CN102554912B - 夹取缸体用气动平衡助力机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹取缸体用气动平衡助力机械手，包括控制机构、由控制机构驱动的夹具总成及其气动机构，控制机构能带动夹具于竖直方向、左右方向、前后方向移动，并能于水平面内回转。本发明能够实现缸体工件的空间姿态翻转和移动，实现省力地搬运和装配缸体，降低工人的劳动强度，提高工作效率，达到自动化生产的目的，夹具上配备行程开关，只有当工件接触到位后才可实施夹紧动作，有效提高机构作业的安全性。本发明适用作汽车生产线中气缸生产工序上对缸体的自动夹取作业。

Description

夹取缸体用气动平衡助力机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，应用于汽车发动机缸体生产过程，具体地说是一种夹取缸体用气动平衡助力机构手。

背景技术

在汽车缸体的生产过程中，一道工序加工完毕后，需要将工件进行相应姿态的翻转及移动，从辊道上将工件抓取上料，加工完毕后从夹具卸下，移动到辊道上，进行下一道序的生产加工。

现有缸体生产流水线用来解决工件上下料的装置，大多采用手推抽屉式装置实现工件到机床的传输，此种方式在生产线辊道断开的情况下则无法利用，只能依靠人工搬运来完成工件的上下料过程，此方式不仅劳动强度大，且效率低下，自动化程度低。另外，由于汽车发动机的缸体较重，将缸体翻转姿态并***夹具的定位销中，需要不断调整缸体的空间位置和姿态才能完成，而且此操作要求的定位精度较高，一般起重装置无法达到所需精度要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种夹取缸体用气动平衡助力机械手，能够实现缸体的空间姿态翻转和移动，能够省力地搬运和装配缸体，降低工人的劳动强度，提高工作效率，达到自动化生产的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种夹取缸体用气动平衡助力机械手，包括控制机构、由控制机构驱动的夹具总成及其气动机构，其中

①所述夹具总成包括第三转轴、夹具本体、夹具夹爪、夹具弯钩；

第三转轴竖置，其顶端与控制机构铰接，控制机构带动第三转轴能够竖向、左右向、前后向移动，并能于水平面内回转；

第三转轴下端固联有把手；带有夹具夹爪的夹具本体为机床内加工工件的液压夹具，夹具弯钩固联于夹具夹爪末端；

②夹具总成的气动机构包括：夹具转轴、翻转气缸、夹紧气缸；

夹具总成的夹具底座上设有行程开关，行程开关的回弹由其与工作件表面的接触而启动；

翻转气缸由夹具转轴驱动；夹紧气缸固联定于夹具转轴的下方；

夹具转轴带动翻转气缸翻转到位时，夹具夹爪伸入至工件即缸体内，行程开关与工件的表面接触而回弹，夹紧气缸夹紧。

作为本发明的限定，所述控制机构包括工字钢、导轨、滚轮、悬挂架、主转动轴、回转立柱；

工字钢安装于固定设置的框架上；

导轨固定悬吊于工字钢的下方且与工字钢相平行设置，导轨内装有滚轮，二者间滑动配合；

悬挂架装于滚轮下方，由竖置的主转动轴驱动而具有回转自由度；悬挂架上下方固联有回转立柱；

回转立柱的下部外侧壁固定有气控集成***的控制箱，气控集成***经控制气路分别与主提升气缸、翻转气缸、夹紧气缸相联接；

主提升气缸水平设置，其固定端与水平设置的主悬臂固联；主提升气缸的移动端与主气缸转轴固联；（主悬臂的垂直移动依靠主提升气缸的伸缩实现，当主提升气缸收缩，机构做下降方向运动；当主提升气缸伸出，主悬臂做上升运动；）

主悬臂的一端与设于回转立柱上的悬臂转轴铰接；其另一端与次转轴转动配合；

次转轴竖向设置，其下部的转动端上固联有次悬臂，二者间转动配合；

次悬臂水平设置，其外延端与第三转轴的顶端铰接，二者间转动配合。

作为本发明的另一种限定，所述第三转轴设有第三转轴刹车装置，固定于第三转轴上。

 本发明还有一种限定，所述次转轴设有次转轴刹车装置，固定于次悬臂上。

本发明的其它特征还有：

把手的下部设有用于控制翻转气缸翻转角度的翻转0°按钮、翻转90°按钮，以及控制夹紧气缸动作的放松按钮、夹紧按钮、刹车按钮，它们与翻转气缸的控制元件电连接。

本发明的结构特点是：滚轮使得本机构能够在导轨上滑动，操作覆盖面积更大；悬挂架通过主转动轴可实现360°旋转；气控集成***分别连接主提升气缸、翻转气缸、夹紧气缸，可实现气压平衡/安全保护/快速升降/夹具翻转、夹紧、松开等功能；次转轴机构和第三转轴可分别实现次悬臂的小于360°范围内的旋转（由于有连接线的干扰，实际上为非整圈内的旋转）和把手的360°旋转；次转轴刹车装置和第三转轴刹车装置可实现次悬臂、主悬臂在非工作状态时锁死无运动。

