CN117921723B - 一种用于智能制造的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于智能制造的机械手，涉及机械手的技术领域，包括有机械臂，所述机械臂转动连接有对称分布的转筒，所述转筒插接有直线分布的第一吸盘，所述机械臂固接有气缸，所述转筒固接有第二弹性伸缩组件，所述第二弹性伸缩组件固接有拆卸器，所述机械臂固接有对称分布的第三弹性伸缩组件和第四弹性伸缩组件，所述第三弹性伸缩组件连接有夹具。本发明通过控制气缸驱动拆卸器向下拔出废弃的旧吸盘，然后驱动转筒和拆卸器朝上，再驱动夹具松开新吸盘，使得新吸盘向下插入拆卸器内，如此完成了新旧吸盘的拆装，操作简单、流畅、便捷。

Description

一种用于智能制造的机械手

技术领域

本发明涉及机械手的技术领域，尤其涉及一种用于智能制造的机械手。

背景技术

机械手是一种模仿人手和臂的抓取动作，对其设定固定程序，用于自动抓取和搬运物体的工具，在玻璃生产领域中，为了转移玻璃，常利用吸盘式机械手实现玻璃的搬运。

吸盘式机械手多为多点式真空吸盘，随着使用时限的增加，吸盘会逐渐老化漏气，如果继续使用这种漏气的吸盘进行玻璃的吸附搬运，会因吸附力不足导致玻璃在搬运过程中发生坠落的现象，不仅会造成玻璃的损坏破碎，而且可能会砸伤工人，非常危险，因而在一定使用期限内需要及时更换吸盘。目前更换吸盘的操作包括以下几个步骤：首先，在更换吸盘之前，关闭机械臂电源，然后使用扳手或螺丝刀等工具将旧吸盘从机械臂上拆卸下来，这个过程中需要先松开固定螺丝和旋转吸盘以解除吸盘与机械臂的连接，再将新吸盘正确对准机械臂接口，再旋转吸盘和固定螺丝来确保吸盘牢固地连接到机械臂上。

在上述拆装吸盘的过程中，既需要借助工具，又要旋转吸盘和拧螺丝，还要对准接口，操作非常繁琐，因此，设计一种便于拆装吸盘的用于智能制造的机械手。

发明内容

为了克服吸盘不便于拆装的缺点，本发明提供一种便于拆装吸盘的用于智能制造的机械手。

一种用于智能制造的机械手，包括有机械臂，所述机械臂转动连接有对称分布的转筒，所述转筒插接有直线分布的第一吸盘，所述机械臂固接有气缸，所述气缸的伸缩端固接有升降架，所述升降架固接有对称分布的齿条，所述转筒固接有齿轮，所述齿轮与相邻的所述齿条啮合，所述升降架固接有对称分布的第一弹性伸缩组件，所述第一弹性伸缩组件的伸缩端固接有楔形块，所述转筒固接有第二弹性伸缩组件，所述第二弹性伸缩组件的弹性系数小于所述第一弹性伸缩组件的弹性系数，所述第二弹性伸缩组件固接有拆卸器，所述拆卸器与相邻的所述楔形块挤压配合，所述拆卸器套在相邻的所述第一吸盘的外围，所述机械臂设置有自动安装新吸盘的安装组件。

进一步说明，所述安装组件包括有对称分布的固定杆，对称分布的所述固定杆均固接于所述机械臂，所述固定杆插接有沿轴向分布的第二吸盘，所述机械臂固接有对称分布的第三弹性伸缩组件和第四弹性伸缩组件，所述第三弹性伸缩组件连接有夹具，所述第四弹性伸缩组件通过椭圆连接块固接有锥形杆，所述锥形杆与相邻的所述夹具挤压配合，夹具的两端分别设有两片对称分布的圆弧片，一端的两圆弧片包围在锥形杆外围且两圆弧片之间连接有第一弹簧，另一端的两圆弧片包围在第二吸盘外围，夹具的中间与第三弹性伸缩组件铰接。

进一步说明，用于智能制造的机械手还包括有连接板，所述连接板固接于相邻的所述第三弹性伸缩组件之间，所述升降架向下移动能够推动连接板向下移动。

进一步说明，所述锥形杆的上段设置为扁平的柱体，所述锥形杆的下段设置为扁平的倒锥体。

进一步说明，所述升降架最高点与所述连接板最高点之间的距离大于所述齿条最低点与所述齿轮之间的距离。

进一步说明，用于智能制造的机械手还包括有对称分布的连杆，所述连杆均固接于所述机械臂，所述机械臂的底端固定连接有收集箱，所述收集箱位于第一吸盘的正下方。

进一步说明，用于智能制造的机械手还包括有滑杆，所述滑杆滑动连接于所述固定杆，所述固定杆与相邻的所述滑杆之间固接有第二弹簧，所述滑杆固接有转珠。

进一步说明，用于智能制造的机械手还包括有对称分布的第一固定板，对称分布的所述第一固定板均固接于所述机械臂，所述机械臂靠近所述第一固定板的一侧固接有对称分布的第二固定板，所述第一固定板和所述第二固定板均为铁板，所述转筒固接有磁铁，所述第一固定板、第二固定板分别与所述磁铁磁吸配合。

