CN220807376U - 一种硬臂助力机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种硬臂助力机械手，属于机械技术领域。它解决了现有机械手安全性欠佳的问题。本硬臂助力机械手包括竖直设置的立柱、设于立柱一侧的操作臂和设置在操作臂和立柱之间的连接臂，操作臂下端设有电磁铁，连接臂呈斜向下设置，连接臂两端均通过水平设置的转轴分别与立柱上端和操作臂上端铰接，立柱上设有支座和带自锁功能的电机，电机固定在支座上，支座上转动设有与电机主轴同轴的丝杠，丝杠处于连接臂和电机之间，且电机连接丝杠下端；丝杠上安装有螺母，螺母和支座均通过水平设置的轴件分别与连接臂上端和立柱铰接，轴件和转轴两者轴线平行设置；还包括用于给电磁铁供电的蓄电池。本硬臂助力机械手安全性高。

Description

一种硬臂助力机械手

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种机械手，特别是一种硬臂助力机械手。

背景技术

定子是电机的重要组成部分，目前定子在特定工位加工成型后，再转移至装配线与转子等部件进行组装。针对大电机，定子的重量可以达到400～500吨，对此一般采用机械手对定子进行转运。

现有机械手如中国专利库公开的一种适用于铁制工件的自动抓取及码垛系统（申请号：201620074641.6），包括运送铁制工件的输送线、码垛机器人和码垛托盘；所述码垛机器人上设有抓手，所述抓手包括自上而下依次连接的法兰盘、水平设置的钢管、支架框体和塑料挡板，所述支架框体内部设有竖直放置的气缸和电磁铁，所述气缸的活动杆向下延伸并连接至所述电磁铁的上端；所述码垛机器人控制所述抓手的动作，当所述抓手移动至所述输送线上的铁制工件的正上方时，所述气缸的活动杆向下伸长，且带动所述电磁铁向下移动至所述塑料挡板，将所述输送线上位于所述塑料挡板下方的所述铁制工件通过电磁吸力抓起，然后所述抓手移动至所述码垛托盘上，再将所述气缸的活动杆收回，释放对所述铁制工件失去与所述电磁铁间的电磁吸力，并落在所述码垛托盘上。

上述系统利用气缸和电磁铁配合来抬起或放下铁制工件，由于气缸和电磁铁分别由工厂统一供气和供电，当出现突然断气或断电时，较重的铁制工件会快速下坠，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种安全性高的硬臂助力机械手。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种硬臂助力机械手，包括竖直设置的立柱、设于立柱一侧的操作臂和设置在操作臂和立柱之间的连接臂，操作臂下端设有电磁铁，连接臂呈斜向下设置，连接臂两端均通过水平设置的转轴分别与立柱上端和操作臂上端铰接，其特征在于，立柱上设有支座和带自锁功能的电机，电机固定在支座上，支座上转动设有与电机主轴同轴的丝杠，丝杠处于连接臂和电机之间，且电机连接丝杠下端；丝杠上安装有螺母，螺母和支座均通过水平设置的轴件分别与连接臂上端和立柱铰接，且轴件和转轴两者轴线平行设置；本机械手还包括用于给电磁铁供电的蓄电池。

使用时，电磁铁用于吸附定子；电机通过丝杠和螺母配合带动连接臂上下摆动，实现定子抬起或放下。

通过设置蓄电池为电磁铁单独供电以及电机带自锁功能，这样便可有效避免工厂突然停电导致机械手失效定子掉落，从而有效避免安全事故发生，具有安全性高的优点。

在上述的硬臂助力机械手中，上述的电磁铁和操作臂之间设有连接座，连接座通过水平设置的连接轴与操作臂铰接，且连接轴和转轴两者轴线平行设置；电磁铁固定在连接座上，操作臂上还设有用于驱动连接座摆动的摆动气缸，并在摆动气缸作用下，电磁铁在竖直和水平这两方向来回切换。在电磁铁驱动下，定子可由水平放置自动切换成竖直放置，以满足加工工况。