行程开关的设置，保证只有在工件表面与行程开关完全贴合后，行程开关回弹，夹紧气缸才会带动夹具夹爪进行移动，以夹紧工件；若工件未放置到位，行程开关则不回弹，夹紧气缸无动作，机构无法实现夹紧动作。夹具夹爪通过深入缸体的1、4号缸孔，夹紧气缸夹紧工件后，通过夹爪弯钩对工件进行锁死，防止工件姿态翻转后掉落。

本发明的工作过程如下：操作人员手扶把手，当工件流动至本工位后，按下翻转0°按钮，翻转气缸翻转至0°，夹具夹爪对准并深入缸孔，直至行程开关完全接触至工件表面，回弹后，按下夹紧按钮，夹紧气缸收缩，夹具夹爪夹紧工件，夹爪弯钩锁紧工件，防止掉落。操作人员按下翻转90°按钮，翻转气缸翻转，实现工件90°翻转，操作人员通过主转动轴、次转轴及第三转轴实现工件的横向移动，通过主提升气缸实现工件竖直方向的移动。当工件被装在在机床上后，按下放松按钮，夹紧气缸松开，夹具夹爪可伸出工件，另工件在机床上正常加工，整个操作过程完毕。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于

（1）降低劳动强度;

（2）实现工件空间翻转，全程气动平衡状态；

（3） 此发明配合使用专用夹具可实现工件姿态夹紧、姿态翻转及装配，夹具上配备行程开关，只有当工件接触到位后才可实现夹紧动作，有效提高机构作业的安全性。

本发明适用作汽车生产线中气缸生产工序上对缸体的自动夹取作业。

本发明下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图，图中箭头方向为操作工面部朝向；

图2为图１中的导轨与滚轮部分的局部放大图；

图3为图2的俯视图；

图4为图1所示实施例中夹具总成的结构示意图；

图5为图1所示实施例中次转轴与周边构件结构关系的示意图；

图6为图4的右视图，即操作者直接面对的夹具部分的结构图；

图7为图1所示实施例中夹具弯钩夹紧点A的位置示意图。

图中：1、框架，2、工字钢，3、导轨，4、滚轮，5、悬挂架，6、主转动轴，7、回转立柱，8、控制箱，9、悬臂转轴，10、主气缸转轴，11、主悬臂，12、主提升气缸，13、次转轴，14、次转轴刹车装置，15、次悬臂，16、第三转轴，17、第三转轴刹车装置，18、夹具转轴，19、翻转气缸，20、夹紧气缸，21、工件（缸体），22、夹具，23、夹具夹爪，24、夹爪弯钩，25、把手，26、翻转90°按钮，27、夹紧按钮，28、刹车按钮，29、翻转

0°按钮，30、放松按钮，31、行程开关，32—夹具底座，111—刹车盘，112—制动本体；A、夹具弯钩夹紧点。

具体实施方式

实施例

图1—图7所示为一种夹取缸体用气动平衡助力机械手，包括控制机构、由控制机构驱动的夹具总成及其气动机构。其中：

①夹具总成包括第三转轴16、夹具本体22、夹具夹爪23、夹具弯钩24。

第三转轴16竖置，其顶端与控制机构铰接，控制机构带动第三转轴16能够于竖向、左右后、前后向进行移动，并能于水平面内回转。

第三转轴16下端固联有把手25。带有夹具夹爪23的夹具本体22为机床内加工工件的液压夹具，夹具弯钩24焊接于夹具夹爪23末端。

夹具夹爪23为圆柱型结构，垂直于夹具底座32，两个夹具弯钩分别焊接至夹具夹爪23上。夹紧工件过程是：夹具夹爪23带动夹具弯钩进行收缩，直至夹紧缸体。

②夹具总成的气动机构包括：夹具转轴18、翻转气缸19、夹紧气缸20。

夹具总成的夹具底座32上设有行程开关31。

翻转气缸19由夹具转轴18驱动；夹紧气缸20固联定于夹具转轴18的下方；夹具转轴18带动翻转气缸19翻转到位时，夹具夹爪23深入工件21即缸体内，行程开关31与工件21的表面接触而并回弹，夹紧气缸20实现夹紧动作。

③控制机构包括工字钢2、导轨3、滚轮4、悬挂架5、主转动轴6、回转立柱7。

如图1—图3所示，工字钢2安装于固定设置的框架1上。导轨3固定悬吊于工字钢2的下方且与工字钢2相平行设置，导轨3内装有滚轮4，二者间滑动配合。悬挂架5装于滚轮4下方，由竖置的主转动轴6驱动而具有回转自由度。悬挂架5上下方固联有回转立柱7。

