CN110344859A - 一种驱动结构及主机械手、副机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动结构及主机械手、副机械手，驱动结构，包括底座及铰接在底座上的机械手，所述的机械手铰接有驱动机械手转动的第一驱动件，所述的第一驱动件连接有改变第一驱动件位置的第二驱动件，所述的第二驱动件设置在底座，通过第二驱动件调节第一驱动件的位置，当机械手由第一位置转动至第二位置时，前段部分第二驱动件沿机械手转动方向调节第一驱动件的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，当机械手快摆动至第二位置时，第二驱动件调节第一驱动件的位置，第一驱动件自身不运行，以实现小角度微调第一驱动件的位置，即实现了第一驱动件对机械手的微调，能实现机械手摆动端10‑15毫米/秒的摆动。

Description

一种驱动结构及主机械手、副机械手

技术领域

本发明涉及机械臂，更确切地说涉及一种驱动结构及主机械手、副机械手。

背景技术

现有的隧道开凿中，需要沿隧道的长度方向设多个钢拱架以防止隧道塌方，为了满足要求，每个钢拱架的长度也相应较大，因此，通常在施工过程中，会把钢拱架拆分为多个拱架段，拱架台车通过工作臂将拱架段夹持至安装位置。

拱架台车上机械臂大多是通过一根油缸直接驱动或者是油缸+四连杆的形式驱动，但是上述两种结构在姿态校准位置的时候，由于受限于液压阀和油缸的调节行程，液压缸速度慢到2-3毫米/秒已是极限，在这个速度的前提下，摇臂摆动端的线速度也将达到40-80毫米/秒，非常不利于夹持工件的调整校准，即工作臂不能十分准确的到达安装位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于拱架台车工作臂的驱动结构，能使工作臂十分准确的到达安装位置。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的驱动结构，包括底座及铰接在底座上的机械手，所述的机械手铰接有驱动机械手转动的第一驱动件，所述的第一驱动件连接有改变第一驱动件位置的第二驱动件，所述的第二驱动件设置在底座。

优选的，所述的第二驱动件包括第二缸体以及滑动连接在第二缸体内的第二伸缩杆，所述的第二缸体固定连接在底座，所述的第二伸缩杆端部与第一驱动件连接。

优选的，所述的第一驱动件包括第一缸体以及滑动连接在第一缸体内的第一伸缩杆，所述的第一伸缩杆与机械手铰接。

优选的，所述的第二伸缩杆与第一缸体固定连接。

优选的，所述的第二伸缩杆与第一缸体铰接。

优选的，所述的第一缸体远离第一伸缩杆的端部与第二伸缩杆铰接。

优选的，所述的底座包括支撑框，所述的第二缸体固定连接支撑框内。

优选的，所述的第二驱动件沿水平方向设置，所述的第二驱动件驱动第一驱动件沿沿水平方向移动。

采用以上结构后，本发明的驱动结构，与现有技术相比，具有以下优点：通过第二驱动件调节第一驱动件的位置，当机械手由第一位置转动至第二位置时，前段部分第二驱动件沿机械手转动方向调节第一驱动件的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，当机械手快摆动至第二位置时，第二驱动件调节第一驱动件的位置，第一驱动件自身不运行，以实现小角度微调第一驱动件的位置，即实现了第一驱动件对机械手的微调，能实现机械手摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调，利于夹持工件的调整校准，机械手能十分准确的到达安装位置。

本发明的另一技术解决方案是，提供一种具有以下结构的主机械手，包括底座、机械手和用于夹持工件的第一夹头，包括上述任一驱动结构，所述机械手包括外管和内管，所述外管的下端与底座转动配合，所述的第一驱动件用于驱使外管转动，所述内管滑动配合于外管内，内管背离底座的上端露置于外管外，所述第一夹头与内管的上端转动配合，所述外管的两侧分别安装有用于抵靠工件且推动工件抬高的动力臂。

