CN105386134B - 万向机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种万向机械手，属于纺丝辅助设施技术领域。由控制机构、转向机构、导向机构和抓取机构构成，所述的导向机构包括竖直导向和水平导向，转向机构与水平导向相连接，且该转向机构位于竖直导向上方，抓取机构与水平导向相连接。将本发明应用于纺丝成型中纺丝组件的更换和清洗，既方便了纺丝组件的安装，最大程度的避免了人与操作环境的直接接触，又可实现抓取机构中组件托盘全方位、多角度位置的改变，更适用于纺丝环境的需求。

Description

万向机械手

技术领域

本发明涉及一种万向机械手，属于纺丝辅助设备技术领域。

背景技术

纺丝组件是纺丝成型中一个比较关键的部件，在使用过程中，该部件将直接与熔体接触，承受高温高压，纺丝组件的精度将会直接影响纺丝成型，进而影响产品质量以及纺丝消耗。因此，为确保其精密度，纺丝组件需要经常进行更换和清洗。而通常纺丝组件的上述处理多是在高温状态下进行的，而且由于需要承受高压，纺丝组件自重较大，以涤纶工业丝为例，组件预热温度为320℃左右，组件更换需要在此温度下进行；一套组装好的组件重量在100kg-200kg左右，通常需要借助于辅助设备。另一方面，组件的安装不精确易带来漏浆等问题，甚至在高温条件下，组件因应力而变形损坏。

基于此，做出本申请案。

发明内容

为了提高组件安装精确度，减少操作人员劳动强度，避免高温烫伤等问题。本发明提供一种可多角度转向、高度与角度可同步调整、集自动化与半自动化于一体的万向机械手。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

万向机械手，由控制机构、转向机构、导向机构和抓取机构构成，所述的导向机构包括竖直导向和水平导向，转向机构与水平导向相连接，且该转向机构位于竖直导向上方，抓取机构与水平导向相连接；竖直导向和水平导向均由控制机构调控，竖直导向上下移动，水平导向则前后移动或转动，以实现抓取机构的方向改变，转向机构控制水平导向和竖直导向的朝向，转向机构与控制机构通过水平导向和竖直导向实现抓取机构位置与方向的改变。

进一步的，作为优选：

所述的竖直导向包括竖直支杆和导向套一，竖直支杆与转向机构相连接，导向套一活动安装于竖直支杆上，该导向套一与水平导向相连接，导向套一沿竖直支杆上下移动，带动水平导向上下移动，进而带动与水平导向相连接的抓取机构上下移动。更优选的，所述的导向套一连接有气缸，控制机构通过气缸驱动导向套一做上下移动。

所述的水平导向包括导向套二、机械臂和导轨，水平导向通过导向套二与竖直导向相连接，转向机构通过导轨与水平导向相连接，导向套二与机械臂活动连接，导向套二通过机械臂与抓取机构相连接。更优选的，所述的导向套二套装于机械臂外，以实现机械臂的伸出或缩入导向套二。

所述的转向机构包括支架和转盘，转盘通过支架与水平导向相连接，且其底部与竖直导向相连接，通过转盘的转动，实现水平导向、竖直导向的方向改变，进而实现抓取机构的方向改变。

所述的抓取机构包括组件托盘和控制组件托盘松紧度的扳手。

所述的竖直导向包括竖直支杆和导向套一，水平导向包括导向套二、机械臂和导轨，转向机构包括支架和转盘，抓取机构包括组件托盘和扳手，竖直支杆顶端与转盘相连接，导向套一活动安装于竖直支杆上，该导向套一与导向套二相连接，支架外侧设置有滑轨，滑轨位于导轨内，支架通过滑轨与导轨相连，以实现转盘与导向套二的连接；转盘位于支架上，导向套二与机械臂活动连接，导向套二通过机械臂与组件托盘相连接，扳手则与组件托盘相连接，并通过扳手的转动，实现组件托盘的开启或封闭；导向套一沿竖直支杆上下移动，带动导向套二、支架、转盘、机械臂和组件托盘上下移动，转盘的转动，实现水平导向、竖直导向的方向改变，进而实现抓取机构的方向改变。

