CN206899240U - 一种三自由度立式机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三自由度立式机械手包括机身机构、摆动手臂机构、旋转腕部机构和手部夹持机构。机身机构上端与摆动手臂机构铰接，摆动手臂机构前端与旋转腕部机构固定连接，旋转腕部机构前端与手部夹持机构转动连接。手部夹持机构设有用于夹持物品的手爪。机身机构包括底座、下立柱、上立柱和固定板。底座上表面与下立柱下端固定连接，下立柱上端与固定板下表面固定连接，固定板上表面与上立柱下端固定连接。本实用新型采用三自由度结构，结构简单、制造成本较低，采用液压驱动装置，手爪的抓取力量大且稳定，能够抓取较重的物料。而且机械手腕部增加了旋转机构，可360度调节手爪的抓取角度，大大增加了使用过程中的准确性和灵活性。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种三自由度立式机械手。
背景技术
多自由度机械手是一种模仿人手臂形状与功能，按照给定的程序或要求自动地完成物体 （材料、工件、零件或工具等）传送或操作作业的机械装置，它能在一定程度上代替人进行繁重、危险的手工作业。多自由度机械手可实现对不同尺寸、形状的高温工件的夹取，具有灵活度高和耐久力强的特点，能在恶劣的工作环境下进行长时间的连续工作，因此广泛运用于机械、冶金、电子等行业，
现有大多数的机械手在使用过程中往往会存在设备结构较复杂、抓取角度调整范围有限等缺点，导致这些机械手能够适应的工作环境较少，无法在一些复杂的工况下进行搬运工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种三自由度立式机械手，以解决设备结构较复杂、抓取角度调整范围有限等问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：三自由度立式机械手包括机身机构、摆动手臂机构、旋转腕部机构和手部夹持机构。机身机构上端与摆动手臂机构铰接，摆动手臂机构前端与旋转腕部机构固定连接，旋转腕部机构前端与手部夹持机构转动连接。
所述机身机构包括底座、下立柱、上立柱和固定板；底座上表面与下立柱下端固定连接，下立柱上端与固定板下表面固定连接，固定板上表面与上立柱下端固定连接，机身机构对摆动手臂机构、旋转腕部机构和手部夹持机构起支撑作用。
所述摆动手臂机构包括第二液压缸、配重块、悬臂、悬臂连接板和悬臂连接部，悬臂后端与配重块通过螺栓可拆卸固定连接，悬臂底面向下固定连接有悬臂连接部，悬臂前端与悬臂连接板固定连接，第二液压缸下端竖向铰接在固定板上表面，第二液压缸伸缩杆通过第一圆柱销竖向铰接在悬臂连接部，悬臂连接部与上立柱上端通过第二圆柱销铰接,第二液压缸伸缩杆上下移动带动悬臂，悬臂带动旋转腕部机构及手部夹持机构上下摆动。
所述旋转腕部机构设置在摆动手臂机构的前端，连接摆动手臂机构与手部夹持机构，并实现手部夹持机构的旋转运动；旋转腕部机构包括电动机、联轴器和电动机箱体，电动机箱体与悬臂连接板可拆卸固定连接，电动机固定安装在电动机箱体内，通过螺栓固定连接到电动机箱体的后侧板，当电动机工作时联轴器带动手部夹持机构一同旋转。
所述手部夹持机构包括手爪、指座、第一液压缸、第一液压缸伸缩杆、第一液压缸箱体、液压缸箱体连接轴、连接座和液压缸轴承；手爪包括上手指和下手指，上手指和下手指均呈拐臂形状，上手指和下手指的拐角处分别通过固定销连接于指座，上手指和下手指与第一液压缸伸缩杆相连接的一端分别设有活动槽，第一液压缸伸缩杆前端固定连接有连接销，连接销穿过上手指活动槽和下手指活动槽。指座与第一液压缸箱体前端固定连接，液压缸箱体后端中心设有液压缸箱体连接轴，液压缸箱体连接轴与电动机输出轴通过联轴器同轴连接，液压缸箱体连接轴与电动机箱体前侧板之间通过轴承转动连接，液压缸箱体与连接座通过液压缸轴承转动连接，电动机箱体与连接座通过螺栓固定连接。第一液压缸带动第一液压缸伸缩杆做前后往复运动，第一液压缸伸缩杆带动手爪的开合做夹紧运动。