采用以上结构后，本发明的主机械手，与现有技术相比，具有以下优点：首先，通过主机械手夹持工件而利用两侧的两个动力臂抬升工件，因此利用液压驱动的动力臂的承载力远远大于常规的关节机械手，同时两个动力臂之间通过伸缩量的配合，可以实现拱架角度和位置的调节，因此调节精度好，其次，设计了复位拉索可以使得主机械手上的内管在重力作用下未能够复位的情况下可以利用动力臂上的活动段驱使该主机械手上的内管强制复位，提高设备整体可靠性，再其次，在动力臂的上端设置托架，因此可以有效的托举工件且避免工件沿自身厚度方向从动力臂上滑脱，最后，本发明申请的这一机械臂较常规的机械臂而言对于材料方面并未有任何高性能的要求，同时整体结构简单，并且只需要控制两个动力臂上的驱动器之间的协同配合即可，因此控制***简单，调节精度高，最终使得整体设备成本较低，通过第二驱动件调节第一驱动件的位置，当机械手由第一位置转动至第二位置时，前段部分第二驱动件沿机械手转动方向调节第一驱动件的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，当机械手快摆动至第二位置时，第二驱动件调节第一驱动件的位置，第一驱动件自身不运行，以实现小角度微调第一驱动件的位置，即实现了第一驱动件对机械手的微调，能实现机械手摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调，利于夹持工件的调整校准，机械手能十分准确的到达安装位置。

本发明的另一技术解决方案是，提供一种具有以下结构的副机械手，包括底座，所述底座上铰接有机械手，包括上述任一驱动结构，所述机械手的端部铰接有第二夹头，且所述第二夹头与所述机械手间安装有第一辅助驱动机构并实现第二夹头的上下摆动；所述机械手包括若干节臂段，且所述若干节臂段间通过铰接方式并依次串联成型，在所述臂段的摆动方向侧安装有第二辅助驱动机构并实现整个机械手的左右摆动。

采用以上结构后，本发明的副机械手，与现有技术相比，具有以下优点：将臂体通过多节的臂段铰接成型，并通过各驱动机构来实现臂体的左右范围的角度调节，且夹头上的托架用来调节夹在夹头主体上的拱架的上下位置关系，通过第一辅助机构驱动，使得托架可围绕机械手端部的铰接点作上下弧面运动，从而可使得拱架实现上下方向上的微调；具有结构新颖、多方位角度调节、使用灵活的优点，通过第二驱动件调节第一驱动件的位置，当机械手由第一位置转动至第二位置时，前段部分第二驱动件沿机械手转动方向调节第一驱动件的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，当当机械手快摆动至第二位置时，第二驱动件调节第一驱动件的位置，第一驱动件自身不运行，以实现小角度微调第一驱动件的位置，即实现了第一驱动件对机械手的微调，能实现机械手摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调，利于夹持工件的调整校准，机械手能十分准确的到达安装位置。

附图说明

图1是本发明的主机械手结构示意图一。

图2是本发明的主机械手结构示意图二。

图3是图2中沿A-A处剖面结构示意图。

图4是本发明的副机械手结构示意图。

图中所示：1、底座；2、机械手；21、外管；22、内管；23、臂段；3、第一驱动件；31、第一缸体；32、第一伸缩杆；4、第二驱动件；41、第二缸体；42、第二伸缩杆；5、第一夹头；6、动力臂；7、第二夹头；71、夹头主体；72、托架；8、第一辅助驱动机构；9、第二辅助驱动机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