本发明的有益效果为：

本发明通过控制气缸驱动拆卸器向下拔出废弃的旧吸盘，然后驱动转筒和拆卸器朝上，再驱动夹具松开新吸盘，使得新吸盘向下插入拆卸器内，如此完成了新旧吸盘的拆装，整个操作简单、流畅、便捷。

本发明通过设置收集箱，能够收集被拆卸下来的旧吸盘。

本发明通过转珠对第二吸盘进行限位处理，防止夹具的外部向外摆动松开所夹的第二吸盘时，其他第二吸盘一并掉落。

本发明通过磁铁与第一固定板、第二固定板磁吸配合，能够对转动后的转筒进行固定，从而使得吸盘的拆装更加稳定。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明机械臂的立体结构示意图。

图3为本发明转筒、第一吸盘和气缸等零件的立体结构示意图。

图4为本发明第一弹性伸缩组件、楔形块和拆卸器等零件的立体结构示意图。

图5为本发明升降架、拆卸器和第二弹性伸缩组件等零件的立体结构示意图。

图6为本发明第二吸盘和夹具等零件的立体结构示意图。

图7为本发明锥形杆和连接板等零件的立体结构示意图。

图8为本发明机械臂和收集箱等零件的立体结构示意图。

图9为本发明滑杆和转珠等零件的立体结构示意图。

图10为本发明磁铁等零件的立体结构示意图。

附图中的标记：1：机械臂，101：转筒，102：第一吸盘，103：气缸，104：升降架，105：齿条，106：齿轮，107：第一弹性伸缩组件，108：楔形块，109：拆卸器，1010：第二弹性伸缩组件，2：固定杆，201：第二吸盘，202：夹具，203：第一弹簧，204：第三弹性伸缩组件，205：第四弹性伸缩组件，206：锥形杆，207：连接板，3：连杆，301：收集箱， 4：滑杆，401：第二弹簧，402：转珠，5：第一固定板，501：第二固定板，502：磁铁。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：一种用于智能制造的机械手，如图1-图5所示，包括有机械臂1，所述机械臂1转动连接有左右对称分布的转筒101，每个所述转筒101插接有从前至后直线分布的两个第一吸盘102，所述机械臂1上固接有气缸103，所述气缸103的伸缩端固接有升降架104，所述升降架104上固接有左右对称分布的齿条105，所述转筒101前部固接有齿轮106，所述齿轮106与相邻的所述齿条105啮合，所述升降架104固接有左右对称分布的第一弹性伸缩组件107，所述第一弹性伸缩组件107的伸缩端固接有楔形块108，所述转筒101的中间固接有第二弹性伸缩组件1010，所述第二弹性伸缩组件1010的弹性系数小于所述第一弹性伸缩组件107的弹性系数，保证在升降架104下降带动楔形块108向下移动与拆卸器109接触后，第二弹性伸缩组件1010能够伸开，因此第一弹性伸缩组件107不会被拆卸器109挤压而收缩，从而楔形块108能够推动拆卸器109向下移动，所述第二弹性伸缩组件1010固接有拆卸器109，所述拆卸器109由两个圆环部件和连接两个圆环部件的连接板构成，每个圆环部件对应一个第一吸盘102，所述拆卸器109与相邻的所述楔形块108挤压配合，所述拆卸器109的圆环部件套在相邻的所述第一吸盘102的外围，所述机械臂1设置有自动安装新吸盘的安装组件。

