一種空間四自由度自平衡迴轉臂的製作方法

2023-06-21 20:38:31

專利名稱：一種空間四自由度自平衡迴轉臂的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種與多晶矽破碎裝置相配合使用的懸臂，具體涉及一種在多晶矽棒料破碎中用於定位物料的抓取或破碎位置的空間四自由度自平衡迴轉臂。
背景技術：
在多晶矽製備行業，多晶矽棒料的破碎環節大多依靠人工用鋼錘鑲嵌硬質合金進行錘擊破碎。專利CN101376242 A公開的一種用於多晶矽破碎的錘，可以抑制破碎多晶矽時矽粉末的產生。但仍然需要人工操作，勞動強度大，生產效率低。為提高生產效率，與自動化多晶矽生產線相適應，必須採用先進的機械設備。專利CN201776156 U的應用方法是先將物料定位後，用電機控制重錘的行走，再行打擊，原理仍然是人工破碎時將勢能轉換為動能。這種裝置控制複雜，缺乏靈活性。而衝擊破碎法是一種有前途的應用技術，衝擊力的動力源不僅可以是勢能，還可以是氣體或液體，然而衝擊破碎法中必須採用一種與破碎裝置相配合的迴轉臂，目前市場上並無該類迴轉臂，顯然，現有技術和裝備不能滿足衝擊破碎法在多晶矽棒料破碎中的應用。

發明內容
本發明的目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種在多晶矽棒料破碎中用於定位物料的抓取或破碎位置的空間四自由度自平衡迴轉臂，迴轉靈活，實用方便，並具有高效率和低成本的優點，而且在保證大工作範圍的同時，可縮小工作場地面積。本發明為解決上述技術問題的不足，所採用的技術方案是一種空間四自由度自平衡迴轉臂，主要由支撐部、主軸部、大臂平行四邊形機構、氣缸、小臂和輸出部構成，所述的支撐部為圓柱體狀，在支撐部的上設有定位凹槽，定位凹槽的軸線與支撐部的軸線重合，主軸部下端通過軸承設置在支撐部的定位凹槽內，主軸部繞支撐部中心軸線在水平面轉動，在主軸部的上端連接有大臂平行四邊形機構，所述的大臂平行四邊形機構主要由上橫梁、下橫梁和側梁組成，由主軸部的一部分和上橫梁、側梁、下橫梁依次鉸接構成四桿件平行四邊形機構，下橫梁的長度大於上橫梁的長度，下橫梁伸出主軸部的一側設有平衡重錘，在主軸部的側壁和下橫梁之間設有氣缸，氣缸與外部供氣氣源相連接，氣缸一端鉸接於主軸部的側壁上，另一端鉸接於下橫梁上，在側梁上固定連接有小臂迴轉關節，小臂的一端與小臂迴轉關節的關節軸連接，輸出部與小臂的另一端固定連接。所述支撐部固定在地基或其他行動裝置上。所述主軸部通過角接觸球軸承設置在支撐部的定位凹槽內，主軸部旋轉範圍為0 360° 。所述的小臂為折彎懸臂，其一端與小臂迴轉關節的關節軸固定連接，可繞小臂迴轉關節的垂直軸線在水平面內轉動，旋轉範圍為(T360。。
所述的輸出部設有轉軸，在轉軸下端設有連接螺紋，外部工作器械和輸出部的轉軸連接。所述的輸出部的轉軸的迴轉軸線始終垂直於水平面，旋轉範圍為(T360°。本發明的有益效果是
其一、本發明通過依次將支撐部、主軸部、大臂平行四邊形機構、氣缸、小臂和輸出部連接構成自平衡迴轉臂，通過合理設置各個部件的位置關係和連接方式最終使得該自平衡回 轉臂具有運轉靈活、承受較大軸向力和擴大工作範圍的優點，同時該迴轉臂結構簡單，製造成本低，佔地面積小。其二、本發明採用壓縮空氣作為自平衡動力源，不會對周圍環境產生汙染；其次、自平衡四自由度迴轉臂的小臂可繞大臂360°旋轉，在保證大工作範圍的同時，可縮小工作場地面積，四個自由度運動，可以使輸出部在大臂長度與小臂長度之和的半徑範圍內定位於任意位置；採用角軸承傳動，各部件運轉靈活，且可承受軸向力；
