专利名称：一种装料取料伺服仿真机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械手，具体地讲是一种用于大型工件的装料取料伺服仿真机械手。
背景技术：
随着工业生产的发展，对于装、取料机械手的工作效率、精度提出更高的要求。中国实用新型专利授权公告号CN 2657879Y《八自由度装取料机械手》公开了一种仰俯油缸的后部与回转工作台铰接，仰俯油缸的活塞杆与后支杆铰接的技术。该专利的仰俯油缸驱动的机械手臂与回转工作台之间的角度不断变化，机械手的操作和使用很不方便；该专利中的夹头旋转机构采用摆动油缸，齿轮齿条式摆动油缸外形尺寸大，占用空间较多；叶片式摆动油缸泄漏较大，不适于低速工作，转速随负载增加迅速降低；螺旋式摆动油缸加工难度大，成本较高。为了使装出料机械手具有能够操控的钳口夹紧、松开功能，需加装钳口夹紧机构。夹头旋转机构和钳口夹紧机构合理的布局是前后串联排布，而夹头旋转机构的摆动油缸阻挡了钳口夹紧机构与钳口的连接。另外，现有装、取料机械手的夹头旋转机构还有采用回转支承结构的，其缺点是没有自锁功能，精度较低，外形大，制作成本高，安装、维修和控制困难。
实用新型内容本实用新型要解决现有装取料机械手的仰俯油缸驱动的机械手臂与回转工作台的角度不断变化，以及夹头旋转机构存在上述缺陷的技术问题，提供一种机械手臂与回转工作台之间的角度不变，夹头旋转机构具有自锁功能，精度高，外形小，制作成本低，安装、维修和控制方便，且带有能够操控钳口夹紧、松开功能的装料取料伺服仿真机械手。为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是一种装料取料伺服仿真机械手，包括车体上的回转工作台，车体动力驱动车体行走，回转工作台动力驱动回转工作台旋转；前大臂的一端与下肘杆的一端铰接，下肘杆的另一端和中间大臂的一端共同与回转工作台铰接，中间大臂的另一端和下小臂的一端与上肘杆的一端共同铰接，下小臂的中间部位与前大臂的另一端铰接，前大臂、下肘杆、中间大臂和下小臂构成平行四边形；下小臂的另一端与联板的一端铰接，联板的另一端与上小臂的一端铰接，上小臂的另一端与上肘杆的另一端铰接，下小臂、上肘杆、上小臂和联板构成平行四边形；后大臂的一端与回转工作台铰接，后大臂的另一端与上肘杆铰接，回转工作台、后大臂、上肘杆和中间大臂构成平行四边形；升降油缸的缸体铰接在回转工作台上，缸杆与下肘杆铰接；连杆伸缩油缸的缸体铰接在回转工作台上，缸杆与中间大臂铰接；钳头部分的套筒通过回转支承动力驱动的机械手回转支承连接联板，回转支承动力驱动钳头部分摆动；钳头部分的机械手臂与套筒内孔滑动配合，钳头在机械手臂的前面；钳头伸缩油缸驱动钳头沿机械手臂的轴线方向伸缩运动；钳头回转液压马达连接蜗轮蜗杆机构，空心的蜗轮轴与空心轴连接；空心轴固定连接钳轭，与拉杆滑动配合，拉杆通过连杆连接钳头，钳头回转液压马达驱动钳头绕机械手臂的轴线旋转运动；夹紧油缸的缸杆位于蜗轮轴和空心轴轴线上，连接拉杆，夹紧油缸驱动钳头的钳口夹紧或松开。升降油缸工作时，其缸杆驱动下肘杆绕下肘杆与回转工作台的铰接轴旋转，进而带动前大臂、下小臂、上小臂和联板运动，前大臂、下肘杆、中间大臂和下小臂以及下小臂、上肘杆、上小臂和联板各构成平行四边形机构，中间大臂和上肘杆不动，联板连同钳头部分作升降运动，钳头部分的机械手臂与回转工作台的之间的角度不变。连杆伸缩油缸工作时，其缸杆驱动中间大臂绕中间大臂与回转工作台的铰接轴旋转，进而带动后大臂、上肘杆、上小臂、联板和下小臂运动，前大臂、下肘杆、中间大臂和下小臂以及中间大臂、回转工作台、后大臂和上肘杆各构成平行四边形机构，上肘杆、上小臂、联板和下小臂构成的平行四边形平移，机械手臂与回转工作台的之间的角度不变。本实用新型机械手臂与回转工作台的之间的角度不变，操作和使用方便；采用空心蜗轮轴的蜗轮蜗杆机构解决了钳口夹紧机构的夹紧油缸缸杆与钳口的连接的技术难题，克服了现有的夹头旋转机构采用摆动油缸或回转支承存在的缺点。