CN113580097B - 一种自动化液压机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化液压机械手，包括有轨道、主动行走机构、被动行走机构、抓取机构、设备随动组件，轨道分为主轨和副轨，每个主轨上均设置有一个主动行走机构，主动行走机构在主轨上行走，抓取机构与主动行走机构连接；抓取机构包括有升降部分和抓取部分，升降部分至少包括有多级液压伸缩机构，抓取部分至少包括有接头组件、抓手组件；接头组件包括有上套筒、固定在上套筒底部的三角形框架，上套筒与多级液压伸缩机构的伸缩杆连接；抓手组件包括有设置在三角形框架上的下套筒、固定在下套筒侧壁的一级液压伸缩机构、与下套筒滑动连接的C字形下垂臂、设置在下垂臂端部上的夹持板，下垂臂为两个，下套筒的两端贯通，且两端分别插有一个下垂臂。

Description

一种自动化液压机械手

技术领域

本发明涉及一种自动化液压机械手。

背景技术

目前的液压抓手存在以下问题：目前机械抓手抓取的方式单一，基本上分为吸盘式、夹持式、电磁磁吸式等，其中吸盘式和电磁磁吸式最常见，应用最多，但无论那种形式，所能抓取的物体都比较单一，吸盘式只能抓取一些重量减轻且表面较光滑的物体，而电磁磁吸式只能抓取铁质材质为主的磁体，且被抓取物表面也应该是光滑的，抓取时限制较多，功能单一适应性差；现有的机械抓手安装时施工量较大，现有的机械抓手多采用类似输送行车的结构形式，即在车间的半空中架设轨道，将机械抓手沿轨道运动，实现抓取输送效果，这样布置整体施工量大，安装不便。

因此需要提升机械抓手的多功能性或者实用性，同时解决现有安装方式安装困难施工量大的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种自动化液压机械手，所提供的技术方案如下，包括有轨道、主动行走机构、被动行走机构、抓取机构、设备随动组件，轨道分为主轨和副轨，主轨为多条，主轨和副轨均固定在墙面上并与地面平行布置，每个主轨上均设置有一个主动行走机构，主动行走机构可在主轨上行走，抓取机构与主动行走机构连接；

抓取机构包括有升降部分和抓取部分，升降部分至少包括有多级液压伸缩机构，抓取部分至少包括有接头组件、抓手组件；

接头组件包括有上套筒、固定在上套筒底部的三角形框架，上套筒与多级液压伸缩机构的伸缩杆螺纹连接；

抓手组件包括有设置在三角形框架上的下套筒、固定在下套筒侧壁的一级液压伸缩机构、与下套筒滑动连接的C字形下垂臂、设置在下垂臂端部上的夹持板，下垂臂为两个，下套筒的两端贯通，且两端分别插有一个下垂臂，一级液压伸缩机构与下套筒的轴线平行布置，下套筒两端开设有滑槽，滑槽从下套筒开口处向一级液压伸缩机构方向延伸，一级液压伸缩机构通过连接件穿过滑槽与下垂臂固接，下垂臂垂下的底端铰接有摆臂，摆臂上固定有夹持板，摆臂的转动角度为180度，下垂臂上设置有限制摆臂摆动的限位措施，夹持板上设置有橡胶防滑层；

副轨位于主轨的下方，副轨上设置有被动行走机构，被动行走机构通过连接件与主动行走机构连接，并跟随其运动；

设备随动组件包括有箱体、设置在箱体内的辅助设备，辅助设备至少包括有为其他机构运行所必需的电路设备，箱体固定在被动行走机构上。

在上述技术方案的基础上，夹持板上开设有带螺纹的通孔Ⅰ。

在上述技术方案的基础上，夹持板上开设有容置槽，容置槽中央开设有通孔Ⅱ。

在上述技术方案的基础上，辅助设备还包括有真空发生器，在夹持板通孔Ⅰ上安装有真空吸盘，真空发生器的气管穿过箱体与真空吸盘连接。

在上述技术方案的基础上，辅助设备还包括有真空发生器，真空吸盘的连接头固定穿装有弹簧a，连接头通过弹簧a连接在容置槽内，真空发生器的气管在依次穿过箱体和通孔Ⅱ后连接在真空吸盘上，当弹簧a压缩到极限时真空吸盘的吸盘本体仍可吸住容置槽外的物体，容置槽通过限位措施限制真空吸盘从中脱离。

