自動送料和攪拌的機械手機構的製作方法
2023-05-11 09:12:01 4
專利名稱：自動送料和攪拌的機械手機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械裝置，具體是自動送料和攪拌的機械手機構。
背景技術：
目前，用於攪拌的機械裝置各種各樣，有混凝土攪拌機，有食品攪拌機，還有石油、化工、醫藥等行業裡用於配料的攪拌機等。但是這些不同用途的攪拌機卻有一個共同的特點，就是絕大多數攪拌機只是利用一個軸做旋轉運動，攪拌器的形狀決定了攪拌的效果。對同一個攪拌機，被攪拌物的屬性狀態都類似，當換另一種不同屬性狀態的物料是，此攪拌機往往不能使用或者攪拌效果很差，這樣的攪拌機適用面很窄。攪拌的目的通常是將混合物料分布均勻，而常見的攪拌器形狀不能達到容器的每個位置，因而出現攪拌死角，從而影響了攪拌效果。如果物料在攪拌的同時還需要進行加熱等操作時，那些在死角處的物料很容易受熱過度而變質。對於單次攪拌，物料的投放可以人工完成，並不費事，而如果在工業上攪拌，物料投放通常是很頻繁的，有時還有量的精確性要求，這就需要在攪拌機旁附加一個送料控制機構，從而增加了整個攪拌成本。
實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有技術存在的缺陷，提供一種自動送料和攪拌的機械手機構，在不改變結構和部件的情況下，能適應多種攪拌要求，其結構簡單，模塊化結構使安裝維護方便，可靠性高，柔性好，即使有幹涉也能夠自避位並自動恢復到正確位置狀態。
本實用新型的自動送料和攪拌的機械手機構主要包括導軌、運動小車、懸臂盒和機械手，運動小車背面的圓形滾珠滑套與水平導軌配合聯結，懸臂盒通過盒體與運動小車的懸臂安裝滑塊配合連接，機械手的機械手臂與懸臂盒的電機安裝板配合連接；兩根直徑相同的圓形導軌分別安裝在兩個定位安裝塊的上下圓孔中，兩個圓形滾珠滑套分別套在兩根圓形導軌上；定位安裝塊上的兩個孔分別向兩端面破開，此兩個端面可以做定位面；與端面垂直的兩個面可作為安裝定位面；運動小車主要由小車架、上/下安裝板、與水平導軌垂直的導軌、懸臂安裝滑塊、捲筒、壓輪和電機構成；小車架背面上方安裝電機，上/下安裝板分別固定在小車架的上下兩端，在安裝板上有兩個沉孔，用來固定安裝豎直導軌，懸臂安裝滑塊兩邊各有一圓形通孔，通過滾珠滑套與豎直導軌聯接，懸臂安裝滑塊下面固定滑輪架，卷繩一端固定在捲筒上，另一端繞過滑輪固定在上安裝板上，捲筒直接緊固在電機軸上。
小車架截面為「U」形，背面固接一「U」形固定架；背面上方有一個大圓孔作為電機安裝定位孔，電機安裝在小車架背面。以平衡水平導軌間的扭矩。
上/下安裝板上各有兩個沉孔，其孔距等於導軌間距，與水平導軌垂直的導軌長度大於上/下安裝板內面間距，且小於上/下安裝板上的沉孔底面間距。
懸臂安裝滑塊兩邊各有一圓形通孔，安裝豎直導軌的滑套，下方固定滑輪架，上方設有供卷繩通過的通孔。
卷繩一端固定在捲筒上，另一端繞過滑輪固定在上安裝板上；捲筒上方有卷繩壓輪壓住卷繩不會鬆散，壓輪架具有彈性。
懸臂盒主要由盒體、蓋板、電機安裝板、開關安裝板、撥杆和電機構成；電機安裝板安裝在盒體前端，而其本身一面是用來安裝和固定電機，另一面固定機械手的機械手臂，盒體後端豎直兩邊固定在運動小車的懸臂安裝滑塊上，蓋板將盒體封閉；開關安裝板安裝固定在盒體內部，中間的孔是軸承孔，支撐電機軸的另一端，撥杆是安裝固定在電機軸上，電機旋轉帶動撥杆轉動，從而可以觸到原點和限位開關。
盒體由金屬薄板折彎而成，截面呈「U」形，兩折彎邊的上邊再向內折90度，前端固定電機安裝板，後端兩折彎邊分別向外折90度，折邊上有用來與運動小車的懸臂安裝滑塊連接配合的安裝孔。