在上述的硬臂助力机械手中，操作臂包括水平设置的上臂和竖直设置的下臂，且上臂和下臂均呈杆状；上臂的一端与连接臂的下端铰接，下臂的下端连接上述电磁铁，下臂的上端通过第一连接结构与上臂的另一端转动连接以使下臂能绕自身中心轴线转动，上臂和下臂之间还设有将下臂锁定在旋转位置的第一锁紧机构。下臂相对于上臂竖直转动，以调整电磁铁水平位置来适配不同摆放位置的电磁铁，不仅实用，而且方便。

在上述的硬臂助力机械手中，下臂呈中空状，第一连接结构包括同轴设置在下臂中的绕轴，绕轴下端通过滚珠轴承转动支撑在下臂中，绕轴上端伸出下臂并与上臂固连。

在上述的硬臂助力机械手中，第一连接结构还包括水平设置的回转支承，回转支承设置在上臂和下臂之间并套在绕轴上，且回转支承的内圈和外圈分别与上臂和下臂固连。在滚珠轴承和回转支承共同配合下，有效提高上臂和下臂连接处受力，提高机械手结构和工作稳定性。

在上述的硬臂助力机械手中，第一锁紧机构包括同轴固定在下臂上的刹车片，刹车片上成型有一圈竖直贯穿设置的锁止孔，刹车片上方竖直设有形状和尺寸均与锁止孔匹配的锁止块，且转动下臂可使锁止孔依次对齐锁止块，上臂上安装有用于驱动锁止块升降的驱动机构。采用上述设计，具有结构简单、工作稳定等优点。

在上述的硬臂助力机械手中，下臂上端外壁上成型有与下臂同轴的环形座，回转支承的外圈通过一圈呈竖直设置的螺丝与环形座固连，刹车片呈环状并夹紧定位在回转支承外圈和环形座之间，刹车片上设有供螺丝杆部穿过的让位孔，让位孔和螺丝数量相同且位置一一对应。刹车片夹紧定位在回转支承外圈和环形座之间，不仅方便组装，而且可降低各零部件之间的距离，使整体结构变的较为紧凑。

在上述的硬臂助力机械手中，驱动机构包括伸缩气缸和光轴导轨滑块结构，光轴导轨滑块结构包括竖直设置的光轴，且光轴的上下两端分别与伸缩气缸的活塞杆和锁止块固连。

在上述的硬臂助力机械手中，上臂包括呈杆状且水平设置的主体和设置在主体上侧且与连接臂铰接的定位座，主体通过第二连接结构转动设置在定位座上，主体的旋转轴线呈竖直设置，且主体的旋转轴线与下臂的中心轴线处于同一竖直平面内，主体和定位座之间还设有将主体锁定在旋转位置的第二锁紧机构。采用上述设计，使下臂可单独水平摆动，以适配更多工况。

在上述的硬臂助力机械手中，立柱包括同轴设置的定位柱和与连接臂铰接的活动柱，且上述支座设置在活动柱上；活动柱的下端通过第三连接结构与定位柱的上端转动连接以使活动柱能绕自身中心轴线转动，活动柱和定位柱之间还设有将活动柱锁定在旋转位置的第三锁紧机构，以进一步加强机械手活动范围，提高实用性。

与现有技术相比，本硬臂助力机械手具有以下优点：

1、通过设置蓄电池为电磁铁单独供电以及电机带自锁功能，这样便可有效避免工厂突然停电导致机械手失效定子掉落，从而有效避免安全事故发生，具有安全性高的优点。

2、刹车片夹紧定位在回转支承外圈和环形座之间，不仅方便组装，而且可降低各零部件之间的距离，使整体结构变的较为紧凑。

附图说明

图1是本硬臂助力机械手的结构示意图。

图2是上臂和下臂连接的立体示意图。

图3是电机与连接臂的连接示意图。

图4是上臂和下臂连接的剖视示意图。

图中，1、立柱；1a、定位柱；1b、活动柱；1c、第三连接结构；2、操作臂；2a、上臂；2a1、主体；2a2、定位座；2a3、第二连接结构；2b、下臂；2b1、环形座；2c、绕轴；2d、滚珠轴承；2e、回转支承；2f、刹车片；2f1、锁止孔；2g、锁止块；2h、伸缩气缸；2i、光轴；3、连接臂；4、电磁铁；5、转轴；6、支座；7、电机；8、丝杠；9、螺母；10、轴件；11、连接座；12、连接轴；13、摆动气缸；14、气罐。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本硬臂助力机械手包括竖直设置的立柱1、设于立柱1一侧的操作臂2和设置在操作臂2和立柱1之间的连接臂3。