在上述技术方案的基础上，抓取机构还包括有防摆动机构，防摆动机构包括有滚轮，滚轮与墙面保持接触，其通过机架可拆卸的设置在上套筒侧壁。

在上述技术方案的基础上，防摇摆机构还包括有伸缩套筒与弹簧b，伸缩套筒包括有相互套装在一起的内筒和外筒，内筒固定在上套筒侧壁，内筒的外壁上分别设置有环状的第一凸缘、第二凸缘、第三凸缘，其中第一凸缘位于靠近内套筒的一端，第二、第三凸缘位于另一端且两者保持间隙配合，弹簧b设置在内、外筒之间并与外筒固接，外筒内壁设置有卡笋，卡笋位于第二、第三凸缘之间，外筒内还设置有用来安装滚轮的机架，滚轮安装在机架上并与墙面接触。

在上述技术方案的基础上，外筒为塑料材质，外筒内的机架与滚轮可拆卸连接。

在上述技术方案的基础上，内筒和外筒均开设有用于减重的镂空结构。

在上述技术方案的基础上，防摆动机构可连接在框架上。

有益效果：重新设计了机械抓手，将其设置在了墙面上，依托墙面进行架设，避免了空中架设时的耗时耗力。抓取机构具有夹持式抓手的全部功能，可以直接将其当做夹持式抓手使用，同时夹持式抓手的夹持可摆动，并且预留了螺纹通孔，可随时在夹持板上设置真空吸盘使之成为吸盘式抓手，相应的在机械抓手主体旁设置了设备随动组件，设备随动组件内置真空发生设备，保证真空吸盘稳定工作。若需吸附铸铁等磁体材质，可将真空吸盘换成电磁吸盘，具备了多功能性。

还设置了防摆动机构，防止极端情况下抓手组件以及被抓取物跟周边发生碰撞，同时根据墙面情况可将防摆动机构设置上套筒或者框架上，用以规避不平整或者不利于滚轮工作的墙面。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的使用状态侧视示意图。

图2为本发明的第一实施例的主视示意图。

图3为本发明的第一实施例的图1的局部放大示意图。

图4为本发明的第一实施例的真空夹持多功能方案的剖面示意图。

图5为本发明的第二实施例的真空夹持多功能方案的剖面示意图。

图6为本发明的图5的局部放大示意图。

图7为本发明的第三实施例的结构示意图。

图8为本发明的图7的剖面示意图。

具体实施方式

实施例一。

本实施例旨在提供一种不需要在厂房半空中架设机械手的方案，同时具有多种抓取物料的方式，适应性与多功能性强。

本实施例使用方法如下：

一、夹持模式

1.启动主动行走机构3，带动抓取机构在主轨1上运动到待抓取物料的上方；

2.启动多级液压伸缩机构5，带动接头组件和抓手组件下降；

3.当抓手组件下降到接近物料时停止下降；

4.启动位于下套筒8上的一级液压伸缩机构9，带动下垂臂10在框架7上滑动，当夹持板16的间距足以套住物料时，下垂臂10停止滑动；

5.再次启动多级液压伸缩机构5，夹持板16继续下降到位于物料两侧时停止；

6.再次启动一级液压伸缩跑机构，带动夹持板16夹紧物料，启动多级液压伸缩机构5带动物料上升；

7.再次启动主动行走机构3，带动物料水平移动到指定位置；

8.重复步骤2.

二、其他抓取模式

先解除下垂臂10上的限位措施，解除对摆臂12的限制，转动摆臂12到使用者指定的角度并重新使限位措施生效，在夹持板16上安装其他抓取设备以“抓取”物料。

在本实施例中，多级液压伸缩机构5和一级液压伸缩机构9可采用现有技术，两者在结构原理上可以是相同的，且两者的伸缩杆均具有便于连接的螺纹孔。但螺纹孔并不能直接连接框架7，因此需要使用上套筒6提供转接功能。相应的用以支持伸缩的下套筒8需要使用额外的连接方式才能稳定的安装在上套筒6上，因此需要使用框架7作为承载下套筒8和连接上套筒6的方案，而三角形结构稳定性较强且节省物料，因此框架7为三角形形状。值得注意的是，本实施例中的框架7优选三角形中，并非仅能使用该形状，还可以使用四边形或者其他形状，仅需更换与之相配套的上套筒6即可，意思是，每一个不同形状的框架7均安装有一上套筒6，更换不同形状的框架7仅需将上套筒6拆卸即可。夹持板16上的橡胶防滑层13能够增大摩擦力，除此之外还可采用其他增加摩擦力的方案。