其三、該發明為自平衡位姿保持機構，用作機械手抓取多晶矽棒料或連接破碎頭破碎多晶矽棒料時均可準確定位，可配套用於多晶矽生產線的終端；、無論輸出部在什麼位置均保持輸出部軸線在鉛垂方向；該發明結構簡單、容易實現，可以做成固定式或移動式，或與其他固定或移動裝置配合使用，亦可作為其他多晶矽破碎設備的上料機構。


圖I是本發明的結構示意圖。圖中標記1、支撐部，2、主軸部，3、大臂平行四邊形機構，301、上橫梁，302、下橫梁，303、側梁，304、平衡重錘，4、氣缸，5、小臂迴轉關節，501、關節軸，6、小臂，7、輸出部，701、轉軸。
具體實施例方式如圖所示，一種空間四自由度自平衡迴轉臂，主要由支撐部I、主軸部2、大臂平行四邊形機構3、氣缸4、小臂6和輸出部7構成，所述的支撐部I為圓柱體狀，在支撐部I的上設有定位凹槽，定位凹槽的軸線與支撐部I的軸線重合，主軸部2下端通過軸承設置在支撐部I的定位凹槽內，主軸部2可繞支撐部I中心軸線在水平面轉動,在主軸部2的上端連接有大臂平行四邊形機構3，大臂平行四邊形機構主要由上橫梁301、下橫梁302和側橫梁303組成，主軸部的一部分同樣作為短邊杆件之一，是大臂平行四邊形機構的固定杆件，與之平行的側橫梁連接小臂迴轉關節5 ;因此，由主軸部2的一部分和上橫梁301、側橫梁302、下橫梁303依次鉸接構成四桿件平行四邊形機構，下橫梁302的長度大於上橫梁301的長度，下橫梁302伸出主軸部2的一側設有平衡重錘304，下橫梁伸出主軸部的長度為下橫梁總長度的三分之一為最佳，主軸部為橫梁的鉸接支撐，平衡重錘懸掛於較長橫梁杆件的伸出部分，大臂的旋轉範圍為_3(T+30° ;在主軸部2的側壁和下橫梁302之間設有氣缸4，氣缸作為動力部件並與外部氣源相連接，氣缸4 一端鉸接於主軸部2的側壁上，另一端鉸接於下橫梁302上，在側橫梁303上固定連接有小臂迴轉關節5，小臂6的一端與小臂迴轉關節5的關節軸501連接，輸出部7和小臂6的另一端固定連接。外部工作器械可以和輸出部的轉軸701連接。輸出部有操作手柄，通過推、拉、升或舉輸出部，帶動小臂在水平面內迴轉；通過小臂迴轉關節，帶動大臂平行四邊形機構以主軸部為支點、在垂直面內迴轉，表現為大臂平行四邊形機構中橫梁的升降運動；同時主軸部繞支撐部的垂直軸線作迴轉運動；氣缸活塞杆被伸長或壓縮，整個迴轉臂處於自平衡位姿保持狀態，使外接工作器械定位於工作位置。所述支撐部I可以固定在地基上或固定在其它固定或行動裝置上，為本迴轉臂其它部件的裝配基礎。 所述主軸部2通過角接觸球軸承設置在支撐部I的定位凹槽內，主軸部2旋轉範圍為0 360。。所述的小臂6為折彎懸臂，其一端與小臂迴轉關節5的關節軸501固定連接，可繞小臂迴轉關節的垂直軸線在水平面內轉動，旋轉範圍為(T360。。所述的輸出部7設有轉軸701和操作手柄，在轉軸701的下端設有外螺紋，外部工作器械可以和輸出部的轉軸701連接，通過操作手柄引導整個迴轉臂的運動。所述的輸出部7的轉軸701的迴轉軸線始終垂直於水平面，旋轉範圍為(T360°。本發明提供的空間四自由度自平衡迴轉臂的使用方法為推、拉輸出部的操作手柄，帶動小臂在水平面內迴轉；通過小臂迴轉關節，帶動大臂平行四邊形連杆機構以主軸部為支點、在垂直面內迴轉，表現為大臂橫梁的升降運動；同時主軸部繞支撐部的垂直軸線作迴轉運動；氣缸活塞杆被伸長或壓縮，整個迴轉臂處於自平衡位姿保持狀態，使外接工作器械定位於工作位置。
