CN204322097U - 一种电-气折臂式机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及机械自动化设备技术领域，尤其是一种电-气折臂式机械手。它包括工作台、机械手和用于驱动机械手作直线运动和/或旋转运动的驱动总成，机械手包括底座总成、气抓总成、前级摇臂总成、后级摇臂总成和肘连接块总成；前级摇臂总成上设置有前级旋转气缸，前级摇臂总成的头端通过前级旋转气缸的本体与底座总成轴连接、尾端与肘连接块总成轴连接，前级旋转气缸的活塞杆的尾端与前级摇臂总成轴连接；后级摇臂总成上设置有后级旋转气缸，后级摇臂总成的头端通过后级旋转气缸的本体与肘连接块总成轴连接、尾端与气抓总成相连接，后级旋转气缸的活塞杆的尾端与后级摇臂总成轴连接。本实用新型结构简单、成本低廉，可广泛用于职业院校教学和工业生产领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械自动化设备技术领域，尤其是一种电-气折臂式机械手。
背景技术
随着科技及工业技术的不断发展，自动化设备已经被广泛应用于各生产领域和教学领域，其中，机械手即是一种自动化程度较高的机械设备，其用于进行物体或物料的抓取和搬运工作。
然而，现有的机械手却普遍存在如下缺陷：1、结构复杂、集成化程度高、制造成本及使用成本也较为高昂，严重限制的机械手的应用普及；2、灵活性差，无法在大范围内对物体或物料进行抓取和搬运；3、无法实现工业应用与实际教学之间的功能转换，严重限制的机械手的适用范围；4、结构复杂、重量大，不便于进行拆装维护。
因此，有必要对现有的机械手提出改进方案，以增强机械手的通用性和实用性。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、操作范围大、通用性强的电-气折臂式机械手。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种电-气折臂式机械手，它包括工作台和机械手，所述机械手包括底座总成、气抓总成、前级摇臂总成、后级摇臂总成和肘连接块总成；
所述前级摇臂总成上设置有前级旋转气缸，所述前级摇臂总成的头端通过前级旋转气缸的本体与底座总成轴连接、尾端与肘连接块总成轴连接，所述前级旋转气缸的活塞杆的尾端与前级摇臂总成轴连接；
所述后级摇臂总成上设置有后级旋转气缸，所述后级摇臂总成的头端通过后级旋转气缸的本体与肘连接块总成轴连接、尾端与气抓总成相连接，所述后级旋转气缸的活塞杆的尾端与后级摇臂总成轴连接；
所述工作台上设置有用于驱动机械手相对于工作台作直线运动和/或旋转运动的驱动总成，所述驱动总成与底座总成相连接。
优选地，所述肘连接块总成包括两片相对布置的肘夹板，所述前级摇臂总成的尾端和后级摇臂总成的头端均夹持在两片肘夹板之间并与肘夹板轴连接。
优选地，所述前级摇臂总成包括并行分布的前级上摇臂和前级下摇臂，所述前级上摇臂的头端通过前级旋转气缸的本体与底座总成轴连接、尾端与肘夹板轴连接，所述前级下摇臂的头尾两端分别与底座总成和肘夹板轴连接，所述前级旋转气缸的活塞杆的尾端轴连于前级下摇臂的中部；
所述后级摇臂总成包括并行分布的后级上摇臂和后级下摇臂，所述后级上摇臂的头端通过后级旋转气缸的本体与肘夹板轴连接、尾端与气抓总成轴连接，所述后级下摇臂的头尾两端分别与肘夹板和气抓总成轴连接，所述后级旋转气缸的活塞杆的尾端轴连于后级下摇臂的中部。
优选地，所述肘连接块总成包括若干个分布于前级摇臂总成与后级摇臂总成之间的中级摇臂总成和若干个分布于前级摇臂总成与中级摇臂总成之间、相邻的两个中级摇臂总成之间、中级摇臂总成与后级摇臂总成之间的夹板组，每个所述夹板组均由两片相对布置的肘夹板构成，每个所述中级摇臂总成上均设置有一中级旋转气缸；
