一种机械手中的旋转气缸的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种机械手中的旋转气缸，属于机械设备【技术领域】。本旋转气缸包括壳体，壳体内具有空腔，壳体上竖直设置有能够绕自身轴线转动的旋转轴，空腔内设置有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞依次将空腔分割成第一腔体、第二腔体和第三腔体，旋转轴的下端位于第二腔体内且固设有齿轮，第一活塞和第二活塞上分别固连有位于第二腔体内的齿条一和齿条二，齿条一和齿条二均与齿轮相啮合，壳体上还开设有气孔一和气孔二，第二腔体与气孔一相连通，第一腔体和第三腔体均与气孔二相连通。本旋转气缸通过齿条一和齿条二带动齿轮转动，从而带动旋转轴旋转，并且能够通过活塞的往返运动带动旋转轴正逆向运转。
【专利说明】一种机械手中的旋转气缸
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于自动化机械设备【技术领域】，涉及一种机械手中的旋转气缸。
【背景技术】
[0002] 工业机器人是在生产环境中用以提高生产效率和降低工人劳动强度的工具，它可 代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全， 因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。例如，第一代工业机器人是用 来在核电站中更换核燃料棒，如果人去做这项工作，将会遭受有害射线的辐射。工业机器人 亦能工作在装配线上将小元件装配到一起，将电子元件安放在电路印刷板，动作精准错误 率低，这样能够将工人从这项乏味的常规工作中解放出来；机器人还能按程序要求用来拆 除炸弹，辅助残疾人等，在社会的很多应用场合下履行职能；机械手结构是机器人的执行元 件，是机器人的一个重要部分。在进行焊接、密封、机器装料、拆装以及装配工作等时都是通 过机械手结构来执行完成的，机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下 永远也不会觉得累，机械手的应用越来越广泛，机械手是近几十年发展起来的一种高科技 自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。随着科技的进步，机械手向着轻型 化、智能化和多样化方向发展。对于不同的需求通常需要不同的机械手完成相应的动作。工 业机器人的机械手动作时通常是电动或气动带动，机械手在进行移载作业时需要重复循环 沿一定弧形角度摆动。
[0003] 我国专利（CN202572387U)公开了一种仿生机械手，包括主体和电机组，主体上 设置有第一机械手指、第二机械手指、第三机械手指、第四机械手指和第五机械手指，第一 机械手指、第二机械手指、第三机械手指、第四机械手指和第五机械手指均与主体安装在一 起，并且电机组控制第一机械手指、第二机械手指、第三机械手指、第四机械手指和第五机 械手指进行动作。
[0004] 上述专利公布的技术方案采用电动驱动。电动驱动摆动需要控制电机的频繁正反 转，对电机损伤较大，而且电机成本较高。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种机械手中的旋转 气缸，本实用新型所要解决的技术问题是如何提高机械手旋转运动的灵活性且降低其生产 成本。
[0006] 本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：