请参阅图1、图2、图3所示，本发明的驱动结构，包括底座1及铰接在底座1上的机械手2，所述的机械手2铰接有驱动机械手2转动的第一驱动件3，所述的第一驱动件3连接有改变第一驱动件3位置的第二驱动件4，所述的第二驱动件4设置在底座1。通过第二驱动件4调节第一驱动件3的位置，当机械手2由第一位置转动至第二位置时，前段部分第二驱动件4沿机械手2转动方向调节第一驱动件3的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，当机械手2快摆动至第二位置时，第二驱动件4调节第一驱动件3的位置，第一驱动件3不运行，以实现小角度微调第一驱动件3的位置，即实现了第一驱动件3对机械手2的微调，能实现机械手2摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调。

且可以根据机械手2与底座1之间的铰接位置设置第一驱动件3，而第二驱动件4可以根据第一驱动件3的位置进行设置，即只要能沿机械手2摆动方向调节第一驱动件3的位置即可以实现对摆动速度的调节，不仅能快速调节且能实现角度的微调，利于夹持工件的调整校准，第二驱动件4可以水平设置、竖直设置也可以倾斜设置。

第一驱动件3和第二驱动件4为长度上变化的驱动件即可，例如油缸、气缸、螺杆等。

实施例二

请参阅图1、图2、图3所示，本发明的驱动结构，包括底座1及铰接在底座1上的机械手2，所述的机械手2铰接有驱动机械手2转动的第一驱动件3，所述的第一驱动件3连接有改变第一驱动件3位置的第二驱动件4。

所述的第一驱动件3包括第一缸体31以及滑动连接在第一缸体31内的第一伸缩杆32，所述的第一伸缩杆32与机械手2铰接。能有效随机械手2进行调节，所述的第二驱动件4设置在底座1，所述的第二驱动件4包括第二缸体41以及滑动连接在第二缸体41内的第二伸缩杆42，所述的第二缸体41固定连接在底座1，所述的第二伸缩杆42端部与第一驱动件3连接。通过将第二缸体41固定连接在底座1能稳定支撑机械手2，且能能快速的通过第二伸缩杆42对第一缸体31的位置进行调节，结构更加简单可靠，并能大大减少对第一驱动件3位置的影响，整体体积小。

所述的底座1包括支撑框，所述的第二缸体41固定连接支撑框内，能进一步减少整体体积，且将第二驱动件4内置，提高运行稳定性，并能将第二缸体41抱持水平设置，提高调节效率。

实施例三

基本结构与工作臂结构之实施例二相同，区别在于：所述的第二伸缩杆42与第一缸体31固定连接。固定连接是指设有可将第二伸缩杆42与第一缸体31固定连接的结构，即在第一驱动件3和第二驱动件4在部分时间运行时实现固定连接，即第一驱动件3和第二驱动件4之间角度恒定，调节机械臂运行时，第一驱动件3和第二驱动件4必然会同时运行，通过第二驱动件4沿机械手2转动方向调节第一驱动件3的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，或者通过第二驱动件4沿机械手2转动的反向方向调节第一驱动件3的位置，即相互抵消位移行程，即大大降低了第一驱动件3对机械手2的驱动速度，能实现机械手2摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调。

实施例四

基本结构与工作臂结构之实施例二相同，区别在于：所述的第二伸缩杆42与第一缸体31铰接。即第一驱动件3和第二驱动件4之间角度可以发生变化，调节机械臂运行时，第一驱动件3和第二驱动件4可以不同时运行，即单独第一驱动件3或第二驱动件4运动也可以，或者第一驱动件3和第二驱动件4可同时运行，换一句话说，第一驱动件3和第二驱动件4并没有行程上协同的限制，调节更加自由，能通过多种方式调节。

可以通过单独第一驱动件3或第二驱动件4运动对机械手2位置进行调节，由于第一驱动件3或第二驱动件4不在同一水平线，能多角度进行调节，且可以第二驱动件4沿机械手2转动方向调节第一驱动件3的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，或者第二驱动件4调节第一驱动件3的位置，第一驱动件3不运行，以实现小角度微调第一驱动件3的位置，即实现了第一驱动件3对机械手2的微调，或者第二驱动件4沿机械手2转动的反向方向调节第一驱动件3的位置，即相互抵消位移行程，即大大降低了第一驱动件3对机械手2的驱动速度，能实现机械手2摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调。

