一種機械手臂的製作方法

2023-09-22 08:27:55 2

本發明涉及一種自動化機械手，尤其涉及一種機械手臂。

背景技術：

機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。機械手是最早出現的工業機器人，也是最早出現的現代機器人，它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用於機械製造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。自動化機械手一般由驅動系統、傳動系統、執行系統及控制系統組成。

現有技術中，機械手臂中手臂的氣缸傾斜設置，氣缸活塞的密封圈容易壞，維修率高。同時，機械手臂不使用時也會轉動，不夠安全。

技術實現要素：

本發明目的是提供一種機械手臂，通過使用該結構，提高了產品的抓取效率及抓取質量，延長了機械手臂的使用壽命。

為達到上述目的，本發明採用的技術方案是：一種機械手臂，包括底座、安裝於底座上的轉動立柱及設置於轉動立柱上的手臂，所述轉動立柱轉動安裝於所述底座上，所述手臂的後端經轉軸轉動安裝於所述轉動立柱的頂部，所述手臂前端經連接臂與一夾爪裝置相連；所述底座的外緣面上還設有一定位盤，所述定位盤設置於所述底座與所述轉動立柱的相接處，所述定位盤上方的轉動立柱上還設有剎車裝置及手臂氣缸，所述手臂氣缸設置於所述轉動立柱外緣面的一側，所述剎車裝置設置於所述轉動立柱外緣面的另一側，所述剎車裝置設置於所述定位盤的正上方，且所述剎車裝置設置於所述手臂的正下方，所述手臂氣缸平行於所述轉動立柱設置，所述手臂氣缸的輸出軸與所述手臂的後端相連。

上述技術方案中，所述手臂呈平行四邊形結構，所述手臂包括上橫杆、下橫杆及連杆，所述上橫槓及下橫杆的後端分別經一根轉軸與所述轉動立柱頂部轉動相連，所述上橫槓及下橫杆的前端經所述連杆轉動相連，所述上橫杆設置於所述下橫槓的上方，且所述上橫槓及下橫杆分別經轉軸轉動安裝於所述轉動立柱的軸線上；所述上橫杆的後端向後還設有延伸杆，所述延伸杆與所述上橫槓設置於同一直線上，所述手臂氣缸的輸出軸與所述延伸杆的底部相連。

上述技術方案中，所述剎車裝置包括剎車支架、剎車氣缸及彈性緩衝塊，所述剎車氣缸經剎車支架安裝於所述轉動立柱上，所述彈性緩衝塊安裝於所述剎車氣缸的輸出軸上，且所述彈性緩衝塊正對所述定位盤的頂面設置。

上述技術方案中，所述剎車支架包括橫板、立板及U型板，所述橫板一端垂直安裝於所述轉動立柱上，所述立板安裝於所述橫板另一端的下方，且所述立板平行於所述轉動立柱設置，所述U型板安裝於所述立板上，所述U型板的側板平行於所述橫板設置，且所述定位盤的外緣面設置於所述U型板的U型槽內；所述剎車氣缸安裝於所述U型板的側板上，所述剎車氣缸設置於所述U型板與所述橫板之間，所述彈性緩衝塊設置於所述U型板的U型槽內，所述剎車氣缸的輸出軸穿過所述U型板的側板與所述彈性緩衝塊相連。

上述技術方案中，所述剎車氣缸的輸出軸上還套設有一導杆，所述導杆設置於所述U型槽內，所述導杆一端與所述剎車氣缸的輸出軸相連，另一端滑動設置於所述立板上。

上述技術方案中，所述夾爪裝置包括本體及設置於本體上的伸縮部，所述伸縮部包括伸縮氣缸及伸縮軸，所述伸縮氣缸安裝於所述本體的頂面上，所述伸縮軸設置於所述本體的底部，所述伸縮軸的頂部穿過所述本體與所述伸縮氣缸的輸出軸相連；所述本體的底面上環形均布有複數條滑軌，每條所述滑軌上滑動設有一滑塊，每塊所述滑塊底部設有一立杆及連接杆，所述立杆垂直安裝於所述滑塊底部，所述連接杆一端與所述滑塊轉動相連，另一端與所述伸縮軸的底部轉動相連。

上述技術方案中，相鄰所述滑軌之間的本體上分別設有一通槽，所述伸縮氣缸外罩設有一保護罩，所述本體經所述保護罩與所述連接臂相連。

上述技術方案中，所述夾爪裝置上方的連接臂上還設有一操作面板，所述操作面板經轉杆轉動安裝於所述連接臂上。

由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

1.本發明中在轉動立柱的旁側設置手臂氣缸，手臂氣缸設置於手臂的後側下方，在上橫杆的端部設置延伸杆，伸縮氣缸的輸出軸與延伸杆的底部連接，利用手臂氣缸的伸縮，帶動延伸杆上下轉動，利用延伸杆的上下轉動，帶動手臂的圍繞著轉動立柱上下轉動，手臂氣缸豎直設置，與以往傾斜設置的伸縮氣缸相比，手臂氣缸中的活塞受力更加均勻，有效防止手臂氣缸中活塞的密封圈使用壽命得到延長，降低了伸縮氣缸的維修率，同時手臂氣缸設置於手臂的後側，利用槓桿原理，可以採用功率更小的氣缸帶動手臂，降低了能耗及成本；