[0007] -种机械手中的旋转气缸，所述旋转气缸包括壳体，所述壳体内具有空腔，其特征 在于，所述壳体呈方体，所述壳体上坚直设置有能够绕自身轴线转动的旋转轴，所述旋转轴 上端伸出壳体外，所述旋转轴下端伸进所述壳体的空腔内，所述空腔内设置有第一活塞和 第二活塞，所述第一活塞和第二活塞依次将所述空腔分割成第一腔体、第二腔体和第三腔 体，所述旋转轴的下端位于所述第二腔体内且固设有齿轮，第一活塞和第二活塞上分别固 连有位于第二腔体内的齿条一和齿条二，所述齿条一和齿条二均与所述齿轮相啮合，所述 壳体上还开设有气孔一和气孔二，所述第二腔体与所述气孔一相连通，所述第一腔体和所 述第三腔体均与所述气孔二相连通。
[0008] 本实用新型的工作原理是：本旋转气缸通过气管分别与气孔一和气孔二相连，进 气和出气可以通过电磁阀控制，气管内的气压通过气孔一进入第二腔体，此时第一腔体和 第三腔体内的气流通过气孔二排出，在气压的作用下，第一活塞向左侧移动，第一腔体变 小，第一活塞在向左移动的过程中，带动齿条一移动，齿条一与齿轮相啮合，就能够带动齿 轮旋转，同理，在气压的作用下，第二活塞向右侧移动，第三腔体变小，第二活塞在向右移动 的过程中，带动齿条二移动，齿条二与齿轮相啮合，也能够带动齿轮旋转，两者结合同时促 使齿轮绕同一个方向转动，使得旋转轴旋转。当需要旋转轴逆向转动而摆动时，气管内的气 压通过气孔二进入第一腔体和第三腔体，此时第二腔体内的气流通过气孔一排出，在气压 的作用下，第一活塞向右侧移动，第一腔体变大，第二活塞向左侧移动，第三腔体也变大，第 二腔体变小，第一活塞在向右移动的过程中，带动齿条一移动，齿条一与齿轮相啮合，带动 齿轮转动，第二活塞在向左移动的过程中，带动齿条二移动，齿条二与齿轮相啮合，也能够 带动齿轮旋转，两者结合同时促使齿轮带动旋转轴逆向旋转。
[0009] 在上述的机械手中的旋转气缸中，所述旋转轴通过轴承连接在所述壳体上，所述 旋转轴上套设有机械密封动环和机械密封静环，所述机械密封动环位于所述轴承外侧，所 述机械密封静环位于所述机械密封动环外侧。作为优选方案，上述旋转轴使用轴承作为固 定连接件，既能够承载一定的轴向重量，也能够保证其周向转动，摩擦力小，磨损少，能够有 效提高本组件的使用寿命，采用机械密封动环和机械密封静环配合对转轴进行密封，防止 异物进入轴承内或空腔内，减少磨损，提高使用寿命和稳定性。
[0010] 在上述的机械手中的旋转气缸中，所述第一腔体的侧壁上固设有缓冲件一，所述 第三腔体的侧壁上固设有缓冲件二。缓冲件一和缓冲件二能够有效防止旋转轴旋转过度， 有效起到缓冲作用，防止第一活塞和第二活塞对壳体内壁的冲击，提高本旋转气缸的使用 寿命，同时保证机械手的运转正常。
[0011] 在上述的机械手中的旋转气缸中，所述缓冲件一为固设在所述第一腔体侧壁中部 的橡胶块一，所述缓冲件二为固设在所述第三腔体侧壁中部的橡胶块二。通过橡胶块一和 橡胶块儿作为缓冲件，结构简单成本低。
[0012] 在上述的机械手中的旋转气缸中，作为另一种方案，所述缓冲件一包括弹簧一和 挡板一，所述弹簧一一端固设在所述第一腔体侧壁中部，所述弹簧一另一端与所述挡板一 相连接，所述挡板一的正面朝向所述第一活塞，所述缓冲件二包括弹簧二和挡板二，所述弹 簧二一端固设在所述第三腔体侧壁中部，所述弹簧二另一端与所述挡板二相连接，所述挡 板二的正面朝向所述第二活塞。第一活塞能够在弹簧一的作用下减速缓冲，第二活塞能够 在弹簧二的作用下减速缓冲，保证旋转的稳定性，对壳体起到一定的保护作用。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0014] 1、本旋转气缸通过齿条一和齿条二带动齿轮转动，从而带动旋转轴旋转，并且能 够通过活塞的往返运动带动旋转轴正逆向运转。