每个所述中级旋转气缸的本体均与对应的夹板组轴连接、活塞杆的尾端与对应的中级摇臂总成轴连接。
优选地，所述驱动总成包括旋转驱动器、设置于工作台上的直线驱动器和位于直线驱动器输出端的导轨；
所述底座总成横置于导轨上，所述直线驱动器的输出端与底座总成相连接并驱动底座总成沿导轨作直线进给运动，所述旋转驱动器设置于底座总成的下方并驱动底座总成相对于工作台作旋转往复运动。
优选地，所述底座总成包括滑台、回转盘、底座和轴承，所述滑台通过滑块嵌合在导轨上并套接于轴承的下端部，所述前级摇臂总成的头端通过前级旋转气缸轴连于底座上，所述底座固定于回转盘上，所述回转盘套接于轴承的上端部，所述旋转驱动器与轴承相连接，所述直线驱动器的输出端与滑台相连接。
优选地，所述气抓总成包括腕连接块、气抓驱动气缸和气抓，所述腕连接块与后级摇臂总成的尾端相轴连，所述气抓驱动气缸固定于腕连接块上，所述气抓连接于气抓驱动气缸的活塞杆上。
由于采用了上述方案，本实用新型通过对摇臂总成的合理设置和驱动控制，使得机械手能够在180°的范围内进行自动回转和大范围的升举运动，以便根据需要将物体或物料从某个位置抓取后放到另一个不同高度和方向的位置，极大地提高了机械手的灵活性；同时，由于结构简单、制造成本及使用成本低廉，可广泛用于职业院校教学和工业生产领域，提高了机械手的通用性和实用性。
附图说明
图1为本实用新型实施例的正视截面结构示意图；
图2为本实用新型实施例的侧视平面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种电-气折臂式机械手，它包括工作台1和设置于工作台1上的机械手；其中，机械手包括：
底座总成，用于为整个机械手提供支撑作用并实现机械手在一定范围内进行直线运动或旋转运动的功能；
气抓总成，用于实现机械手的物料或物体抓取和搬运功能；
肘连接块总成，起到相关部件或总成之间的中转连接作用；
前级摇臂总成，前级摇臂总成上设置有前级旋转气缸2，前级摇臂总成的头端通过前级旋转气缸2的本体与底座总成轴连接、尾端与肘连接块总成轴连接，前级旋转气缸2的活塞杆的尾端与前级摇臂总成轴连接，以此利用前级驱动气缸2来驱动前级摇臂总成相对于底座总成作一定角度的旋转运动，从而实现对前级摇臂总成的升举高度的控制；
后级摇臂总成，后级摇臂总成上设置有后级旋转气缸3，后级摇臂总成的头端通过后级旋转气缸3的本体与肘连接块总成轴连接、尾端与气抓总成相连接，后级旋转气缸3的活塞杆的尾端与后级摇臂总成轴连接，以此利用后级驱动气缸3来驱动后级摇臂总成相对于肘连接块总成或前级摇臂总成作一定角度的旋转运动，从而实现对后级摇臂总成的升举高度的控制，进而实现气抓总成的位置调整，以便抓取和搬运物料或物体；
同时，在工作台1上还设置有用于驱动机械手整体相对于工作台1作直线运动和/或旋转运动的驱动总成，驱动总成通过与底座总成相连接来带动整个机械的运动。
通过上述结构，可使得本实施例的机械手能够在180°的范围内进行自动回转和大范围的升举运动，以便根据需要将物体或物料从某个位置抓取后放到另一个不同高度和方向的位置，极大地提高了机械手的灵活性；同时，由于结构简单、制造成本及使用成本低廉，使得机械手不但适用于工业生产领域，也可适用于教学，提高了机械手的通用性和实用性。