蓋板的後端留走線孔；電機安裝板安裝在盒體前端；電機的是雙頭軸電機；開關安裝板用以安裝原點和極限開關，固定在盒體內；撥杆是安裝固定在電機後端軸上，電機旋轉帶動撥杆轉動，從而可以觸到原點和限位開關。
機械手主要由機械手臂、旋轉臂、推拉杆和機械手掌構成。機械手臂固定在懸臂盒的電機安裝板上，三個安裝孔與電機的安裝孔對應，下端是向下的「U」形槽，通過銷軸連接機械手掌，旋轉臂固定在懸臂盒的電機軸上，旋轉臂的遠端通過銷軸連接推拉杆，推拉杆的另一端為鉤形，用於配合機械手掌的作用力點處的聯接孔。
推拉杆具有彈性；機械手掌的支點圓孔外圍處要有一定的面積，以圓孔中心為圓心，最大半徑小於機械手臂的「U」形槽的深度。
各部件的更具體的結構和工作原理如下導軌由兩根表面經拋光處理的圓形水平導軌、兩個定位安裝塊和兩個圓形滾珠滑套組成。定位安裝塊上的與導軌配合的兩個孔分別向兩端破開，其作用是導軌安裝容易，鎖緊螺釘時既固定了整個導軌結構也鎖緊了導軌，同時便於調節；定位安裝塊的兩個端面可以做定位面，與端面垂直的另兩個面可以作安裝面；傳動機構，如同步帶傳動、絲杆傳動等可以安裝在兩根導軌之間。
運動小車主要由小車架、上/下安裝板、豎直導軌、懸臂安裝滑塊、捲筒、壓輪架和電機組成。小車架截面為「U」形，背面固接一「U」形固定架，用作與導軌滑套安裝時的固定板，兩個「U」形相互呈90度；小車架背面上方有一個大圓孔作為電機的安裝定位孔，4個小孔可用螺釘固定電機；上/下安裝板分別固定在小車架的上下兩端，在安裝板上有兩個沉孔，用來固定安裝豎直導軌，孔距就是導軌間距，孔徑與豎直導軌直徑配合；豎直導軌直徑與上/下安裝板上的沉孔配合，表面拋光處理，長度大於上/下安裝板內面間距，且小於上/下安裝板上的沉孔底面間距；懸臂安裝滑塊兩邊各有一圓形通孔，用來安裝豎直導軌的滾珠滑套；懸臂安裝滑塊下面固定滑輪架，卷繩一端固定在捲筒上，另一端繞過滑輪固定在上安裝板上，卷繩長度可以調節；捲筒直接緊固在電機軸上；電機安裝在小車架背面，既便於安裝又可以平衡水平導軌間的扭矩；利用卷繩拉動機械手可以節省一半力，機械手在重力作用下向下運動，遇到阻礙時，利用卷繩的柔性可以避免過度幹涉，捲筒上的壓輪可以壓住卷繩不會鬆脫。
懸臂盒懸臂盒由盒體、蓋板、電機安裝板、開關安裝板、撥杆和電機組成。盒體由金屬薄板折彎而成，截面呈「U」形，兩豎直邊上邊向內折90度，前端三面有安裝孔，用以固定電機安裝板，後端豎直兩邊向外折90度，折邊上有安裝孔，用以將整個懸臂盒固定在運動小車的懸臂安裝滑塊上；蓋板是將「U」形盒體封閉，蓋板的後端留孔用以走線；電機安裝板安裝在盒體前端，而其本身一面是用來安裝和固定電機，另一面固定機械手的機械手臂；開關安裝板用以安裝原點和極限開關，中間的孔是軸承孔，支撐電機軸的另一端，開關安裝板安裝固定在盒體內部；撥杆是安裝固定在電機軸上，電機旋轉帶動撥杆轉動，從而可以觸到原點和限位開關；電機要求的是雙頭軸電機，一端驅動機械手，另一端帶動撥杆；懸臂盒是一個整體，固定在運動小車的懸臂安裝滑塊上後是一個完全封閉體，避免電機、開關和電線等電氣器件暴露在外，而且安裝維護方便。
機械手機械手由機械手臂、旋轉臂、推拉杆和機械手掌組成。機械手臂固定在懸臂盒的電機安裝板上，三個安裝孔與電機的安裝孔對應，下端是向下的「U」形槽，槽兩邊的孔通過銷軸連接機械手掌；旋轉臂固定在電機軸上，遠端與電機軸平行的銷軸連接推拉杆；推拉杆是具有彈性的金屬杆，一端焊接一個圓環滑套，與旋轉臂的銷軸連接，另一端為鉤形，在圓環滑套連接旋轉臂之前先挽鉤入機械手掌的動力點孔；機械手掌的支點圓孔處要有一定的面積，當與機械手臂連接並轉動時不會向兩邊晃動。
