CN109047615B - 一种可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，涉及一种可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器，采用夹紧液压缸驱动夹紧液压缸活塞杆往复移动，通过左、右侧连杆将夹紧液压缸活塞杆的往复移动转化成左侧夹紧臂和右侧夹紧臂绕各自固定铰链点的往复摆动并通过安装在夹紧臂上的V型夹紧块夹紧和放松工件；松开两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉时，转动曲柄轴可以改变滑块在支撑板滑道中的位置，从而改变左侧夹紧臂和右侧夹紧臂固定铰链点位置，以适应夹持不同外径尺寸的圆柱形工件；其原理可靠，结构简单，操作方便，不需要更换夹持器就可以完成对不同外径工件的夹持任务，环境适应性好，安全可靠。

Description

一种可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器

技术领域：

本发明属于机器人技术领域，涉及一种可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器，实现快速、可靠地对锻造机械臂夹持器进行调整以便夹持器更好地适应不同外径尺寸的圆柱形工件，提高机械臂的工作效率并使锻造机械臂夹持器保持较好的力学性能。

技术背景：

锻造生产由于高温、振动、噪音等不利因素影响，作业环境差、劳动强度大，迫切需要实现生产过程的机械化、自动化。随着锻造行业的发展壮大，传统大型自由锻设备布局分散、利用率低、机械化自动化程度低等生产现状已经无法满足其发展要求。机械臂作为能够模仿人上肢的部分运动与功能并按照预定要求进行操作的自动化设备，可以代替人手的繁重劳动，减轻工人劳动强度，提高生产效率和自动化水平，在工业生产中得到广泛的应用。近年来对于机械臂夹持器的相关研究主要集中在改善夹持器运动特性和动力学特性方面。201721427921.1公开了一种水果采摘机械臂，包括控制杆、底座、支架、第一转动杆、第二转动杆和夹持部，底座下端连接支架，支架上设有手柄，底座上设有通孔，控制杆可上下滑动的安装在通孔内，第一转动杆和第二转动杆下端分别与底座两侧的耳板铰接，第一连接杆的一端与第一转动杆铰接，第二连接杆的一端与第二转动杆铰接，第一连接杆的另一端和第二连接杆的另一端以及控制杆的上端铰接，第一转动杆和第二转动杆的上端分别连接夹持部，该机械臂适合单人操作，使用灵活，不会对果树造成破坏；201720443449.4公开了一种用于机器人的机械手夹持装置，包括机械臂，所述机械臂上固定连接有回转液压缸，所述回转液压缸远离机械臂的一侧固定连接有连接板，并且回转液压缸远离机械臂的一侧通过连接板连接有机械手，所述机械手包括上杠杆和下杠杆，所述上杠杆和下杠杆的一端均通过销轴铰接在连接板上，所述连接板上通过销轴铰接有楔块，所述回转液压缸的一侧设有左端盖，所述回转液压缸的另一侧设有右端盖。该用于机器人的机械手夹持装置，结构简单，造价成本较低，夹持物品较为稳定，夹持效果好，解决了现有的用于机器人的机械手夹持装置，结构复杂，造价成本较高，且夹持稳定性较低的问题，易于推广使用。

由于锻造机械臂在实际使用过程中要面临各种不同规格尺寸的工件，用同一个夹持器完成所有工作是不可行的，目前常用的方法是根据不同的工件尺寸更换不同的机械臂夹持器，但这势必会增加辅助时间和生产成本，降低生产效率，201620294351.2公开了一种具有自适应能力的机械臂夹持器，包括下底座和上底座；下底座内设有驱动装置；上底座上设有两个相对置的安装板，安装板上固定有两个夹持组件；驱动装置包括固定在下底座内的电机，以及与电机连接的齿轮组；夹持组件包括连接在两个安装板之间的与齿轮组相配合的传动轴，以及连接在两个安装板之间且与传动轴相配合的齿轮轴；传动轴与齿轮轴横向并排设置；齿轮轴上连接有左夹臂，传动轴上连接有右夹臂，具备一定的自适应能力，利用夹持臂及弹簧、驱动电机的合理配合，可以夹持、移动多种类型物体，如基本形状为长方体、横截面为圆形的物体以及含有一定内径孔洞的不规则形状的物体；201720434338.7公开了一种自适应自动机械手结构，包括位于机械臂上的位置滑台，所述位置滑台远离机械臂一侧设有双向液压油缸，所述双向液压油缸的两个输出端均固定连接有推杆，两个所述推杆相对设置，所述位置滑台上设有与推杆对应的滑槽，两个所述推杆相对一侧远离滑槽内底部的一端均设有第一伸缩杆，所述双向液压油缸远离位置滑台的一侧固定连接有支撑块，所述支撑块通过第一转轴连接有两个交错设置的夹柄，其中一个所述夹柄和第一转轴固定连接，另一个所述夹柄和第一转轴转动连接，结构简单，操作容易，并且通过多方向的夹持机构同时夹持，提高了装置的夹持能力，提高了工厂的生产效率。但是，上述机械臂夹持器不能满足锻造机械臂对夹持器的要求。锻造机械臂所夹持的工件具有温度高、重量大、外径尺寸变化大等特点，因此，要求锻造机械臂夹持器必须具有安全性好、可靠性高、夹持力大、适应性强、调整方便等特点。

