專利名稱：一種空間四自由度自平衡回轉臂的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種與多晶硅破碎裝置相配合使用的懸臂，具體涉及一種在多晶硅棒料破碎中用于定位物料的抓取或破碎位置的空間四自由度自平衡回轉臂。
背景技術：
在多晶硅制備行業(yè)，多晶硅棒料的破碎環(huán)節(jié)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公開的一種用于多晶硅破碎的錘，可以抑制破碎多晶硅時硅粉末的產(chǎn)生。但仍然需要人工操作，勞動強度大，生產(chǎn)效率低。為提高生產(chǎn)效率，與自動化多晶硅生產(chǎn)線相適應，必須采用先進的機械設備。專利CN201776156 U的應用方法是先將物料定位后，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。這種裝置控制復雜，缺乏靈活性。而沖擊破碎法是一種有前途的應用技術，沖擊力的動力源不僅可以是勢能，還可以是氣體或液體，然而沖擊破碎法中必須采用一種與破碎裝置相配合的回轉臂，目前市場上并無該類回轉臂，顯然，現(xiàn)有技術和裝備不能滿足沖擊破碎法在多晶硅棒料破碎中的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種在多晶硅棒料破碎中用于定位物料的抓取或破碎位置的空間四自由度自平衡回轉臂，回轉靈活，實用方便，并具有高效率和低成本的優(yōu)點，而且在保證大工作范圍的同時，可縮小工作場地面積。本發(fā)明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是一種空間四自由度自平衡回轉臂，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(nèi)，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，下橫梁的長度大于上橫梁的長度，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，氣缸一端鉸接于主軸部的側壁上，另一端鉸接于下橫梁上，在側梁上固定連接有小臂回轉關節(jié)，小臂的一端與小臂回轉關節(jié)的關節(jié)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移動設備上。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(nèi)，主軸部旋轉范圍為0 360° 。所述的小臂為折彎懸臂，其一端與小臂回轉關節(jié)的關節(jié)軸固定連接，可繞小臂回轉關節(jié)的垂直軸線在水平面內(nèi)轉動，旋轉范圍為(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回轉軸線始終垂直于水平面，旋轉范圍為(T360°。本發(fā)明的有益效果是
其一、本發(fā)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回轉臂，通過合理設置各個部件的位置關系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范圍的優(yōu)點，同時該回轉臂結構簡單，制造成本低，占地面積小。其二、本發(fā)明采用壓縮空氣作為自平衡動力源，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染；其次、自平衡四自由度回轉臂的小臂可繞大臂360°旋轉，在保證大工作范圍的同時，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范圍內(nèi)定位于任意位置；采用角軸承傳動，各部件運轉靈活，且可承受軸向力；
其三、該發(fā)明為自平衡位姿保持機構，用作機械手抓取多晶硅棒料或連接破碎頭破碎多晶硅棒料時均可準確定位，可配套用于多晶硅生產(chǎn)線的終端；、無論輸出部在什么位置均保持輸出部軸線在鉛垂方向；該發(fā)明結構簡單、容易實現(xiàn)，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，亦可作為其他多晶硅破碎設備的上料機構。


圖I是本發(fā)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、小臂回轉關節(jié)，501、關節(jié)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回轉臂，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(nèi)，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桿件之一，是大臂平行四邊形機構的固定桿件，與之平行的側橫梁連接小臂回轉關節(jié)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的長度大于上橫梁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，平衡重錘懸掛于較長橫梁桿件的伸出部分，大臂的旋轉范圍為_3(T+30° ;在主軸部2的側壁和下橫梁302之間設有氣缸4，氣缸作為動力部件并與外部氣源相連接，氣缸4 一端鉸接于主軸部2的側壁上，另一端鉸接于下橫梁302上，在側橫梁303上固定連接有小臂回轉關節(jié)5，小臂6的一端與小臂回轉關節(jié)5的關節(jié)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(nèi)回轉；通過小臂回轉關節(jié)，帶動大臂平行四邊形機構以主軸部為支點、在垂直面內(nèi)回轉，表現(xiàn)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回轉運動；氣缸活塞桿被伸長或壓縮，整個回轉臂處于自平衡位姿保持狀態(tài)，使外接工作器械定位于工作位置。所述支撐部I可以固定在地基上或固定在其它固定或移動設備上，為本回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(nèi)，主軸部2旋轉范圍為0 360。。所述的小臂6為折彎懸臂，其一端與小臂回轉關節(jié)5的關節(jié)軸501固定連接，可繞小臂回轉關節(jié)的垂直軸線在水平面內(nèi)轉動，旋轉范圍為(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回轉臂的運動。所述的輸出部7的轉軸701的回轉軸線始終垂直于水平面，旋轉范圍為(T360°。本發(fā)明提供的空間四自由度自平衡回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(nèi)回轉；通過小臂回轉關節(jié)，帶動大臂平行四邊形連桿機構以主軸部為支點、在垂直面內(nèi)回轉，表現(xiàn)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回轉運動；氣缸活塞桿被伸長或壓縮，整個回轉臂處于自平衡位姿保持狀態(tài)，使外接工作器械定位于工作位置。
權利要求
1.一種空間四自由度自平衡回轉臂，其特征在于主要由支撐部(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(nèi)，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)的長度大于上橫梁(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)一端鉸接于主軸部(2)的側壁上，另一端鉸接于下橫梁(302)上，在側梁(303)上固定連接有小臂回轉關節(jié)(5 )，小臂(6 )的一端與小臂回轉關節(jié)(5 )的關節(jié)軸(501)連接，輸出部(7 )與小臂(6)的另一端固定連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡回轉臂，其特征在于所述支撐部(1)固定在地基或其他移動設備上。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡回轉臂，其特征在于所述主軸部(2)通過角接觸球軸承設置在支撐部(I)的定位凹槽內(nèi)，主軸部(2)旋轉范圍為(T360°。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡回轉臂，其特征在于所述的小臂(6)為折彎懸臂，其一端與小臂回轉關節(jié)(5)的關節(jié)軸(501)固定連接，小臂(6)繞小臂回轉關節(jié)的垂直軸線在水平面內(nèi)轉動，旋轉范圍為(T360。。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種空間四自由度自平衡回轉臂，其特征在于所述的輸出部(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(jù)權利要求5所述的一種空間四自由度自平衡回轉臂，其特征在于所述的輸出部(7)的轉軸(701)的回轉軸線垂直于水平面，旋轉范圍為(T360°。
全文摘要
一種空間四自由度自平衡回轉臂，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(nèi)，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，氣缸一端鉸接于主軸部的側壁上，另一端鉸接于下橫梁上，在側梁上固定連接有小臂回轉關節(jié)，小臂的一端與小臂回轉關節(jié)的關節(jié)軸連接，輸出部與小臂的另一端固定連接。該回轉臂回轉靈活，實用方便，并具有高效率和低成本的優(yōu)點，而且在保證大工作范圍的同時，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(yōu)先權日2012年4月13日
發(fā)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