铸管生产过程中使用的堵头夹持机械手的制作方法

本发明属于铸管生产设备技术领域，具体地说，本发明涉及一种铸管生产过程中使用的堵头夹持机械手。

背景技术：

铸管生产过程中，水泥内衬是重要的防腐工艺，铸管内衬水泥前需要对承口和插口使用堵头进行封堵，保证水泥在内衬过程中不会溢流。目前上下堵头均由人工进行操作，由人工搬起堵头安装在铸管的承口和插口处，安装好后进行充气，使用完后再由人工放气，放气结束后由人工搬下堵头，堵头重量大，这种操作方式导致劳动强度大，而且工作效率低。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种铸管生产过程中使用的堵头夹持机械手，目的是降低铸管生产过程中上下堵头的劳动强度。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：铸管生产过程中使用的堵头夹持机械手，包括用于拾取堵头的夹持装置、与夹持装置连接的伸缩装置和用于控制伸缩装置在伸长状态与收缩状态之间进行切换的驱动装置。

夹持装置包括用于插入堵头的中心孔中的第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪为相对布置。

所述第一夹爪和第二夹爪与所述伸缩装置连接，第一夹爪和第二夹爪之间的距离随着伸缩装置切换至伸长状态而减小，第一夹爪和第二夹爪之间的距离随着伸缩装置切换至收缩状态而增大。

所述伸缩装置包括与所述第一夹爪连接的第一支持组件、与所述第二夹爪连接的第二支持组件以及与第一支持组件和第二支持组件连接的剪叉臂组件。

所述剪叉臂组件包括与所述第一支持组件连接的第一剪叉臂、与所述第二支持组件连接且通过中间轴与第一剪叉臂转动连接的第二剪叉臂、与第一剪叉臂转动连接的第三剪叉臂、与第二剪叉臂转动连接的第四剪叉臂以及与第一支持组件和第二支持组件连接的中间杆，中间轴与所述驱动装置和中间杆连接。

所述第一支持组件包括与所述第一剪叉臂转动连接且与所述第一夹爪连接的第一连杆以及与第一连杆和所述中间杆转动连接的第一摇杆，第一摇杆与所述第一剪叉臂相平行，第一连杆与中间杆相平行。

所述第一剪叉臂的一端与所述第一连杆转动连接，第一剪叉臂的另一端与所述第三剪叉臂转动连接，所述中间轴位于第一剪叉臂的两端之间的位置处。

所述第二支持组件包括与所述第二剪叉臂转动连接且与所述第二夹爪连接的第二连杆以及与第二连杆和所述中间杆转动连接的第二摇杆，第二摇杆与所述第二剪叉臂相平行，第二连杆与中间杆相平行。

所述第二剪叉臂的一端与所述第二连杆转动连接，第二剪叉臂的另一端与所述第四剪叉臂转动连接，所述中间轴位于第二剪叉臂的两端之间的位置处。

所述驱动装置包括与所述中间轴连接的推拉杆和与推拉杆连接且控制推拉杆做直线运动的执行器，执行器为电缸。

本发明的铸管生产过程中使用的堵头夹持机械手，结构简单，易于制作，制作成本低，可以提高铸管生产过程中上下堵头的工作效率，降低劳动强度。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明堵头夹持机械手处于伸长状态的结构示意图；

图2是本发明堵头夹持机械手处于收缩状态的结构示意图；

图中标记为：1、堵头；2、充气孔；3、第一夹爪；4、充气头；5、转轴；6、第一连杆；7、第一剪叉臂；8、第一摇杆；9、中间杆；10、转轴；11、中间轴；12、转轴；13、第二剪叉臂；14、第二摇杆；15、推拉杆；16、转轴；17、转轴；18、第三剪叉臂；19、第四剪叉臂；20、转轴；21、转轴；22、执行器；23、固定架；24、转轴；25、第二连杆；26、充气管；27、放气头；28、第二夹爪。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1和图2所示，本发明提供了一种铸管生产过程中使用的堵头夹持机械手，包括用于拾取堵头的夹持装置、与夹持装置连接的伸缩装置和用于控制伸缩装置在伸长状态与收缩状态之间进行切换的驱动装置。

具体地说，如图1和图2所示，堵头为圆环形结构，在铸管生产过程中，对铸管的内壁进行水泥的涂衬时，需要通过堵头夹持机械手将堵头安装在铸管的承口或插口处。在铸管内部涂衬水泥结束后，再由堵头夹持机械手将堵头从铸管上取下。堵头夹持机械手替代人工实现堵头的安装和取下，可以降低劳动强度，也可以提高铸管生产过程中上下堵头的工作效率。

