本实用新型涉及一种多轴机械手，属于工程机械技术领域。
背景技术：
随着国家基本建设投入不断加大，国内各种道路、交通、水利、电力和军用隧道工程建设规模将会越来越大。施工企业为了进一步加快工程进度，无疑需要购置大量的专用工程机械。然而，长期以来在混凝土被覆施工中，因为缺乏专用工程装备的技术支持，一些诸如模板、拱圈、水平支承等构件的搬运、举升、竖立、调整和拆卸基本上完全是依靠人工作业来完成，具有劳动强度大、作业效率低、安全隐患多等特点，与现代工程规模化建设不相适应，严重制约着施工企业工程进度、施工质量和经济效益的提高。因此，研制一种适用于各种道路、交通、水利、电力和军用隧道等地下工程建设领域的专业化、高效能的多轴机械手，无疑对于减轻企业劳动强度、提高被覆作业能力、促进国家工程建设的规模化与科学化发展具有重要的经济效益。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种多轴机械手，能够实现对模板等构件的抓取、转运、举升和装卸等工作，适用于多种工程建设领域，可以大大减轻劳动强度、提高被覆作业能力。
为解决上述技术问题，本实用新型的一种多轴机械手，所述多轴机械手包括小臂转台、小臂四连杆机构、回转支承装置、压紧油缸和腕部旋转支承装置，所述小臂转台的顶部旋转面与所述小臂四连杆机构的一端固定连接，所述小臂四连杆机构的另一端与回转支承装置的固定面固定连接，所述回转支承装置的回转面与压紧油缸的缸体固定连接，所述压紧油缸的伸缩轴与腕部旋转支承装置的固定面固定连接。
作为本实用新型的改进，所述小臂四连杆机构包括上连杆、下连杆、左连杆、右连杆和小臂油缸，上连杆的左端与左连杆的右侧上部相铰接，上连杆的右端、小臂油缸的伸缩轴分别与右连杆的左侧上部相同位置相铰接，下连杆的左端、小臂油缸的缸体底部分别与左连杆的右侧下部相同位置相铰接，下连杆的右端与右连杆的左侧下部相铰接。
作为本实用新型的改进，所述回转支承装置包括一个回转中心支承、一个连接件和一根中空加强管，所述回转中心支承的回转面与连接件的一端固定连接，所述连接件的另一端与中空加强管的一端固定连接，所述压紧油缸设置在中空加强管的空腔中，所述压紧油缸的缸体底部与中空加强管固定连接，所述压紧油缸的缸体顶部套有相配的套环，所述套环设置在中空加强管的另一端的空腔中，套环与中空加强管通过螺钉固定连接。
作为本实用新型的改进，所述小臂转台、回转中心支承和腕部旋转支承装置均采用液压马达减速机中心回转驱动装置，所述液压马达减速机中心回转驱动装置包括转盘、壳体、蜗杆、液压马达和减速机。
本实用新型的一种多轴机械手，所述多轴机械手包括小臂转台、小臂四连杆机构、回转支承装置、压紧油缸和腕部旋转支承装置，所述小臂转台的顶部旋转面与所述小臂四连杆机构的一端固定连接，所述小臂四连杆机构的另一端与回转支承装置的固定面固定连接，所述回转支承装置的回转面与压紧油缸的缸体固定连接，所述压紧油缸的伸缩轴与腕部旋转支承装置的固定面固定连接，采用如此结构能够实现对模板等构件的抓取、转运、举升和装卸等工作，使该多轴机械手适用于各种道路、交通、水利、电力和军用隧道等地下工程建设领域，可以大大减轻企业劳动强度、提高被覆作业能力、促进国家工程建设的规模化与科学化发展，大大提高经济效益。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为模板举升作业台车的侧举状态示意图。
图2为模板举升作业台车的侧举状态上半部分示意图。