蜗轮蜗杆机构具有自锁功能，整体外形比较小，便于安装、维修和控制，能够保证更高的精度，成本比较低，转速受负载的影响小。本实用新型机械手具有车体前后行走、车体回转、钳口夹紧/松开、钳头伸缩、钳头回转、钳头旋转、升降油缸驱动钳头升降和连杆伸缩油缸驱动钳头平移等八个自由度。回转支承液压马达驱动钳头双向翻动180度角。机械手回转支承采用单级齿轮机构。单级齿轮机构具有传动平稳、效率高、精度高和结构简单的优点。机械手回转支承的单级齿轮机构有诸多的现有技术可以采用，例如，机械手回转支承的回转支承动力选用液压马达，液压马达固定连接在联板上，其输出轴连接的动力输出齿轮与连接钳头部分的外齿圈啮合，或回转支承动力选用电机，电机输出轴连接的蜗杆与连接钳头部分的蜗轮啮合等等。机械手臂的轴线与水平面平行。机械手回转支承的轴线分别与联板两端铰链轴的轴线和套筒的轴线垂直。便于生产、安装和调试。车体下面可拆卸的安装双轮缘平踏面车轮，车轮是从动车轮，与基础上的导轨配合；车体动力的车体液压马达安装在车体上，车体液压马达带动链轮旋转，链条的两端分别固定在车体和基础上，链轮与链条配合，车体液压马达驱动车体前后行走，或车体动力的车体电机输出轴连接销齿轮，该销齿轮与固定在基础上的销齿条啮合，或车体动力的车体液压油缸的缸体和缸杆分别铰接在车体和基础上。车轮是易损件，从动的车轮可拆卸，便于维护、更换。车体动力、回转工作台动力和回转支承动力是液压动力；液压站安装在回转工作台上，与控制柜电源连接。液压站提供液压动力，机械手全部使用液压动力，消除了事故隐患，适于锻造、热处理等高温环境的装料取料。空心轴通过楔块固定连接钳轭,楔块穿过拉杆上的轴向长孔。楔块控制拉杆轴向移动的范围。钳头回转液压马达固定连接机械手臂，输出轴连接蜗轮蜗杆机构的蜗杆，空心蜗轮轴的前端与空心轴的后端连接。钳头回转液压马达驱动钳头绕机械手臂的轴线旋转运动。
5[0014]夹紧油缸的缸体固定连接在蜗轮蜗杆机构的后端盖上。夹紧油缸驱动钳口夹紧或松开。钳头伸缩油缸的缸体和缸杆分别铰接套筒和机械手臂。钳头伸缩油缸驱动钳头沿机械手臂的轴线方向伸缩运动。本实用新型的优点是三个平行四边形结构、升降油缸和连杆伸缩油缸配合协调工作，机械手臂与回转工作台的之间的角度不变，操作和使用方便。夹头旋转机构采用空心蜗轮轴的蜗轮蜗杆机构，解决了夹紧油缸缸杆与钳口连接的技术难题，克服了现有夹头旋转机构采用摆动油缸或回转支承存在的缺点。具有自锁功能的蜗轮蜗杆机构成本低，体积小，安装、控制和维修方便，工作精度高，转速受负载的影响小。本实用新型机械手具有八个自由度，工作灵活轻巧，功能多。
图I是本实用新型一个实施例的结构示意图；图2是图I中钳头部分的放大示意图；图3是图2的俯视图。
具体实施方式
图示的是一种用于金属热处理的大型工件的装料取料伺服仿真机械手的一个实施例。图中车体2的底面安装双轮缘平踏面车轮1，车轮I两侧有凸缘，车轮I的圆周面与固定在基础上的导轨配合。本实施例的车体动力是车体液压马达，车体液压马达安装在车体2上，车体液压马达输出轴连接销齿轮，该销齿轮与固定在基础上的销齿条啮合，图中没有画出销齿条。包括车轮I、车轮轴和车轮架的车轮组通过螺栓可拆卸的固定在车体2的底面框架上，车轮I是从动车轮。车体液压马达驱动车体2左右行走。回转工作台3安装在车体2的上面，采用外齿式回转支承。图中回转工作台动力是四连杆回转液压马达29。四连杆回转液压马达29固定在回转工作台3的回转面板25上，其输出轴上的动力输出齿轮与固定在车体2上面的外齿圈啮合，外齿式回转支承的心轴固定在回转面板25的底面，通过轴承连接外齿圈的内圈。四连杆回转液压马达29驱动回转工作台3在水平面上旋转。包括油箱、供油泵等的液压站5安装在回转面板25上，液压站5提供液压动力，本实用新型全部使用液压动力。液压站与控制柜电源连接。回转面板25上面固定有垂直支架。