權利要求
1.一種空間四自由度自平衡迴轉臂，其特徵在於主要由支撐部(I)、主軸部(2)、大臂平行四邊形機構(3)、氣缸(4)、小臂(6)和輸出部(7)構成，所述的支撐部(I)為圓柱體狀，在支撐部(I)的上設有定位凹槽，定位凹槽的軸線與支撐部(I)的軸線重合，主軸部(2)下端通過軸承設置在支撐部(I)的定位凹槽內，主軸部(2)繞支撐部(I)的中心軸線轉動，在主軸部(2)的上端連接有大臂平行四邊形機構(3)，所述的大臂平行四邊形機構(3)主要由上橫梁(301)、下橫梁(302)和側梁(303)組成，由主軸部(2)的一部分和上橫梁(301)、側梁(303)、下橫梁(302)依次鉸接構成四桿件平行四邊形機構，下橫梁(302)的長度大於上橫梁(301)的長度，下橫梁(302)伸出主軸部(2)的一側設有平衡重錘(304)，在主軸部(2)的側壁和下橫梁(302)之間設有氣缸(4)，氣缸(4)與外部供氣氣源相連接，氣缸(4)一端鉸接於主軸部(2)的側壁上，另一端鉸接於下橫梁(302)上，在側梁(303)上固定連接有小臂迴轉關節(5 )，小臂(6 )的一端與小臂迴轉關節(5 )的關節軸(501)連接，輸出部(7 )與小臂(6)的另一端固定連接。
2.根據權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡迴轉臂，其特徵在於所述支撐部(1)固定在地基或其他行動裝置上。
3.根據權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡迴轉臂，其特徵在於所述主軸部(2)通過角接觸球軸承設置在支撐部(I)的定位凹槽內，主軸部(2)旋轉範圍為(T360°。
4.根據權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡迴轉臂，其特徵在於所述的小臂(6)為折彎懸臂，其一端與小臂迴轉關節(5)的關節軸(501)固定連接，小臂(6)繞小臂迴轉關節的垂直軸線在水平面內轉動，旋轉範圍為(T360。。
5.根據權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡迴轉臂，其特徵在於所述的輸出部(7)設有轉軸(701 )，在轉軸(701)下端設有連接螺紋，外部工作器械和輸出部的轉軸(701)連接。
6.根據權利要求5所述的一種空間四自由度自平衡迴轉臂，其特徵在於所述的輸出部(7)的轉軸(701)的迴轉軸線垂直於水平面，旋轉範圍為(T360°。
全文摘要
一種空間四自由度自平衡迴轉臂，主要由支撐部、主軸部、大臂平行四邊形機構、氣缸、小臂和輸出部構成，在支撐部的上設有定位凹槽，定位凹槽的軸線與支撐部的軸線重合，主軸部下端通過軸承設置在支撐部的定位凹槽內，在主軸部的上端連接有大臂平行四邊形機構，所述的大臂平行四邊形機構主要由上橫梁、下橫梁和側梁組成，氣缸一端鉸接於主軸部的側壁上，另一端鉸接於下橫梁上，在側梁上固定連接有小臂迴轉關節，小臂的一端與小臂迴轉關節的關節軸連接，輸出部與小臂的另一端固定連接。該迴轉臂迴轉靈活，實用方便，並具有高效率和低成本的優點，而且在保證大工作範圍的同時，可縮小工作場地面積。
文檔編號B02C23/00GK102614970SQ20121010785
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者仝軍鋒, 侯洪海, 常家東, 李妙玲, 楊海軍, 趙紅霞 申請人:洛陽理工學院