所述的第一缸体31远离第一伸缩杆32的端部与第二伸缩杆42铰接，能更加准确快速的调节第一驱动件3的位置。所述的第二驱动件4沿水平方向设置，所述的第二驱动件4驱动第一驱动件3沿水平方向移动，运行可靠，能更加稳定的支撑机械手2，且可以在反向方向调节第一驱动件3的位置时能更加准确的实现角度的微调。机械手2和底座1之间的铰接位置低于第二驱动件4位置，能进行让位便于第一驱动件3和第二驱动件4设置。

实施例五

请参阅图1、图2、图3所示，一种具有以下结构的主机械手2，包括底座1、机械手2和用于夹持工件的第一夹头5，包括上述任一驱动结构，所述机械手2包括外管21和内管22，所述外管21的下端与底座1转动配合，所述的第一驱动件3用于驱使外管21转动，所述内管22滑动配合于外管21内，内管22背离底座1的上端露置于外管21外，所述第一夹头5与内管22的上端转动配合，所述外管21的两侧分别安装有用于抵靠工件且推动工件抬高的动力臂6，首先，通过主机械手2夹持工件而利用两侧的两个动力臂6抬升工件，因此利用液压驱动的动力臂6的承载力远远大于常规的关节机械手2，同时两个动力臂6之间通过伸缩量的配合，可以实现拱架角度和位置的调节，因此调节精度好，其次，设计了复位拉索可以使得主机械手2上的内管22在重力作用下未能够复位的情况下可以利用动力臂6上的活动段驱使该主机械手2上的内管22强制复位，提高设备整体可靠性，再其次，在动力臂6的上端设置托架，因此可以有效的托举工件且避免工件沿自身厚度方向从动力臂6上滑脱，最后，本发明申请的这一机械臂较常规的机械臂而言对于材料方面并未有任何高性能的要求，同时整体结构简单，并且只需要控制两个动力臂6上的驱动器之间的协同配合即可，因此控制***简单，调节精度高，最终使得整体设备成本较低，通过第二驱动件4调节第一驱动件3的位置，当机械手2由第一位置转动至第二位置时，前段部分第二驱动件4沿机械手2转动方向调节第一驱动件3的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，当机械手2快摆动至第二位置时，第二驱动件4调节第一驱动件3的位置，第一驱动件3不运行，以实现小角度微调第一驱动件3的位置，即实现了第一驱动件3对机械手2的微调，能实现机械手2摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调，利于夹持工件的调整校准，机械手2能十分准确的到达安装位置。

实施例六

请参阅图2、图3、图4所示，一种具有以下结构的副机械手，包括底座1，所述底座1上铰接有机械手2，包括上述任一驱动结构，所述机械手2的端部铰接有第二夹头7，且所述第二夹头7与所述机械手2间安装有第一辅助驱动机构8并实现第二夹头7的上下摆动；所述机械手2包括若干节臂段23，且所述若干节臂段23间通过铰接方式并依次串联成型，在所述臂段23的摆动方向侧安装有第二辅助驱动机构9并实现整个机械手2的左右摆动，第二夹头7包括夹头主体71、托架72，所述托架72的一端与所述夹头主体71铰接并一起铰接在所述机械手2的端部，所述托架72的另一端与所述机械手2间通过第一辅助机构8连接，所述托架72的主体与所述夹头主体71的主体间呈活动连接，将臂体通过多节的臂段23铰接成型，并通过各驱动机构来实现臂体的左右范围的角度调节，且第二夹头7上的托架72用来调节夹在夹头主体71的拱架的上下位置关系，通过第一辅助机构8驱动，使得托架72可围绕机械手2端部的铰接点作上下弧面运动，从而可使得拱架实现上下方向上的微调；具有结构新颖、多方位角度调节、使用灵活的优点，通过第二驱动件4调节第一驱动件3的位置，当机械手2由第一位置转动至第二位置时，前段部分第二驱动件4沿机械手2转动方向调节第一驱动件3的位置，即可以加快摆动速度，实现快速摆动，当机械手2快摆动至第二位置时，第二驱动件4调节第一驱动件3的位置，第一驱动件3不运行，以实现小角度微调第一驱动件3的位置，即实现了第一驱动件3对机械手2的微调，能实现机械手2摆动端10-15毫米/秒的摆动，大大降低了摆动速度，即能实现角度的微调，利于夹持工件的调整校准，机械手2能十分准确的到达安装位置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种驱动结构，包括底座（1）及铰接在底座（1）上的机械手（2），所述的机械手（2）铰接有驱动机械手（2）转动的第一驱动件（3），其特征在于：所述的第一驱动件（3）连接有改变第一驱动件（3）位置的第二驱动件（4），所述的第二驱动件（4）设置在底座（1）。