为最大限度地简化整个机械手的结构并便于拆装维护，本实施例的肘连接块总成包括两片相对布置的肘夹板4，而前级摇臂总成的尾端和后级摇臂总成的头端则均可夹持在两片肘夹板4之间并实现与肘夹板4轴连接。而本实施例的前级摇臂总成和后级摇臂总成可采用相同的结构形式，以便在保证功能效果的基础上，简化摇臂总成的结构，具体为：前级摇臂总成包括并行分布的前级上摇臂5和前级下摇臂6，前级上摇臂5的头端通过前级旋转气缸2的本体与底座总成轴连接、尾端与肘夹板4轴连接，前级下摇臂6的头尾两端分别与底座总成和肘夹板4轴连接，前级旋转气缸2的活塞杆的尾端则轴连于前级下摇臂6的中部；相应地，后级摇臂总成则包括并行分布的后级上摇臂7和后级下摇臂8，后级上摇臂7的头端通过后级旋转气缸3的本体与肘夹板4轴连接、尾端与气抓总成轴连接，后级下摇臂8的头尾两端分别与肘夹板4和气抓总成轴连接，后级旋转气缸3的活塞杆的尾端轴连于后级下摇臂8的中部，其不但简化了摇臂总成的结构，也减小了摇臂总成的重量，极大地提高了机械手拆装的便利性。
本实施例的机械手可由两级摇臂总成(即前级摇臂总成和后级摇臂总成)构成，也可根据实际使用或设计情况对摇臂总成的级数进行设置，即增加与前级摇臂总成或后级摇臂总成具有相同结构的摇臂的数量，实现对机械手活动范围的扩大，具体为：本实施例的肘连接块总成包括若干个分布于前级摇臂总成与后级摇臂总成之间并与前级摇臂总成或后级摇臂总成具有相同结构的中级摇臂总成(图中未示出，其具体连接方式或设置方式可参考前、后级摇臂总成进行设置)，同时还包括若干个分布于前级摇臂总成与中级摇臂总成之间、相邻的两个中级摇臂总成之间、中级摇臂总成与后级摇臂总成之间的夹板组，而每个夹板组均由两片相对布置的肘夹板4构成，每个中级摇臂总成上均设置有一中级旋转气缸(图中未示出，其具体可参考前级旋转气缸或后级旋转气缸进行结构选择和设置)；每个中级旋转气缸的本体均与对应的夹板组轴连接、活塞杆的尾端与对应的中级摇臂总成轴连接。如此，可延长整个机械手摇臂的整体长度并实现多个类似关节结构的设置，从而极大地扩展了机械手的升举和旋转范围。
进一步地，为保证机械手的动作效果，并提高整个机械手的自动化程度，本实施例的驱动总成包括旋转驱动器(图中未示出，可根据实际情况采用步进电机)、设置于工作台1上的直线驱动器9(其可采用气缸)和位于直线驱动器9输出端的导轨10(其可采用滚珠导轨的结构形式)；其中，底座总成横置于导轨10上，直线驱动器9的输出端与底座总成相连接并驱动底座总成沿导轨10作直线进给运动，旋转驱动器则设置于底座总成的下方并驱动底座总成相对于工作台1作旋转往复运动。如此，利用旋转驱动器和直线驱动器9并通过底座总成实现对整个机械手的旋转、行进动作的控制，而两者本身可通过PLC、控制器等类似集控装置实现程序化、自动化的精确控制。
为进一步地优化整个机械手的结构，本实施例的底座总成包括滑台11、回转盘12、底座13和轴承14；其中，滑台11通过滑块15嵌合在导轨10上并套接于轴承14的下端部，前级摇臂总成的头端(具体为前级上摇臂5的头端和前级下摇臂6的头端)通过前级旋转气缸轴2连于底座13上，底座13则固定于回转盘12上，回转盘12套接于轴承14的上端部，旋转驱动器与轴承14相连接，直线驱动器9的输出端与滑台11相连接。本实施例的气抓总成则可采用如下结构，即：包括腕连接块16、气抓驱动气缸17和气抓18，腕连接块16与后级摇臂总成的尾端(具体为后级上摇臂7的尾端和后级下摇臂8的尾端)相轴连，气抓驱动气缸17固定于腕连接块16上，气抓18则连接于气抓驱动气缸17的活塞杆上；如此，气抓总成在通过各摇臂总成实现位置调整的同时，气抓驱动气缸17可控制气抓18沿气抓启动气缸17的活塞杆方向作进给运动，以便在合适的位置对物料或物体进行抓取。
