一种可伸缩无重力机械手的制作方法

本实用新型属于气动搬运机械手技术领域，具体涉及一种可伸缩无重力机械手。

背景技术：

无重力机械手能够对人的手和手臂的功能进行模仿，并能够按照固定的程序来实现对物件的抓取和搬运。随着无重力机械手的投入使用，大大减轻了人们的劳动强度，提高了生产效率，提升了生产工作中的自动化和机械化水平，在我国的机械制造业、电子、冶金、原子能以及轻工等行业获得了日益广泛的应用，有效保证了工作人员的人身安全与健康。

然而，现有的机械手在使用过程中存在操作效率低、自动化水平低，安全防护不可靠，作业范围固定，灵活应变能力差等问题，因此，迫切需要提供一种新型的无重力机械手来解决上述问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可伸缩无重力机械手。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型提供的一种可伸缩无重力机械手，包括有立柱、摆臂、拉杆、伸缩悬臂、连杆、夹紧装置、气缸Ⅰ和气控箱，其中，所述夹紧装置可转动的连接于所述连杆，所述连杆在远离所述夹紧装置的一端通过回转关节Ⅲ可转动的连接于所述伸缩悬臂，所述伸缩悬臂在远离所述回转关节Ⅲ的一端通过回转关节Ⅱ可转动的连接于所述摆臂，所述摆臂在远离所述回转关节Ⅱ的一端通过回转关节Ⅰ可转动的连接于所述立柱，所述回转关节Ⅰ和回转关节Ⅱ之间还设有与摆臂平行布置的所述拉杆，所述拉杆的两端与所述回转关节Ⅰ和回转关节Ⅱ分别铰连接；所述回转关节Ⅲ固定安装在所述伸缩悬臂上，使连杆始终保持竖直转动；所述回转关节Ⅱ固定安装在所述摆臂上，使伸缩悬臂始终保持水平转动；所述回转关节Ⅰ与所述摆臂和气缸Ⅰ分别铰连接，所述气缸Ⅰ的缸杆铰连接于摆臂，使摆臂在气缸Ⅰ的作用下通过其与回转关节Ⅰ间的铰接部做上下摆动，而气缸Ⅰ在摆臂上下摆动的反作用下通过其与回转关节Ⅰ间的铰接部跟随摆臂做左右摆动；所述气控箱固定安装在所述回转关节Ⅰ上、且与所述气缸Ⅰ连通；所述伸缩悬臂包括有内臂、套设在内臂外且可沿内臂轴向往复滑动的外臂以及设于内臂和外臂间的若干个万向滚珠，所述内臂与所述回转关节Ⅱ可转动的连接，所述外臂与所述回转关节Ⅲ固定连接。

进一步，在所述内臂的至少一组相对面上设置有一排或多排所述的万向滚珠。

进一步，每排所述的万向滚珠中两两相邻的所述万向滚珠间设置有连接弹簧。

进一步，所述回转关节Ⅰ上还设置有限位圈，所述限位圈由两个项圈构成，两个所述项圈上各设置有一个凸台，用于防止该两个项圈相互转动时以立柱为中心旋转360度以上。

进一步，所述连杆上还设置有把手，所述把手为剪叉式把手，用于操纵所述夹紧装置。

进一步，所述夹紧装置包括托架以及驱动托架开合的气缸Ⅱ，所述气缸Ⅱ的供气管路依次通过拉杆、伸缩悬臂和摆臂的内部与气控箱连通。

进一步，所述托架的内缘上设置有防滑垫。

进一步，所述气控箱上设置有气动过滤调节器，所述气动过滤调节器用于过滤稳定压力气源。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：

1、本实用新型通过伸缩悬臂的结构设计，在保留有原有机械手旋转功能的同时，具备实现快速径向直线进给运动，不仅增大了操作空间，还提高了工作效率。

2、本实用新型通过剪叉式把手的结构设计，有利于操作人员在一定程度上远离夹紧装置，使得本机械手的安全防护可靠，有效保证了工作人员的人身安全与健康。

3、本实用新型机械手具有结构简单易行，操作方便、快捷、可靠、安全、效率高、节省人力等优点，并有利于合理利用场地资源，从而减少生产成本。

4、本实用新型机械手的研制开发，有效减少企业设备投资和维修费用，并在各零部件设计工作中，实现国产化，减少生产成本。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型可伸缩无重力机械手结构的立体示意图；

图2为本实用新型可伸缩无重力机械手中伸缩悬臂在缩短时的示意图；

图3为本实用新型可伸缩无重力机械手中伸缩悬臂在伸长时的示意图；

图4为本实用新型可伸缩无重力机械手中回转关节Ⅰ的部分放大示意图；

图5为本实用新型可伸缩无重力机械手中夹紧装置的结构示意图；

图6为本实用新型可伸缩无重力机械手的运动状态示意图；

附图标记，1-夹紧装置，2-连杆，3-回转关节Ⅲ，4-伸缩悬臂，5-回转关节Ⅱ，6-摆臂，7-回转关节Ⅰ，8-立柱，9-拉杆，10-气缸Ⅰ，11-气控箱，12-气缸Ⅱ；其中，101-托架，102-防滑垫，201-把手，401-内臂，402-外臂，403-万向滚珠，404-连接弹簧，701-限位圈。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供的一种可伸缩无重力机械手，是利用气缸作动力源的起重设备，它为落地立柱式结构，其主体结构分三个回转关节，可分别绕自身轴线作320°以及360°的自由回转。其中每个回转关节上均装有调节回转矩大小的夹环(未画出)，可满足对回转力矩大小的不同要求，回转角度由调节角度的两个夹板(未画出)位置确定。它通过气缸和机械结构使操作者对重物进行相应的推拉，就可在空间内平衡移动到所需的位置，最小化操作者的劳动力。同时，它因不需要另配备上下按钮，可减少不必要的动作，使操作者在按钮动作困难的空间中可轻易搬动负重物，且可以直接移动负重物，使工作效率提高。无重力是指没有上下按钮的情况下可上下移送负重物，以操作者的微小力量(3～5Kgf以下)可以上下操作。操作力的大小可通过调节相应的气缸的减压阀(未画出)来实现。