所述的导向套一与导向套二固定连接。

所述的支架外侧设置有滑轨，支架通过滑轨与导轨相连，以实现转盘与导向套二的连接。

将本发明应用于纺丝组件的替换、清洗等操作，其工作原理及有益效果如下：

1）可实现多角度、全方位位置的改变。在本申请中，其操控作用的主要是转向机构和控制机构，而实现是通过水平导向和竖直导向，并最终将这一效果体现在抓取机构的组件托盘位置的改变上：竖直导向的导向套一与水平导向的导向套二相互固定并构成一体式结构，且导向套一的上下移动是通过控制机构控制气缸来实现其升降（即上下移动），导向套一带动导向套二上下移动，进而带动抓取机构的组件托盘上下移动；机械臂可与导向套二发生相对的前后伸缩运动，即可改变抓取机构的组件托盘水平方向上的前后移动；机械臂与导向套二之间为活动连接，在操作过程中，可直接旋转导向套二，即可实现竖直导向及组件托盘朝向角度的改变，再在该角度上进行前后和上下的调整，因此，组件托盘可在上、下、前、后、左、右六个方向上进行位置改变，从而实现抓取机构全方位、多角度的位置调整。

2）可实现角度与高度、前后的同步调节，适用环境广。在操作过程中，由于纺丝组件所处环境较为复杂，有的环境操作较为便利，可直接运作水平导向和竖直导向即可实现纺丝组件的抓取，然而，大多数的操作环境较为狭窄，操作空间较小，在这种情况下，由于竖直导向的导向套一与水平导向的导向套二固定连接，抓取机构的组件托盘安装于机械臂末端，机械臂与导向套二呈伸缩方式活动连接，而转盘则与竖直导向的竖直支杆相连接，导向套一套装于竖直支杆外壁上，因此，转动转盘，即可带动竖直导向角度转变，竖直导向则带动水平导向发生角度变化，进而带动抓取机构角度的改变，当抓取机构的组件托盘旋转至适宜位置时，即可旋转扳手，使组件托盘抓取并将其固定于其内，再通过控制机构调整导向套一、导向套二的位置，即可实纺丝组件的安装与拆卸。

3）可实现自动化与半自动化两种模式操作。导向套二与支架直接通过导轨连接，而导轨与支架之间则设置滑轨，在滑轨、导轨的相互配合下，导向套二可单独进行转动，同样的，也可在导向套一外壁上设置把手，以方便其进行手动转动，在该种情况下，即为半自动的方向改变；也可通过转动转盘，通过带动竖直导向角度的改变，来实现水平导向以及抓取机构方向的改变，两种不同的方式，即实现了半自动化操作与全自动化操作，操作更加便捷，且方便了操作者根据不同使用环境下的灵活应用。

将本发明应用于纺丝成型中纺丝组件的更换和清洗，既方便了纺丝组件的安装，最大程度的避免了人与操作环境的直接接触，又可实现抓取机构中组件托盘全方位、多角度位置的改变，更适用于纺丝环境的需求。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1另一视角的立体结构示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的侧视图；

图5为图4中M-M方向剖视图；

图6为图4中N-N方向剖视图。

图中标号：1. 控制机构；2. 转向机构；21. 支架；22. 转盘；23. 滑轨； 3. 抓取机构；31. 组件托盘；32. 扳手；4. 竖直导向；41. 导向套一；42. 竖直支杆；43.气缸；44.滑轮一；5. 水平导向；51. 导向套二；52. 机械臂；53. 把手；54. 滑轮二；55. 挡片。