所述三自由度立式机械手第一自由度为手爪张合，第二自由度为腕部机构旋转，第三自由度为手臂机构上下摆动。
本实用新型由机身机构、摆动手臂机构、旋转腕部机构和手部夹持机构组成，每个机构结构简单、整体部件少，因此本实用新型结构比较简单、制造成本较低。本实用新型采用液压驱动装置，手爪的抓取力量大且稳定，能够抓取较重的物料。机械手腕部增加了旋转机构，可360度调节手爪的抓取角度，大大增加了使用过程中的准确性和灵活性。悬臂采用液压缸驱动装置，带动手爪上下摆动，使手爪可抓取摆放在不同高度的物件，因此增加了机械手的使用范围。悬臂后端设有可拆卸固定连接的配重块，根据抓取物件的重量配备相应重量的配重块来平衡悬臂，使以第二圆柱销为支撑点的前侧力矩与后侧部分力矩相抵消，因此使用较小的力量能带动比较重的物件，减少了第二液压缸伸缩杆的承重压力，且能增加工作过程中机械臂的平衡稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大示意图；
图3是图1中B处的局部放大示意图。
图中所示：1-手爪，2-固定销，3-指座，4-第一液压缸伸缩杆，5-第一液压缸箱体，6-第一液压缸，7-连接座，8-液压缸轴承，9-轴承，10-联轴器挡套，11-联轴器，12-电动机，13-电动机箱体，14-悬臂连接板，15-第一圆柱销，16-第二圆柱销，17-悬臂，18-配重块，19-悬臂连接部，20-第二液压缸，21-第二液压缸伸缩杆，22-上立柱，23-固定板，24-下立柱，25-底座，26-活动槽，27-液压缸箱体连接轴，101-上手指，102-下手指。
具体实施方式
以卡抓所在一端为前端，结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
如图1-3所示，三自由度立式机械手包括机身机构、摆动手臂机构、旋转腕部机构和手部夹持机构。
机身机构上端与摆动手臂机构铰接，摆动手臂机构前端与旋转腕部机构固定连接，旋转腕部机构前端与手部夹持机构转动连接。
所述机身机构包括底座25、下立柱24、上立柱22和固定板23；底座25上表面与下立柱24下端固定连接，下立柱24上端与固定板23下表面固定连接，固定板23上表面与上立柱22下端固定连接，机身机构对摆动手臂机构、旋转腕部机构和手部夹持机构起支撑作用。
所述摆动手臂机构包括第二液压缸20、配重块18、悬臂17、悬臂连接板14和悬臂连接部19，悬臂17后端与配重块18通过螺栓可拆卸固定连接，悬臂17底面向下固定连接有悬臂连接部19，悬臂17前端与悬臂连接板14固定连接，第二液压缸20下端竖向铰接在固定板23上表面，第二液压缸伸缩杆21通过第一圆柱销15竖向铰接在悬臂连接部19上，悬臂连接部19与上立柱22上端通过第二圆柱销16铰接；第二液压缸伸缩杆21上下移动带动悬臂，悬臂带动旋转腕部机构及手部夹持机构上下摆动。摆动手臂机构底部通过第二圆柱销16与机身机构相铰接。
所述旋转腕部机构设置在摆动手臂机构的前端，与摆动手臂机构通过螺栓可拆卸固定连接，旋转腕部机构连接摆动手臂机构与手部夹持机构，并实现手部夹持机构的旋转运动。旋转腕部机构包括电动机12、联轴器11和电动机箱体13，电动机箱体13与悬臂连接板14通过螺栓可拆卸固定连接，电动机12固定安装在电动机箱体13内，电动机12通过螺栓连接到电动机箱体13的后侧板，当电动机12工作时联轴器11带动手部夹持机构一同旋转。