[0015] 2、本旋转气缸采用机械密封动环和机械密封静环配合对转轴进行密封，防止异物 进入轴承内或空腔内，减少磨损，提高使用寿命和稳定性。
[0016] 3、本旋转气缸设置有缓冲件一和缓冲件二，能够有效防止旋转轴旋转过度，有效 起到缓冲作用，防止第一活塞和第二活塞对壳体内壁的冲击，提高本旋转气缸的使用寿命， 同时保证机械手的运转正常。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本旋转气缸的正视结构示意图；
[0018] 图2是本旋转气缸的内部结构示意图；
[0019] 图1是本旋转气缸的旋转轴安装结构示意图。
[0020] 图中，1、壳体；2、旋转轴；3、空腔；31、第一腔体；32、第二腔体；33、第三腔体；4、 第一活塞；5、第二活塞；6、齿轮；7、齿条一 ；8、齿条二；9、气孔一 ；10、气孔二；11、轴承；12、 机械密封动环；13、机械密封静环；14、橡胶块一；15、橡胶块二。
【具体实施方式】
[0021] 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。
[0022] 如图1至图3所示，本旋转气缸包括壳体1，壳体1内具有空腔3,壳体1呈方体， 壳体1上坚直设置有能够绕自身轴线转动的旋转轴2,旋转轴2上端伸出壳体1外，旋转轴 2下端伸进壳体1的空腔3内，空腔3内设置有第一活塞4和第二活塞5,第一活塞4和第 二活塞5依次将空腔3分割成第一腔体31、第二腔体32和第三腔体33,旋转轴2的下端 位于第二腔体32内且固设有齿轮6,第一活塞4和第二活塞5上分别固连有位于第二腔体 32内的齿条一 7和齿条二8,齿条一 7和齿条二8均与齿轮6相啮合，壳体1上还开设有气 孔一 9和气孔二10,第二腔体32与气孔一 9相连通，第一腔体31和第三腔体33均与气孔 二10相连通，第一腔体31的侧壁上固设有缓冲件一，第三腔体33的侧壁上固设有缓冲件 二，缓冲件一和缓冲件二能够有效防止旋转轴2旋转过度，有效起到缓冲作用，防止第一活 塞4和第二活塞5对壳体1内壁的冲击，提高本旋转气缸的使用寿命，同时保证机械手的运 转正常，缓冲件一为固设在第一腔体31侧壁中部的橡胶块一 14,缓冲件二为固设在第三腔 体33侧壁中部的橡胶块二15 ;作为另一种方案，缓冲件一包括弹簧一和挡板一，弹簧 端固设在第一腔体31侧壁中部，弹簧一另一端与挡板一相连接，挡板一的正面朝向第一活 塞4,缓冲件二包括弹簧二和挡板二，弹簧二一端固设在第三腔体33侧壁中部，弹簧二另一 端与挡板二相连接，挡板二的正面朝向第二活塞5。第一活塞4能够在弹簧一的作用下减速 缓冲，第二活塞5能够在弹簧二的作用下减速缓冲，保证旋转的稳定性，对壳体1起到一定 的保护作用。
[0023] 本实用新型的工作原理是：本旋转气缸通过气管分别与气孔一 9和气孔二10相 连，进气和出气可以通过电磁阀控制，气管内的气压通过气孔一 9进入第二腔体32,此时第 一腔体31和第三腔体33内的气流通过气孔二10排出，在气压的作用下，第一活塞4向左 侧移动，第一腔体31变小，第一活塞4在向左移动的过程中，带动齿条一 7移动，齿条一 7 与齿轮6相啮合，就能够带动齿轮6旋转，同理，在气压的作用下，第二活塞5向右侧移动， 第三腔体33变小，第二活塞5在向右移动的过程中，带动齿条二8移动，齿条二8与齿轮6 相啮合，也能够带动齿轮6旋转，两者结合同时促使齿轮6绕同一个方向转动，使得旋转轴 2旋转。当需要旋转轴2逆向转动而摆动时，气管内的气压通过气孔二10进入第一腔体31 和第三腔体33,此时第二腔体32内的气流通过气孔一 9排出，在气压的作用下，第一活塞4 向右侧移动，第一腔体31变大，第二活塞5向左侧移动，第三腔体33也变大，第二腔体32 变小，第一活塞4在向右移动的过程中，带动齿条一 7移动，齿条一 7与齿轮6相啮合，带动 齿轮6转动，第二活塞5在向左移动的过程中，带动齿条二8移动，齿条二8与齿轮6相啮 合，也能够带动齿轮6旋转，两者结合同时促使齿轮6带动旋转轴2逆向旋转。
