專利名稱：正面機(jī)械手及工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置的制作方法
正面機(jī)械手及工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置

技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其是指一種正面抓取工件的機(jī)械手及可以抓取并翻轉(zhuǎn)工件的機(jī)械裝置。
背景技術(shù)：
對電機(jī)進(jìn)行裝配生產(chǎn)過程中，很多時(shí)候需要對工件翻轉(zhuǎn)操作，現(xiàn)有裝配線上抓取工件的技術(shù)有例如吸盤式提取和開合式抓取，其中吸盤式提取方法特別地針對玻璃的提取，無力應(yīng)用于電機(jī)的翻轉(zhuǎn)，而開合式抓取有時(shí)應(yīng)用于輪胎的提取，因其結(jié)構(gòu)簡單、出力小，也不能應(yīng)用于電機(jī)裝配中的工件抓取和翻轉(zhuǎn)。目前，現(xiàn)有的電機(jī)機(jī)體翻轉(zhuǎn)技術(shù)一般采用如圖I所示的操作流程，其必須將工件調(diào)離裝配線操作(否則會(huì)損傷裝配線)，待工件翻轉(zhuǎn)操作目的實(shí)現(xiàn)后，再將工件吊回裝配線。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)順序如圖I所示，當(dāng)需要將工件由立態(tài)變?yōu)榕P態(tài)，I首先用四個(gè)吊鉤牽引工件四角，吊起工件，水平移動(dòng)吊機(jī)，將工件調(diào)離裝配線移至地面平臺(tái)；2卸去工件一側(cè)兩個(gè)吊鉤，用另兩個(gè)吊鉤單獨(dú)牽引令工件傾斜，并繼續(xù)牽引使工件接近立態(tài)，當(dāng)水平牽引不力時(shí)，輔以人力推工件上部，讓工件重心旋向傾翻一側(cè)，此時(shí)會(huì)伴有明顯沖動(dòng)，放繩，直至工件底面與地面貼合；3再用吊鉤牽引工件上面，將工件移回裝配線。該技術(shù)缺點(diǎn)是效率低，耗時(shí)長；操作時(shí)容易磕碰工件，造成損傷；立起工件的過程中存在中心突變，操作時(shí)工件晃動(dòng)劇烈，令起重設(shè)備過勞，并對人員安全構(gòu)成威脅。目前用于較大質(zhì)量工件的抓取還有一種夾持型機(jī)械手，類同兩支筷子，依靠巨大正壓力派生的摩擦力夾持工件，其完成的運(yùn)動(dòng)多是三向移動(dòng)，該技術(shù)需要耗費(fèi)大于工件質(zhì)量很多倍的夾緊力才可以完成夾持操作，浪費(fèi)能源，效率低，且對工件會(huì)造成損傷，也不容易翻轉(zhuǎn)，該裝置尺寸也龐大不堪。因此需要提供一種效率高、工件損傷少、操作安全穩(wěn)定的工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種效率高、抓取工件準(zhǔn)確穩(wěn)定、毫不損傷工件的正面機(jī)械手。本發(fā)明的另一目的在于提供一種效率高、操作安全穩(wěn)定、毫不損傷工件的抓取翻轉(zhuǎn)裝置。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供以下技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種正面機(jī)械手，其包括基環(huán)、固定在該基環(huán)上側(cè)的抓取氣缸、設(shè)于該基環(huán)下側(cè)的轉(zhuǎn)軸支座、左牽引桿和右牽引桿、左反向壓桿和右反向壓桿，該抓取氣缸包括有活塞桿接頭，該活塞桿接頭穿過基環(huán)；該左、右牽引桿的始端與抓取氣缸的活塞桿接頭鉸接，該左、右牽引桿的終端與該左、右反向壓桿的中部鉸接；該左、右反向壓桿的始端鉸接于該轉(zhuǎn)軸支座下端；該左、右反向壓桿的末端設(shè)有向外的爪勾。