其中，

操作臂2下端设有电磁铁4，连接臂3呈斜向下设置，连接臂3上下两端均通过水平设置的转轴5分别与立柱1上端和操作臂2上端铰接，且立柱1上设有用于驱动连接臂3摆动的摆动机构。实际产品中，连接臂3下侧并列设置有支撑臂，支撑臂的上下两端也通过上述转轴5分别与立柱1上端和操作臂2上端铰接，且处于同一侧的两转轴5位置上下并列设置，以加强连接臂3支撑能力。

具体来说，

如图1和图3所示，摆动机构包括设置在立柱1上的支座6和带自锁功能的电机7，其中，电机7类型可以为伺服电机7或步进电机7，且优选电机7类型为伺服电机7。电机7固定在支座6上，支座6上转动设有与电机7主轴同轴的丝杠8，且实际产品中，丝杠8下端通过轴承转动支撑在支座6上。丝杠8处于连接臂3和电机7之间，电机7连接丝杠8下端，且优选电机7通过联轴器与丝杠8连接；丝杠8上安装有螺母9，螺母9和支座6均通过水平设置的轴件10分别与连接臂3上端和立柱1铰接，且轴件10和转轴5两者轴线平行设置；本机械手还包括用于给电磁铁4供电的蓄电池（未图示），蓄电池可以固定在操作臂2下端，也可以设置在本机械手一侧，其具体安装位置根据实际工况而定，没有绝对性。

使用时，电磁铁4用于吸附定子；电机7通过丝杠8和螺母9配合带动连接臂3上下摆动，实现定子抬起或放下。通过设置蓄电池为电磁铁4单独供电以及电机7带自锁功能，这样便可有效避免工厂突然停电导致机械手失效定子掉落，从而有效避免安全事故发生，具有安全性高的优点。

在本实施例中，

电磁铁4安装方式如下：如图1和图2所示，电磁铁4和操作臂2之间设有连接座11，连接座11通过水平设置的连接轴12与操作臂2铰接，且连接轴12和转轴5两者轴线平行设置。电磁铁4固定在连接座11上，操作臂2上还设有用于驱动连接座11摆动的摆动气缸13，并在摆动气缸13作用下，电磁铁4在竖直和水平这两方向来回切换。在电磁铁4驱动下，定子可由水平放置自动切换成竖直放置，以满足加工工况。其中，摆动气缸13的缸体和活塞杆均通过水平设置的安装轴分别与操作臂2和连接座11铰接，且安装轴和连接轴12两者轴线平行设置。

操作臂2结构如下：操作臂2包括水平设置的上臂2a和竖直设置的下臂2b，且上臂2a和下臂2b均呈杆状。其中，上臂2a的一端与连接臂3的下端铰接；下臂2b的下端连接上述电磁铁4，下臂2b的上端通过第一连接结构与上臂2a的另一端转动连接以使下臂2b能绕自身中心轴线转动，上臂2a和下臂2b之间还设有将下臂2b锁定在旋转位置的第一锁紧机构。下臂2b相对于上臂2a竖直转动，以调整电磁铁4水平位置来适配不同摆放位置的电磁铁4，不仅实用，而且方便。

第一连接结构具体如下：如图4所示，下臂2b呈中空状，第一连接结构包括同轴设置在下臂2b中的绕轴2c，绕轴2c下端通过滚珠轴承2d转动支撑在下臂2b中，绕轴2c上端伸出下臂2b并与上臂2a固连。优选滚动轴承有两个并沿绕轴2c轴向分布，提高绕轴2c和下臂2b连接稳定性。进一步说明，第一连接结构还包括水平设置的回转支承2e，回转支承2e设置在上臂2a和下臂2b之间并套在绕轴2c上，且回转支承2e的内圈和外圈分别与上臂2a和下臂2b固连。在滚珠轴承2d和回转支承2e共同配合下，有效提高上臂2a和下臂2b连接处受力，提高机械手结构和工作稳定性。