如图6-图7所示，所述安装组件包括有左右对称分布的固定杆2，左右两侧的所述固定杆2均设置为两根，左右对称分布的所述固定杆2均固接于所述机械臂1上，所述固定杆2插接有从上至下沿轴向分布的多个第二吸盘201，第二吸盘201为备用的新的吸盘，用于替换掉旧的第一吸盘102，所述机械臂1固接有左右对称分布的第三弹性伸缩组件204和左右对称分布的第四弹性伸缩组件205，所述第三弹性伸缩组件204连接有夹具202，所述第四弹性伸缩组件205通过椭圆连接块固接有锥形杆206，所述锥形杆206的上段设置为扁平的柱体，所述锥形杆206的下段设置为扁平的倒锥体，所述锥形杆206与相邻的所述夹具202挤压配合，具体地，每套夹具202的内部和外部分别设有两片对称分布的圆弧片，内部的两圆弧片包围在锥形杆206外围，外部的两圆弧片包围在第二吸盘201外围，夹具202的中间与第三弹性伸缩组件204铰接，且内部的两圆弧片之间连接有第一弹簧203，当内部的两圆弧片位于锥形杆206的柱体段时，柱体会将内部的两圆弧片撑开，此时第一弹簧203被拉伸，外部的两圆弧片合拢，当内部的两圆弧片位于锥形杆206的倒锥体段时，在第一弹簧203的回复力下内部的两圆弧片会逐渐合拢，外部的两圆弧片会张开，相邻的所述第三弹性伸缩组件204之间固接有连接板207，所述升降架104向下移动能够推动连接板207向下移动，所述升降架104最高点与所述连接板207最高点之间的距离大于所述齿条105最低点与所述齿轮106之间的距离，使得齿条105先向下与所述齿轮106啮合，升降架104再向下与连接板207接触，从而使得转筒101的卡位先转动朝上，再进行后续插入新吸盘的操作。

这种用于智能制造的机械手，当需要拆卸本机械手的吸盘时，控制气缸103驱动升降架104向下移动，从而带动齿条105向下移动，同时升降架104通过第一弹性伸缩组件107带动楔形块108向下移动与拆卸器109接触，楔形块108通过拆卸器109向下推动第一吸盘102，第二弹性伸缩组件1010被拉伸，使得第一吸盘102与转筒101脱离，如此完成旧吸盘的拆卸，随后齿条105向下移动至与齿轮106啮合，齿条105向下移动使得齿轮106转动，从而带动转筒101转动，使得转筒101的卡位朝上，便于后续插入新的吸盘，转筒101通过第二弹性伸缩组件1010带动拆卸器109也朝上旋转一百八十度。

当需要安装本机械手的吸盘时，接着控制气缸103驱动升降架104继续向下移动至与连接板207接触，升降架104向下移动使得连接板207向下移动，连接板207拉动第三弹性伸缩组件204向下伸长，从而带动夹具202向下拉动所夹的第二吸盘201，且随着夹具202向下移动至锥形杆206扁平的倒锥体区时，处于拉伸状态的第一弹簧203复位带动夹具202的内部向内摆动，夹具202的外部向外摆动松开所夹的第二吸盘201，使得第二吸盘201向下掉落先穿过拆卸器109，再插入转筒101朝上的卡位内，如此完成新吸盘的安装。

然后控制气缸103驱动升降架104向上移动，升降架104通过第一弹性伸缩组件107带动楔形块108向上移动，同时，升降架104带动齿条105向上移动，使得齿轮106反向转动，从而带动转筒101反向转动，使得转筒101的卡位朝下，转筒101通过第二弹性伸缩组件1010带动拆卸器109也朝下旋转一百八十度，使得新装上的吸盘朝下。

同时，升降架104向上移动与连接板207脱离，第三弹性伸缩组件204复位使得连接板207向上移动，从而带动夹具202向上套住上一个第二吸盘201，且随着夹具202向上移动至锥形杆206扁平的柱体区域时，夹具202的内部被锥形杆206撑开向外摆动，第一弹簧203被拉伸，夹具202的外部则向内摆动夹紧所套的第二吸盘201。

综上，通过控制气缸103驱动拆卸器109向下拔出废弃的旧吸盘，然后驱动转筒101和拆卸器109朝上，再驱动夹具202松开新吸盘，使得新吸盘向下插入拆卸器109内，如此完成了新旧吸盘的拆装，操作简单、流畅、便捷。

实施例2：在实施例1的基础上，如图8所示，用于智能制造的机械手还包括有对称分布的连杆3，所述连杆3均固接于所述机械臂1上，所述机械臂1的底端固定连接有收集箱301，收集箱301的顶面为开口，其正对第一吸盘102的下方，用于收集被拆卸下来的第一吸盘102。

当更换第一吸盘102时，被拆卸的第一吸盘102会向下掉落至收集箱 301内。

实施例3：在实施例2的基础上，如图1和图9所示，用于智能制造的机械手还包括有滑杆4，所述滑杆4滑动连接于所述固定杆2下端的内部，所述固定杆2与相邻的所述滑杆4之间固接有第二弹簧401，所述滑杆4的端部固接有转珠402。

夹具202的外部向外摆动松开所夹的第二吸盘201时，为了防止其他第二吸盘201一并掉落，需要通过转珠402对第二吸盘201进行限位处理，当夹具202向下拉动所夹的第二吸盘201时，最底端的第二吸盘201挤压转珠402，使得转珠402挤压滑杆4向内滑动，第二弹簧401被压缩，如此，所夹的第二吸盘201能够越过转珠402向下掉落，当该第二吸盘201脱离滑杆4时，第二弹簧401复位，使得滑杆4带动转珠402向外滑动，以挡住上部其余的第二吸盘201。

