圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手的製作方法

2023-05-02 08:53:01

本發明涉及物料轉運段的機械手的技術領域，特別是涉及一種圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手。

背景技術：

對於工業生產機器人來說，取料和放料是最基本的功能，對於不同的產品所需要的夾頭也不一樣。對於圓柱類零件，一般採用外夾式夾頭，即從工件的外部來夾持工件，而這些夾頭多是利用三個夾爪組成圓柱孔來夾緊圓柱體類零件的；對於管狀類零件，一般採用內撐式夾頭，但大部分內撐式夾頭僅僅具有夾緊和鬆開工件的功能，不具有輔助定位和裝配的功能。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明的目的是提出一種圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手。

本發明的技術方案如下：一種圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手，其特徵是：該機械手包括外部的圓柱形套筒和安裝在套筒內的抓取裝置；

所述的抓取裝置包括有：

與套筒的內圓柱面直徑匹配的盤形主體；

設置在盤形主體的下表面圓周邊沿上、並均布的至少三個同樣的內撐機構；

安裝在盤形主體上表面中部、並穿過盤形主體至其下表面、並與內撐機構連接的伸縮式直線運動驅動器；

該直線運動驅動器的活動部件的運行方向與盤形主體的軸向相同；該盤形主體套裝在所述套筒內部，並能夠沿套筒內表面滑動；在盤形主體上表面還固定連接有不少於兩個與套筒軸向平行的導杆，該每個導杆上端穿出設置在套筒上部的導向孔，在每個導杆穿出的部分安裝有尺寸大於導向孔尺寸的的限位部件，每個限位部件的安裝高度相同；

所述的內撐機構包括：

位於盤形主體的下表面邊沿垂直凸出的固定支撐腿；

中部通過轉軸安裝在該支撐腿下端的槓桿式內撐爪；

兩端通過鉸軸連接內撐爪裡端和直線運動驅動器的活動部件之間的連杆；

該內撐爪的外端設有內撐抓取工作面，每個內撐爪的內撐抓取工作面為相同的圓柱面；

所述的套筒的下端面為精加工後的平整圓環形端面，在套筒上設有外接驅動裝置的連接結構。

優選的，所述的套筒的上端設有空心的端面體，所述的導向孔位於該端面體上，在該端面體與盤形主體之間設有復位彈簧。

優選的，所述的復位彈簧外徑與所述的套筒內圓柱面直徑匹配，並緊貼套筒內圓柱面安裝，所述的導杆、直線運動驅動器位於復位彈簧內部。

優選的，所述的固定支撐腿的外側面與盤形主體的外圓柱面位於同一圓柱面上。

優選的，所述的固定支撐腿的外側面下端設有圓弧形倒角。

優選的，所述的內支撐爪整體呈折彎形狀，包括靠近裡端的直段部分和靠近外端的折彎段部分，轉軸位於其直段部分上，所述的內撐抓取工作面位於折彎段的外側。

優選的，所述的直線驅動器為氣缸，或者為液壓缸，或者為電動推桿。

優選的，所述的限位部件為擰在導向杆上端的螺母。

優選的，套筒的側壁上沿圓周設有數量與內撐機構數量相同的窗口，相鄰的窗口之間留有導向條，該導向條的位置與盤形主體下表面的支撐腿位置對應；當盤形主體向上滑動時，支撐腿的外側面沿導向條的內表面滑動。

優選的，所述的連接結構為固定在套筒側壁外部的環形的連接體，該環形連接體上設有若干個連接螺孔。

本發明的技術效果是：

該發明提供一種圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手，通過安裝在套筒內部可伸縮的內撐機構實現對圓環形工件的內圓柱面的抓取和放下，同時作為內撐機構伸縮導向部件的套筒的下端還可以作為工件裝配的壓頭來使用，解決了一般的機械手只能轉運工件不能裝配工件的問題。

附圖說明

圖1為圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手的主視結構示意圖；

圖2為圖1的a-a剖面結構示意圖；

圖3為圖2的b-b剖面結構示意圖；

圖4為圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手的立體結構示意圖；

圖5和圖6為圖1中的盤形主體的立體結構示意圖；

圖7為圖1中的內撐抓的立體示意圖；

圖8和圖9為圖1中的套筒的立體結構示意圖

圖中101.套筒部件、102.抓取裝置

1.套筒、3.彈簧、4.導向條、5.盤形主體、6.支撐腿、7.內撐爪、8.連杆、9.直線運動驅動器（氣缸）的運動部件、10.直線運動驅動器（氣缸）、11.環形連接體、12.導杆、13.限位部件（螺母）、14.套筒的上端面體、15.套筒的下壓環、16.精加工端面、17.窗口、18.導向孔、19.轉軸、20.鉸軸、6-1.支撐腿的外側面、6-2.支撐腿的圓弧形倒角、7-1.內撐爪的直段部分、7-2.轉軸孔、7-3.內撐爪的折彎段部分、7-4.內撐爪的工作面。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例：一種圓柱面內壁工件的內撐式抓取與套模下壓機械手，其特徵是：該機械手包括外部的圓柱形套筒和安裝在套筒內的抓取裝置，