該左、右反向壓桿末端的爪勾可以自工件背面反向壓牢工件，與通過基環(huán)施加于工件的正向力相配合，將工件于軸向可靠定位。本發(fā)明解決了大型、異型工件的包容式迅速抓取和在線翻轉(zhuǎn)難題，該正面機(jī)械手效率高、抓取工件準(zhǔn)確穩(wěn)定、工件損傷少。在一些實(shí)施方式中，該基環(huán)為穹型屋頂式，可避免基環(huán)與工件之間相碰，例如避免與隆起的環(huán)形繞組相碰。該基環(huán)作為連接各其他構(gòu)件的基礎(chǔ)載體。在一些實(shí)施方式中，該左、右牽引桿的始端和終端分別設(shè)有鉸鏈孔，該左、右牽引桿的始端通過總牽引軸與抓取氣缸的活塞桿接頭實(shí)現(xiàn)同軸鉸接，形成三桿交會(huì)狀態(tài)。該左、右反向壓桿的中部也設(shè)有鉸鏈孔，該左、右牽引桿的終端鉸鏈孔與該左、右反向壓桿的中部鉸鏈孔通過鉸軸實(shí)現(xiàn)所述鉸接。該轉(zhuǎn)軸支座下端設(shè)有銷軸安裝孔，該左、右反向壓桿的始端通過公共銷軸鉸接于該轉(zhuǎn)軸支座下端的銷軸安裝孔。在一些實(shí)施方式中，該轉(zhuǎn)軸支座為山形支座。該轉(zhuǎn)軸支座下端的銷軸安裝孔與基環(huán)之間的距離大于活塞桿接頭的運(yùn)動(dòng)距離，沿軸向運(yùn)動(dòng)的活塞桿接頭在其工作伸縮的全過·程中，下與銷軸安裝孔，上與基環(huán)之間，都始終保持有足夠的安全距離。該公共銷軸、總牽引軸與氣缸活塞桿接頭在同一條直線上，從而令結(jié)構(gòu)特別緊湊。在一些實(shí)施方式中，該左、右反向壓桿為準(zhǔn)直角形，和/或該左、右牽引桿為準(zhǔn)直角形。準(zhǔn)直角形的左、右反向壓桿，使其收攏時(shí)滿足對“進(jìn)出通道孔徑”的有效回避，張開時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對來自正面動(dòng)力源的理想轉(zhuǎn)化，實(shí)施對總成背面孔肩的強(qiáng)力壓緊。準(zhǔn)直角形的左、右牽引桿，由于其拐角設(shè)計(jì)，既能及時(shí)傳遞牽引力，又可規(guī)避其材料與其前方壓桿鉸軸等的絲暈干涉。本發(fā)明正面機(jī)械手可以把工件在六個(gè)自由度全定位。本發(fā)明還提供一種工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置，其包括吊具，并且還包括連接在吊具上的上述正面機(jī)械手，該吊具包括有吊桿，該吊桿連接該基環(huán)兩側(cè)，連接處設(shè)有吊軸，該正面機(jī)械手與吊桿之間可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。用該正面機(jī)械手抓取工件后，通過該吊桿吊起，可實(shí)現(xiàn)在線翻轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施方式中，所述正面機(jī)械手的基環(huán)上還設(shè)有耳板，該吊桿通過吊軸座固定連接所述耳板，該吊軸固定于吊軸座，該吊桿末端設(shè)有吊環(huán)孔，吊軸與吊環(huán)孔之間可相對轉(zhuǎn)動(dòng)，通過該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正面機(jī)械手與吊桿之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。正面機(jī)械手與吊桿之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)還可采用其他實(shí)現(xiàn)方式，例如基環(huán)相對吊軸可轉(zhuǎn)動(dòng)，而吊軸與吊桿之間固定。在一些實(shí)施方式中，該工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置還包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括連接在吊桿上的翻轉(zhuǎn)氣缸、與翻轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿相連的翻轉(zhuǎn)塊，該翻轉(zhuǎn)塊與翻轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿末端通過促動(dòng)銷活動(dòng)連接，該翻轉(zhuǎn)塊與基環(huán)上的耳板固定。該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置的抓取工件及翻轉(zhuǎn)工件全部功能。對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明解決了大型、異型工件的包容式迅速抓取和在線翻轉(zhuǎn)難題，安全、高效；經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用本發(fā)明裝置抓取和翻轉(zhuǎn)工件，純翻轉(zhuǎn)90°時(shí)間3秒鐘，加前后操作輔助時(shí)間約30秒，比此前離線翻轉(zhuǎn)效率提高8倍。