CN101947818B - 一种水钻生产用机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水钻生产用机械手装置，能够灵活的移位转弯，从而很好的来串接毛坯水钻粘接工作、磨抛半球工作、对接半成品毛坯水钻工作、再磨抛另一半球工作等一系列毛坯水钻加工生产工作。夹具固定在机械手上，机械手取代人手指用来抓取夹具，此外夹具经改造能够一次性粘接多粒毛坯水钻。上下活动汽缸与上下活动板配合，相当于人手臂，用于灵活提取与输送夹具。转弯汽缸与转弯活动板配合，相当于人手腕，用于将半成品毛坯水钻对接到对侧相同机械手装置上，来磨抛另外半球毛坯水钻。本发明提供了一种全自动的、完全不需要人工辅助生产的、生产效率且成品率高的、一次性加工生产多粒毛坯水钻的水钻生产用机械手装置。

Description

一种水钻生产用机械手装置

技术领域

本发明涉及水钻加工设备领域，更具体地说是一种代替人工操作的多粒水钻一次性加工生产的辅助用水钻生产用机械手装置。

背景技术

目前，市场上生产水钻的工艺设备比较落后，操作人员手工操作两头尖的水钻夹具，水钻夹具先经过加热粘胶后将球形毛坯水钻牢牢嵌置，再把带毛坯水钻的水钻夹具塞进水钻机器中研磨，抛出八个面、十个面、十二个面不同等分的切割面，完成后，再通过另一台转接机把这部分磨抛出来的半成品水钻倒接到另一块水钻夹具上，再重复上述步骤，磨抛另一半球。在整个生产过程中离不开人工操作，然而研磨过程会产生大量粉末，会严重影响操作人员的呼吸道健康，再者生产效率也不高。

随着社会经济发展，科技进步以及人们生活水平的不断提高，对因水钻制造行业的恶劣生产环境所带来的用工越来越紧张、用工成本越来越大等问题，迫切需要进行新的技术革命，研发出全自动机械生产设备。

因此市场上出现了一些能够实现部分功能的机械生产设备，比如中国发明专利200720184365.X的一种水钻粘接机，包括机架，机架上竖直滑动连接有固定铝排的铝排固定座，铝排固定座下方机架上设有加热装置，所述加热装置下方设有自右向左进给的排钻板，排钻板上设有若干排嵌置毛坯钻的凹孔，所述排钻板传动连接设在机架上的驱动机构。该技术方案通过振动机械在排钻板上先排好毛坯水钻，再送入粘接机粘接，其实只实现了一次性排列多次粘接，可以从某种程度脱离人工操作来布置粘接毛坯水钻，然而后期送入研磨，对接另一半球再研磨等等后续很多工作都是没有做到很好的解决的，所以现有技术功能实现的单一，远远不能解决用一台辅助机器来串接毛坯水钻粘接工作、磨抛半球工作、对接半成品毛坯水钻工作、再磨抛另一半球工作等一系列毛坯水钻加工生产工作从而来代替人工在其中的辅助生产的问题，换句话说就是现有技术毛坯水钻的加工还离不开人工辅助。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术没有一台辅助机器来串接毛坯水钻粘接工作、磨抛半球工作、对接半成品毛坯水钻工作、再磨抛另一半球工作等一系列毛坯水钻加工生产工作从而来代替人工在其中的辅助生产的问题的缺陷，提供了一种全自动的、完全不需要人工辅助生产的、生产效率且成品率高的、一次性加工生产多粒毛坯水钻的水钻生产用机械手装置。

