤压块与滑动凸快为配合机构，挤压块与固定杆之间连接有拉簧，滑动凸快的中间位置设有长条孔，支撑轴与长条孔配合，使滑动凸快能够在支撑轴上滑动，同时能够绕支撑轴转动，在滑动凸快转动时，固定杆能够限位滑动凸快转动的最大角度。

进一步的，滑动凸快的一端固定有柔性触头，滑动凸快的与挤压块配合的一端设有两个配合端面，柔性触头在滑动凸快发生偏转时，发生弹性形变，使夹紧抱爪保持与气瓶有较大的接触面积，配合端面使滑动凸快转动后保持稳定的状态。

进一步的，动力装置包括固定在机械手连接板上的丝杆安装座，丝杆安装座上安装有滚珠丝杆，滚珠丝杆配合有用于带动滑动连接块滑动的丝杆连接块，丝杆安装座的一端安装有用于带动滚珠丝杆转动的上抬电机。

进一步的，推拉装置包括固定在上抬支撑板上的液压缸转动座，液压缸转动座中转动配合有液压缸，液压缸的输出端连接有转动连接头，且转动连接头与滑动滚轴转动配合。

进一步的，上抬机构还包括固定在机械手连接板侧壁上的限位条，滑动连接块一侧焊接有与限位条配合的L形板，限位条限制滑动连接块垂直于机械手连接板端面的位移，减轻线性滑轨在抓取气瓶时，所受垂直于线性滑轨向外侧的载荷，从而保护线性滑轨结构。

进一步的，固定抱爪包括通过螺栓固定在机械手连接板上的固定支撑杆，固定支撑杆的下端面焊接有环形连接片，环形连接片的下端面焊接有弹性钢圈，弹性钢圈的内侧固定有橡胶环，弹性钢圈的环形半径能够随着承受挤压力的大小发生改变，且该形变为弹性形变，在机械手夹紧气瓶时，随着气瓶发生偏移，弹性钢圈半径改变从而保持与气瓶顶部弧面有较大的接触面积，使机械手搬运气瓶时保持稳定。

进一步的，两个固定弧板之间固定有多个支撑柱，支撑柱增加夹紧抱爪整体结构的稳定性。

本发明的有益效果是：本发明设置的固定抱爪、夹紧抱爪和上抬抱爪，抓取时，通过上抬抱爪伸出抱紧气瓶，而后上抬气瓶，使三个抱爪抱住气瓶的同时，利用气瓶的上下弧面挤压气瓶，使气瓶向夹紧抱爪一侧移动，从而在夹紧抱爪中设置一个预紧力，当放置气瓶时，当打开上抬抱爪后，夹紧抱爪中设置的预紧力释放推动气瓶向另一侧移动，从而使放置的气瓶与已放置的气瓶外壁紧贴，如此一来，避免气瓶在运输时，产生晃动进而发生相互碰撞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种气瓶的夹持机械手实施例的结构示意图；

图2为本发明固定抱爪和夹紧抱爪的结构示意图；

图3为图2中A区域的放大视图；

图4为图3中所示机构的爆炸视图；

图5为本发明抬升机构的结构示意图；

图6为本发明抬升抱爪的结构示意图；

图7为本发明抓取气瓶时的状态示意图。

图中：1、机械手连接板；2、固定抱爪；3、夹紧抱爪；4、上抬机构；5、上抬抱爪；6、机械臂；21、固定支撑杆；22、环形连接片；23、弹性钢圈；24、橡胶环；31、固定安装座；32、固定弧板；33、挤压组件；321、支撑柱；331、滑动凸快；332、柔性触头；333、矩形立柱；334、挤压块；335、支撑轴；336、固定杆；337、拉簧；41、丝杆安装座；42、滚珠丝杆；43、上抬电机；44、丝杆连接块；45、线性滑轨；46、滑动连接块；47、限位条；51、上抬支撑板；52、L形轨道；53、滑动滚轴；54、连接支撑架；55、弧形抱杆；56、液压缸；57、液压缸转动座；58、转动连接头。

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。

本发明的一种的实施例，如图1至图7所示，一种气瓶的夹持机械手，包括机械臂6，机械臂6上安装有机械手连接板1，机械手连接板1顶部一侧固定有固定抱爪2，机械手连接板1的另一侧中部固定有夹紧抱爪3，机械手连接板1下部、靠近机械臂6的一端面设有上抬机构4，上抬机构4的下端面固定有上抬抱爪5；