本實用新型與現有技術相比具有如下優點可以適用於多種物料的屬性狀態，如液體物料、粉末狀物料、顆粒狀物料、片狀和塊狀等物料。攪拌動作(如撥、翻拋)可以根據需要通過程序重組任意改變，而不需要用戶去進行編程操作，對於特殊要求的動作，也可以通過編成實現。機械手可以作為中間轉運器具，將容器內的物料逐次移出。本實用新型具有高柔性，不要求物料盛裝器具具有高精度的內表面曲線，即使發生機械手與容器的幹涉，也不影響攪拌動作的執行。本實用新型可以作為動力源去拖動其他投料機構到指定位置，從而可以省去此投料機構的獨立動力源，降低成本。本實用新型具有模塊化結構，使安裝維護方便，可靠性高。
圖1是本實用新型機械手結構示意圖；圖中1-導軌，2-運動小車，3-懸臂盒，4-機械手；
圖2是圖1中的導軌的結構示意圖；圖中1-1定位安裝塊，1-2水平導軌，1-3滾珠滑套，1-4同步帶輪安裝板，1-5從同步帶輪，1-6主同步帶輪，1-7電機安裝板，1-8電機；圖3是圖1中運動小車的結構示意圖；圖中2-1小車架，2-2豎直導軌，2-3懸臂安裝滑塊，2-4滑輪架，2-5滑輪，2-6捲筒，2-7壓輪，2-8壓輪架，2-9上安裝板，2-10電機，2-11U形固定架，2-12下安裝板，2-13螺釘；圖4是圖1中懸臂盒的結構示意圖；圖中3-1電機安裝板，3-2盒體，3-3電機，3-4開關安裝板，3-5撥杆，3-6蓋板，2-3懸臂安裝滑塊；圖5是圖1中機械手的結構示意圖；圖中4-1機械手掌，4-2銷軸，4-3機械手臂，4-4推拉杆，4-5旋轉臂，3-1電機安裝板。
具體實施方式
參見圖1、2、3、4、5所示。其組成主要有1-導軌結構，2-運動小車，3-懸臂盒，4-機械手。運動小車2在導軌1上做Y軸運動，懸臂盒3和機械手4一起在運動小車2的豎直導軌2-2上做Z軸運動，Y軸和Z軸組合運動或聯動使機械手4在YZ平面內做平動；機械手在平行YZ平面內做繞XA軸的旋轉運動。Y軸和Z軸組合運動可以將落料機構準確送到Y軸方向的指定位置，並將其送回原位；三軸聯動可以使機械手很容易實現各種翻拋攪拌等複雜動作，或者在YZ平面內按指定的曲線運行。
導軌結構1由兩根表面經拋光處理的圓形水平導軌1-2、兩個定位安裝塊1-1和兩個圓形滾珠滑套1-3組成。定位安裝塊1-1上的兩個與導軌配合的孔分別向兩端破開，其作用是導軌安裝容易，鎖緊螺釘時既固定了整個導軌結構也鎖緊了導軌1-2，同時便於調節，此兩個端面也可以做定位面；另兩個面中，一個做安裝面，另一個可連接電機的安裝板1-7或同步帶輪安裝板1-4，使同步帶可以安裝在兩根導軌之間。
運動小車2主要由小車架2-1、上安裝板2-9、下安裝板2-12、豎直導軌2-2、懸臂安裝滑塊2-3、滑輪架2-4、滑輪2-5、捲筒2-6、壓輪2-7、壓輪架2-8、電機2-10和U形固定架2-11組成。小車架截面2-1為「U」形，背面焊接一「U」形固定架2-11，用作與導軌滑套安裝時的固定板，兩個「U」形相互呈90度；小車架2-1背面上方有一個大圓孔和4個成正方形分布的小圓孔，大圓孔是用作電機的安裝定位孔，4個小孔可用螺釘2-13固定電機2-10；上/下安裝板2-9/2-12分別固定在小車架2-1的上下兩端，在安裝板2-9/2-12上各有兩個沉孔，用來固定安裝豎直導軌2-2，孔距就是導軌間距，孔徑與豎直導軌2-2直徑配合；豎直導軌2-2直徑與上/下安裝板2-9/2-12上的沉孔配合，表面拋光處理，長度大於上/下安裝板2-9/2-12內面間距，且小於上/下安裝板2-9/2-12上的沉孔