为了达到以上目的，本发明是通过以下技术方案实现：一种水钻生产用机械手装置，包括导轨、机械手和夹具，机械手上端滑动连接在导轨上，夹具固定连接在机械手下端上，其特征在于，所述的机械手设有一底座，底座上设有一对上下走向的支架，两支架间设一转弯汽缸，两支架下设一与其相铰接的转弯活动板，转弯活动板与转弯汽缸相连接；转弯活动板上于两支架两侧分别设有一轴套；转弯活动板正下方设有一上下活动板，上下活动板上固定设有一对主轴，一主轴分别对应一轴套并与其滑动配合连接；转弯活动板上于两支架前侧设有一上下活动汽缸，上下活动汽缸的上下汽缸轴贯穿转弯活动板并固定在上下活动板上；上下活动板上于两主轴的两侧分别设有一夹具套，每一夹具套上设有一夹具汽缸；夹具套与夹具固定配合连接，底座与导轨滑动配合连接。

在同一水钻加工设备上安装一对对称的背靠背设置的该发明专利机械手装置，机械手与导轨滑动连接，能够灵活的移位，从而很好的来串接毛坯水钻粘接工作、磨抛半球工作、对接半成品毛坯水钻工作、再磨抛另一半球工作等一系列毛坯水钻加工生产工作。夹具固定在机械手上，机械手取代人手指用来抓取夹具，此外夹具经改造能够一次性粘接多粒毛坯水钻。上下活动汽缸与上下活动板配合，相当于人手臂，用于灵活提取与输送夹具。转弯汽缸与转弯活动板配合，相当于人手腕，用于将半成品毛坯水钻对接到对侧机械手装置上，来磨抛另外半球毛坯水钻。转弯活动板铰接在支架上，然后以这个铰接点为圆心利用偏心原理将转弯汽缸的汽缸轴作用在转弯活动板上，用于驱动活动板转动90度，从而两个背靠背对接的机械手装置能够将夹具形成对接将毛坯水钻转接过去，实现圆形毛坯水钻半球半球的磨抛工作。设置的两主轴和两轴套目的是实现上下活动板上下位移中的稳定性，减小上下活动汽缸的汽缸轴侧向受力，延长上下活动汽缸的使用寿命，毕竟一个大型号汽缸的费用不低。利用夹具套和夹具汽缸来夹取夹具，夹具能够牢牢固定在机械手上也方便释放，保证机械手操作夹具的一致性。

作为优选，两夹具汽缸的汽缸轴上分别连接有销轴，两销轴延伸入两夹具套内并与夹具上的定位销相配合连接。夹具能够牢牢固定在机械手上也方便释放，保证机械手操作夹具的一致性。

作为优选，所述夹具包括两铝排轴、一铝排定位板、一铝排针板和一排铝排针，两铝排轴下端固定在铝排定位板上，铝排定位板与铝排针板固定连接，铝排针板上固定有一排铝排针，铝排针前端设有容置毛坯水钻的凹孔。铝排针前端设有容置毛坯水钻的凹孔用于固定毛坯水钻，该夹具经铝排针改造能够一次性粘接多粒毛坯水钻，使得多粒毛坯水钻同时批量加工生产，生产效率提高不少，且批量生产出来的成品水钻一致性好，成品率高。

作为优选，所述上下活动汽缸上端设有一对与上下汽缸轴相配合的定位半圆，每一定位半圆均设一定位汽缸。定位半圆与定位汽缸用于定位上下活动汽缸上下走位时的幅度，以及分担上下活动汽缸受到的上下活动板工作时向上的反作用力，进一步的保护上下活动汽缸，延长上下活动汽缸的使用寿命。

作为优选，所述导轨中间设有一条齿条，齿条两侧各设一与其平行布置的定位导条。齿条用来定位机械手滑动的路线，定位导条用来增加机械手滑动过程中的稳定性，以及用于分担齿条上机械手下挂的承重力。

作为优选，所述导轨的一侧端部于齿条上设有一缓冲器，缓冲器下方位置于定位导条上设有一触点传感器。缓冲器用于缓冲机械手装置移动过程中的停位，使得机械手移位停止更加平稳，触点传感器用于增加机械手装置移位的准确率，使得机械手装置移位精确后串接各项工作更加协调。

