CN206156624U - 多自由度吊装机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多自由度吊装机械手，包括底座、设置在所述底座上的立柱和设置在所述立柱上的机械手结构，所述机械手结构包括第一旋转机构、第二旋转机构、上下滑动机构、悬臂机构、减速电机、摆臂机构和机头。本实用新型的结构设计合理，其减少了油压缸的使用，从而可以避免油压缸带来的技术不足，一定程度上提高了工作效率，同时其可有效的提高吊装机的工作范围和重物起吊的定位精度，也可以减少吊机的噪声，提高了使用稳定性和安全系数，适用性强且实用生好。

Description

多自由度吊装机械手

技术领域

本实用新型属于机械设备技术领域，具体涉及一种多自由度吊装机械手。

背景技术

目前国内的小型起重设备是由起重臂、转台、机架、支腿等部分组成。通过吊臂变幅、伸缩、卷扬等机构的动作来实现小吊车的机械动作，通过不同动作的组合实现起重作业，其存在着诸多的缺陷：吊臂的摆幅常用液压缸的伸缩来控制，需人手来压液压杆来控制油缸的伸缩，效率低，特别费时费力，而且液压油的泄露无法完全避免，造成工作环境的污染；卷扬机构的运动过程噪声大，定位精度低，重物容易在起升过程中摆动、旋转，而且安全系数不高；结构单一，吊臂运动范围小，不能将重物同时实现多方向的移动功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种设计合理、使用稳定性好且适用性强的多自由度吊装机械手。

实现本实用新型目的的技术方案是一种多自由度吊装机械手，包括底座、设置在所述底座上的立柱和设置在所述立柱上的机械手结构，所述机械手结构包括第一旋转机构、第二旋转机构、上下滑动机构、悬臂机构、减速电机、摆臂机构和机头，所述第一旋转机构设置在所述立柱的顶部，所述上下滑动机构设置在所述第一旋转机构的顶部且所述上下滑动机构包括导向块和移动块，所述移动块与减速电机通过驱动齿条活动连接，所述悬臂机构包括第一连杆、第二连杆、复位拉簧和三角形连接块，所述第一连杆的左端通过第一铰链轴连接在导向块的上端，所述第二连杆的左端通 过第二铰链轴连接在导向块的中部，所述第一铰链轴设置在移动块的移动轨迹顶端，所述第二铰链轴设置在移动块的移动轨迹上，所述复位弹簧的两端分别设置在所述第二连杆的右端与导向块上，所述第一连杆的右端和第二连杆的右端分别连接在三角形连接块的两个顶角处，所述摆臂机构包括第三连杆、第四连杆，所述第三连杆的顶部连接在三角形连接块的一个顶角处且与第二连杆的端部相连接，所述第四连杆的顶部连接在三角形连接块的剩余顶角处，所述第三连杆和第四连杆的底端均与第二旋转机构相连接，所述机头连接在第二旋转机构上。

还设有摆幅调整机构，所述摆幅调整机构包括第五连杆和第六连杆，所述第五连杆的左端通过第三铰链轴连接在在移动块上，所述第五连杆的右端连接在第三连杆的顶部，所述第六连杆的顶端连接在第二连杆的左臂，所述第六连杆的底端连接在第三铰链轴上。

在所述导向块的侧面上设有竖向导滑槽，所述移动块为L型结构，在L型移动块的竖杆上设有与所述竖向导滑槽相配合的导滑凸块，在L型移动块的竖杆外侧面设有齿槽，在L型移动块的横杆上设有条形槽孔，所述第三铰链轴设置在所述条形槽孔内。

所述第一旋转机构包括吊装转塔，设置在所述吊装转塔上的转动轴底座，在所述转动轴底座的对称侧边上设有转动夹板，所述转动夹板通过螺钉固定在转动轴底座的侧面上，在所述转动轴底板内自下而上依次设有第一深沟球轴承、第一隔套、第一推力球轴承、第一轴承套和固定螺母，所述立柱固定在吊装转塔的底部且所述上下滑动机构的导向块底部卡固在两个转动夹板之间。