图3为模板举升作业台车的托举状态示意图。
图4为模板举升作业台车的运输状态示意图。
图5为与模板举升作业台车相配的铁制模板示意图。
图6为本实用新型一种多轴机械手示意图。
图7为本实用新型一种多轴机械手的回转支承装置示意图。
图8为模板举升作业台车的电永磁吸盘装置示意图。
图9为模板举升作业台车的电永磁吸盘充磁状态示意图。
图10为模板举升作业台车的电永磁吸盘退磁状态示意图。
图11为本实用新型一种多轴机械手的液压马达减速机中心回转驱动装置示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，模板举升作业台车，所述模板举升作业台车包括行驶底盘1、上装转台2、伸缩式臂架3、上端面为平面的调平支座4、能旋转伸缩的多轴机械手5和电永磁吸盘装置6，所述上装转台2能水平旋转的设置在所述行驶底盘1上，所述伸缩式臂架3的底部与上装转台2的后部相铰接，所述伸缩式臂架3的伸缩臂7的顶部与调平支座4的左侧中部相铰接，伸缩臂7上设置的调平油缸8的伸缩轴与调平支座4的底部相铰接，所述多轴机械手5的一端与调平支座4的上端面固定连接，所述多轴机械手5的另一端与电永磁吸盘装置6相固定连接，所述电永磁吸盘装置6的电永磁吸盘9与铁制模板10上的凹槽11相配合。伸缩式臂架3上设置有起降油缸12，可以在使用时将伸缩式臂架3向上抬高，也可以在使用后将伸缩式臂架3向下放倒在上装转台2上。所述调平支座4的形状为两端小中间大，调平支座4的上半部分呈直角梯形，调平支座4的下半部分呈倒三角形。
如图5所示，目前混凝土被覆施工中常用的铁制模板10包括一大块呈长方形的平面铁板13，平面铁板的背面焊接有多条横的和竖的相垂直的长条形铁片14或者铁制矩形方管15，在平面铁板13的背面形成了多个凹槽9，电永磁吸盘装置6的电永磁吸盘9可以插入铁制模板10上的凹槽11中，电永磁吸盘9与凹槽11相配合。铁质模板10具有3000×1200mm、2000×1200mm、1500×1200mm等多种规格，重量为几百公斤。
如图6和图7所示，一种多轴机械手，所述多轴机械手5包括小臂转台16、小臂四连杆机构17、回转支承装置18、压紧油缸19和腕部旋转支承装置20，所述小臂转台16的固定底座与调平支座4的上端面固定连接，所述小臂转台16的顶部旋转面与所述小臂四连杆机构17的一端固定连接，所述小臂四连杆机构17的另一端与回转支承装置18的固定面固定连接，所述回转支承装置18的回转面与压紧油缸19的缸体固定连接，所述压紧油缸19的伸缩轴与腕部旋转支承装置20的固定面固定连接，所述腕部旋转支承装置20的旋转面与电永磁吸盘装置6固定连接。
如图6所示，所述小臂四连杆机构16包括上连杆21、下连杆22、左连杆23、右连杆24和小臂油缸25，上连杆21的左端与左连杆23的右侧上部相铰接，上连杆21的右端、小臂油缸25的伸缩轴分别与右连杆24的左侧上部相同位置相铰接，下连杆22的左端、小臂油缸25的缸体底部分别与左连杆23的右侧下部相同位置相铰接，下连杆22的右端与右连杆24的左侧下部相铰接。
如图7所示，所述回转支承装置18包括一个回转中心支承26、一个连接件27和一根中空加强管28，所述回转中心支承26的回转面与连接件27的一端固定连接，所述连接件27的另一端与中空加强管28的一端固定连接，所述压紧油缸19设置在中空加强管28的空腔中，所述压紧油缸19的缸体底部与中空加强管28固定连接，所述压紧油缸19的缸体顶部套有相配的套环29，所述套环29设置在中空加强管28的另一端的空腔中，套环29与中空加强管28通过螺钉30固定连接。