所述的抓取裝置包括有與套筒的內圓柱面直徑匹配的盤形主體；設置在盤形主體的下表面圓周邊沿上，並均布的至少三個同樣的內撐機構；安裝在盤形主體上表面中部，並穿過盤形主體至其下表面，並與內撐機構連接的伸縮式直線運動驅動器；該直線運動驅動器的活動部件的運行方向與盤形主體的軸向相同；該盤形主體套裝在所述套筒內部並能夠沿套筒內表面滑動；在盤形主體上表面還固定連接有不少於兩個與套筒軸向平行的導杆，該每個導杆上端穿出設置在套筒上部的導向孔，在每個導杆穿出的部分安裝有尺寸大於導向孔的限位部件，每個限位部件的安裝高度相同；本發明中採用三個均勻分布的內撐機構，以內撐的方式來夾取工件，可實現自動中心定位；內撐式結構對工件外部形狀沒有要求，只需工件內部為圓筒狀即可。

所述的內撐機構包括：位於盤形主體的下表面邊沿垂直凸出的固定支撐腿；中部通過轉軸安裝在該支撐腿下端的槓桿式內撐爪；兩端通過鉸軸連接內撐爪裡端和直線運動驅動器的活動部件之間的連杆；該內撐爪的外端設有內撐抓取工作面，每個內撐爪的內撐抓取工作面為相同的圓柱面；工作中，內撐爪張開後工作面能夠處於同一圓柱面上，這樣能夠與工件的內圓柱面配合，更利於抓取工件時的準確定位。

所述的套筒的下端面為精加工後的平整圓環形端面，在套筒上設有外接驅動裝置的連接結構。套筒自身的升降能夠將圓環形或圓筒形工件壓裝到柱狀工件上，當套筒下壓時，內部的抓取裝置在工件上面的頂升和導杆的共同作用下會沿套筒內表面回縮。

所述的套筒的上端設有空心的端面體，所述的導向孔位於該端面體上，在該端面體與盤形主體之間設有復位彈簧。復位彈簧用於將回縮的抓取裝置頂出，便於下一次抓取工件。

所述的復位彈簧外徑與所述的套筒內圓柱面直徑匹配，並緊貼套筒內圓柱面安裝，所述的導杆、直線運動驅動器位於復位彈簧內部。這樣，彈簧對其下部的抓取裝置的作用力分布更均勻，其盤形主體的滑動更平穩，所述的導杆、直線運動驅動器位於復位彈簧內部。當然該復位彈簧也可以為兩個與導杆直徑匹配的細一點的彈簧，套裝在導杆上，也能起到復位的作用。

所述的固定支撐腿的外側面與盤形主體的外圓柱面位於同一圓柱面上。這樣能夠增大盤形主體與套筒內表面之間的滑動接觸面積，使盤形主體的滑動更平穩。

所述的固定支撐腿的外側面下端設有圓弧形倒角，這樣盤形主體裝配入套筒的時候更便於導入，另外內支撐爪在抓取工件時也能夠更順利的進入到工件內部。

所述的內支撐爪整體呈折彎形狀，包括靠近裡端的直段部分和靠近外端的折彎段部分，轉軸位於其直段部分上，所述的內撐抓取工作面位於折彎段的外側。這樣的結構在內撐爪收縮時能夠收縮的更靠軸心，便於伸入到工件圓柱形孔內。

所述的直線驅動器為氣缸，或者為液壓缸，或者為電動推桿。優選採用氣缸作為動力，具有緩衝效果，可以用於抓取抗拉強度較低的工件。

所述的限位部件為擰在導向杆上端的螺母，該螺母既用於導杆的安裝，也可用於導杆下行行程的定位。

套筒的側壁上沿圓周設有數量與內撐機構數量相同的窗口，相鄰的窗口之間留有導向條，該導向條的位置與盤形主體下表面的支撐腿位置對應；當盤形主體向上滑動時，支撐腿的外側面沿導向條的內表面滑動。窗口一方面用於減輕套筒的自重，另一方面可作為觀察和檢修窗對套筒內部零部件的進行觀察和檢修。

所述的連接結構為固定在套筒側壁外部的環形的連接體，該環形連接體上設有若干個連接螺孔。

本發明的工作過程是：

（1）初始狀態下，內撐機構的三個內撐爪處於收縮狀態，可伸入管狀工件的內部，支撐腿的外表面下部具有倒角，所以支撐腿也可以伸入管狀工件的內部。

（2）氣缸的活塞杆向下運動，帶動連杆向下運動，三個內撐爪撐開，內撐爪的工作面下邊沿與工件內表面接觸，利用其向外撐開的壓力和及基於壓力產生的摩擦力夾緊工件。

（3）管狀工件被放置到合適位置後，氣缸的活塞杆向上運動，步驟（2）中的各個部件向相反方向運動，內撐爪收縮鬆開工件。

（4）然後套筒在外部驅動裝置的作用下向下運動，套筒下端面頂壓住工件的上面向下運動，到達設定位置後，下壓套筒退出。如果被夾持工件是被安裝在一個柱狀工件上，那麼在套筒下壓的過程中，其內部的內撐機構會被柱狀工件阻礙，將保持不動，由於套筒向下運動產生的相對運動，內撐機構會進入套筒內部，套筒內的復位彈簧形受壓收縮。套筒的下壓完成並在外部驅動裝置的作用下升起時，內撐機構在復位彈簧彈力作用下恢復到初始狀態。