該正面機(jī)械手效率高、抓取工件準(zhǔn)確穩(wěn)定、毫不損傷工件。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)翻轉(zhuǎn)工件的操作示意 圖2為本發(fā)明正面機(jī)械手收攏狀態(tài)準(zhǔn)備抓取工件的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明正面機(jī)械手抓取工件狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置的部分剖視圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖2和圖3，本發(fā)明正面機(jī)械手包括基環(huán)6、固定在該基環(huán)6上側(cè)的抓取氣缸7、設(shè)于該基環(huán)6下側(cè)的轉(zhuǎn)軸支座9、左牽引桿4和右牽引桿10、左反向壓桿2和右反向壓桿14，該基環(huán)6為穹型屋頂式，可避免基環(huán)與工件之間相碰，該抓取氣缸7包括有活塞桿接頭8，該活塞桿接頭8穿過基環(huán)6。該左、右反向壓桿2、14的始端鉸接于該轉(zhuǎn)軸支座9下端；該左、右反向壓桿2、14的末端設(shè)有向外的爪勾。該左、右反向壓桿2、14末端的爪勾可以自工件背面反向壓牢工件，與通過基環(huán)施加于工件的正向力相配合，將工件于軸向可靠定位。該左、右牽引桿4、10的始端和終端分別設(shè)有鉸鏈孔(未標(biāo)示)，該左、右牽引桿的始端通過總牽引軸5與抓取氣缸7的活塞桿接頭8實(shí)現(xiàn)同軸鉸接，形成三桿交會(huì)狀態(tài)。該左、右反向壓桿2、14的中部也設(shè)有鉸鏈孔(未標(biāo)示)，該左、右牽引桿4、10的終端鉸鏈孔與該左、右反向壓桿2、14的中部鉸鏈孔通過鉸軸3、13實(shí)現(xiàn)所述鉸接。該轉(zhuǎn)軸支座9為山形支座，該轉(zhuǎn)軸支座下端設(shè)有銷軸安裝孔(未標(biāo)示)，該左、右反向壓桿2、14的始端通過公共銷軸11鉸接于該轉(zhuǎn)軸支座9下端的銷軸安裝孔。該轉(zhuǎn)軸支座9下端的銷軸安裝孔與基環(huán)6穹頂之間的距離大于活塞桿接頭8的運(yùn)動(dòng)距離，沿軸向運(yùn)動(dòng)的活塞桿接頭8在其工作伸縮的全過程中，下與銷軸安裝孔，上與基環(huán)6之間，都始終保持有足夠的安全距離。該公共銷軸11、總牽引軸5與氣缸活塞桿接頭8在同一條直線上，從而令結(jié)構(gòu)特別緊湊。如圖2所示，該左、右反向壓桿2、14以及該左、右牽引桿4、10均為準(zhǔn)直角形。準(zhǔn)直角形的左、右反向壓桿，使其收攏時(shí)滿足對“進(jìn)出通道孔徑”的有效回避，張開時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對來自正面動(dòng)力源的理想轉(zhuǎn)化，實(shí)施對總成背面孔肩的強(qiáng)力壓緊。準(zhǔn)直角形的左、右牽引桿，由于其拐角設(shè)計(jì)，既能及時(shí)傳遞牽引力，又可規(guī)避其材料與其前方壓桿鉸軸等的絲毫干涉。該基環(huán)6的大止口外圓深入工件的機(jī)座孔中，與工件正面內(nèi)止口貼合，限定了工件相對于該正面機(jī)械手在水平面內(nèi)沿X、Y兩個(gè)方向的移動(dòng)自由度。請一并參閱圖4和圖5，本發(fā)明工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置，其包括吊具20，以及連接在吊具20上的上述正面機(jī)械手，該吊具20包括有吊桿21，該吊桿21連接該正面機(jī)械手的基環(huán)6兩側(cè)，所述正面機(jī)械手的基環(huán)6上還設(shè)有耳板15，該吊桿20通過吊軸座22固定連接所述耳板15，連接處設(shè)有吊軸12，該吊軸12固定于吊軸座22，該吊桿20末端設(shè)有吊環(huán)孔23，吊軸12與吊環(huán)孔23之間可相對轉(zhuǎn)動(dòng)，通過該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正面機(jī)械手與吊桿之間的可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。