本实施例中，所述夹紧装置1用于夹持负重物，其可360°自由回转的连接在垂直放置的连杆2上，连杆2在远离夹紧装置1的一端通过回转关节Ⅲ3可转动的连接在水平放置的伸缩悬臂4上，伸缩悬臂4在远离回转关节Ⅲ3的一端通过回转关节Ⅱ5可转动的连接在可做上下摆动运动的摆臂6上，摆臂6在远离回转关节Ⅱ5的一端通过回转关节Ⅰ7可转动的连接在竖直固定在地面的立柱8上，回转关节Ⅰ7和回转关节Ⅱ5之间还设有与摆臂6平行布置的拉杆9，该拉杆9的两端与回转关节Ⅰ7和回转关节Ⅱ5分别铰连接；回转关节Ⅲ3固定安装在伸缩悬臂4上，可使连杆2始终保持竖直转动运动；回转关节Ⅱ5固定安装在摆臂6上，可使伸缩悬臂4始终保持水平转动运动；回转关节Ⅰ7与摆臂6和气缸Ⅰ10分别铰连接，气缸Ⅰ10的缸杆铰连接于摆臂6，可使摆臂6在气缸Ⅰ10的作用下通过摆臂6与回转关节Ⅰ7间的铰接部做上下摆动运动，而气缸Ⅰ10在摆臂6上下摆动的反作用下通过气缸Ⅰ10与回转关节Ⅰ7间的铰接部跟随摆臂6做左右摆动运动；气控箱11固定安装在回转关节Ⅰ7上、且与气缸Ⅰ10连通；伸缩悬臂4包括有内臂401、套设在内臂401外且可沿内臂401轴向往复滑动的外臂402以及设于内臂401和外臂402间的若干个万向滚珠403，内臂401与回转关节Ⅱ5可转动的连接，外臂402与回转关节Ⅲ3固定连接。当然在不同的实施例中，所述內臂和外臂之间设置为相互配合的直线滑道，也可以达到外臂相对于内臂滑动的目的。本实用新型通过伸缩悬臂的结构设计，能够在机械手旋转的同时具备实现快速径向直线进给运动，不仅增大了操作空间，还提高了工作效率。

优选的，该伸缩悬臂的臂比为1：5，即伸缩悬臂在回转关节Ⅰ上的铰接部的两侧的臂长比值。这样，其最高高度：1663.5mm，最高工作高度：1843.5mm，最低工作高度：180mm，搬运重量：60kg以内，伸缩悬臂可上下摆动80°。

本实施例中，在内臂401的至少一组相对面上设置有一排或多排所述的万向滚珠403，每排所述的万向滚珠中两两相邻的所述万向滚珠403间设置有连接弹簧404。这样，伸缩悬臂4处于伸长时，万向滚珠403两两之间相互靠拢并压缩连接弹簧404，当伸缩悬臂4收缩时，万向滚珠403在连接弹簧404的弹性回复力作用下分开并保证万向滚珠403两两之间的间距，从而使得内外臂受力均匀。当然在不同的实施例中，所述万向滚珠也可设置为固定式结构，同样可以达到上述目的的作用。

本实施例中，回转关节Ⅰ7上还设置有限位圈701，限位圈701由两个项圈(未标记)构成，两个所述项圈上各设置有一个凸台(未标记)，用于防止该两个项圈相互转动时以立柱为中心旋转360度以上，从而保证气控箱11与气缸Ⅰ10之间的连接气管不会因为回转关节Ⅰ7的过度旋转而发生拉扯断裂，进而影响机械手的正常工作。

本实施例中，连杆2上还设置有把手201，该把手201为剪叉式把手，用于操纵所述夹紧装置1。这样，本实用新型通过剪叉式把手的结构设计，有利于操作人员在一定程度上远离夹紧装置，使得本机械手的安全防护可靠，有效保证了工作人员的人身安全与健康。需要说明的是，该剪叉式把手在不使用的情况下，可以收折固定在连杆上，若当其需要使用时，只需拉出即可，并在其拉出到位后通过其自锁装置(未画出)实现定位，以便操作人员可方便的对该把手实施拉动、推动、上抬、下落等一系列的操作；同时，在把手上设置有操作夹紧装置开合的按钮(未标记)。

本实施例中，夹紧装置1包括托架101以及驱动托架101开合的气缸Ⅱ12，该气缸Ⅱ12的供气管路(未画出)依次通过拉杆2、伸缩悬臂4和摆臂6的内部与气控箱11连通。进一步，托架101的内缘上设置有防滑垫102。这样，可以牢固的夹持负重物，以确保机械手工作的安全性。

本实施例中，气控箱11上设置有气动过滤调节器(未画出)，所述气动过滤调节器用于过滤稳定压力气源。即是过滤掉不稳定的压缩空气，并稳定的向气缸Ⅰ和Ⅱ提供适当稳定的压力气源，保证其工作顺行。本例中使用空气气压容量：0.6Mpa(6kgf/cm²)以上。

总的说来，本实用新型机械手具有结构简单易行，操作方便、快捷、可靠、安全、效率高、节省人力等优点，并有利于合理利用场地资源，从而减少生产成本。同时，通过对机械手的研制开发，有效减少企业设备投资和维修费用，并在各零部件设计工作中，实现国产化，减少生产成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。