所述手部夹持机构包括手爪1、指座3、第一液压缸6、第一液压缸伸缩杆4、第一液压缸箱体5、液压缸箱体连接轴27、连接座7和液压缸轴承8。手爪1包括上手指101和下手指102，上手指101和下手指102均呈拐臂形状，上手指101和下手指102的拐角处分别通过固定销2连接于指座3，上手指101和下手指102与第一液压缸伸缩杆4相连接的一端分别设有活动槽26，第一液压缸伸缩杆4前端固定连接有连接销，连接销穿过上手指101活动槽和下手指102活动槽。指座3与第一液压缸箱体5前端固定连接，液压缸箱体5后端中心设有液压缸箱体连接轴27，液压缸箱体连接轴27与电动机12输出轴通过联轴器11同轴连接，液压缸箱体连接轴27与电动机箱体13前侧板之间通过轴承9转动连接，液压缸箱体5与连接座7通过液压缸轴承8转动连接，电动机箱体13与连接座7通过螺栓固定连接。手部夹持机构与旋转腕部机构通过联轴器和液压缸箱体连接轴转动连接。第一液压缸6带动第一液压缸伸缩杆4做前后往复运动，第一液压缸伸缩杆4带动手爪的开合做夹紧运动。
所述三自由度立式机械手第一自由度为手爪1张合，第二自由度为腕部机构旋转，第三自由度为手臂机构上下摆动。
本实用新型的工作原理及过程为：一液压缸伸缩杆4往前移动使手爪完全张开，悬臂17在第二液压缸20的驱动作用下将手爪的上下位置调整到与待抓取物件相对应的高度，在电动机12的驱动作用下将手爪的抓取角度调整到合适角度后一液压缸伸缩杆4往后移动使手爪夹紧抓取物件。抓取物件后在第二液压缸20的驱动作用下将手爪的上下位置调整到与物件待放位置相对应的高度，在电动机12的驱动作用下将手爪的角度调整到适合放下物件的角度后一液压缸伸缩杆4再往前移动使手爪张开放下物件。
以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种三自由度立式机械手，其特征在于：包括机身机构、摆动手臂机构、旋转腕部机构和手部夹持机构；机身机构上端与摆动手臂机构铰接，摆动手臂机构前端与旋转腕部机构固定连接，旋转腕部机构前端与手部夹持机构转动连接；
手部夹持机构设有用于夹持物品的手爪；
所述机身机构包括底座、下立柱、上立柱和固定板；底座上表面与下立柱下端固定连接，下立柱上端与固定板下表面固定连接，固定板上表面与上立柱下端固定连接；
所述摆动手臂机构包括第二液压缸、配重块、悬臂、悬臂连接板和悬臂连接部，悬臂后端与配重块通过螺栓可拆卸固定连接，悬臂底面向下固定连接有悬臂连接部，悬臂前端与悬臂连接板固定连接，第二液压缸下端竖向铰接在固定板上表面，第二液压缸伸缩杆通过第一圆柱销竖向铰接在悬臂连接部，悬臂连接部与上立柱上端通过第二圆柱销铰接；
所述旋转腕部机构包括电动机、联轴器和电动机箱体，电动机箱体与悬臂连接板可拆卸固定连接，电动机固定安装在电动机箱体内，通过螺栓固定连接到电动机箱体的后侧板；
所述手部夹持机构包括手爪、指座、第一液压缸、第一液压缸伸缩杆、第一液压缸箱体、液压缸箱体连接轴、连接座和液压缸轴承；手爪包括上手指和下手指，上手指和下手指均呈拐臂形状，上手指和下手指的拐角处分别通过固定销连接于指座，上手指和下手指与第一液压缸伸缩杆相连接的一端分别设有活动槽，第一液压缸伸缩杆前端固定连接有连接销，连接销穿过上手指活动槽和下手指活动槽，指座与第一液压缸箱体前端固定连接，液压缸箱体后端中心设有液压缸箱体连接轴，液压缸箱体连接轴与电动机输出轴通过联轴器同轴连接，液压缸箱体连接轴与电动机箱体前侧板之间通过轴承转动连接，液压缸箱体与连接座通过液压缸轴承转动连接，电动机箱体与连接座通过螺栓固定连接。
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