用該正面機(jī)械手抓取工件后，通過該吊桿吊起，可實(shí)現(xiàn)在線翻轉(zhuǎn)。該工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置還包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括連接在吊桿20上的翻轉(zhuǎn)氣缸19、與翻轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿相連的翻轉(zhuǎn)塊16，該翻轉(zhuǎn)塊16與翻轉(zhuǎn)氣缸19的活塞桿末端通過促動(dòng)銷17活動(dòng)連接，該翻轉(zhuǎn)塊16與基環(huán)6上的耳板15固定。本發(fā)明正面機(jī)械手可以把工件在六個(gè)自由度全定位，分別為三個(gè)移動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度
基環(huán)朝下的大止口外圓深入工件的機(jī)座孔中，限定了工件相對于該正面機(jī)械手在水平面內(nèi)沿X、Y兩個(gè)方向的移動(dòng)自由度；
左、右反向壓桿的爪勾平面與基環(huán)朝下大止口平面(環(huán)形)之間對工件運(yùn)動(dòng)的鎖定，限定了工件相對正面機(jī)械手沿鉛垂Z向移動(dòng)的又一個(gè)自由度；
適當(dāng)大于工件質(zhì)量的主氣缸壓緊力，令工件繞Z軸不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，此限轉(zhuǎn)動(dòng)自由度之一；以基環(huán)大止口平面為后盾，左、右反向壓桿的施壓，兼又有效地制止了工件繞X軸、繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，此又限定兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置的抓取工件及翻轉(zhuǎn)工件全部功能，并且可翻轉(zhuǎn)工件任意角度自由旋轉(zhuǎn)，例如可以將仰放的工件抓牢、旋轉(zhuǎn)90°后變?yōu)榱B(tài)放下，具體操作原理如下
I)抓取氣缸7后腔充氣，促活塞桿及活塞桿接頭8伸出；
2)總牽引軸5推左、右牽引桿4、10牽動(dòng)左、右反向壓桿2、14同時(shí)等速向中心線偏轉(zhuǎn)，直到左、右反向壓桿2、14的兩個(gè)爪勾尖部距離小于機(jī)座孔徑(爪系通道)；
3)輕輕放松牽引機(jī)械手，令基環(huán)6大止口與工件正面內(nèi)止口貼合，此時(shí)，已收攏的兩個(gè)爪勾已自然位于工件背面孔肩的下方；
4)抓取氣缸7前腔充氣，活塞桿接頭8收起；
5)活塞桿接頭8通過左、右牽引桿件4、10同時(shí)左、右牽動(dòng)反向壓桿件2、14，使其朝遠(yuǎn)離中心線方向偏轉(zhuǎn)；直到左、右反向壓桿2、14的兩爪勾上平面被工件背面孔肩擋住之時(shí)，抓取氣缸7的活塞桿接頭8仍有不小的向上行程沒有走完，于是，兩個(gè)爪勾便在基環(huán)6的支持下，對工件完成了可靠的定位；
6)借助吊具20將已把工件6自由度全定位的正面機(jī)械手吊至可自由旋轉(zhuǎn)高度；
7)翻轉(zhuǎn)氣缸19的活塞桿伸縮活動(dòng)，使通過促動(dòng)銷17連接的翻轉(zhuǎn)塊16繞吊軸12為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，吊桿21下端的吊環(huán)孔23與吊軸12間滑動(dòng)配合，其上的促動(dòng)銷17到吊軸12中心的距離，形成促動(dòng)半徑，在翻轉(zhuǎn)氣缸19充氣的條件下，即可促成整個(gè)機(jī)械手?jǐn)y工件的順利旋轉(zhuǎn)，與翻轉(zhuǎn)塊16固定連接的吊軸座22、耳板15以及基環(huán)6和工件也一起轉(zhuǎn)動(dòng)；
8)待旋轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)氣缸19將握牢工件的正面機(jī)械手輕松旋轉(zhuǎn)90°后，放下立態(tài)工件之時(shí)，正面機(jī)械手反向操作上述步驟的松開、收攏動(dòng)作，操作人可輕松牽引該機(jī)械手遠(yuǎn)離工件。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案上的等效變換均屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種正面機(jī)械手，其特征在于，其包括 基環(huán); 抓取氣缸，包括有活塞桿接頭，該抓取氣缸固定在該基環(huán)上側(cè)，該活塞桿接頭穿過基環(huán)； 設(shè)于該基環(huán)下側(cè)的轉(zhuǎn)軸支座； 左牽引桿和右牽引桿； 左反向壓桿和右反向壓桿； 該左、右牽引桿的始端與抓取氣缸的活塞桿接頭鉸接，該左、右牽引桿的終端與該左、右反向壓桿的中部鉸接；該左、右反向壓桿的始端鉸接于該轉(zhuǎn)軸支座下端；該左、右反向壓桿的末端設(shè)有向外的爪勾。