具体实施方式

实施例1

本实施例万向机械手，结合图1、图2、图3和图4，由控制机构1、转向机构2、导向机构和抓取机构3构成，导向机构包括水平导向5和竖直导向4，转向机构2与水平导向5相连接，且该转向机构2位于竖直导向4上方，抓取机构3与水平导向5相连接；竖直导向4和水平导向5均由控制机构1调控，竖直导向4上下移动，水平导向5则前后移动或转动，以实现抓取机构3的方向改变，转向机构2控制水平导向5和竖直导向4的朝向，转向机构2与控制机构1通过水平导向5和竖直导向4实现抓取机构3位置与方向的改变。具体到本实施例中，竖直导向4包括竖直支杆42、导向套一41和气缸43，竖直支杆42与转向机构4相连接，导向套一41活动套装在竖直支杆42上，具体参见图5所示，该导向套一41与水平导向5相连接，导向套一41连接有气缸43，控制机构1通过气缸43驱动导向套一41做上下移动，导向套一41通过滑轮一44套装于竖直支杆42上，并可沿竖直支杆42上下移动，带动水平导向5上下移动，进而带动与水平导向5相连接的抓取机构3上下移动。

将本申请应用于纺丝组件安装时，其操控作用的主要是转向机构2和控制机构1，而实现是通过水平导向5和竖直导向4，并最终将这一效果体现在抓取机构3位置的改变上：竖直导向4的导向套一41与水平导向相互固定，且导向套一41的上下移动是通过控制机构1控制气缸43来实现其升降（即上下移动），导向套一41带动水平导向5上下移动，进而带动抓取机构3上下移动；水平导向5前后移动，即可改变抓取机构3在水平方向上的前后移动。

当纺丝组件所在位置的操作空间较小时，由于竖直导向4与水平导向5固定连接，抓取机构3与水平导向5相连接，而转向机构2则与竖直导向4的竖直支杆42相连接，导向套一41套装于竖直支杆42外壁上，因此，启动转向机构2，即可带动竖直导向4角度转变，竖直导向4则带动水平导向5发生角度变化，进而带动抓取机构3角度的改变，当抓取机构3旋转至适宜位置时，紧固纺丝组件，再通过控制机构1调整竖直导向4竖直方向的位置、水平导向5水平方向的位置，即可实纺丝组件的安装与拆卸。

将本实施例应用于纺丝成型中纺丝组件的更换和清洗，既方便了纺丝组件的安装，最大程度的避免了人与操作环境的直接接触，又可实现抓取机构中组件托盘全方位、多角度位置的改变，更适用于纺丝环境的需求。

实施例2

万向机械手，结合图1、图2、图3和图4，由控制机构1、转向机构2、导向机构和抓取机构3构成，导向机构包括水平导向5和竖直导向4，转向机构2与水平导向5相连接，且该转向机构2位于竖直导向4上方，抓取机构3与水平导向5相连接；竖直导向4和水平导向5均由控制机构1调控，竖直导向4上下移动，水平导向5则前后移动或转动，以实现抓取机构3的方向改变，转向机构2控制水平导向5和竖直导向4的朝向，转向机构2与控制机构1通过水平导向5和竖直导向4实现抓取机构3位置与方向的改变。具体到本实施例，水平导向5包括导向套二51、机械臂52和导轨，水平导向5通过导向套二51与竖直导向4相连接，转向机构2通过导轨与水平导向5相连接，导向套二51与机械臂52活动连接，导向套二51通过机械臂52与抓取机构3相连接。其中，结合图6，机械臂52的外侧设置有滑轮二54，机械臂52通过滑轮二54活动安装于导向套二51内，以实现机械臂52的伸出或缩入导向套二51。

为方便操作，还可以在机械臂52上加装把手53，通过拉动把手53，带动机械臂52的伸出导向套42外或收缩进导向套二42内，从而改变抓取机构3的前后位置，机械臂52靠近抓取机构3的一端设置有挡片55，避免机械臂52过渡推入导向套二51内。

实施例3

本实施例万向机械手，结合图1、图2、图3和图4，由控制机构1、转向机构2、导向机构和抓取机构3构成，导向机构包括水平导向5和竖直导向4，转向机构2与水平导向5相连接，且该转向机构2位于竖直导向4上方，抓取机构3与水平导向5相连接；竖直导向4和水平导向5均由控制机构1调控，竖直导向4上下移动，水平导向5则前后移动或转动，以实现抓取机构3的方向改变，转向机构2控制水平导向5和竖直导向4的朝向，转向机构2与控制机构1通过水平导向5和竖直导向4实现抓取机构3位置与方向的改变。具体到本实施例，转向机构2包括支架21和转盘22，转盘22通过支架21与水平导向5相连接，且其底部与竖直导向4相连接，通过转盘22的转动，实现水平导向5、竖直导向4的方向改变，进而实现抓取机构3的方向改变。