底面間距；懸臂安裝滑塊2-3兩邊各有一圓形通孔，用來安裝豎直導軌2-2的滾珠滑套；懸臂安裝滑塊2-3下面固定滑輪架2-4，卷繩一端固定在捲筒2-6上，另一端繞過滑輪2-5固定在上安裝板2-9上，卷繩長度可以調節；捲筒2-6直接緊固在電機2-10軸上；電機2-10安裝在小車架2-1背面，既便於安裝又可以平衡導軌1-2間的扭矩；利用卷繩拉動機械手3和4可以節省一半力，機械手3和4在重力作用下向下運動，遇到阻礙時，利用卷繩的柔性可以避免過度幹涉，捲筒2-6上的壓輪2-7由於壓輪架2-8的彈性作用可以壓住卷繩不會鬆脫。
懸臂盒3懸臂盒由盒體3-2、蓋板3-6、電機安裝板3-1、開關安裝板3-4、撥杆3-5和電機3-3組成。盒體3-2由金屬薄板折彎而成，截面呈「U」形，兩豎直邊上邊向內折90度，前端固定電機安裝板3-1，後端豎直兩邊向外折90度，折邊上有安裝孔，用以將整個懸臂盒3固定在運動小車2的懸臂安裝滑塊2-3上；蓋板3-6是將「U」形盒體3-2封閉；電機安裝板3-1安裝在盒體前端，而其本身一面是用來安裝和固定電機3-3，另一面固定機械手4的機械手臂4-3；開關安裝板3-4用以安裝原點和極限開關，固定在盒體3-2內部；撥杆3-5是安裝固定在電機軸上，電機3-3旋轉帶動撥杆3-5轉動，從而可以觸到原點和限位開關；電機要求的是雙頭軸電機，一端驅動機械手4，另一端帶動撥杆3-5；懸臂盒3是一個整體，固定在運動小車2的懸臂安裝滑塊2-3上後是一個完全封閉體，避免電機3-3、開關和電線等電氣器件暴露在外，而且安裝維護方便。
機械手4機械手由機械手臂4-3、旋轉臂4-5、推拉杆4-4和機械手掌4-1組成。機械手臂4-3固定在懸臂盒3的電機安裝板3-1上，三個安裝孔與電機3-3的安裝孔對應，下端是向下的「U」形槽，槽兩邊的孔通過銷軸4-2連接機械手掌4-1；旋轉臂4-5固定在電機3-3軸上，遠端與電機3-3軸平行的銷軸連接推拉杆4-4；推拉杆4-4是具有彈性的金屬杆，一端焊接一個圓環滑套，與旋轉臂4-5的銷軸連接，另一端為鉤形，在圓環滑套連接旋轉臂4-5之前先挽鉤入機械手掌4-1的動力點孔；機械手掌4-1的支點圓孔處要有一定的面積，當與機械手臂4-3連接並轉動時不會向兩邊晃動。
權利要求1.一種自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於主要包括導軌、運動小車、懸臂盒和機械手，運動小車背面的圓形滾珠滑套與水平導軌配合聯結，懸臂盒通過盒體與運動小車的懸臂安裝滑塊配合連接，機械手的機械手臂與懸臂盒的電機安裝板配合連接；兩根直徑相同的圓形導軌分別安裝在兩個定位安裝塊的上下圓孔中，兩個圓形滾珠滑套分別套在兩根圓形導軌上；定位安裝塊上的兩個孔分別向兩端面破開，此兩個端面可以做定位面；與端面垂直的兩個面可作為安裝定位面；運動小車主要由小車架、上/下安裝板、與水平導軌垂直的導軌、懸臂安裝滑塊、捲筒、壓輪和電機構成；小車架背面上方安裝電機，上/下安裝板分別固定在小車架的上下兩端，在安裝板上有兩個沉孔，用來固定安裝豎直導軌，懸臂安裝滑塊兩邊各有一圓形通孔，通過滾珠滑套與豎直導軌聯接，懸臂安裝滑塊下面固定滑輪架，卷繩一端固定在捲筒上，另一端繞過滑輪固定在上安裝板上，捲筒直接緊固在電機軸上。
2.根據權利要求1所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於小車架截面為「U」形，背面固接一「U」形固定架；背面上方有一個大圓孔作為電機安裝定位孔，電機安裝在小車架背面。