如图10所示，用于智能制造的机械手还包括有左右对称分布的第一固定板5，左右对称分布的所述第一固定板5均固接于所述机械臂1上，所述机械臂1靠近所述第一固定板5的一侧固接有左右对称分布的第二固定板501，所述第一固定板5和所述第二固定板501均为铁板，所述转筒101后部固接有磁铁502，所述第一固定板5、第二固定板501分别与相邻的所述磁铁502磁吸配合。

由于无法保证转筒101在转动180度后能够稳定不发生偏转，导致拆装吸盘的过程不稳定，进而导致拆装失败，因而需要对转动180度后的转筒101进行固定限位，具体操作如下：初始时，磁铁502与第一固定板5磁吸，当转筒101向上转动180度后，磁铁502向上转动180度与第二固定板501磁吸，以此来对转筒101固定限位。

综上，通过第一固定板5、第二固定板501与磁铁502磁吸配合，能够对转动后的转筒101进行固定，从而使得吸盘的拆装更加稳定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于智能制造的机械手，包括有机械臂（1），其特征在于：所述机械臂（1）转动连接有对称分布的转筒（101），所述转筒（101）插接有直线分布的第一吸盘（102），所述机械臂（1）固接有气缸（103），所述气缸（103）的伸缩端固接有升降架（104），所述升降架（104）固接有对称分布的齿条（105），所述转筒（101）固接有齿轮（106），所述齿轮（106）与相邻的所述齿条（105）啮合，所述升降架（104）固接有对称分布的第一弹性伸缩组件（107），所述第一弹性伸缩组件（107）的伸缩端固接有楔形块（108），所述转筒（101）固接有第二弹性伸缩组件（1010），所述第二弹性伸缩组件（1010）的弹性系数小于所述第一弹性伸缩组件（107）的弹性系数，所述第二弹性伸缩组件（1010）固接有拆卸器（109），所述拆卸器（109）与相邻的所述楔形块（108）挤压配合，所述拆卸器（109）套在相邻的所述第一吸盘（102）的外围，所述机械臂（1）设置有自动安装新吸盘的安装组件；

所述安装组件包括有对称分布的固定杆（2），对称分布的所述固定杆（2）均固接于所述机械臂（1），所述固定杆（2）插接有沿轴向分布的第二吸盘（201），所述机械臂（1）固接有对称分布的第三弹性伸缩组件（204）和第四弹性伸缩组件（205），所述第三弹性伸缩组件（204）连接有夹具（202），所述第四弹性伸缩组件（205）通过椭圆连接块固接有锥形杆（206），所述锥形杆（206）与相邻的所述夹具（202）挤压配合，夹具（202）的两端分别设有两片对称分布的圆弧片，一端的两圆弧片包围在锥形杆（206）外围且两圆弧片之间连接有第一弹簧（203），另一端的两圆弧片包围在第二吸盘（201）外围，夹具（202）的中间与第三弹性伸缩组件（204）铰接；

还包括有连接板（207），所述连接板（207）固接于相邻的所述第三弹性伸缩组件（204）之间，所述升降架（104）向下移动能够推动连接板（207）向下移动；

所述锥形杆（206）的上段设置为扁平的柱体，所述锥形杆（206）的下段设置为扁平的倒锥体；

所述升降架（104）最高点与所述连接板（207）最高点之间的距离大于所述齿条（105）最低点与所述齿轮（106）之间的距离。

2.根据权利要求1所述的用于智能制造的机械手，其特征在于：还包括有对称分布的连杆（3），所述连杆（3）均固接于所述机械臂（1），所述机械臂（1）的底端固定连接有收集箱（301），所述收集箱（301）位于第一吸盘（102）的正下方。

3.根据权利要求2所述的用于智能制造的机械手，其特征在于：还包括有滑杆（4），所述滑杆（4）滑动连接于所述固定杆（2）内部，所述固定杆（2）与相邻的所述滑杆（4）之间固接有第二弹簧（401），所述滑杆（4）固接有转珠（402）。

4.根据权利要求3所述的用于智能制造的机械手，其特征在于：还包括有对称分布的第一固定板（5），对称分布的所述第一固定板（5）均固接于所述机械臂（1），所述机械臂（1）靠近所述第一固定板（5）的一侧固接有对称分布的第二固定板（501），所述第一固定板（5）和所述第二固定板（501）均为铁板，所述转筒（101）固接有磁铁（502），所述第一固定板（5）、第二固定板（501）分别与所述磁铁（502）磁吸配合。