因此，寻求设计一种安全、可靠且调整方便的可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器，通过转动曲柄轴改变滑块位置从而改变左侧夹紧臂和右侧夹紧臂固定铰链点位置，以适应夹持不同外径尺寸的圆柱形工件。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器，采用由液压缸活塞杆、左侧连杆、右侧连杆、左侧夹紧臂、右侧夹紧臂和作为机架的支撑板共同组成的平面六杆机构，实现夹紧液压缸驱动活塞杆往复移动，从而实现夹紧臂往复摆动并通过V型夹紧块夹紧和放松工件的功能；采用由曲柄轴、小连杆、滑块和支撑板组成的两组完全对称的曲柄滑块机构，实现通过转动曲柄轴改变滑块位置从而改变左侧夹紧臂和右侧夹紧臂固定铰链点位置，以适应夹持不同外径尺寸的圆柱形工件的功能。

为了实现上述目的，本发明所述机械臂夹持器的主体结构包括夹紧液压缸、夹紧液压缸活塞杆、夹紧液压缸用的接头、接头用的销轴、连杆用的销轴、左侧连杆、右侧连杆、左侧夹紧臂、夹紧臂用的销轴、滑块用的内六角螺钉、夹紧块用的内六角螺钉、滑块用的销轴、滑块、曲柄轴、小连杆用的销轴、小连杆、V型夹紧块、右侧夹紧臂、支撑板、夹紧液压缸用的螺钉、轴用的弹性挡圈、深沟球轴承、夹紧液压缸用的六角薄螺母；前后脚型夹紧液压缸通过夹紧液压缸用的螺钉固连在钢制支撑板上，夹紧液压缸活塞杆、钢制夹紧液压缸用的接头通过两个夹紧液压缸用的六角薄螺母连接在一起；夹紧液压缸用的接头通过接头用的销轴分别与左侧连杆、右侧连杆铰接；左侧连杆、左侧夹紧臂以及右侧连杆、右侧夹紧臂分别通过连杆用的销轴铰接在一起；左侧夹紧臂、右侧夹紧臂分别通过夹紧臂用的销轴与一组滑块铰接在一起，该铰链点作为锻造机械臂夹持器的固定铰链点；每组滑块内设有两个水平方向平行的滑块长槽孔，每个滑块长槽孔内均安装有滑块用的内六角螺钉，支撑板的端部设有水平方向的滑道，滑道内设有轴承孔，两组滑块分别通过滑块用的内六角螺钉固连在支撑板的滑道中；深沟球轴承安装在钢制支撑板的轴承孔中，曲柄轴安装在深沟球轴承中；曲柄轴与小连杆通过小连杆用的销轴铰接在一起；两组滑块分别用滑块用的销轴与两组小连杆铰接，并用弹簧钢制作的轴用弹性挡圈实现轴向固定；用耐热钢制作的两个V型夹紧块分别用两组夹紧块用的内六角螺钉固连到左侧夹紧臂和钢制右侧夹紧臂上；夹紧液压缸驱动夹紧液压缸活塞杆往复移动，通过左侧连杆、右侧连杆将夹紧液压缸活塞杆的往复移动转化成左侧夹紧臂和右侧夹紧臂绕各自固定铰链点的往复摆动并通过安装在左侧夹紧臂和右侧夹紧臂上的V型夹紧块夹紧和放松工件；松开滑块用的内六角螺钉时，滑块与曲柄轴、小连杆和支撑板组成两个完全对称的曲柄滑块机构，通过转动曲柄轴改变滑块在支撑板滑道中的位置，从而改变左侧夹紧臂和右侧夹紧臂的固定铰链点位置，以适应夹持不同外径尺寸的圆柱形工件的功能。