在本实施例中如无框架7也能实现夹持效果，但下套筒8直接与上套筒6连接时需要进行转接适配，仍然需要一种连接件连接，而且若下套筒8在长时间使用后出现向下弯曲变形的情况，则拆卸又会比较困难。因此框架7可作为一种平台存在，适配连接比较方便，还可在框架7上安装更多配件，甚至还可以在框架7上设置两对共四个下垂臂10，实现双抓手或者更多抓手的方案。

为减少整体体积，使设计更紧凑，控制下垂臂10伸缩的一级液压伸缩机构9设置在了下套筒8上，在框架7上设置两个下套筒8，两个下套筒8可同轴布置；下垂臂10呈C字形，其顶端***下套筒8并在其内滑动伸缩，其底端从框选垂下；在下套筒8侧壁开设滑槽11，下垂臂10透过滑槽11能够连接一级液压伸缩机构9，该机构伸缩运动带动下垂臂10同步运动。

下垂臂10底端铰接有摆臂12，下垂臂10的限位措施能够限制摆臂12的自由摆动，使其固定在预设的角度上。限位措施可采用多种现有方案，在本实施例中可优选稳定的螺纹固定方案，如图1和图3所示，在下垂臂10端部设置一挡板30，挡板30上开设阵列开设多个固定孔31，相应的在摆臂12上开设连接孔32，将连接孔32与固定孔31对齐使用螺纹固定在一起即可实现限位效果；该方案简单可靠效果稳定，但并非只能选择该方案，还可选择其他限位措施达到限位效果。

在本实施例中，由于还存在其他抓取模式，其他抓取模式采用的抓取方案可安装在夹持板16上的通孔Ⅰ15上，而其还可能会存在相应的辅助设备，为减轻抓取机构的负重，在墙面上设置副轨2，副轨2上设置没有自主动力的被动行走机构4。不同于类似行车方案的主动行走机构3(还可采用其他可行的现有轨道自走方案)，被动行走机构4仅需要实现能够在副轨2上滑动即可，其可通过连接件或者机架连接在主动行走机构3上，由其带动行驶。在被动行走机构4上设置容纳辅助设备的箱体14，将其他抓取模式所需的辅助设备置于箱体14内，箱体14可开门，便于检查检修、接线等操作，若需要使用管路连接其他抓取方案的机构，管路可直接穿过箱体14。

本实施例还存在优选例，优选了其他抓取模式的具体方案，即采用真空抓手方案。

在本优选例中，真空抓手方案采用常规的真空发生器、真空吸盘19组合，真空发生器设置在箱体14内，真空吸盘19设置在夹持板16上的螺纹通孔Ⅰ15上，真空发生器的气管穿过箱体14连接真空吸盘19。当需要采用真空吸盘19方案抓取物料时，若物料为板状或者片状，则转动摆臂12向下，启动真空发生器吸住物料即可；若物料为条状或者较窄且较长的片状物料，则可先将摆臂12转动向上，并将夹持板16下降到低于物料的高度，再启动主动行走机构3，带动下垂臂10水平移动将物料套在内，确保夹持板16在物料下方并且与物料间隙配合，最后启动真空发生器并使下垂臂10上升，真空吸盘19将紧紧吸住物料上升，实现抓取。

实施例二。

本实施例在第一实施例的基础上做出，进一步优化了第一实施例真空抓取方案。提供了可将真空吸盘19设置在夹持板16上，同时还不会影响夹持板16以夹持抓取的模式抓取物料100。

在夹持板16上开设容置槽17，若夹持板16厚度不足以开设容置槽17，则可在夹持板16背面设置凸起结构来容纳其他抓取模式的抓取方案，优选来容纳真空吸盘19连接头21。

在容置槽17中心位置开设通孔Ⅱ18，在连接头21外套装弹簧a20，由于连接头21至少会设有连接吸盘本体33的连接座，因此弹簧a20的一端与连接头21外壁固接，另一端固定在容置槽17内，真空发生器的气管穿过通孔Ⅱ18连接在连接头21上。在弹簧a20无受力状态下保持自然伸展，此时真空吸盘19的吸盘本体33完全从容置槽17伸出，当需要抓取物料时真空吸盘19被推向容置槽17内，弹簧a20受到压缩并达到行程的极限，此时吸盘本体33也受到压缩，其形成有效吸附面与夹持板16(或者橡胶防滑层13)表面相平齐，此时抓取组件实现了既能夹持物料100、又能吸住物料100的效果。