图中前大臂8的下端与下肘杆7的左端通过铰链轴铰接，下肘杆7的右端和中间大臂10的下端共同与垂直支架通过固定铰链轴铰接，中间大臂10的上端和下小臂13的右端与上肘杆11的下端共同通过铰链轴铰接，下小臂13的中间偏右部位与前大臂8的上端通过铰链轴铰接，前大臂8、下肘杆7、中间大臂10和下小臂13之间的铰链轴依次连接构成平行四边形；下小臂13的左端与联板14的下端通过铰链轴铰接，联板14的上端与上小臂12的左端通过铰链轴铰接，上小臂12的右端与上肘杆11的上端通过铰链轴铰接，下小臂13、上肘杆11、上小臂12和联板14之间的铰链轴依次连接构成平行四边形；后大臂9的下端与垂直支架通过固定铰链轴铰接，后大臂9的上端与上肘杆11的外侧通过铰链轴铰接，垂直支架、后大臂
9、上肘杆11和中间大臂10之间的铰链轴依次连接构成平行四边形。升降油缸4的缸体通过固定铰链轴铰接在垂直支架上，缸杆与下肘杆7的底部铰接；连杆伸缩油缸6的缸体通过固定铰链轴铰接在垂直支架上，缸杆与中间大臂10的中间偏下部位通过铰链轴铰接。三个平行四边形、升降油缸4和连杆伸缩油缸6在同一个垂直平面上。图中联板14的左侧固定连接钳头部分安装板，钳头部分安装板的下部连接机械手回转支承16，机械手回转支承16采用单级齿轮机构的外齿式回转支承。机械手回转支承·16的回转支承动力15是摆动液压马达，摆动液压马达固定在钳头部分安装板上，马达输出轴上的齿轮与固定在套筒安装板上部的外齿圈啮合，机械手回转支承16的心轴固定在钳头部分安装板的底部，通过轴承连接外齿圈的内孔。摆动液压马达驱动钳头部分左右摆动各90°，工作面全方位覆盖。套筒20固定连接在套筒连接板的下部。机械手回转支承16在水平平面上，其轴线分别与联板14两端铰链轴的轴线和套筒20的轴线垂直。机械手臂22的轴线与回转工作台3的回转面板25平行。机械手臂22与套筒20内孔滑动配合，机械手臂22的外径面能够沿套筒20内孔左右滑动。钳头24位于机械手臂22左端头的前面。空心轴26的内孔有拉杆21，两者的轴线重合，滑动配合。左侧，楔块27将钳轭和空心轴26固定连接在一起，穿过拉杆21上的轴向长孔。拉杆21靠其上的轴向长孔，实现相对于空心轴26的轴向移动，夹紧油缸17完成夹紧或松开钳口的功能。拉杆21的左端通过连杆23连接钳头24。蜗轮蜗杆机构18固定安装在机械手臂22右端的安装座上，钳头回转液压马达28固定安装在蜗轮蜗杆机构18的壳体上，其输出轴连接蜗轮蜗杆机构18的蜗杆，空心蜗轮轴左端的方头与空心轴26右端的方孔过盈配合，图中没有显示出蜗轮轴与空心轴26的连接。夹紧油缸17的缸体固定在蜗轮蜗杆机构18后端盖上，缸杆位于蜗轮轴内孔中，缸杆通过螺纹固定连接拉杆21的右端。钳头伸缩油缸19的缸体和缸杆分别铰接夹紧油缸17的缸体和套筒20。
权利要求1.一种装料取料伺服仿真机械手，包括车体(2)上的回转工作台(3)，其特征在于车体动力驱动车体(2)行走，回转工作台动力驱动回转工作台(3)旋转；前大臂(8)的一端与下肘杆(7)的一端铰接，下肘杆(7)的另一端和中间大臂(10)的一端共同与回转工作台(3)铰接，中间大臂(10)的另一端和下小臂(13)的一端与上肘杆(11)的一端共同铰接，下小臂(13)的中间部位与前大臂(8)的另一端铰接，前大臂(8)、下肘杆(7)、中间大臂(10)和下小臂(13)构成平行四边形；下小臂(13)的另一端与联板(14)的一端铰接，联板(14)的另一端与上小臂(12)的一端铰接，上小臂(12)的另一端与上肘杆(11)的另一端铰接，下小臂(13)、上肘杆(11)、上小臂(12)和联板(14)构成平行四边形；后大臂(9)的一端与回转工作台(3)铰接，后大臂(9)的另一端与上肘杆(11)铰接，回转工作台(3)、后大臂(9)、上肘杆(11)和中间大臂(10)构成平行四边形；升降油缸(4)的缸体铰接在回转工作台(3)上，缸杆与下肘杆(7)铰接；连杆伸缩油缸(6)的缸体铰接在回转工作台(3)上，缸杆与中间大臂(10)铰接；钳头部分的套筒(20)通过回转支承动力(15)驱动的机械手回转支承(16)连接联板(14)，回转支承动力(15)驱动钳头部分摆动；钳头部分的机械手臂(22)与套筒(20)内孔滑动配合，钳头(24)在机械手臂(22)的前面；钳头伸缩油缸(19)驱动钳头(24)沿机械手臂(22)的轴线方向伸缩运动；钳头回转液压马达(28)连接蜗轮蜗杆机构(18)，空心的蜗轮轴与空心轴(26 )连接；空心轴(26 )固定连接钳轭，与拉杆(21)滑动配合，拉杆(21)通过连杆(23)连接钳头(24)，钳头回转液压马达(28)驱动钳头(24)绕机械手臂(22)的轴线旋转运动；夹紧油缸(17)的缸杆位于蜗轮轴和空心轴(26)轴线上，连接拉杆(21)，夹紧油缸(17)驱动钳头(24)的钳口夹紧或松开。
2.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于回转支承动力(15)是液压马达，液压马达驱动钳头(24)双向翻动180度角。
3.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于机械手回转支承(16)采用单级齿轮机构。
4.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于机械手臂(22)的轴线与水平面平行。
5.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于机械手回转支承(16)的轴线分别与联板(14)两端铰链轴的轴线和套筒(20)的轴线垂直。
6.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于车体(2)下面可拆卸的安装双轮缘平踏面车轮(1)，车轮(I)是从动车轮，与基础上的导轨配合；车体动力的车体液压马达安装在车体(2)上，车体液压马达带动链轮旋转，链条的两端分别固定在车体(2)和基础上，链轮与链条配合，车体液压马达驱动车体(2)前后行走，或车体动力的车体电机输出轴连接销齿轮，该销齿轮与固定在基础上的销齿条啮合，或车体动力的车体液压油缸的缸体和缸杆分别铰接在车体(2)和基础上。
7.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于空心轴(26)通过楔块(27)固定连接钳轭，楔块(27)穿过拉杆(21)上的轴向长孔。
8.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于钳头回转液压马达(28)固定连接机械手臂(22)，输出轴连接蜗轮蜗杆机构(18)的蜗杆，空心蜗轮轴的前端与空心轴(26)的后端连接。
9.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于夹紧油缸(17)的缸体固定连接在蜗轮蜗杆机构(18)的后端盖上。
10.根据权利要求I所述的一种装料取料伺服仿真机械手，其特征在于钳头伸缩油缸(19)的缸体和缸杆分别铰接套筒(20)和机械手臂(22)。
专利摘要属于机械手的一种装料取料伺服仿真机械手，用于大型工件的装料取料。本实用新型车体行走，回转工作台旋转，前大臂、中间大臂、后大臂、上小臂、下小臂、联板、上肘杆、下肘杆和回转工作台铰接构成三个平行四边形；升降油缸缸杆与下肘杆铰接，连杆伸缩油缸缸杆与中间大臂铰接；回转支承动力驱动钳头部分摆动，钳头伸缩油缸驱动钳头伸缩，钳头回转液压马达连接蜗轮蜗杆机构，空心蜗轮轴与空心轴连接，拉杆连接钳头，钳头回转液压马达驱动钳头旋转，缸杆位于蜗轮轴轴线上的夹紧油缸缸杆连接拉杆，驱动钳口夹紧或松开。本实用新型解决了现有装取料机械手的仰俯油缸驱动的机械手臂与回转工作台的角度不断变化，以及夹头旋转机构所存在缺陷的技术问题。
文档编号B25J15/08GK202726912SQ20122023677
公开日2013年2月13日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者王安基 申请人:青岛华东工程机械有限公司