如图8所示，所述电永磁吸盘装置6包括两条平行的横梁31、四个电永磁吸盘9和将电永磁吸盘9设置在横梁31上的悬挂体，两条横梁31通过连接片32固定连接(焊接或者其他方式)，连接片32与所述腕部旋转支承装置20的旋转面固定连接。所述悬挂体为弹簧悬挂体，所述弹簧悬挂体包括上弹簧33、下弹簧34、带封头的导向轴35、导向套36和铰支座37，导向轴35插入上弹簧33和下弹簧34中，上弹簧33和下弹簧34通过铰支座37隔开，导向套36的一端与电永磁吸盘8固定连接，导向套36的另一端与导向轴35固定连接，每个电永磁吸盘9配有两个导向轴35，每个铰支座37上设置有四个导向轴35。
如图9和图10所示，所述电永磁吸盘9包括外壳38和设置在外壳38内的两个平行磁极39、固定磁钢40、可逆磁钢41和围绕可逆磁钢41的线圈42，磁极39的外面由固定磁钢40围绕，磁极39的后面紧邻可逆磁钢41的一端。所述固定磁钢40为钕铁硼磁钢，所述可逆磁钢41为铝镍钴磁钢。
如图11所示，所述小臂转台16、回转中心支承26和腕部旋转支承装置20均采用液压马达减速机中心回转驱动装置，所述液压马达减速机中心回转驱动装置包括转盘43、壳体44、蜗杆、液压马达和减速机。
模板举升作业台车设置上端面为平面的调平支座4，可以在对模板进行举升作业时，将调平支座4的上端面调整到水平状态，多轴机械手5的基础也处于水平状态，方便多轴机械手5的定位，提高模板举升作业的精度和效率。
多轴机械手5包括小臂转台16、小臂四连杆机构17、回转支承装置18、压紧油缸19和腕部旋转支承装置20，所述小臂转台16的固定底座与调平支座4的上端面固定连接，所述小臂转台16的顶部旋转面与所述小臂四连杆机构17的一端固定连接，小臂转台16的顶部旋转面可以在水平面上向左右摆动±90°，可以扩大模板举升作业的范围。
所述小臂四连杆机构16包括上连杆21、下连杆22、左连杆23、右连杆24和小臂油缸25，上连杆21的左端与左连杆23的右侧上部相铰接，上连杆21的右端、小臂油缸25的伸缩轴分别与右连杆24的左侧上部相同位置相铰接，下连杆22的左端、小臂油缸25的缸体底部分别与左连杆23的右侧下部相同位置相铰接，下连杆22的右端与右连杆24的左侧下部相铰接，可以使小臂上下俯仰±50°，可以扩大模板举升作业的高度区间。
所述回转支承装置18的回转中心支承26可以水平面为基准上下翻转±90°，可以使电永磁吸盘装置6垂直向下实现抓举模板的动作，可以使电永磁吸盘装置6水平向外实现侧举模板的动作，可以使电永磁吸盘装置6垂直向上实现托举模板的动作，方便模板的安装。
所述回转支承装置18包括一个回转中心支承26、一个连接件27和一根中空加强管28，所述回转中心支承26的回转面与连接件27的一端固定连接，所述连接件27的另一端与中空加强管28的一端固定连接，所述压紧油缸19设置在中空加强管28的空腔中，所述压紧油缸19的缸体底部与中空加强管28固定连接，所述压紧油缸19的缸体顶部套有相配的套环29，所述套环29设置在中空加强管28的另一端的空腔中，套环29与中空加强管28通过螺钉30固定连接，可以使压紧油缸19根据需要进行油缸伸缩，可以实现电永磁吸盘装置6的电永磁吸盘9伸入铁制模板10上的凹槽11或者从铁制模板10上的凹槽11中退出。