[0024] 如图3所示，旋转轴2通过轴承11连接在壳体1上，旋转轴2上套设有机械密封 动环12和机械密封静环13,机械密封动环12位于轴承11外侧，机械密封静环13位于机 械密封动环12外侧，上述旋转轴2使用轴承11作为固定连接件，既能够承载一定的轴向重 量，也能够保证其周向转动，摩擦力小，磨损少，能够有效提高本组件的使用寿命，采用机械 密封动环12和机械密封静环13配合对转轴进行密封，防止异物进入轴承11内或空腔3内， 减少磨损，提闻使用寿命和稳定性。
[0025] 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。
【权利要求】
1. 一种机械手中的旋转气缸，所述旋转气缸包括壳体（1)，所述壳体（1)内具有空腔 (3)，其特征在于，所述壳体（1)呈方体，所述壳体（1)上坚直设置有能够绕自身轴线转动的 旋转轴（2)，所述旋转轴（2)上端伸出壳体（1)外，所述旋转轴（2)下端伸进所述壳体（1)的 空腔（3)内，所述空腔（3)内设置有第一活塞（4)和第二活塞（5)，所述第一活塞（4)和第 二活塞（5)依次将所述空腔（3)分割成第一腔体（31)、第二腔体（32)和第三腔体（33)，所 述旋转轴（2)的下端位于所述第二腔体（32)内且固设有齿轮￠)，第一活塞（4)和第二活 塞（5)上分别固连有位于第二腔体（32)内的齿条一（7)和齿条二（8)，所述齿条一（7)和 齿条二（8)均与所述齿轮（6)相哨合，所述壳体（1)上还开设有气孔一（9)和气孔二（10)， 所述第二腔体（32)与所述气孔一（9)相连通，所述第一腔体（31)和所述第三腔体（33)均 与所述气孔二（10)相连通。
2. 根据权利要求1所述的一种机械手中的旋转气缸，其特征在于，所述旋转轴（2)通过 轴承（11)连接在所述壳体（1)上，所述旋转轴（2)上套设有机械密封动环（12)和机械密 封静环（13)，所述机械密封动环（12)位于所述轴承（11)外侧，所述机械密封静环（13)位 于所述机械密封动环（12)外侧。
3. 根据权利要求1或2所述的一种机械手中的旋转气缸，其特征在于，所述第一腔体 (31)的侧壁上固设有缓冲件一，所述第三腔体（33)的侧壁上固设有缓冲件二。
4. 根据权利要求3所述的一种机械手中的旋转气缸，其特征在于，所述缓冲件一为固 设在所述第一腔体（31)侧壁中部的橡胶块一（14)，所述缓冲件二为固设在所述第三腔体 (33)侦彳壁中部的橡胶块二（15)。
5. 根据权利要求3所述的一种机械手中的旋转气缸，其特征在于，所述缓冲件一包括 弹簧一和挡板一，所述弹簧 端固设在所述第一腔体（31)侧壁中部，所述弹簧一另一端 与所述挡板一相连接，所述挡板一的正面朝向所述第一活塞（4)，所述缓冲件二包括弹簧二 和挡板二，所述弹簧二一端固设在所述第三腔体（33)侧壁中部，所述弹簧二另一端与所述 挡板二相连接，所述挡板二的正面朝向所述第二活塞（5)。
【文档编号】F15B15/08GK203868020SQ201420293060
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】张露, 王睿颖, 罗烨敏 申请人:嘉兴职业技术学院