本发明所述锻造机械臂夹持器通过支撑板用的内六角螺钉连接到锻造机械臂伸缩装置中的滑板上使用，锻造机械臂伸缩装置的结构包括机械臂横梁、横向移动液压缸、横向移动液压缸用的螺钉、导轨、导轨用的内六角螺钉、横向移动液压缸活塞杆、横向移动液压缸用的六角薄螺母、滑板；前后脚型横向移动液压缸用四个横向移动液压缸用的螺钉连接在机械臂横梁上；横向移动液压缸活塞杆、滑板通过两个横向移动液压缸用的六角薄螺母连接在一起；两组导轨通过两组导轨用的内六角螺钉与机械臂横梁连接在一起；滑板安装在导轨中并一同组成移动副，横向移动液压缸驱动横向移动液压缸活塞杆及滑板在铸铁导轨中往复移动实现机械臂夹持器的伸缩功能。

本发明工作时，首先松开两侧滑块两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉，根据所夹持的圆柱形工件外径尺寸转动曲柄轴转过相应的角度，通过小连杆改变滑块在支撑板滑道中的位置使滑块处于最佳工作位置，然后拧紧两侧滑块两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉，将滑块固定在支撑板的滑道内完成夹持器的调整工作；完成上述工作后锻造机械臂进入正常工作状态，夹紧液压缸驱动夹紧液压缸活塞杆往复移动，驱动左侧夹紧臂和右侧夹紧臂绕各自固定铰链点往复摆动并通过安装在左侧夹紧臂和右侧夹紧臂上的V型夹紧块夹紧和放松工件。

本发明采用夹紧液压缸驱动夹紧液压缸活塞杆往复移动，夹紧液压缸活塞杆与夹紧液压缸用的接头通过两个夹紧液压缸用的六角薄螺母连接在一起，左、右侧连杆通过接头和销轴连接在一起并组成铰链副，通过左、右侧连杆将夹紧液压缸活塞杆的往复移动转化成左侧夹紧臂和右侧夹紧臂绕各自固定铰链点的往复摆动并通过安装在夹紧臂上的V型夹紧块夹紧和放松工件；左侧夹紧臂和右侧夹紧臂的固定铰链是由夹紧臂和各自对应的滑块及销轴组成的，而滑块是通过安装在滑块两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉固连在支撑板滑道中的；松开两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉时，滑块与曲柄轴、小连杆和支撑板组成两个完全对称的曲柄滑块机构，转动曲柄轴可以改变滑块在支撑板滑道中的位置，从而改变左侧夹紧臂和右侧夹紧臂固定铰链点位置，以适应夹持不同外径尺寸的圆柱形工件。

本发明与现有技术相比，采用液压缸驱动六杆机构实现对圆柱形工件的夹持功能，采用完全对称的两组曲柄滑块机构调节六杆机构固定铰链点的位置，以适应不同外径尺寸的圆柱形工件，提高夹持不同外径(工件外径d＝200mm～260mm)工件时，机械臂夹持器工作的可靠性、改善被夹持工件的受力状况、减少辅助时间、提高生产效率；其原理可靠，结构简单，操作方便，不需要更换夹持器就可以完成对不同外径工件的夹持任务，环境适应性好，安全可靠。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2本发明的主体剖视结构原理示意图。

图3为本发明在锻造机械臂中安装结构原理的俯视图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明进一步阐述。