作为优选，底座右侧设有一驱动盒，驱动盒内设有一主动轮和一驱动轴，主动轮套设在驱动轴上，主动轮与导轨上的齿条相配合连接，驱动轴与外置电动机相连接。驱动盒用于驱动机械手装置在导轨上移动。

作为优选，底座左侧上下对称的设有一对“凹”形定位件，两“凹”形定位件分别与导轨的两定位导条相滑动配合，两“凹”形定位件之间的空隙与导轨上的齿条带宽相适应。“凹”形定位件用于将机械手悬挂在导轨上，也用来增加机械手滑动过程中的稳定性。

作为优选，所述两支架上方于底座上设有一盖板，盖板与两支架形成一倒置“U”形体，转弯汽缸固定在盖板下侧于两支架之间。盖板与两支架形成一倒置“U”形体方便设置转弯汽缸，以及便于转弯汽缸与转弯活动板的位置配合。

作为优选，所述倒置“U”形体前端出口处铰接有转弯活动板，转弯活动板上设有一驱动圈，驱动圈与转弯活动板和倒置“U”形体的铰接点偏心设置，驱动圈与转弯汽缸上的转弯汽缸轴相连接。转弯活动板铰接在支架上，然后以这个铰接点为圆心利用偏心原理将转弯汽缸的汽缸轴作用在转弯活动板上，用于驱动活动板转动90度，从而两个背靠背对接的机械手装置能够将夹具形成对接将毛坯水钻转接过去，实现圆形毛坯水钻半球半球的磨抛工作。

有益效果：（1）机械手与导轨滑动连接，能够灵活的移位，从而很好的来串接毛坯水钻粘接工作、磨抛半球工作、对接半成品毛坯水钻工作、再磨抛另一半球工作等一系列毛坯水钻加工生产工作。

（2）夹具固定在机械手上，机械手取代人手指用来抓取夹具，此外夹具经改造能够一次性粘接多粒毛坯水钻。上下活动汽缸与上下活动板配合，相当于人手臂，用于灵活提取与输送夹具。

（3）转弯汽缸与转弯活动板配合，相当于人手腕，用于将半成品毛坯水钻对接到对侧相同机械手装置上，来磨抛另外半球毛坯水钻。

（4）转弯活动板铰接在支架上，然后以这个铰接点为圆心利用偏心原理将转弯汽缸的汽缸轴作用在转弯活动板上，用于驱动活动板转动90度，从而两个背靠背对接的机械手装置能够将夹具形成对接将毛坯水钻转接过去，实现圆形毛坯水钻半球半球的磨抛工作。

（5）铝排针前端设有容置毛坯水钻的凹孔用于固定毛坯水钻，该夹具经铝排针改造能够一次性粘接多粒毛坯水钻，使得多粒毛坯水钻同时批量加工生产，生产效率提高不少，且批量生产出来的成品水钻一致性好，成品率高。