作为本发明的一种实施方式，如图2-3所示，夹紧抱爪3包括固定在机械手连接板1上的固定安装座31，固定安装座31的上下两端固定有固定弧板32，固定弧板32之间设有多个挤压组件33；两个固定弧板32之间固定有多个支撑柱321，支撑柱321增加夹紧抱爪3整体结构的稳定性。

作为本发明的一种实施方式，如图5所示，上抬机构4包括固定在机械手连接板1上的线性滑轨45，线性滑轨45通过滑块滑动配合有滑动连接块46，滑动连接块46的一侧设有用于带动滑动连接块46滑动的动力装置；

作为本发明的一种实施方式，如图1、图5、图6所示，上抬抱爪5包括固定在滑动连接块46下端面的上抬支撑板51，上抬支撑板51上开设有L形轨道52，L形轨道52中滑动配合有滑动滚轴53，上抬支撑板51上设有用于推动滑动滚轴53滑动的推拉装置，滑动滚轴53的下端面固定有连接支撑架54，连接支撑架54上固定有弧形抱杆55；

具体工作时，机械臂6移动机械手连接板1至气瓶上方，而后向下运动至如图7所示的抓取位置，固定抱爪2与气瓶上方的弧面接触，夹紧抱爪3中设置的挤压组件33与气瓶的侧壁接触，上抬抱爪5位于初始位置，在此过程中，上抬抱爪5与夹紧抱爪3以及机械手连接板1所围成的扇形在地面上的投影的角度小于，气瓶紧贴放置时，最外侧气瓶外漏区域两端的夹角，从而使机械臂6能够将机械手连接板1移动至抓取位置；

机械手连接板1移动至抓取位置后，启动推拉装置，使滑动滚轴53在L形轨道52中向前推动，从而带动连接支撑架54和弧形抱杆55沿L形轨道52的长槽移动伸出，使上抬抱爪5与夹紧抱爪3以及机械手连接板1所围成的扇形在地面上的投影的角度大于180°，以达到抓取需求；同时滑动滚轴53带动连接支撑架54和弧形抱杆55沿L形轨道52的短槽移动，使弧形抱杆55紧贴气瓶的底部弧面；

而后启动动力装置，动力装置带动滑动连接块46向上滑动，从而带动上抬抱爪5向上移动，在弧形抱杆55抱住气瓶向上移动的过程中，固定抱爪2和弧形抱杆55挤压气瓶上下两端的弧面，使气瓶向夹紧抱爪3的一边移动挤压夹紧抱爪3，从而使挤压组件33压缩，直至夹紧气瓶，使机械手夹持状态稳定，进而对气瓶进行搬运；

当放置气瓶时，机械臂6搬运气瓶至如图7所示抓取位置的上方，使气瓶下端面离放置面的高度小于上抬抱爪5抓取时的位移矢量，而后缓慢放下动力装置，在此过程中，使气瓶在挤压组件33的挤压下向固定抱爪2和上抬抱爪5的一侧移动，与其他气瓶紧贴，此过程中，固定抱爪2位置固定，上抬抱爪5向下移动，气瓶在重力和挤压组件33挤压力的作用下与固定抱爪2发生相对移动，使固定抱爪2沿气瓶上方的弧壁向上移动，随着上抬抱爪5向下移动，气瓶下端面与放置面接触，上抬抱爪5逐渐脱离气瓶下端的弧面，气瓶在挤压组件33的挤压下向上抬抱爪5的一侧移动从而使放置的气瓶互相紧贴，而后使推拉装置复位，收回弧形抱杆55，移动机械臂6。

作为本发明的一种实施方式，如图2-4所示，挤压组件33包括多个固定在固定弧板32之间的矩形立柱333，矩形立柱333由两侧板和上下端板组成，矩形立柱333的两侧板中间设有支撑轴335，支撑轴335与上下端板之间固定有固定杆336，支撑轴335上配合有滑动凸快331，矩形立柱333的外侧设有挤压块334，且挤压块334与滑动凸快331为配合机构，挤压块334与固定杆336之间连接有拉簧337，滑动凸快331的中间位置设有长条孔，支撑轴335与长条孔配合，使滑动凸快331能够在支撑轴335上滑动，同时能够绕支撑轴335转动，在滑动凸快331转动时，固定杆336能够限位滑动凸快331转动的最大角度。

作为本发明的一种实施方式，如图3所示，滑动凸快331的一端固定有柔性触头332，滑动凸快331的与挤压块334配合的一端设有两个配合端面，柔性触头332在滑动凸快331发生偏转时，发生弹性形变，使夹紧抱爪3保持与气瓶有较大的接触面积，配合端面使滑动凸快331转动后保持稳定的状态。