所谓有效吸附面是指，真空吸盘19的吸盘本体33在吸附物料100时总会受力压缩变形，以保证气密性条件，当压缩到一定程度后气密性条件满足，便停止压缩变形，此时该真空吸盘19的吸盘本体33外缘与物料100之间形成一个虚拟的吸附面，该吸附面形状由物料100形状决定，该吸附面定义为有效吸附面。有效吸附面可通过真空吸盘19的参数得出(或大概得出)，也可通过实验得出。例如某真空吸盘19的吸盘本体33压缩变形后，其整体长度缩短1.5cm，安装弹簧a20在常规状态下吸盘本体33伸出容置槽173cm，则弹簧a20压缩行程应该为3cm减去1.5cm，最终压缩行程应不超过1.5cm。

为避免真空吸盘19在极端情况下不受控的从容置槽17伸出，在容置槽17内设置避免其脱离容置槽17的限位措施，该限位措施可采用类似挡片、挡块等常规限位结构实现。同时为降低弹簧a20的适配难度，还可设置限制真空吸盘19过度缩入容置槽17的限位措施，例如在容置槽17内壁靠内的位置上也设置有挡块，当连接头21外壁触碰到挡块时，真空吸盘19的吸盘本体33有效吸附面刚好与夹持板16表面平齐。

本实施例使得夹持板16既能够发挥应有的横向夹持效果，还能在夹持板16发挥夹持作用时，额外提供真空吸附作用，夹持稳定性更强。相应的当单独发挥真空吸盘19作用时无需预先安装，接通气管后可直接使用真空吸盘19，便利性强。

实施例三。

本实施例在第一或第二实施例的基础上实现。由于抓取机构设置在墙面上，主动行走机构3与抓取机构的侧面(即多级液压伸缩机构5)相连是最直接最简便的方式，但相应的多级液压伸缩机构5若伸缩行程较长，可能会出现物料摆动的情况，以图2为主视示意图，其左右方向为物料摆动的左右方向，而物料前后摆动时具有撞击墙面的风险，若被抓取的物料为玻璃材质或者其他较脆的材质时，容易造成损失。

在此情况下本实施例提供了防摆动机构，该机构主体为滚轮22，滚轮22通过机架连接在上套筒6侧壁，并一直与墙面保持接触，当抓取组件平行于墙面时滚轮22不受力，当抓取组件不平行与墙面时上套筒6出现前后摇摆，当摆向墙面方向时由于滚轮22存在会保持合适的间距，避免物料撞击墙面，或出现撞击墙面的风险。

本实施例还存在优选例，优选例着重解决了滚轮22受力无法缓冲的问题，通过伸缩套筒23伸缩来吸收甚至抵消冲击力，提高了滚轮22及其安装机架的寿命。

本优选例的使用方法如下：

当上套筒6朝向墙面方向摆动时，内筒25朝向墙面方向运动，在弹簧b24作用下带动外筒26同时向墙面运动，由于外筒26通过卡笋34被限制在第二凸缘28和第三凸缘29之间，使得内筒25在受到的力能被弹簧b24吸收；当内筒25受到的力使弹簧b24被压缩到极限时，卡笋34会突破第二凸缘28的限制，使内筒25继续朝墙面方向运动；直至内筒25触碰到安装滚轮22的机架时，被机架阻挡停止运动，实现摆动的三重阻挡，第一、第二和第三凸缘均为环状的凸缘，环绕的设置在内筒的外壁上。

对于一般的摆动来说上述三重阻挡足以应对，若内筒25仍然突破外筒26内的机架限制，则说明上套筒6受到的摆动的力属于破坏性的，任何措施都可能无法限制其摆动。

当卡笋34处于第二凸缘28和第三凸缘29的之间时，对于小的摆动能够立刻形成阻挡和限制。弹簧b24固定在外筒26上，其仅是滑动穿装在内筒25上，并受到内筒25的第一凸缘27阻挡，将弹簧b24稳定的置于内筒25和外筒26之间，目的是便于更换受力变形或者到寿命的弹簧b24、外筒26、支架、滚轮22等。