2.本發明中在手臂下方的轉動立柱上設置剎車裝置，通過剎車裝置中的剎車氣缸及彈性緩衝塊的配合，剎車氣缸的輸出軸伸出，可以帶動彈性緩衝塊下壓，使彈性緩衝塊抵於定位盤上，使彈性緩衝塊與定位盤之間的摩擦力大於轉動立柱的轉動力，利用彈性緩衝塊及定位盤對轉動立柱進行限位，防止機械手在不工作時轉動立柱帶動手臂轉動，保證操作人員工作時的安全性，防止手臂亂轉；

3.本發明中夾爪裝置中多根立杆及連接杆分別圍成圓形結構，採用伸縮氣缸帶動伸縮軸上下移動，利用伸縮軸的上下移動，帶動連接杆與伸縮軸之間夾角角度的變化，利用連接杆帶動滑動及立杆遠離或靠近伸縮杆，也就是帶動立杆構成的圓形結構擴大或者縮小，立杆構成的圓形結構擴大，用於卡住中空圓柱形產品的內部，用於將產品直接進行抓取，立杆構成的圓形結構縮小，對產品進行釋放，在本發明中，只需要伸縮氣缸伸出或者回縮，即可實現產品的抓取及釋放，效率高，結構簡單，成本低。

附圖說明

圖1是本發明實施例一中的結構示意圖；

圖2是本發明實施例一中剎車裝置的結構示意圖；

圖3是本發明實施例一中夾爪裝置的結構示意圖Ⅰ；

圖4是本發明實施例一中夾爪裝置的結構示意圖Ⅱ。

其中：1、底座；2、轉動立柱；3、手臂；31、上橫杆；32、下橫杆；33、連杆；34、轉軸；35、延伸杆；4、連接臂；5、夾爪裝置；51、本體；52、伸縮氣缸；53、伸縮軸；54、滑軌；55、滑塊；56、立杆；57、連接杆；58、通槽；59、保護罩；6、定位盤；7、剎車裝置；71、剎車支架；72、剎車氣缸；73、彈性緩衝塊；74、橫板；75、立板；76、U型板；77、U型槽；78、導杆；8、手臂氣缸；9、操作面板；10、轉杆。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

實施例一：參見圖1～4所示，一種機械手臂，包括底座1、安裝於底座1上的轉動立柱2及設置於轉動立柱2上的手臂3，所述轉動立柱2轉動安裝於所述底座1上，所述手臂3的後端經轉軸轉動安裝於所述轉動立柱2的頂部，所述手臂3前端經連接臂4與一夾爪裝置5相連；所述底座1的外緣面上還設有一定位盤6，所述定位盤6設置於所述底座1與所述轉動立柱2的相接處，所述定位盤6上方的轉動立柱2上還設有剎車裝置7及手臂氣缸8，所述手臂氣缸8設置於所述轉動立柱2外緣面的一側，所述剎車裝置7設置於所述轉動立柱2外緣面的另一側，所述剎車裝置7設置於所述定位盤6的正上方，且所述剎車裝置7設置於所述手臂3的正下方，所述手臂氣缸8平行於所述轉動立柱2設置，所述手臂氣缸8的輸出軸與所述手臂3的後端相連。

參見圖1所示，所述手臂3呈平行四邊形結構，所述手臂3包括上橫杆31、下橫杆32及連杆33，所述上橫槓31及下橫杆32的後端分別經一根轉軸34與所述轉動立柱2頂部轉動相連，所述上橫槓31及下橫杆32的前端經所述連杆33轉動相連，所述上橫杆31設置於所述下橫槓32的上方，且所述上橫槓31及下橫杆32分別經轉軸34轉動安裝於所述轉動立柱2的軸線上；所述上橫杆31的後端向後還設有延伸杆35，所述延伸杆35與所述上橫槓31設置於同一直線上，所述手臂氣缸8的輸出軸與所述延伸杆35的底部相連。

在以往結構中，手臂一端與轉動立柱轉動相連，手臂氣缸傾斜設置於轉動立柱上，其中，手臂氣缸與轉動立柱之間呈一定夾角，其中，手臂氣缸設置於手臂的上方或者下方，手臂氣缸的輸出軸與手臂的中部連接，手臂氣缸的輸出軸推動手臂的中部，使手臂圍繞著轉動立柱轉動。但是，由於槓桿原理，手臂氣缸需要較大的功率才能推動手臂圍繞著轉動立柱轉動，能耗較高。同時，手臂氣缸傾斜設置，手臂氣缸的輸出軸在伸出過程中，手臂氣缸內的活塞受到重力影響，對活塞內的密封圈和手臂氣缸的內壁造成了不均勻的壓力，導緻密封圈容易失效。因此，在本實施例中，手臂氣缸豎直平行於轉動立柱設置，使活塞上的密封圈受力更加均勻，延長密封圈的使用壽命，降低手臂氣缸的維修率。同時，將手臂氣缸設置於手臂的後側，由於槓桿原理的作用，手臂氣缸更加省力，可以選用功率更小的伸縮氣缸，降低了能耗，節約了成本。