2.根据权利要求1所述的驱动结构，其特征在于：所述的第二驱动件（4）包括第二缸体（41）以及滑动连接在第二缸体（41）内的第二伸缩杆（42），所述的第二缸体（41）固定连接在底座（1），所述的第二伸缩杆（42）端部与第一驱动件（3）连接。

3.根据权利要求2所述的驱动结构，其特征在于：所述的第一驱动件（3）包括第一缸体（31）以及滑动连接在第一缸体（31）内的第一伸缩杆（32），所述的第一伸缩杆（32）与机械手（2）铰接。

4.根据权利要求3所述的驱动结构，其特征在于：所述的第二伸缩杆（42）与第一缸体（31）固定连接。

5.根据权利要求3所述的驱动结构，其特征在于：所述的第二伸缩杆（42）与第一缸体（31）铰接。

6.根据权利要求5所述的驱动结构，其特征在于：所述的第一缸体（31）远离第一伸缩杆（32）的端部与第二伸缩杆（42）铰接。

7.根据权利要求2所述的驱动结构，其特征在于：所述的底座（1）包括支撑框（11），所述的第二缸体（41）固定连接支撑框（11）内。

8.根据权利要求1所述的驱动结构，其特征在于：所述的第二驱动件（4）沿水平方向设置，所述的第二驱动件（4）驱动第一驱动件（3）沿沿水平方向移动。

9.一种主机械手，包括底座（1）、机械手（2）和用于夹持工件的第一夹头（5），其特征在于：包括权力要求1-8所述的驱动结构，所述机械手（2）包括外管（21）和内管（22），所述外管（21）的下端与底座（1）转动配合，所述的第一驱动件（3）用于驱使外管（21）转动，所述内管（22）滑动配合于外管（21）内，内管（22）背离底座（1）的上端露置于外管（21）外，所述第一夹头（5）与内管（22）的上端转动配合，所述外管（21）的两侧分别安装有用于抵靠工件且推动工件抬高的动力臂（6）。

10.一种副机械手，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）上铰接有机械手（2），包括权力要求1-8所述的驱动结构，所述机械手（2）的端部铰接有第二夹头（7），且所述第二夹头（7）与所述机械手（2）间安装有第一辅助机构（8）并实现第二夹头（7）的上下摆动；所述机械手（2）包括若干节臂段（23），且所述若干节臂段（23）间通过铰接方式并依次串联成型，在所述臂段（23）的摆动方向侧安装有第二辅助驱动机构（9）并实现整个机械手（2）的左右摆动，第二夹头（7）包括夹头主体（71）、托架（72），所述托架（72）的一端与所述主夹头（71）铰接并一起铰接在所述机械手（2）的端部，所述托架（72）的另一端与所述机械手（2）间通过第一辅助机构（8）连接，所述托架（72）的主体与所述主夹头（71）的主体间呈活动连接。