附图说明

图1为本发明的初始状态结构示意图；

图2为本发明机械手下抓的结构状态示意图；

图3为图1的右视图；

图4为图1的左视图；

图5为图4的转弯的结构状态示意图；

图6为图5的机械手下抓的结构状态示意图；

图7为图4的转弯90度的结构状态示意图。

图中：1-底座，2-支架，3-上下活动汽缸，4-转弯活动板，5-轴套，6-主轴，7-上下活动板，8-夹具套，9-夹具汽缸，10-铝排轴，11-铝排定位板，12-铝排针板，13-铝排针，14-定位销，15-销轴，16-上下汽缸轴，17-定位汽缸，18-定位半圆，19-盖板，20-转弯汽缸，21-导轨，22-齿条，23-定位导条，24-缓冲器，25-触点传感器，26-驱动盒，27-转弯汽缸轴，28-驱动圈，29-驱动轴，30-主动轮，31-“凹”形定位件。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：如图1和图6所示所示，一种水钻生产用机械手装置，用于串接毛坯水钻粘接工作、磨抛半球工作、对接半成品毛坯水钻工作、再磨抛另一半球工作等一系列毛坯水钻加工生产工作的辅助器件，它包括导轨21、机械手和夹具，机械手设有一底座1，底座1上设有一对上下走向的支架2，两支架2上方于底座1上设有一盖板19，盖板19与两支架2形成一倒置“U”形体，倒置“U”形体内侧上端设有转弯汽缸20，转弯汽缸20固定在盖板19上。倒置“U”形体前端出口处铰接有转弯活动板4，转弯活动板4铰接有一驱动圈28，驱动圈28与转弯活动板4和倒置“U”形体的铰接点偏心设置，驱动圈28与转弯汽缸20上的转弯汽缸轴27相连接。

如图1所示，转弯活动板4上于两支架2两侧分别设有一轴套5；转弯活动板4正下方设有一上下活动板7，上下活动板7上固定设有一对主轴6，一主轴6分别对应一轴套5并与其滑动配合连接；转弯活动板4上于两支架2前侧设有一上下活动汽缸3，上下活动汽缸3的上下汽缸轴16贯穿转弯活动板4并固定在上下活动板7上；上下活动板7上于两主轴6的两侧分别设有一夹具套8，每一夹具套8上设有一夹具汽缸9；两夹具汽缸9的汽缸轴上分别连接有销轴15，两销轴15延伸入两夹具套8内并与夹具上的定位销14相扣接。上下活动汽缸3上端设有一对与上下汽缸轴16相配合的定位半圆18，每一定位半圆18均设一定位汽缸17。

如图2所示，为了能够一次性粘接多粒毛坯水钻，使得多粒毛坯水钻同时批量加工生产，提高生产效率提高，该夹具设计包括两铝排轴10、一铝排定位板11、一铝排针板12和一排铝排针13，两铝排轴10下端固定在铝排定位板11上，铝排定位板11与铝排针板12固定连接，铝排针板12上固定有一排铝排针13，铝排针13前端设有容置毛坯水钻的凹孔。

如图1所示，导轨21中间设有一条齿条22，齿条22两侧各设一与其平行布置的定位导条23。导轨21的一侧端部于齿条22上设有一缓冲器24，缓冲器24下方位置于定位导条23上设有一触点传感器25。

如图3所示，底座1右侧设有一驱动盒26，驱动盒26内设有一主动轮30和一驱动轴29，主动轮30套设在驱动轴29上，主动轮30与导轨21上的齿条22相配合连接，驱动轴29与外置电动机相连接。

如图4、图5和图6所示，底座1左侧上下对称的设有一对“凹”形定位件31，两“凹”形定位件31分别与导轨21的两定位导条23相滑动配合，两“凹”形定位件31之间的空隙与导轨21上的齿条22带宽相适应。

工作过程：在同一水钻加工设备上安装一对对称的背靠背该发明专利机械手装置。开始工作，机械手利用夹具汽缸和夹具套夹住夹具，接着粉盘进入，机械手的上下活动汽缸启动上下汽缸轴驱动上下活动板使夹具向下运动，如图2状态所示，到达最低点即上下汽缸轴顶端到达定位半圆控制范围，启动定位汽缸，用定位半圆限制上下汽缸轴向下运动。此时夹具到达粉盘上进行毛坯水钻粘接工作。粘接完毕后，上下活动汽缸再次启动上下汽缸轴驱动上下活动板使夹具向上运动。然后外置电机启动，通过驱动盒驱动机械手横向运动到达中线位置，接着磨抛架进入，机械手的上下活动汽缸启动上下汽缸轴驱动上下活动板使夹具向下进入磨抛位置进入磨抛半球工作。半成品毛坯完成后，机械手在驱动盒作用下回到原位，回位时通过缓冲器缓冲横向运动惯性力，通过触点传感器精确定位。然后利用偏心原理将转弯汽缸的转弯汽缸轴作用在转弯活动板上，驱动转弯活动板转动90度，从而使得两个背靠背对接的机械手装置能够将夹具形成对接将半成品毛坯水钻转接过去，实现对接半成品毛坯水钻工作。接着重复上述步骤再完成磨抛另一半球工作。