具体工作时，当上抬抱爪5上抬气瓶时，柔性触头332与气瓶接触将压力传导至滑动凸快331，滑动凸快331相对于支撑轴335向后滑动，推动挤压块334向后移动拉簧337被拉伸，在此过程中气瓶随上抬抱爪5向上移动，柔性触头332在摩擦力作用下随气瓶向上移动，从而使滑动凸快331绕支撑轴335向上转动，最终至最大角度，使配合端面与挤压块334相抵，如此一来，机械手在夹紧气瓶后，挤压组件33对气瓶的挤压力方向朝向固定抱爪2，从而使挤压组件33对气瓶的挤压力产生沿气瓶向上的分力，以减轻气瓶搬运时，上抬抱爪5所承受的载荷，在放置气瓶时，滑动凸快331和柔性触头332随着气瓶向下移动复位，且在此过程中拉簧337拉动挤压块334，挤压滑动凸快331挤压气瓶。

作为本发明的一种实施方式，如图5所示，动力装置包括固定在机械手连接板1上的丝杆安装座41，丝杆安装座41上安装有滚珠丝杆42，滚珠丝杆42配合有用于带动滑动连接块46滑动的丝杆连接块44，丝杆安装座41的一端安装有用于带动滚珠丝杆42转动的上抬电机43。

具体工作时，上抬电机43带动滚珠丝杆42在丝杆安装座41上转动，使丝杆连接块44在滚珠丝杆42上滑动，从而控制与丝杆连接块44连接的滑动连接块46上下移动，进而带动上抬抱爪5上抬或下降。

作为本发明的一种实施方式，如图6所示，推拉装置包括固定在上抬支撑板51上的液压缸转动座57，液压缸转动座57中转动配合有液压缸56，液压缸56的输出端连接有转动连接头58，且转动连接头58与滑动滚轴53转动配合。

具体工作时，液压缸56的伸缩，推拉滑动滚轴53沿L形轨道52滑动，在滑动滚轴53滑动时，液压缸56和转动连接头58做相应的转动，使液压缸56的挤压力始终指向滑动滚轴53，通过液压缸56的伸缩控制弧形抱杆55抱紧气瓶和松开气瓶。

作为本发明的一种实施方式，如图5所示，上抬机构4还包括固定在机械手连接板1侧壁上的限位条47，滑动连接块46一侧焊接有与限位条47配合的L形板，限位条47限制滑动连接块46垂直于机械手连接板1端面的位移，减轻线性滑轨45在抓取气瓶时，所受垂直于线性滑轨45向外侧的载荷，从而保护线性滑轨45结构。

作为本发明的一种实施方式，如图2所示，固定抱爪2包括通过螺栓固定在机械手连接板1上的固定支撑杆21，固定支撑杆21的下端面焊接有环形连接片22，环形连接片22的下端面焊接有弹性钢圈23，弹性钢圈23的内侧固定有橡胶环24，弹性钢圈23的环形半径能够随着承受挤压力的大小发生改变，且该形变为弹性形变，在机械手夹紧气瓶时，随着气瓶发生偏移，弹性钢圈23半径改变从而保持与气瓶顶部弧面有较大的接触面积，使机械手搬运气瓶时保持稳定。

工作原理：机械臂6移动机械手连接板1至气瓶上方，而后向下运动至如图7所示的抓取位置，固定抱爪2与气瓶上方的弧面接触，夹紧抱爪3中设置的挤压组件33与气瓶的侧壁接触；

机械手连接板1移动至抓取位置后，启动液压缸56，推动滑动滚轴53在L形轨道52中向前滑动，从而带动连接支撑架54和弧形抱杆55沿L形轨道52的长槽移动伸出，同时滑动滚轴53带动连接支撑架54和弧形抱杆55沿L形轨道52的短槽移动，使弧形抱杆55紧贴气瓶的底部弧面；

而后启动上抬电机43，上抬电机43带动滚珠丝杆42在丝杆安装座41上转动，使丝杆连接块44在滚珠丝杆42上向上滑动，从而带动滑动连接块46向上滑动，进而带动上抬抱爪5向上移动，在弧形抱杆55抱住气瓶向上移动的过程中，固定抱爪2和弧形抱杆55挤压气瓶上下两端的弧面，使气瓶向夹紧抱爪3的一边移动挤压夹紧抱爪3，从而使挤压组件33压缩，直至夹紧气瓶，使机械手夹持状态稳定，进而对气瓶进行搬运；