当操作空间有限时，由于竖直导向4与水平导向5固定连接，抓取机构3安装于水平导向5的末端，而转盘22则与竖直导向4相连接，因此，转动转盘22，即可带动竖直导向4角度转变，竖直导向4则带动水平导向5发生角度变化，进而带动抓取机构3角度的改变，当抓取机构3旋转至适宜位置时，紧固纺丝组件，再通过控制机构1调整水平导向5、竖直导向4的位置，即可实纺丝组件的安装与拆卸。

实施例4

本实施例万向机械手，结合图1、图2、图3和图4，由控制机构1、转向机构2、导向机构和抓取机构3构成，导向机构包括水平导向5和竖直导向4，转向机构2与水平导向5相连接，且该转向机构2位于竖直导向4上方，抓取机构3与水平导向5相连接；竖直导向4和水平导向5均由控制机构1调控，竖直导向4上下移动，水平导向5则前后移动或转动，以实现抓取机构3的方向改变，转向机构2控制水平导向5和竖直导向4的朝向，转向机构2与控制机构1通过水平导向5和竖直导向4实现抓取机构3位置与方向的改变。本实施例中，转向机构2包括支架21、转盘22和滑轨23，抓取机构3包括组件托盘31和控制组件托盘31松紧度的扳手32，水平导向5包括导向套二51、机械臂52和导轨，竖直导向4包括导向套一41、竖直支杆42和气缸43，竖直支杆42顶端与转盘22相连接，导向套一41如图5所示方式活动安装于竖直支杆42上，该导向套一41与导向套二51固定为一体，，支架21外侧设置有滑轨23，滑轨23位于导轨内，支架21通过滑轨23与导轨相连，以实现转盘22与导向套二51的连接；转盘22位于支架21上，导向套二51与机械臂52如图6所示方式活动连接，导向套二51通过机械臂52与组件托盘31相连接，扳手32则与组件托盘31相连接，并通过扳手32的转动，实现组件托盘31的开启或封闭，进而放开或紧固其所对应的纺丝组件；导向套一41沿竖直支杆42上下移动，带动导向套二51、支架21、转盘22、机械臂52和组件托盘31上下移动。

将本实施例应用于纺丝组件的替换、清洗等操作，起操控作用的主要是转向机构2和控制机构1，而实现是通过水平导向5和竖直导向4，并最终将这一效果体现在抓取机构3的组件托盘31位置的改变上：竖直导向4的导向套一41与水平导向5的导向套二51相互固定并构成一体式结构，且导向套一41的上下移动是通过控制机构1控制气缸43来实现其升降（即上下移动），导向套一41带动导向套二51上下移动，进而带动抓取机构3的组件托盘31上下移动；机械臂52可与导向套二51发生相对的前后伸缩运动，即可改变抓取机构3的组件托盘31水平方向上的前后移动；机械臂52通过与导向套二51之间为活动连接，在操作过程中，可直接旋转导向套二51，即可实现竖直导向4及组件托盘31朝向角度的改变，再在该角度上进行前、后和上、下的调整，因此，组件托盘31可在上、下、前、后、左、右六个方向上进行位置改变，从而实现抓取机构3全方位、多角度的位置调整。

当操作环境较为狭窄、操作空间有限时，由于竖直导向4的导向套一41与水平导向5的导向套二51固定连接，抓取机构3的组件托盘31安装于机械臂52末端，机械臂52与导向套二51呈伸缩方式活动连接，而转盘22则与竖直导向4的竖直支杆42相连接，竖直支杆42通过滑轮44活动安装于导向套一41内，因此，转动转盘22，即可带动竖直导向4角度转变，竖直导向4则带动水平导向5发生角度变化，进而带动抓取机构3角度的改变，当抓取机构3的组件托盘31旋转至适宜位置时，即可旋转扳手32，使组件托盘31抓取并将纺丝组件固定于其内，再通过控制机构1调整导向套一41、导向套二52的位置，即可实纺丝组件的安装与拆卸。

