三自由度大型板材高空安裝機械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機械手，具體涉及一種三自由度大型板材高空安裝機械手。
【背景技術】
[0002]大型建筑的幕墻裝修工程，主要采用大型玻璃板材等材料。這些板材具有質(zhì)量大、尺寸大，易損壞安裝精度要求高等特點，人工安裝施工效率低下，安全性差。因此，設計一種操作方便，工作穩(wěn)定，抗干擾能力強適合于高空作業(yè)的大型板材機械手具有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)存的高空板材安裝機械手只能經(jīng)板材吸附在機械手末端，只在高空搬運過程中提供了助力在安裝過程中還需要高空作業(yè)人員手動調(diào)節(jié)板材的位置，無法從根本上實現(xiàn)自動安裝，克服人工安裝帶來的問題。因此提供一種能夠?qū)Υ笾聦拾惭b位置的板材進行精確位置調(diào)節(jié)的機械手，成為實現(xiàn)大型板材高空安裝自動化時的一個主要技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明擬解決的技術問題是，提供一種三自由度大型板材高空安裝機械手。該機械手安裝于吊車等重載機械末端，能夠?qū)Υ惭b的大型板材進行俯仰、旋轉(zhuǎn)和擺動三個自由度的調(diào)節(jié)，滿足大型板材的高空安裝作業(yè)的需要，從而實現(xiàn)大型板材的高空自動安裝。
[0004]為解決現(xiàn)有技術中的問題本發(fā)明采用的技術方案為:
[0005]提供一種三自由度大型板材高空安裝機械手，其特征是包括四個真空吸盤1、吸盤架2、主電動推桿3、主電動推桿架4、主支撐臂6、旋轉(zhuǎn)絲杠推桿7、擺動絲桿推桿8、俯仰支撐板9、擺動支撐板10、主軸11、平面連桿12和與真空吸盤匹配的真空栗；
[0006]所述真空吸盤矩形分布固定在吸盤架上，四個真空吸盤的吸盤末端位于同一平面，以該平面為吸附平面，以四個吸盤軸線與吸附平面交點組成的矩形為吸盤平面矩形；
[0007]主軸兩端分別與吸盤架和擺動支撐板垂直連接，主軸垂直于吸附平面，主軸軸線與吸附平面的交點位于四個吸盤軸線與吸附平面交點組成的矩形的中心，所述旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿座與擺動支撐板固定連接，旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿平行于擺動支撐板且推桿端部與吸盤架鉸接，當旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿伸出和收回時可以帶動吸盤架旋轉(zhuǎn)，所述吸盤架底邊相對于水平面的旋轉(zhuǎn)角度范圍為±20° ;
[0008]所述擺動支撐板以貼近吸盤架一面為正面，擺動支撐板的背面與俯仰支撐板的樞軸安裝面通過樞軸連接機構13連接，所述樞軸連接機構的樞軸軸線平行于擺動支撐板，樞軸軸線吸附平面上的投影與吸盤平面矩形通過上下底邊的對稱軸線重合，所述擺動絲杠推桿的推桿座與俯仰支撐板固定連接，擺動絲杠推桿的推桿端部與擺動支撐板鉸接，當旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿伸出和收回時可以帶動擺動支撐板以樞軸連接機構的樞軸為轉(zhuǎn)動軸相對俯仰支撐板擺動，擺動時擺動支撐板與俯仰支撐板左右兩端的最大夾角為20° ;
[0009]所述俯仰支撐板的樞軸安裝面的背面為俯仰機構安裝面，所述俯仰機構安裝面中部具有主鉸接座，主支撐臂末端通過主鉸接座鉸接在俯仰機構安裝面上，所述主鉸接座的轉(zhuǎn)動軸線平行于俯仰機構安裝面且與樞軸軸線垂直，所述俯仰機構安裝面接近端部具有連桿鉸接座，連桿鉸接座的軸線與主鉸接座的軸線平行，所述平面連桿由鉸接的第三連桿1201、第四連桿1202和第五連桿1203組成。第四連桿兩端分別與第三連桿和第五連桿的一端鉸接，第三連桿和第五連桿的另一端作為平面連桿的兩端分別鉸接在連桿鉸接座和主支撐臂中部，第四連桿和第五連桿夾角角度固定在135?145°之間，形成L形連桿，平面連桿、主支撐臂與俯仰支撐板構成的平面四連桿機構，所述主電動推桿的的推桿座鉸接在與主支撐臂根部固定連接的主電動推桿架上，主電動推桿的推桿與所述平面四連桿機構的運動平面平行且推桿末端鉸接在第四連桿和第五連桿形成的夾角上。通過主電動推桿的推桿伸出及收回可以帶動俯仰支撐板即吸盤吸附平面實現(xiàn)80°的俯仰運動范圍。
[0010]所述的三自由度大型板材高空安裝機械手，其特征是所述構成平面四連桿機構的第三連桿長度13，第四連桿長度14，第五連桿長度15，連桿鉸接座與主鉸接座之間的距離12，主鉸接座距到主支撐臂與第五連桿鉸接位置的距離I1的關系為，I1:12:13:14:15= 100:170?175:65?130:40?70:90?210。
[0011]所述的三自由度大型板材高空安裝機械手，其特征是主電動推桿與主支撐臂的夾角范圍為3.5-6度。
[0012]本發(fā)明技術方案的的有益效果為:
[0013]I)本發(fā)明機械手提供的三自由度大型板材高空安裝機械手能夠?qū)崿F(xiàn)80°的俯仰運動和±20°的旋轉(zhuǎn)與擺動運行，滿足了高空抓取和安裝板材的需要。
[0014]2)優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)運動機構的結構，吸盤架通過可旋轉(zhuǎn)的主軸連接在旋轉(zhuǎn)支撐板上，采用固定在擺動支撐板上的旋轉(zhuǎn)絲杠推桿帶動吸盤架旋轉(zhuǎn)，結構緊湊且作為機械手末端的吸盤架的旋轉(zhuǎn)不受其他機構運動的影響，由于在進行板材安裝作業(yè)時，吸盤架旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)一般為最后調(diào)節(jié)步驟，因此本發(fā)明機械手的旋轉(zhuǎn)運動機構易于實現(xiàn)最后的精確定位微調(diào)，能夠提高板材安裝質(zhì)量。
[0015]3)優(yōu)化了擺動運動機構的結構及其與旋轉(zhuǎn)連接機構的連接，擺動支撐板通過分段布置的樞軸連接機構與俯仰支撐板連接，并將擺動絲杠推桿固定在俯仰支撐板上，通過擺動絲杠推桿公知擺動支撐板擺動時利用支撐板的寬度實現(xiàn)對擺動范圍的限位，同時由于樞軸的軸線與主軸的軸線正交，使擺動支撐板的運動易于控制，且擺動絲杠推桿可以用較小的推力和較大的行程實現(xiàn)機械手的擺動控制。
[0016]4)優(yōu)化了俯仰運動機構的結構，由于俯仰運動機構為進行板材抓取與輸送時的主要運動機構，相對于擺動與旋轉(zhuǎn)運動機構其運動幅度和機構承載能力要求都更大。因此采用了等效的平面四連桿機構與主電動推桿的結合，通過平面四連桿機構與主電動推桿的結構，滿足了主電動推桿盡量小行程下大幅度的仰俯運動需要，且在此過程中主電動推桿的推拉力變化范圍小，載荷利用重復，便于進行手動與自動控制。
[0017]綜上，本發(fā)明提供的三自由度大型板材高空安裝機械手，通過優(yōu)化運動機構的結構設計，能夠適用于幕墻安裝等大型板材高空自動安裝作業(yè)，結構緊湊簡單，空間利用合理，作為主要板材主調(diào)整機構的俯仰運動機構和作為微調(diào)機構的俯仰與擺動運動機構既各自獨立互不影響，又相互配合形成有機整體，運行可靠，減輕了機械手末端的整體質(zhì)量，運行便于進行自動與人工控制能夠滿足各類高空板材安裝需求。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明提供的三自由度大型板材高空安裝機械手的一種實施例的整體結構示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明【具體實施方式】提供的三自由度大型板材高空安裝機械手的平面四連桿機構的結構簡圖。
[0020]圖3為本發(fā)明提供的三自由度大型板材高空安裝機械手的一種實施例的樞軸連接機構結構示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1、吸盤，2、吸盤架，3、主電動推桿，4、主電動推桿架，5、真空栗，6、主支撐臂，7、旋轉(zhuǎn)絲杠推桿，8、擺動絲杠推桿，9、俯仰支撐板，1擺動支撐板，11、主軸，12、平面連桿，1201、第三連桿，1202、第四連桿，1203、第五連桿;13、樞軸軸桿、14、軸筒
【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步說明，但并不以此作為對本申請保護范圍的限定。
[0024]本發(fā)明提供的三自由度大型板材高空安裝機械手(簡稱機械手)包括四個真空吸盤1、吸盤架2、主電動推桿3、主電動推桿架4、主支撐臂6、旋轉(zhuǎn)絲杠推桿7、擺動絲桿推桿8、俯仰支撐板9、擺動支撐板10、主軸11、平面連桿12和與真空吸盤匹配的真空栗
[0025]所述真空吸盤矩形分布固定在吸盤架上，四個真空吸盤的吸盤末端位于同一平面，以該平面為吸附平面，以四個吸盤軸線與吸附平面交點組成的矩形為吸盤平面矩形；
[0026]主軸兩端分別與吸盤架和擺動支撐板垂直連接，主軸垂直于吸附平面，主軸軸線與吸附平面的交點位于四個吸盤軸線與吸附平面交點組成的矩形的中心，所述旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿座與擺動支撐板固定連接，旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿平行于擺動支撐板且推桿端部與吸盤架鉸接，當旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿伸出和收回時可以帶動吸盤架旋轉(zhuǎn)，所述吸盤架底邊相對于水平面的旋轉(zhuǎn)角度范圍為±20°
[0027]所述擺動支撐板以貼近吸盤架一面為正面，擺動支撐板的背面與俯仰支撐板的樞軸安裝面通過樞軸連接機構13連接，所述樞軸連接機構的樞軸軸線平行于擺動支撐板，樞軸軸線吸附平面上的投影與吸盤平面矩形通過上下底邊的對稱軸線重合，所述擺動絲杠推桿的推桿座與俯仰支撐板固定連接，擺動絲杠推桿的推桿端部與擺動支撐板鉸接，當旋轉(zhuǎn)絲杠推桿的推桿