回转立柱7的下部外侧壁固定有气控集成***的控制箱8，气控集成***经控制气路分别与主提升气缸12、翻转气缸19、夹紧气缸20相联接。

主提升气缸12水平设置，其固定端与水平设置的主悬臂11固联；主提升气缸12的移动端与主气缸转轴10固联。主悬臂11的垂直移动依靠主提升气缸12的伸缩实现，当主提升气缸12收缩，机构做下降方向运动；当主提升气缸12伸出，主悬臂11做上升运动。

主悬臂11的一端与设于回转立柱7上的悬臂转轴9铰接；其另一端与次转轴13转动配合。

次转轴13竖向设置，其下部的转动端上固联有次悬臂15，二者间转动配合。

次悬臂15水平设置，其外延端与第三转轴16的顶端铰接，二者间转动配合。

第三转轴16设有第三转轴刹车装置17，固定于第三转轴16上。次转轴13设有次转轴刹车装置14，固定于次悬臂15上。转轴13与刹车盘111相对固定，转轴13带动刹车盘111进行旋转，当机构处于闲置不适用状态时，可通过制动本体112向刹车盘111进行靠近，直至贴紧刹车盘111，实现锁定功能。

把手25的下部设有用于控制翻转气缸19翻转角度的翻转0°按钮29、翻转90°按钮26，以及控制夹紧气缸20相应动作的放松按钮30、夹紧按钮27、刹车按钮28，这些按钮均为手动控制，并分别与翻转气缸19的控制元件电连接。

本实施例的工作过程如下：操作人员手扶把手，当工件流动至本工位后，按下翻转

0°按钮，翻转气缸翻转至0°，夹具夹爪对准并深入缸孔，直至行程开关完全接触至工件表面，回弹后，按下夹紧按钮，夹紧气缸收缩，夹具夹爪夹紧工件，夹爪弯钩锁紧工件，防止掉落。操作人员按下翻转90°按钮，翻转气缸翻转，实现工件90°翻转，操作人员通过主转动轴、次转轴及第三转轴实现工件的横向移动，通过主提升气缸实现工件竖直方向的移动。当工件被装在在机床上后，按下放松按钮，夹紧气缸松开，夹具夹爪可伸出工件，另工件在机床上正常加工，整个操作过程完毕。

Claims (5)

1.一种夹取缸体用气动平衡助力机械手，其特征在于：它包括控制机构、由控制机构

驱动的夹具总成及其气动机构，其中

①所述夹具总成包括第三转轴、夹具本体、夹具夹爪、夹具弯钩；

第三转轴竖置，其顶端与控制机构铰接，控制机构带动第三转轴能够竖向、左右向、前后向移动，并能于水平面内回转；

第三转轴下端固联有把手；带有夹具夹爪的夹具本体为机床内加工工件的液压夹具，

夹具弯钩固联于夹具夹爪末端；

②夹具总成的气动机构包括：夹具转轴、翻转气缸、夹紧气缸；

夹具总成的夹具底座上设有行程开关，行程开关的回弹由其与工作件表面的接触而启

动；

翻转气缸由夹具转轴驱动；夹紧气缸固联定于夹具转轴的下方；

夹具转轴带动翻转气缸翻转到位时，夹具夹爪伸入至工件即缸体内，行程开关与工件

的表面接触而回弹，夹紧气缸夹紧；

③所述控制机构包括工字钢、导轨、滚轮、悬挂架、主转动轴、回转立柱；

工字钢安装于固定设置的框架上；

导轨固定悬吊于工字钢的下方且与工字钢相平行设置，导轨内装有滚轮，二者间滑动配合；

悬挂架装于滚轮下方，由竖置的主转动轴驱动而具有回转自由度；悬挂架上下方固联

有回转立柱；

回转立柱的下部外侧壁固定有气控集成***的控制箱，气控集成***经控制气路分别

与主提升气缸、翻转气缸、夹紧气缸相联接；

主提升气缸水平设置，其固定端与水平设置的主悬臂固联；主提升气缸的移动端与主

气缸转轴固联；主悬臂的一端与设于回转立柱上的悬臂转轴铰接；其另一端与次转轴转动配合；

次转轴竖向设置，其下部的转动端上固联有次悬臂，二者间转动配合；

次悬臂水平设置，其外延端与第三转轴的顶端铰接，二者间转动配合。

2.根据权利要求1所述的夹取缸体用气动平衡助力机械手，其特征在于：所述第三转轴设有第三转轴刹车装置，固定于第三转轴上。

3.根据权利要求1所述的夹取缸体用气动平衡助力机械手，其特征在于：所述次转轴设有次转轴刹车装置，固定于次悬臂上。

4.根据权利要求2所述的夹取缸体用气动平衡助力机械手，其特征在于：所述次转轴

设有次转轴刹车装置，固定于次悬臂上。

5.根据权利要求1所述的夹取缸体用气动平衡助力机械手，其特征在于：把手的下部

设有用于控制翻转气缸翻转角度的翻转0°按钮、翻转90°按钮，以及控制夹紧气缸动作的放松按钮、夹紧按钮、刹车按钮。