所述第二旋转机构包括T字形旋转块、套设在T字形旋转块竖杆外侧的第二轴承承和用于将第二轴承套固定在T字形旋转块上的锁位螺母，在所述第二轴承套与T字形旋转块的竖杆之间自上而下依次设有第二深沟球轴承、第二推力球轴承、第二隔套和第三深沟球轴承，所述机头设置在T字形旋转块的竖杆底端，所述第三连杆和第四连杆设置在T字形旋转块的横杆两端。

所述机头包括机头座、设置在所述机头座两侧面上的手柄、设置在所 述机头座左侧面的复位按钮和操作摇杆和设置在机头座右端的吊装挂轴，所述机头座的顶面与第二旋转机构的T字形旋转块竖杆相连接。

还设有与所述减速电机相连接的减速箱。

本实用新型具有积极的效果：本实用新型的结构设计合理，其减少了油压缸的使用，从而可以避免油压缸带来的技术不足，一定程度上提高了工作效率，同时其可有效的提高吊装机的工作范围和重物起吊的定位精度，传统的起重机的上下机构为卷扬机的形式，即卷扬滚筒对吊绳的收放来控制重物的上升或下降，卷扬机构噪声大，运行不平稳，但这个机械手起重上下控制是靠齿轮齿条机构来实现的，运行平稳，容易控制，从而也可以减少吊机的噪声，提高了使用稳定性和安全系数，适用性强且实用生好。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的上下滑动机构中移动块的结构示意图；

图3为本实用新型的第一旋转机构的爆炸示意图；

图4为本实用新型的第二旋转机构的结构示意图；

图5为本实用新型的机头结构示意图。

具体实施方式

(实施例1)

图1至图5显示了本实用新型的一种具体实施方式，其中图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的上下滑动机构中移动块的结构示意图；图3为本实用新型的第一旋转机构的爆炸示意图；图4为本实用新型的第二旋转机构的结构示意图；图5为本实用新型的机头结构示意图。

见图1至图5，一种多自由度吊装机械手，包括底座1、设置在所述底座1上的立柱2和设置在所述立柱2上的机械手结构，所述机械手结构包括第一旋转机构3、第二旋转机构4、上下滑动机构5、悬臂机构6、减速 电机7、摆臂机构8和机头9，所述第一旋转机构3设置在所述立柱2的顶部，所述上下滑动机构5设置在所述第一旋转机构3的顶部且所述上下滑动机构5包括导向块51和移动块52，所述移动块52与减速电机7通过驱动齿条活动连接，所述悬臂机构6包括第一连杆61、第二连杆62、复位拉簧63和三角形连接块64，所述第一连杆61的左端通过第一铰链轴65连接在导向块51的上端，所述第二连杆62的左端通过第二铰链轴66连接在导向块51的中部，所述第一铰链轴设置在移动块的移动轨迹顶端，所述第二铰链轴设置在移动块的移动轨迹上，所述复位弹簧63的两端分别设置在所述第二连杆62的右端与导向块51上，所述第一连杆61的右端和第二连杆62的右端分别连接在三角形连接块64的两个顶角处，所述摆臂机构8包括第三连杆81、第四连杆82，所述第三连杆81的顶部连接在三角形连接块64的一个顶角处且与第二连杆62的端部相连接，所述第四连杆82的顶部连接在三角形连接块64的剩余顶角处，所述第三连杆81和第四连杆82的底端均与第二旋转机构4相连接，所述机头9连接在第二旋转机构4上。用稳定的四边形连杆机构取代用油缸的伸缩机构来控制悬臂摆幅的变化，此结构稳定可靠，改变悬臂摆幅的效率高，在提升重物的过程中可随意变换摆臂的姿态，操作简单，适用多种工作环境的重物移载；

该吊装机械手在立柱和机头的位置分别有旋转机构，旋转角度均为360°吊装机头能以立柱做自转或公转，增加了吊装机的工作范围，同时机头的旋转能把起重物按需求任意的角度摆放，省去重复装吊；

重物的起升过程采用减速电机输出，齿轮齿条传动，起重上升过程平稳、安全、噪声小；

上升起重过程采用无级变速摇杆控制，操纵感强，上下运动控制精准、平稳；

结构简单紧凑，占用空间小。

还设有摆幅调整机构10，所述摆幅调整机构10包括第五连杆101和第六连杆102，所述第五连杆101的左端通过第三铰链轴103连接在在移动块52上，所述第五连杆101的右端连接在第三连杆81的顶部，所述第六连杆102的顶端连接在第二连杆62的左臂，所述第六连杆102的底端连接在第 三铰链轴103上。