Claims (10)

1.一种水钻生产用机械手装置，包括导轨、机械手和夹具，机械手上端滑动连接在导轨上，夹具固定连接在机械手下端上，其特征在于，所述的机械手设有一底座（1），底座（1）上设有一对上下走向的支架（2），两支架（2）间设一转弯汽缸（20），两支架（2）下设一与其相铰接的转弯活动板（4），转弯活动板（4）与转弯汽缸（20）相连接；转弯活动板（4）上于两支架（2）两侧分别设有一轴套（5）；转弯活动板（4）正下方设有一上下活动板（7），上下活动板（7）上固定设有一对主轴（6），一主轴（6）分别对应一轴套（5）并与其滑动配合连接；转弯活动板（4）上于两支架（2）前侧设有一上下活动汽缸（3），上下活动汽缸（3）的上下汽缸轴（16）贯穿转弯活动板（4）并固定在上下活动板（7）上；上下活动板（7）上于两主轴（6）的两侧分别设有一夹具套（8），每一夹具套（8）上设有一夹具汽缸（9）；夹具套（8）与夹具固定配合连接，底座（1）与导轨（21）滑动配合连接。

2.根据权利要求1所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，所述两夹具汽缸（9）的汽缸轴上分别连接有销轴（15），两销轴（15）延伸入两夹具套（8）内并与夹具上的定位销（14）相配合连接。

3. 根据权利要求1或2所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，所述夹具包括两铝排轴（10）、一铝排定位板（11）、一铝排针板（12）和一排铝排针（13），两铝排轴（10）下端固定在铝排定位板（11）上，铝排定位板（11）与铝排针板（12）固定连接，铝排针板（12）上固定有一排铝排针（13），铝排针（13）前端设有容置毛坯水钻的凹孔。

4. 根据权利要求1所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，所述上下活动汽缸（3）上端设有一对与上下汽缸轴（16）相配合的定位半圆（18），每一定位半圆（18）均设一定位汽缸（17）。

5. 根据权利要求1所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，所述导轨（21）中间设有一条齿条（22），齿条（22）两侧各设一与其平行布置的定位导条（23）。

6. 根据权利要求5所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，所述导轨（21）的一侧端部于齿条（22）上设有一缓冲器（24），缓冲器（24）下方位置于定位导条（23）上设有一触点传感器（25）。

7. 根据权利要求5所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，底座（1）一侧设有一驱动盒（26），驱动盒（26）内设有一主动轮（30）和一驱动轴（29），主动轮（30）套设在驱动轴（29）上，主动轮（30）与导轨（21）上的齿条（22）相配合连接，驱动轴（29）与外置电动机相连接。

8. 根据权利要求5所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，底座（1）另一侧上下对称的设有一对“凹”形定位件（31），两“凹”形定位件（31）分别与导轨（21）的两定位导条（23）相滑动配合，两“凹”形定位件（31）之间的空隙与导轨（21）上的齿条（22）带宽相适应。

9.根据权利要求1所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，所述两支架（2）上方于底座（1）上设有一盖板（19），盖板（19）与两支架（2）形成一倒置“U”形体，转弯汽缸（20）固定在盖板（19）下侧于两支架（2）之间。

10.根据权利要求9所述的水钻生产用机械手装置，其特征在于，所述倒置“U”形体前端出口处铰接有转弯活动板（4），转弯活动板（4）上设有一驱动圈（28），驱动圈（28）与转弯活动板（4）和倒置“U”形体的铰接点偏心设置，驱动圈（28）与转弯汽缸（20）上的转弯汽缸轴（27）相连接。

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