另外，本实施例的机械手的主要部件可采用铝合金材料进行制造，还可对核心部件进行阳极处理，使其具有质量轻、散热性好、外型美观、节能环保等特点，综合上述结构，可知本实施例的机械手不但适用于职业院校“工学一体化”教学，也可根据企业生产实际需求情况，用于完成流水线上的抓料、送料和车间搬运等工作，通用性强，具有很强的市场推广价值。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种电-气折臂式机械手，它包括工作台和机械手，其特征在于：所述机械手包括底座总成、气抓总成、前级摇臂总成、后级摇臂总成和肘连接块总成；
所述前级摇臂总成上设置有前级旋转气缸，所述前级摇臂总成的头端通过前级旋转气缸的本体与底座总成轴连接、尾端与肘连接块总成轴连接，所述前级旋转气缸的活塞杆的尾端与前级摇臂总成轴连接；
所述后级摇臂总成上设置有后级旋转气缸，所述后级摇臂总成的头端通过后级旋转气缸的本体与肘连接块总成轴连接、尾端与气抓总成相连接，所述后级旋转气缸的活塞杆的尾端与后级摇臂总成轴连接；
所述工作台上设置有用于驱动机械手相对于工作台作直线运动和/或旋转运动的驱动总成，所述驱动总成与底座总成相连接。
2.如权利要求1所述的一种电-气折臂式机械手，其特征在于：所述肘连接块总成包括两片相对布置的肘夹板，所述前级摇臂总成的尾端和后级摇臂总成的头端均夹持在两片肘夹板之间并与肘夹板轴连接。
3.如权利要求2所述的一种电-气折臂式机械手，其特征在于：所述前级摇臂总成包括并行分布的前级上摇臂和前级下摇臂，所述前级上摇臂的头端通过前级旋转气缸的本体与底座总成轴连接、尾端与肘夹板轴连接，所述前级下摇臂的头尾两端分别与底座总成和肘夹板轴连接，所述前级旋转气缸的活塞杆的尾端轴连于前级下摇臂的中部；
所述后级摇臂总成包括并行分布的后级上摇臂和后级下摇臂，所述后级上摇臂的头端通过后级旋转气缸的本体与肘夹板轴连接、尾端与气抓总成轴连接，所述后级下摇臂的头尾两端分别与肘夹板和气抓总成轴连接，所述后级旋转气缸的活塞杆的尾端轴连于后级下摇臂的中部。
4.如权利要求1所述的一种电-气折臂式机械手，其特征在于：所述肘连接块总成包括若干个分布于前级摇臂总成与后级摇臂总成之间的中级摇臂总成和若干个分布于前级摇臂总成与中级摇臂总成之间、相邻的两个中级摇臂总成之间、中级摇臂总成与后级摇臂总成之间的夹板组，每个所述夹板组均由两片相对布置的肘夹板构成，每个所述中级摇臂总成上均设置有一中级旋转气缸；
每个所述中级旋转气缸的本体均与对应的夹板组轴连接、活塞杆的尾端与对应的中级摇臂总成轴连接。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一种电-气折臂式机械手，其特征在于：所述驱动总成包括旋转驱动器、设置于工作台上的直线驱动器和位于直线驱动器输出端的导轨；
所述底座总成横置于导轨上，所述直线驱动器的输出端与底座总成相连接并驱动底座总成沿导轨作直线进给运动，所述旋转驱动器设置于底座总成的下方并驱动底座总成相对于工作台作旋转往复运动。
6.如权利要求5所述的一种电-气折臂式机械手，其特征在于：所述底座总成包括滑台、回转盘、底座和轴承，所述滑台通过滑块嵌合在导轨上并套接于轴承的下端部，所述前级摇臂总成的头端通过前级旋转气缸轴连于底座上，所述底座固定于回转盘上，所述回转盘套接于轴承的上端部，所述旋转驱动器与轴承相连接，所述直线驱动器的输出端与滑台相连接。
7.如权利要求6所述的一种电-气折臂式机械手，其特征在于：所述气抓总成包括腕连接块、气抓驱动气缸和气抓，所述腕连接块与后级摇臂总成的尾端相轴连，所述气抓驱动气缸固定于腕连接块上，所述气抓连接于气抓驱动气缸的活塞杆上。
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