2.如權(quán)利要求I所述的正面機(jī)械手，其特征在于，該基環(huán)為穹型屋頂式。
3.如權(quán)利要求2所述的正面機(jī)械手，其特征在于，該左、右牽引桿的始端和終端分別設(shè)有鉸鏈孔，該左、右牽引桿的始端通過總牽引軸與抓取氣缸的活塞桿接頭實(shí)現(xiàn)同軸鉸接，該左、右反向壓桿的中部也設(shè)有鉸鏈孔，該左、右牽引桿的終端鉸鏈孔與該左、右反向壓桿的中部鉸鏈孔通過鉸軸實(shí)現(xiàn)所述鉸接。
4.如權(quán)利要求3所述的正面機(jī)械手，其特征在于，該轉(zhuǎn)軸支座為山形支座。
5.如權(quán)利要求4所述的正面機(jī)械手，其特征在于，該轉(zhuǎn)軸支座下端設(shè)有銷軸安裝孔，該左、右反向壓桿的始端通過公共銷軸鉸接于該轉(zhuǎn)軸支座下端的銷軸安裝孔。
6.如權(quán)利要求5所述的正面機(jī)械手，其特征在于，該轉(zhuǎn)軸支座下端的銷軸安裝孔與基環(huán)之間的距離大于活塞桿接頭的運(yùn)動(dòng)距離。
7.如權(quán)利要求I所述的正面機(jī)械手，其特征在于，該左、右反向壓桿為準(zhǔn)直角形，和/或該左、右牽引桿為準(zhǔn)直角形。
8.一種工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，其包括吊具，并且還包括連接在吊具上的如權(quán)利要求f 7任一項(xiàng)所述的正面機(jī)械手，該吊具包括有吊桿，該吊桿連接該基環(huán)兩側(cè)，連接處設(shè)有吊軸，該正面機(jī)械手與吊桿之間可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述正面機(jī)械手的基環(huán)上還設(shè)有耳板，該吊桿通過吊軸座固定連接所述耳板，該吊軸固定于吊軸座，該吊桿末端設(shè)有吊環(huán)孔，吊軸與吊環(huán)孔之間可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的工件抓取翻轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，其進(jìn)一步包括翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括連接在吊桿上的翻轉(zhuǎn)氣缸、與翻轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿相連的翻轉(zhuǎn)塊，該翻轉(zhuǎn)塊與翻轉(zhuǎn)氣缸的活塞桿末端通過促動(dòng)銷活動(dòng)連接，該翻轉(zhuǎn)塊與基環(huán)上的耳板固定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正面機(jī)械手，其包括基環(huán)、固定在該基環(huán)上側(cè)的抓取氣缸、設(shè)于該基環(huán)下側(cè)的轉(zhuǎn)軸支座、左牽引桿和右牽引桿、左反向壓桿和右反向壓桿，該抓取氣缸包括有活塞桿接頭，該活塞桿接頭穿過基環(huán)；該左、右牽引桿的始端與抓取氣缸的活塞桿接頭鉸接，該左、右牽引桿的終端與該左、右反向壓桿的中部鉸接；該左、右反向壓桿的始端鉸接于該轉(zhuǎn)軸支座下端；該左、右反向壓桿的末端設(shè)有向外的爪勾。該左、右反向壓桿末端的爪勾可以自工件背面反向壓牢工件，與通過基環(huán)施加于工件的正向力相配合，將工件于軸向可靠定位。本發(fā)明解決了大型、異型工件的非夾持式迅速抓取和在線翻轉(zhuǎn)難題，該正面機(jī)械手效率高、抓取工件準(zhǔn)確穩(wěn)定、毫不損傷工件。
文檔編號(hào)B25J15/00GK102717388SQ20121023109
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者郎炳華 申請人:日立電梯電機(jī)(廣州)有限公司