參見圖2所示，所述剎車裝置7包括剎車支架71、剎車氣缸72及彈性緩衝塊73，所述剎車氣缸72經剎車支架71安裝於所述轉動立柱2上，所述彈性緩衝塊73安裝於所述剎車氣缸72的輸出軸上，且所述彈性緩衝塊73正對所述定位盤6的頂面設置。

所述剎車支架71包括橫板74、立板75及U型板76，所述橫板74一端垂直安裝於所述轉動立柱2上，所述立板75安裝於所述橫板74另一端的下方，且所述立板75平行於所述轉動立柱2設置，所述U型板76安裝於所述立板75上，所述U型板76的側板平行於所述橫板74設置，且所述定位盤6的外緣面設置於所述U型板76的U型槽77內；所述剎車氣缸72安裝於所述U型板76的側板上，所述剎車氣缸72設置於所述U型板76與所述橫板74之間，所述彈性緩衝塊73設置於所述U型板76的U型槽77內，所述剎車氣缸72的輸出軸穿過所述U型板76的側板與所述彈性緩衝塊73相連。

在本實施例中，在機械手臂工作時，剎車氣缸的輸出軸回縮，彈性緩衝塊與定位盤不接觸，使剎車裝置及手臂可以同時隨著轉動立柱的轉動而跟轉。當機械手臂不工作時，為了防止轉動立柱轉動，防止轉動立柱轉動時而帶動手臂轉動，防止手臂轉動對操作人員造成傷害，因此，剎車氣缸的輸出軸伸出，帶動彈性緩衝塊下壓，使彈性緩衝塊抵於定位盤上，由於定位盤安裝於底座上，定位盤不會移動，因此，彈性緩衝塊抵於定位盤上之後，剎車裝置將轉動立柱定住，使轉動立柱的轉動力小於彈性緩衝塊與定位盤之間的摩擦力，防止轉動立柱轉動，保證操作人員的安全性。

所述剎車氣缸72的輸出軸上還套設有一導杆78，所述導杆78設置於所述U型槽77內，所述導杆78一端與所述剎車氣缸72的輸出軸相連，另一端滑動設置於所述立板75上。導杆的設置，使剎車氣缸帶動彈性緩衝塊能豎直的向下運動，使彈性緩衝塊壓於定位盤上，完成轉動立柱的鎖附。

參見圖3、4所示，所述夾爪裝置5包括本體51及設置於本體51上的伸縮部，所述伸縮部包括伸縮氣缸52及伸縮軸53，所述伸縮氣缸52安裝於所述本體51的頂面上，所述伸縮軸53設置於所述本體51的底部，所述伸縮軸53的頂部穿過所述本體51與所述伸縮氣缸52的輸出軸相連；所述本體51的底面上環形均布有6條滑軌54，每條所述滑軌54上滑動設有一滑塊55，每塊所述滑塊55底部設有一立杆56及連接杆57，所述立杆56垂直安裝於所述滑塊55底部，所述連接杆57一端與所述滑塊55轉動相連，另一端與所述伸縮軸53的底部轉動相連。

相鄰所述滑軌54之間的本體51上分別設有一通槽58，所述伸縮氣缸52外罩設有一保護罩59，所述本體51經所述保護罩59與所述連接臂4相連。

在本實施例中，伸縮部設置於本體的正中心，每根立杆安裝於滑塊底部，立杆垂直固定於滑塊設置，且立杆平行於伸縮軸設置。6根立杆環形均布在本體下方的，6根立杆環形構成一個圓形結構。其中，每塊滑塊通過以連接杆與伸縮軸的底部連接，使立杆、連接杆及伸縮軸之間構成Z字型結構，伸縮軸伸出狀態下，連接杆的下端與伸縮軸連接，上端則拉動滑塊靠近本體的正中心，使6根立杆構成的圓形結構的直徑縮小。伸縮軸回縮的狀態下，由於滑塊一直在本體底面這一平面上移動，且連接杆的長度是固定的，連接杆的下端在上升過程中，只能推動連接杆的上端向外移動，也就是推動滑塊遠離本體的正中心，也就是立杆遠離本體的正中心，此時6根立杆構成的圓形結構的直徑增大。在本實施例中，伸縮軸回縮狀態下，帶動立杆遠離本體正中心，可以用於抓取汽車輪轂的正中心(本實施例中以汽車輪轂為例)，將汽車輪轂進行移動。移動完成後，伸縮軸伸出，帶動立杆靠近本體正中心移動，使立杆脫離汽車輪轂，完成脫料。本發明不僅結構簡單，操作簡便，而且產品抓取方便，效率高，成本也低。

參見圖1所示，所述夾爪裝置5上方的連接臂4上還設有一操作面板9，所述操作面板9經轉杆10轉動安裝於所述連接臂4上。通過將操作面板設置於夾爪裝置的上方，不僅便於操作人員操作，還便於操作人員操作時觀察夾爪與產品的配合，保證產品的抓取質量及抓取效率。