实施例：

本实施例所述机械臂夹持器的主体结构包括夹紧液压缸1、夹紧液压缸活塞杆2、夹紧液压缸用的接头3、接头用的销轴4、连杆用的销轴5、左侧连杆6、右侧连杆7、左侧夹紧臂8、夹紧臂用的销轴9、滑块用的内六角螺钉10、夹紧块用的内六角螺钉11、滑块用的销轴12、滑块13、曲柄轴14、小连杆用的销轴15、小连杆16、V型夹紧块17、右侧夹紧臂18、支撑板19、夹紧液压缸用的螺钉20、轴用的弹性挡圈21、深沟球轴承22、夹紧液压缸用的六角薄螺母32；前后脚型夹紧液压缸1通过夹紧液压缸用的螺钉20固连在钢制支撑板19上，夹紧液压缸活塞杆2、钢制夹紧液压缸用的接头3通过两个夹紧液压缸用的六角薄螺母32连接在一起；夹紧液压缸用的接头3通过接头用的销轴4分别与左侧连杆6、右侧连杆7铰接；左侧连杆6、左侧夹紧臂8以及右侧连杆7、右侧夹紧臂18分别通过连杆用的销轴5铰接在一起；左侧夹紧臂8、右侧夹紧臂18分别通过夹紧臂用的销轴9与一组滑块13铰接在一起，该铰链点作为锻造机械臂夹持器的固定铰链点；每组滑块13内设有两个水平方向平行的滑块长槽孔，每个滑块长槽孔内均安装有滑块用的内六角螺钉10，支撑板19的端部设有水平方向的滑道，滑道内设有轴承孔，两组滑块13分别通过滑块用的内六角螺钉10固连在支撑板19的滑道中；深沟球轴承22安装在钢制支撑板19的轴承孔中，曲柄轴14安装在深沟球轴承22中；曲柄轴14与小连杆16通过小连杆用的销轴15铰接在一起；两组滑块13分别用滑块用的销轴12与两组小连杆16铰接，并用弹簧钢制作的轴用弹性挡圈21实现轴向固定；用耐热钢制作的两个V型夹紧块17分别用两组夹紧块用的内六角螺钉11固连到左侧夹紧臂8和钢制右侧夹紧臂18上；夹紧液压缸1驱动夹紧液压缸活塞杆2往复移动，通过左侧连杆6、右侧连杆7将夹紧液压缸活塞杆2的往复移动转化成左侧夹紧臂8和右侧夹紧臂18绕各自固定铰链点的往复摆动并通过安装在左侧夹紧臂8和右侧夹紧臂18上的V型夹紧块17夹紧和放松工件；松开滑块用的内六角螺钉10时，滑块13与曲柄轴14、小连杆16和支撑板19组成两个完全对称的曲柄滑块机构，转动曲柄轴14可以改变滑块13在支撑板19滑道中的位置，从而改变左侧夹紧臂8和右侧夹紧臂18的固定铰链点位置，以适应夹持不同外径尺寸的圆柱形工件的功能。

本实施例所述锻造机械臂夹持器通过支撑板用的内六角螺钉31连接到锻造机械臂伸缩装置中的滑板30上使用，锻造机械臂伸缩装置的结构包括机械臂横梁23、横向移动液压缸24、横向移动液压缸用的螺钉25、导轨26、导轨用的内六角螺钉27、横向移动液压缸活塞杆28、横向移动液压缸用的六角薄螺母29、滑板30；前后脚型横向移动液压缸24用四个横向移动液压缸用的螺钉25连接在机械臂横梁23上；横向移动液压缸活塞杆28、滑板30通过两个横向移动液压缸用的六角薄螺母29连接在一起；两组导轨26通过两组导轨用的内六角螺钉27与机械臂横梁23连接在一起；滑板30安装在导轨26中并一同组成移动副，横向移动液压缸24驱动横向移动液压缸活塞杆28及滑板30在铸铁导轨26中往复移动实现机械臂夹持器的伸缩功能。

本实施例根据生产要求需要对夹持器进行调整时，首先松开两侧滑块13两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉10，根据所夹持的圆柱形工件外径尺寸转动曲柄轴14转过相应的角度，通过小连杆16改变滑块13在支撑板19滑道中的位置使滑块13处于最佳工作位置，然后拧紧两侧滑块13两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉10，将滑块13固定在支撑板19的滑道内完成夹持器的调整工作；完成上述工作后锻造机械臂进入正常工作状态，夹紧液压缸1驱动夹紧液压缸活塞杆2往复移动，驱动左侧夹紧臂8和右侧夹紧臂18绕各自固定铰链点往复摆动并通过安装在左侧夹紧臂8和右侧夹紧臂18上的V型夹紧块17夹紧和放松工件。

Claims (3)