第一锁紧机构具体如下：如图2所示，包括同轴固定在下臂2b上的刹车片2f，刹车片2f上成型有一圈竖直贯穿设置的锁止孔2f1，刹车片2f上方竖直设有形状和尺寸均与锁止孔2f1匹配的锁止块2g，且转动下臂2b可使锁止孔2f1依次对齐锁止块2g，上臂2a上安装有用于驱动锁止块2g升降的驱动机构。优选锁止孔2f1呈圆形，锁止块2g呈与锁止孔2f1匹配的锥形。

进一步说明，下臂2b上端外壁上成型有与下臂2b同轴的环形座2b1，且环形座2b1与下臂2b为一体式结构。回转支承2e的外圈通过一圈呈竖直设置的螺丝与环形座2b1固连，刹车片2f呈环状并夹紧定位在回转支承2e外圈和环形座2b1之间，刹车片2f上设有供螺丝杆部穿过的让位孔，让位孔和螺丝数量相同且位置一一对应。刹车片2f夹紧定位在回转支承2e外圈和环形座2b1之间，不仅方便组装，而且可降低各零部件之间的距离，使整体结构变的较为紧凑。

驱动机构具体如下：包括伸缩气缸2h和光轴导轨滑块结构，其中，光轴导轨滑块结构为现有产品，能够在市场上获得。该光轴导轨滑块结构包括竖直设置的光轴2i，且光轴2i的上下两端分别与伸缩气缸2h的活塞杆和锁止块2g固连。

如图1所示，上臂2a包括定位座2a2和呈杆状且水平设置的主体2a1，主体2a1远离下臂2b的一端上侧设置上述定位座2a2，且连接臂3下端铰接在定位座2a2上。主体2a1通过第二连接结构2a3转动设置在定位座2a2上，主体2a1的旋转轴线呈竖直设置，且主体2a1的旋转轴线与下臂2b的中心轴线处于同一竖直平面内，主体2a1和定位座2a2之间还设有将主体2a1锁定在旋转位置的第二锁紧机构。采用上述设计，使下臂2b可单独水平摆动，以适配更多工况。其中，第二连接结构2a3与第一连接结构具体结构相同，只是根据不同工况进行尺寸、位置调整；第二锁紧机构与第一锁紧机构具体结构相同，只是根据不同工况进行尺寸、位置调整，因此，在此不再对第二连接结构2a3和第二锁紧机构作详细介绍。

如图1所示，立柱1包括同轴设置的定位柱1a和与连接臂3铰接的活动柱1b，其中，定位柱1a下端外壁上成型环形法兰，用于定位柱1a安装定位；支座6设置在活动柱1b上；活动柱1b的下端通过第三连接结构1c与定位柱1a的上端转动连接以使活动柱1b能绕自身中心轴线转动，活动柱1b和定位柱1a之间还设有将活动柱1b锁定在旋转位置的第三锁紧机构，以进一步加强机械手活动范围，提高实用性。其中，第三连接结构1c与第一连接结构具体结构相同，只是根据不同工况进行尺寸、位置调整；第三锁紧机构与第一锁紧机构具体结构相同，只是根据不同工况进行尺寸、位置调整，因此，在此不在再对第三连接结构1c和第三锁紧机构作详细介绍。

实际产品中，活动柱1b上还固定有气罐14，气罐14为摆动气缸13工作提供足够气体。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种硬臂助力机械手，包括竖直设置的立柱（1）、设于立柱（1）一侧的操作臂（2）和设置在操作臂（2）和立柱（1）之间的连接臂（3），操作臂（2）下端设有电磁铁（4），连接臂（3）呈斜向下设置，连接臂（3）两端均通过水平设置的转轴（5）分别与立柱（1）上端和操作臂（2）上端铰接，其特征在于，立柱（1）上设有支座（6）和带自锁功能的电机（7），电机（7）固定在支座（6）上，支座（6）上转动设有与电机（7）主轴同轴的丝杠（8），丝杠（8）处于连接臂（3）和电机（7）之间，且电机（7）连接丝杠（8）下端；丝杠（8）上安装有螺母（9），螺母（9）和支座（6）均通过水平设置的轴件（10）分别与连接臂（3）上端和立柱（1）铰接，且轴件（10）和转轴（5）两者轴线平行设置；本机械手还包括用于给电磁铁（4）供电的蓄电池。