在所述导向块51的侧面上设有竖向导滑槽53，所述移动块52为L型结构，在L型移动块的竖杆上设有与所述竖向导滑槽相配合的导滑凸块54，在L型移动块的竖杆外侧面设有齿槽55，在L型移动块的横杆上设有条形槽孔56，所述第三铰链轴103设置在所述条形槽孔56内。

所述第一旋转机构3包括吊装转塔31，设置在所述吊装转塔31上的转动轴底座32，在所述转动轴底座32的对称侧边上设有转动夹板33，所述转动夹板33通过螺钉固定在转动轴底座32的侧面上，在所述转动轴底板内自下而上依次设有第一深沟球轴承34、第一隔套35、第一推力球轴承36、第一轴承套37和固定螺母38，所述立柱固定在吊装转塔的底部且所述上下滑动机构的导向块底部卡固在两个转动夹板之间。

所述第二旋转机构4包括T字形旋转块41、套设在T字形旋转块41竖杆外侧的第二轴承承42和用于将第二轴承套42固定在T字形旋转块41上的锁位螺母43，在所述第二轴承套与T字形旋转块的竖杆之间自上而下依次设有第二深沟球轴承44、第二推力球轴承45、第二隔套46和第三深沟球轴承47，所述机头设置在T字形旋转块的竖杆底端，所述第三连杆和第四连杆设置在T字形旋转块的横杆两端。

所述机头9包括机头座91、设置在所述机头座两侧面上的手柄92、设置在所述机头座左侧面的复位按钮93和操作摇杆94和设置在机头座右端的吊装挂轴95，所述机头座的顶面与第二旋转机构的T字形旋转块竖杆相连接。

还设有与所述减速电机相连接的减速箱。

其中第一旋转机构的工作原理如下：

吊装转塔固定在立柱上不动，轴承套、转动轴座板、转动夹板这三个零件为刚性连接，其中轴承套内装有轴承，下端采用个深沟球轴承，中间采用一个推力球轴承，并用隔套隔开下端的深沟球轴承，让下端的深沟球轴承的内圈与隔套接触，上端采用一个深沟球轴承，并用轴承压环压住轴承内圈，上端再锁上圆螺母和卡簧。深沟球轴承主要承受径向载荷，推力球轴承主要承受轴向载荷。旋转过程中深沟球轴承的内部和推力球轴承下 圈不动，深沟球轴承的外圈和推力球轴承的上圈会随着机构的旋转一起旋转。此机构很好的分配了受力情况，提高机构的使用寿命和稳定性能，也可用于其他设备受力方向主要为轴向和径向力的旋转运动中。

上下滑动机构的工作原理如下：

传动箱输出齿轮的正反转带动齿条副运动使整个滑动机构上做上下运动，滑动机构上的4个滚轮在滑槽中滚动。

悬臂机构、摆幅调整机构、摆臂机构工作原理如下：

该3个机构均为平行四边形机构，其中摆幅调整机构的一个第三铰链轴可在移动块的条形槽孔中滑动。

第二旋转机构的工作原理与第一旋转机构相同。

整个机械手的工作原理如下：

操作机头上的操作摇杆，控制减速电机转动，运转传动到减速箱再传动到输出齿轮上，输出齿轮带动齿条，使上下滑动机构上(下)运动，上下滑动机构的腹板支撑摆幅调整机构的一个铰链，在通过连杆6把力传递到悬臂机构，此时悬臂机构会绕着第一铰链轴和第二铰链轴转动，而悬臂机构的另一端会上升从而带动摆臂机构的上升，达到机头起重或移载在目的。在使用过程中同时手动摆动机头来控制机械手的姿态。

吊装机械手工作使用说明：

首先重物用吊装带挂在吊装挂轴上，手握机头手柄，然后控制操作杆(操作杆上推则机头向上运动，反之则向下运动，操作摇杆的摆动幅度来控制上升下降的速度)当重物提升到需要位置时，松掉摇杆，摇杆会自己复位到零点，机头停止运动。在重物提升或下降过程中可随时手动控制机头的方向使重物按需要的方向摆放；同时也可控制摆臂的摆幅使重物摆放在需要的位置。