导向套二51与支架21之间通过导轨连接，而导轨与支架21之间则设置滑轨23，在滑轨23、导轨的相互配合下，导向套二51可单独进行转动，同样的，也可在导向套一41外壁上设置把手，以方便其进行手动转动，在该种情况下，即为半自动方式的方向改变；也可通过转动转盘22，通过带动竖直导向4角度的改变，来实现水平导向5以及抓取机构3方向的改变，两种不同的方式，即实现了半自动化操作与全自动化操作，操作更加便捷，且方便了操作者根据不同使用环境下的灵活应用。

将本发明应用于纺丝组件的更换和清洗，既方便了纺丝组件的安装，最大程度的避免了人与操作环境的直接接触，又可实现抓取机构中组件托盘全方位、多角度位置的改变，更适用于纺丝环境的需求.以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.万向机械手，其特征在于：由控制机构、转向机构、导向机构和抓取机构构成，所述的导向机构包括竖直导向和水平导向，转向机构与水平导向相连接，且该转向机构位于竖直导向上方，抓取机构与水平导向相连接；竖直导向和水平导向均由控制机构调控，竖直导向上下移动，水平导向则前后移动或转动，以实现抓取机构的方向改变，转向机构控制水平导向和竖直导向的朝向，转向机构与控制机构通过水平导向和竖直导向实现抓取机构位置与方向的改变；所述的竖直导向包括竖直支杆和导向套一，竖直支杆与转向机构相连接，导向套一活动安装于竖直支杆上，该导向套一与水平导向相连接，导向套一沿竖直支杆上下移动，带动水平导向上下移动，进而带动与水平导向相连接的抓取机构上下移动；所述的水平导向包括导向套二、机械臂和导轨，水平导向通过导向套二与竖直导向相连接，转向机构通过导轨与水平导向相连接，导向套二与机械臂活动连接，导向套二通过机械臂与抓取机构相连接；所述的转向机构包括支架和转盘，转盘通过支架与水平导向相连接，且其底部与竖直导向相连接，通过转盘的转动，实现水平导向、竖直导向的方向改变，进而实现抓取机构的方向改变。

2.如权利要求1所述的万向机械手，其特征在于：所述的导向套一连接有气缸，控制机构通过气缸驱动导向套一做上下移动。

3.如权利要求1所述的万向机械手，其特征在于：所述的导向套二套装于机械臂外，以实现机械臂的伸出或缩入导向套二。

4.如权利要求1所述的万向机械手，其特征在于：所述的抓取机构包括组件托盘和控制组件托盘松紧度的扳手。

5.如权利要求1-4任一项所述的万向机械手，其特征在于：所述的竖直导向包括竖直支杆和导向套一，水平导向包括导向套二、机械臂和导轨，转向机构包括支架和转盘，抓取机构包括组件托盘和扳手，竖直支杆顶端与转盘相连接，导向套一活动安装于竖直支杆上，该导向套一与导向套二相连接，该导轨上安装有支架，转盘位于支架上，导向套二与机械臂活动连接，导向套二通过机械臂与组件托盘相连接，扳手则与组件托盘相连接，并通过扳手的转动，实现组件托盘的开启或封闭；导向套一沿竖直支杆上下移动，带动导向套二、支架、转盘、机械臂和组件托盘上下移动，转盘的转动，实现水平导向、竖直导向的方向改变，进而实现抓取机构的方向改变。

6.如权利要求5所述的万向机械手，其特征在于：所述的导向套一与导向套二固定连接。

7.如权利要求5所述的万向机械手，其特征在于：所述的支架外侧设置有滑轨，支架通过滑轨与导轨相连，以实现转盘与导向套二的连接。