2.根据权利要求1所述的硬臂助力机械手，其特征在于，上述的电磁铁（4）和操作臂（2）之间设有连接座（11），连接座（11）通过水平设置的连接轴（12）与操作臂（2）铰接，且连接轴（12）和转轴（5）两者轴线平行设置；电磁铁（4）固定在连接座（11）上，操作臂（2）上还设有用于驱动连接座（11）摆动的摆动气缸（13），并在摆动气缸（13）作用下，电磁铁（4）在竖直和水平这两方向来回切换。

3.根据权利要求1或2所述的硬臂助力机械手，其特征在于，操作臂（2）包括水平设置的上臂（2a）和竖直设置的下臂（2b），且上臂（2a）和下臂（2b）均呈杆状；上臂（2a）的一端与连接臂（3）的下端铰接，下臂（2b）的下端连接上述电磁铁（4），下臂（2b）的上端通过第一连接结构与上臂（2a）的另一端转动连接以使下臂（2b）能绕自身中心轴线转动，上臂（2a）和下臂（2b）之间还设有将下臂（2b）锁定在旋转位置的第一锁紧机构。

4.根据权利要求3所述的硬臂助力机械手，其特征在于，下臂（2b）呈中空状，第一连接结构包括同轴设置在下臂（2b）中的绕轴（2c），绕轴（2c）下端通过滚珠轴承（2d）转动支撑在下臂（2b）中，绕轴（2c）上端伸出下臂（2b）并与上臂（2a）固连。

5.根据权利要求4所述的硬臂助力机械手，其特征在于，第一连接结构还包括水平设置的回转支承（2e），回转支承（2e）设置在上臂（2a）和下臂（2b）之间并套在绕轴（2c）上，且回转支承（2e）的内圈和外圈分别与上臂（2a）和下臂（2b）固连。

6.根据权利要求5所述的硬臂助力机械手，其特征在于，第一锁紧机构包括同轴固定在下臂（2b）上的刹车片（2f），刹车片（2f）上成型有一圈竖直贯穿设置的锁止孔（2f1），刹车片（2f）上方竖直设有形状和尺寸均与锁止孔（2f1）匹配的锁止块（2g），且转动下臂（2b）可使锁止孔（2f1）依次对齐锁止块（2g），上臂（2a）上安装有用于驱动锁止块（2g）升降的驱动机构。

7.根据权利要求6所述的硬臂助力机械手，其特征在于，下臂（2b）上端外壁上成型有与下臂（2b）同轴的环形座（2b1），回转支承（2e）的外圈通过一圈呈竖直设置的螺丝与环形座（2b1）固连，刹车片（2f）呈环状并夹紧定位在回转支承（2e）外圈和环形座（2b1）之间，刹车片（2f）上设有供螺丝杆部穿过的让位孔，让位孔和螺丝数量相同且位置一一对应。

8.根据权利要求6或7所述的硬臂助力机械手，其特征在于，驱动机构包括伸缩气缸（2h）和光轴导轨滑块结构，光轴导轨滑块结构包括竖直设置的光轴（2i），且光轴（2i）的上下两端分别与伸缩气缸（2h）的活塞杆和锁止块（2g）固连。

9.根据权利要求4或5或6或7所述的硬臂助力机械手，其特征在于，上臂（2a）包括呈杆状且水平设置的主体（2a1）和设置在主体（2a1）上侧且与连接臂（3）铰接的定位座（2a2），主体（2a1）通过第二连接结构（2a3）转动设置在定位座（2a2）上，主体（2a1）的旋转轴线呈竖直设置，且主体（2a1）的旋转轴线与下臂（2b）的中心轴线处于同一竖直平面内，主体（2a1）和定位座（2a2）之间还设有将主体（2a1）锁定在旋转位置的第二锁紧机构。

10.根据权利要求4或5或6或7所述的硬臂助力机械手，其特征在于，立柱（1）包括同轴设置的定位柱（1a）和与连接臂（3）铰接的活动柱（1b），且上述支座（6）设置在活动柱（1b）上；活动柱（1b）的下端通过第三连接结构（1c）与定位柱（1a）的上端转动连接以使活动柱（1b）能绕自身中心轴线转动，活动柱（1b）和定位柱（1a）之间还设有将活动柱（1b）锁定在旋转位置的第三锁紧机构。