当放置气瓶时，机械臂6搬运气瓶至如图7所示抓取位置的上方，使气瓶下端面离放置面的高度小于上抬抱爪5抓取时的位移矢量，而后缓慢放下动力装置，在此过程中，使气瓶在挤压组件33的挤压下向固定抱爪2和上抬抱爪5的一侧移动，与其他气瓶紧贴，此过程中，固定抱爪2位置固定，上抬抱爪5向下移动，气瓶在重力和挤压组件33挤压力的作用下与固定抱爪2发生相对移动，使固定抱爪2沿气瓶上方的弧壁向上移动，随着上抬抱爪5向下移动，气瓶下端面与放置面接触，上抬抱爪5逐渐脱离气瓶下端的弧面，气瓶在挤压组件33的挤压下向上抬抱爪5的一侧移动从而使放置的气瓶互相紧贴，而后使推拉装置复位，收回弧形抱杆55，移动机械臂6。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种气瓶的夹持机械手，包括机械臂（6），机械臂（6）上安装有机械手连接板（1），其特征在于：机械手连接板（1）顶部一侧固定有固定抱爪（2），机械手连接板（1）的另一侧中部固定有夹紧抱爪（3），机械手连接板（1）下部、靠近机械臂（6）的一端面设有上抬机构（4），上抬机构（4）的下端面固定有上抬抱爪（5）；

夹紧抱爪（3）包括固定在机械手连接板（1）上的固定安装座（31），固定安装座（31）的上下两端固定有固定弧板（32），固定弧板（32）之间设有多个挤压组件（33）；

上抬机构（4）包括固定在机械手连接板（1）上的线性滑轨（45），线性滑轨（45）通过滑块滑动配合有滑动连接块（46），滑动连接块（46）的一侧设有用于带动滑动连接块（46）滑动的动力装置；

上抬抱爪（5）包括固定在滑动连接块（46）下端面的上抬支撑板（51），上抬支撑板（51）上开设有L形轨道（52），L形轨道（52）中滑动配合有滑动滚轴（53），上抬支撑板（51）上设有用于推动滑动滚轴（53）滑动的推拉装置，滑动滚轴（53）的下端面固定有连接支撑架（54），连接支撑架（54）上固定有弧形抱杆（55）。

2.根据权利要求1所述的一种气瓶的夹持机械手，其特征在于：挤压组件（33）包括多个固定在固定弧板（32）之间的矩形立柱（333），矩形立柱（333）由两侧板和上下端板组成，矩形立柱（333）的两侧板中间设有支撑轴（335），支撑轴（335）与上下端板之间固定有固定杆（336），支撑轴（335）上配合有滑动凸块（331），矩形立柱（333）的外侧设有挤压块（334），且挤压块（334）与滑动凸块（331）为配合机构，挤压块（334）与固定杆（336）之间连接有拉簧（337）。

3.根据权利要求2所述的一种气瓶的夹持机械手，其特征在于：滑动凸块（331）的一端固定有柔性触头（332），滑动凸块（331）的与挤压块（334）配合的一端设有两个配合端面。

4.根据权利要求1所述的一种气瓶的夹持机械手，其特征在于：动力装置包括固定在机械手连接板（1）上的丝杆安装座（41），丝杆安装座（41）上安装有滚珠丝杆（42），滚珠丝杆（42）配合有用于带动滑动连接块（46）滑动的丝杆连接块（44），丝杆安装座（41）的一端安装有用于带动滚珠丝杆（42）转动的上抬电机（43）。

5.根据权利要求1所述的一种气瓶的夹持机械手，其特征在于：推拉装置包括固定在上抬支撑板（51）上的液压缸转动座（57），液压缸转动座（57）中转动配合有液压缸（56），液压缸（56）的输出端连接有转动连接头（58），且转动连接头（58）与滑动滚轴（53）转动配合。

6.根据权利要求1所述的一种气瓶的夹持机械手，其特征在于：上抬机构（4）还包括固定在机械手连接板（1）侧壁上的限位条（47），滑动连接块（46）一侧焊接有与限位条（47）配合的L形板。

7.根据权利要求1所述的一种气瓶的夹持机械手，其特征在于：固定抱爪（2）包括通过螺栓固定在机械手连接板（1）上的固定支撑杆（21），固定支撑杆（21）的下端面焊接有环形连接片（22），环形连接片（22）的下端面焊接有弹性钢圈（23），弹性钢圈（23）的内侧固定有橡胶环（24）。

8.根据权利要求1所述的一种气瓶的夹持机械手，其特征在于：两个固定弧板（32）之间固定有多个支撑柱（321）。

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