1.一种可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器，其特征在于主体结构包括夹紧液压缸、夹紧液压缸活塞杆、夹紧液压缸用的接头、接头用的销轴、连杆用的销轴、左侧连杆、右侧连杆、左侧夹紧臂、夹紧臂用的销轴、滑块用的内六角螺钉、夹紧块用的内六角螺钉、滑块用的销轴、滑块、曲柄轴、小连杆用的销轴、小连杆、V型夹紧块、右侧夹紧臂、支撑板、夹紧液压缸用的螺钉、轴用的弹性挡圈、深沟球轴承、夹紧液压缸用的六角薄螺母；前后脚型夹紧液压缸通过夹紧液压缸用的螺钉固连在钢制支撑板上，夹紧液压缸活塞杆、钢制夹紧液压缸用的接头通过两个夹紧液压缸用的六角薄螺母连接在一起；夹紧液压缸用的接头通过接头用的销轴分别与左侧连杆、右侧连杆铰接；左侧连杆、左侧夹紧臂以及右侧连杆、右侧夹紧臂分别通过连杆用的销轴铰接在一起；左侧夹紧臂、右侧夹紧臂分别通过夹紧臂用的销轴与一组滑块铰接在一起形成铰链点，该铰链点作为锻造机械臂夹持器的固定铰链点；每组滑块内设有两个水平方向平行的滑块长槽孔，每个滑块长槽孔内均安装有滑块用的内六角螺钉，支撑板的端部设有水平方向的滑道，滑道内设有轴承孔，两组滑块分别通过滑块用的内六角螺钉固连在支撑板的滑道中；深沟球轴承安装在钢制支撑板的轴承孔中，曲柄轴安装在深沟球轴承中；曲柄轴与小连杆通过小连杆用的销轴铰接在一起；两组滑块分别用滑块用的销轴与两组小连杆铰接，并用弹簧钢制作的轴用弹性挡圈实现轴向固定；用耐热钢制作的两个V型夹紧块分别用两组夹紧块用的内六角螺钉固连到左侧夹紧臂和钢制右侧夹紧臂上；夹紧液压缸驱动夹紧液压缸活塞杆往复移动，通过左侧连杆、右侧连杆将夹紧液压缸活塞杆的往复移动转化成左侧夹紧臂和右侧夹紧臂绕各自固定铰链点的往复摆动并通过安装在左侧夹紧臂和右侧夹紧臂上的V型夹紧块夹紧和放松工件；松开滑块用的内六角螺钉时，滑块与曲柄轴、小连杆和支撑板组成两个完全对称的曲柄滑块机构，通过转动曲柄轴改变滑块在支撑板滑道中的位置，从而改变左侧夹紧臂和右侧夹紧臂的固定铰链点位置，以适应夹持不同外径尺寸的圆柱形工件的功能。

2.根据权利要求1所述可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器，其特征在于所述锻造机械臂夹持器通过支撑板用的内六角螺钉连接到锻造机械臂伸缩装置中的滑板上使用，锻造机械臂伸缩装置的结构包括机械臂横梁、横向移动液压缸、横向移动液压缸用的螺钉、导轨、导轨用的内六角螺钉、横向移动液压缸活塞杆、横向移动液压缸用的六角薄螺母、滑板；前后脚型横向移动液压缸用四个横向移动液压缸用的螺钉连接在机械臂横梁上；横向移动液压缸活塞杆、滑板通过两个横向移动液压缸用的六角薄螺母连接在一起；两组导轨通过两组导轨用的内六角螺钉与机械臂横梁连接在一起；滑板安装在导轨中并一同组成移动副，横向移动液压缸驱动横向移动液压缸活塞杆及滑板在铸铁导轨中往复移动实现机械臂夹持器的伸缩功能。

3.根据权利要求2所述可适应不同外径尺寸圆柱形工件的锻造机械臂夹持器，其特征在于该夹持器工作时，首先松开两侧滑块两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉，根据所夹持的圆柱形工件外径尺寸转动曲柄轴转过相应的角度，通过小连杆改变滑块在支撑板滑道中的位置使滑块处于最佳工作位置，然后拧紧两侧滑块两个长槽孔中的两个滑块用的内六角螺钉，将滑块固定在支撑板的滑道内完成夹持器的调整工作；完成上述工作后锻造机械臂进入正常工作状态，夹紧液压缸驱动夹紧液压缸活塞杆往复移动，驱动左侧夹紧臂和右侧夹紧臂绕各自固定铰链点往复摆动并通过安装在左侧夹紧臂和右侧夹紧臂上的V型夹紧块夹紧和放松工件。