3.根據權利要求1或2所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於上/下安裝板上各有兩個沉孔，其孔距等於導軌間距，與水平導軌垂直的導軌長度大於上/下安裝板內面間距，且小於上/下安裝板上的沉孔底面間距。
4.根據權利要求3所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於懸臂安裝滑塊兩邊各有一圓形通孔，安裝豎直導軌的滑套，下方固定滑輪架，上方設有供卷繩通過的通孔。
5.根據權利要求3所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於卷繩一端固定在捲筒上，另一端繞過滑輪固定在上安裝板上；捲筒上方有卷繩壓輪壓住卷繩不會鬆散，壓輪架具有彈性。
6.根據權利要求3所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於懸臂盒主要由盒體、蓋板、電機安裝板、開關安裝板、撥杆和電機構成；電機安裝板安裝在盒體前端，而其本身一面是用來安裝和固定電機，另一面固定機械手的機械手臂，盒體後端豎直兩邊固定在運動小車的懸臂安裝滑塊上，蓋板將盒體封閉；開關安裝板安裝固定在盒體內部，中間的孔是軸承孔，支撐電機軸的另一端，撥杆安裝固定在電機軸上，電機旋轉帶動撥杆轉動。
7.根據權利要求3所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於盒體由金屬薄板折彎而成，截面呈「U」形，兩折彎邊的上邊再向內折90度，前端固定電機安裝板，後端兩折彎邊分別向外折90度，折邊上有用來與運動小車的懸臂安裝滑塊連接配合的安裝孔。
8.根據權利要求3所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於蓋板的後端留走線孔；電機安裝板安裝在盒體前端；電機的是雙頭軸電機；開關安裝板用以安裝原點和極限開關，固定在盒體內；撥杆安裝固定在電機後端軸上，電機旋轉帶動撥杆轉動。
9.根據權利要求3所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於機械手主要由機械手臂、旋轉臂、推拉杆和機械手掌構成。機械手臂固定在懸臂盒的電機安裝板上，三個安裝孔與電機的安裝孔對應，下端是向下的「U」形槽，通過銷軸連接機械手掌，旋轉臂固定在懸臂盒的電機軸上，旋轉臂的遠端通過銷軸連接推拉杆，推拉杆的另一端為鉤形。
10.根據權利要求3所述的自動送料和攪拌的機械手機構，其特徵在於推拉杆具有彈性；機械手掌的支點圓孔外圍處要有一定的面積，以圓孔中心為圓心，最大半徑小於機械手臂的「U」形槽的深度。
專利摘要本實用新型涉及一種自動送料和攪拌的機械手機構，主要包括導軌、運動小車、懸臂盒和機械手。運動小車在導軌上做Y軸運動，懸臂盒和機械手一起在運動小車的豎直導軌上做Z軸運動，Y軸和Z軸組合運動或聯動使機械手在YZ平面內做平動；機械手在平行YZ平面內做繞X軸的旋轉運動。Y軸和Z軸組合運動可以將落料機構準確送到Y軸方向的指定位置，並將其送回原位；三軸聯動可以使機械手很容易實現各種翻拋攪拌等複雜動作，或者在YZ平面內按指定的曲線運行；本實用新型結構簡單，模塊化結構使安裝維護方便，可靠性高，柔性好，即使有幹涉也能夠自避位並自動恢復到正確位置狀態。
文檔編號B25J5/02GK2758034SQ200420103160
公開日2006年2月15日 申請日期2004年12月28日 優先權日2004年12月28日
發明者李偉光, 曾志新, 李勇, 黃文波 申請人:華南理工大學