本实用新型的结构设计合理，其减少了油压缸的使用，从而可以避免油压缸带来的技术不足，一定程度上提高了工作效率，同时其可有效的提高吊装机的工作范围和重物起吊的定位精度，传统的起重机的上下机构为卷扬机的形式，即卷扬滚筒对吊绳的收放来控制重物的上升或下降，卷扬机构噪声大，运行不平稳，但这个机械手起重上下控制是靠齿轮齿条机构 来实现的，运行平稳，容易控制从而也可以减少吊机的噪声，提高了使用稳定性和安全系数，适用性强且实用生好。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种多自由度吊装机械手，包括底座、设置在所述底座上的立柱和设置在所述立柱上的机械手结构，其特征在于：所述机械手结构包括第一旋转机构、第二旋转机构、上下滑动机构、悬臂机构、减速电机、摆臂机构和机头，所述第一旋转机构设置在所述立柱的顶部，所述上下滑动机构设置在所述第一旋转机构的顶部且所述上下滑动机构包括导向块和移动块，所述移动块与减速电机通过驱动齿条活动连接，所述悬臂机构包括第一连杆、第二连杆、复位拉簧和三角形连接块，所述第一连杆的左端通过第一铰链轴连接在导向块的上端，所述第二连杆的左端通过第二铰链轴连接在导向块的中部，所述第一铰链轴设置在移动块的移动轨迹顶端，所述第二铰链轴设置在移动块的移动轨迹上，所述复位弹簧的两端分别设置在所述第二连杆的右端与导向块上，所述第一连杆的右端和第二连杆的右端分别连接在三角形连接块的两个顶角处，所述摆臂机构包括第三连杆、第四连杆，所述第三连杆的顶部连接在三角形连接块的一个顶角处且与第二连杆的端部相连接，所述第四连杆的顶部连接在三角形连接块的剩余顶角处，所述第三连杆和第四连杆的底端均与第二旋转机构相连接，所述机头连接在第二旋转机构上。

2.根据权利要求1所述的多自由度吊装机械手，其特征在于：还设有摆幅调整机构，所述摆幅调整机构包括第五连杆和第六连杆，所述第五连杆的左端通过第三铰链轴连接在移动块上，所述第五连杆的右端连接在第三连杆的顶部，所述第六连杆的顶端连接在第二连杆的左臂，所述第六连杆的底端连接在第三铰链轴上。

3.根据权利要求2所述的多自由度吊装机械手，其特征在于：在所述导向块的侧面上设有竖向导滑槽，所述移动块为L型结构，在L型移动块的竖杆上设有与所述竖向导滑槽相配合的导滑凸块，在L型移动块的竖杆外侧面设有齿槽，在L型移动块的横杆上设有条形槽孔，所述第三铰链轴设置在所述条形槽孔内。

4.根据权利要求3所述的多自由度吊装机械手，其特征在于：所述第 一旋转机构包括吊装转塔，设置在所述吊装转塔上的转动轴底座，在所述转动轴底座的对称侧边上设有转动夹板，所述转动夹板通过螺钉固定在转动轴底座的侧面上，在所述转动轴底板内自下而上依次设有第一深沟球轴承、第一隔套、第一推力球轴承、第一轴承套和固定螺母，所述立柱固定在吊装转塔的底部且所述上下滑动机构的导向块底部卡固在两个转动夹板之间。

5.根据权利要求4所述的多自由度吊装机械手，其特征在于：所述第二旋转机构包括T字形旋转块、套设在T字形旋转块竖杆外侧的第二轴承和用于将第二轴承套固定在T字形旋转块上的锁位螺母，在所述第二轴承套与T字形旋转块的竖杆之间自上而下依次设有第二深沟球轴承、第二推力球轴承、第二隔套和第三深沟球轴承，所述机头设置在T字形旋转块的竖杆底端，所述第三连杆和第四连杆设置在T字形旋转块的横杆两端。

6.根据权利要求5所述的多自由度吊装机械手，其特征在于：所述机头包括机头座、设置在所述机头座两侧面上的手柄、设置在所述机头座左侧面的复位按钮和操作摇杆和设置在机头座右端的吊装挂轴，所述机头座的顶面与第二旋转机构的T字形旋转块竖杆相连接。

7.根据权利要求6所述的多自由度吊装机械手，其特征在于：还设有与所述减速电机相连接的减速箱。