所述腕部旋转支承装置20的旋转面与电永磁吸盘装置6固定连接，可以使电永磁吸盘装置6能够360°自由回转，电永磁吸盘9也随之能够360°自由回转，方便模板的抓取，对模板的放置要求大大降低。
所述小臂转台16、回转中心支承26和腕部旋转支承装置20均采用液压马达减速机中心回转驱动装置，该装置的滚道和齿面经过淬火处理，硬度高、刚性强，零件经过防锈处理，盐雾测试超过1000小时，回转精度高，承受的负载和倾翻力矩大，具有自锁功能，使用寿命达到30年以上。
所述电永磁吸盘装置6包括两条平行的横梁31、四个电永磁吸盘9和将电永磁吸盘9设置在横梁31上的悬挂体，两条横梁31通过连接片32固定连接，连接片32与所述腕部旋转支承装置20的旋转面固定连接，所述悬挂体为弹簧悬挂体，所述弹簧悬挂体包括上弹簧33、下弹簧34、带封头的导向轴35、导向套36和铰支座37，导向轴35插入上弹簧33和下弹簧34中，上弹簧33和下弹簧34通过铰支座37隔开，导向套36的一端与电永磁吸盘8固定连接，导向套36的另一端与导向轴35固定连接，每个电永磁吸盘9配有两个导向轴35，每个铰支座37上设置有四个导向轴35，实现磁铁支承、弹性抓取和磁铁与模板的紧密结合。弹簧悬挂体能够在横梁上左右移动，以适应模板网格式筋板结构的尺寸要求，使电永磁铁的抓取位置与模板网格间距相互吻合。弹簧悬挂体依靠其上下弹簧和导向轴的相互作用，实现电永磁铁与模板的柔性接触、弹簧压紧。抓取作业过程，首先通过操作五轴液压机械手将电永磁吸盘装置对准模板网格，当电永磁铁表面距离模板底部100-160mm高度时，压紧油缸伸出，吸盘装置压紧模板，此时，电永磁铁通电，模板被吸合。弹簧悬挂体在设计上不仅能够避免五轴液压机械手、伸缩臂架与模板之间产生刚性碰撞或过载挤压，而且能够依靠轴端铰支座的轻微转动，确保每个电永磁铁都能够与模板紧密接触，不留间隙。
电永磁铁是一种采用电脉冲控制的永磁吸持器件。磁铁内部由两种不同的永磁材料和励磁线圈构成，当电永磁线圈两端接受到一个足够大的正向脉冲电流时(0.5-1秒后自动断开)，改变可逆永磁材料的极性，使两种永磁材料产生的磁场并联，磁路叠加，电永磁铁呈励磁状态，模板被吸合并长期保持励磁状态。若线圈两端接受一个同样大的负向脉冲电流时(0.5-1秒后自动断开)，改变可逆永磁材料的极性，使两种永磁材料产生的磁场串联，磁场相互抵消，电永磁铁呈退磁状态，模板被释放并长期保持退磁状态。与传统电磁铁相比，电永磁铁依靠永久磁性材料的永久磁力吸持工件，工作过程不消耗电能，即使断电也不会改变磁场状态。磁体结构设计灵活，磁力强大，不衰减，退磁彻底，并可以组合使用。具有操作简单、安全可靠、节能环保等特点。
模板举升作业台车可以采用低重心车体，底盘采用下沉式布局方式，将发动机、液压系统和附件安装于车架两侧，整车重心低，稳定性好；底盘采用整体式4×4工程机械专用驱动桥，内置湿式刹车装置，变量柱塞泵和变量马达组成的闭式液压驱动系统，驱动效率高，制动性能可靠；前后桥配备45％差速锁止装置，当前、后车桥任意一个车轮腾空离地或在结冰及泥泞道路上出现打滑时，另外一侧的车轮仍具有45％的驱动力，越野行驶能力强；后桥为整体式驱动桥，前桥为摆动式驱动桥，底盘可以根据路面情况进行上下浮动，使4个驱动轮能够全部压在地面上，确保轮胎具有一定的附着力；底盘采用前后桥液压独立转向，具有前轮、后轮、蟹行和同心等多种转向模式。
需要注意的是，具体实施方式仅仅是对本实用新型技术方案的解释和说明，不应将其理解为对本实用新型技术方案的限定，任何采用本实用新型实质内容而仅作局部改变的，仍应落入本实用新型的保护范围内。