本优选例存在进一步优选例，即由于摆动时施加的力不直接作用于外筒26，而是通过弹簧、卡笋34与第二凸缘28传递到外筒26上，因此外筒26可采用强度较弱的塑料材质，而内筒25可采用强度较高的金属材质，为避免内筒25多次冲击下，导致机架损坏，将滚轮22与机架可拆卸连接，机架受损时可将滚轮22拆卸继续使用。

本优选例存在进一步优选例，即为减轻防摆动机构的重量，可在内筒25和外筒26上设置镂空结构。本优选例存在进一步优选例，即为减轻上套筒6的负担，可将防摆动机构设置在框架7上。

Claims (8)

1.一种自动化液压机械手，其特征在于，包括有轨道、主动行走机构、被动行走机构、抓取机构、设备随动组件，轨道分为主轨和副轨，主轨为多条，主轨和副轨均固定在墙面上并与地面平行布置，每个主轨上均设置有一个主动行走机构，主动行走机构可在主轨上行走，抓取机构与主动行走机构连接；

抓取机构包括有升降部分和抓取部分，升降部分至少包括有多级液压伸缩机构，抓取部分至少包括有接头组件、抓手组件；

接头组件包括有上套筒、固定在上套筒底部的三角形框架，上套筒与多级液压伸缩机构的伸缩杆螺纹连接；

抓手组件包括有设置在三角形框架上的下套筒、固定在下套筒侧壁的一级液压伸缩机构、与下套筒滑动连接的C字形下垂臂、设置在下垂臂端部上的夹持板，下垂臂为两个，下套筒的两端贯通，且两端分别插有一个下垂臂，一级液压伸缩机构与下套筒的轴线平行布置，下套筒两端开设有滑槽，滑槽从下套筒开口处向一级液压伸缩机构方向延伸，一级液压伸缩机构通过连接件穿过滑槽与下垂臂固接，下垂臂垂下的底端铰接有摆臂，摆臂上固定有夹持板，摆臂的转动角度为180度，下垂臂上设置有限制摆臂摆动的限位措施，夹持板上设置有橡胶防滑层；

副轨位于主轨的下方，副轨上设置有被动行走机构，被动行走机构通过连接件与主动行走机构连接，并跟随其运动；

设备随动组件包括有箱体、设置在箱体内的辅助设备，辅助设备至少包括有为其他机构运行所必需的电路设备，箱体固定在被动行走机构上；

抓取机构还包括有防摆动机构，防摆动机构包括有滚轮，滚轮与墙面保持接触，其通过机架可拆卸的设置在上套筒侧壁；

防摆动机构还包括有伸缩套筒与弹簧b，伸缩套筒包括有相互套装在一起的内筒和外筒，内筒固定在上套筒侧壁，内筒的外壁上分别设置有环状的第一凸缘、第二凸缘、第三凸缘，其中第一凸缘位于靠近内筒的一端，第二、第三凸缘位于另一端且两者保持间隙配合，弹簧b设置在内、外筒之间并与外筒固接，外筒内壁设置有卡笋，卡笋位于第二、第三凸缘之间，外筒内还设置有用来安装滚轮的机架，滚轮安装在机架上并与墙面接触。

2.如权利要求1所述的一种自动化液压机械手，其特征在于，夹持板上开设有带螺纹的通孔Ⅰ。

3.如权利要求1所述的一种自动化液压机械手，其特征在于，夹持板上开设有容置槽，容置槽中央开设有通孔Ⅱ。

4.如权利要求2所述的一种自动化液压机械手，其特征在于，辅助设备还包括有真空发生器，在夹持板通孔Ⅰ上安装有真空吸盘，真空发生器的气管穿过箱体与真空吸盘连接。

5.如权利要求3所述的一种自动化液压机械手，其特征在于，辅助设备还包括有真空发生器，真空吸盘的连接头固定穿装有弹簧a，连接头通过弹簧a连接在容置槽内，真空发生器的气管在依次穿过箱体和通孔Ⅱ后连接在真空吸盘上，当弹簧a压缩到极限时真空吸盘的吸盘本体仍可吸住容置槽外的物体，容置槽通过限位措施限制真空吸盘从中脱离。

6.如权利要求1所述的一种自动化液压机械手，其特征在于，外筒为塑料材质，外筒内的机架与滚轮可拆卸连接。

7.如权利要求6所述的一种自动化液压机械手，其特征在于，内筒和外筒均开设有用于减重的镂空结构。

8.如权利要求7所述的一种自动化液压机械手，其特征在于，可替换的，将防摆动机构设置在框架上。