如图1和图2所示，夹持装置包括用于插入堵头的中心孔中的第一夹爪3和第二夹爪28，第一夹爪3和第二夹爪28为相对布置。第一夹爪3和第二夹爪28与伸缩装置连接，伸缩装置在伸长状态与收缩状态之间进行切换的过程中，第一夹爪3和第二夹爪28之间的距离随着伸缩装置切换至伸长状态而减小，第一夹爪3和第二夹爪28之间的距离随着伸缩装置切换至收缩状态而增大。在需要在铸管上安装堵头时，第一夹爪3和第二夹爪28插入到堵头的中心孔中，伸缩装置由伸长状态切换至收缩状态，使得第一夹爪3和第二夹爪28之间的距离逐渐增大，最终第一夹爪3和第二夹爪28与堵头的内圆面贴合，第一夹爪3和第二夹爪28沿堵头的径向对堵头施加支撑力，第一夹爪3和第二夹爪28相配合以撑紧堵头，实现对堵头的拾取；在将堵头安装在铸管上后，堵头夹持机械手需与堵头分离，在堵头夹持机械手于堵头分离时，伸缩装置由收缩状态切换至伸长状态，使得第一夹爪3和第二夹爪28之间的距离逐渐减小，第一夹爪3与第二夹爪28与堵头脱离接触，堵头被松开，最后可以从堵头中抽出第一夹爪3和第二夹爪28。

如图1和图2所示，第一夹爪3和第二夹爪28处于与堵头的轴线相垂直的同一直线上，第一夹爪3和第二夹爪28为对称布置，第一夹爪3和第二夹爪28为l形结构，第一夹爪3和第二夹爪28均具有用于在拾取堵头时在堵头的轴向上对堵头起限位作用的阻挡部，该阻挡部具有一定的长度且阻挡部的长度方向与堵头的径向相平行，阻挡部朝向远离堵头的中心处延伸，这样在第一夹爪3和第二夹爪28与堵头的内圆面贴合后，第一夹爪3和第二夹爪28的阻挡部于堵头的端面贴合(堵头的该端面为堵头的远离伸缩装置的一端的端面)，进而可以在堵头的轴向上对堵头起到限位作用，堵头保持在阻挡部与伸缩装置之间，可以避免堵头脱落，提高拾取的可靠性。

如图1和图2所示，伸缩装置包括与第一夹爪3连接的第一支持组件、与第二夹爪28连接的第二支持组件以及与第一支持组件和第二支持组件连接的剪叉臂组件。剪叉臂组件包括与第一支持组件连接的第一剪叉臂7、与第二支持组件连接且通过中间轴11与第一剪叉臂7转动连接的第二剪叉臂13、与第一剪叉臂7转动连接的第三剪叉臂18、与第二剪叉臂13转动连接的第四剪叉臂19以及与第一支持组件和第二支持组件连接的中间杆9，中间轴11与驱动装置和中间杆9连接。第一剪叉臂7和第二剪叉臂13的长度大小相同，第三剪叉臂18和第四剪叉臂19的长度大小相同，第一剪叉臂7和第二剪叉臂13的长度大于第三剪叉臂18和第四剪叉臂19的长度。第一剪叉臂7和第二剪叉臂13通过中间轴11实现转动连接，并形成x形结构，第一剪叉臂7和第二剪叉臂13之间的夹角大小可变。第三剪叉臂18和第四剪叉臂19呈v形布置，第三剪叉臂18和第四剪叉臂19之间的夹角大小可变。第一剪叉臂7的长度方向上的一端通过转轴10与第一支持组件转动连接，第一剪叉臂7的长度方向上的另一端通过转轴17与第三剪叉臂18的长度方向上的一端转动连接，转轴10和转轴17与中间轴11相平行且中间轴11位于转轴10和转轴17之间；第二剪叉臂13的长度方向上的一端通过转轴21与第二支持组件转动连接，第二剪叉臂13的长度方向上的另一端通过转轴16与第四剪叉臂19的长度方向上的一端转动连接，转轴21和转轴16与中间轴11相平行且中间轴11位于转轴21和转轴16之间，转轴16和转轴17处于与堵头的轴线相垂直的同一直线上；第三剪叉臂18的长度方向上的另一端和第四剪叉臂19的长度方向上的另一端通过同一个转轴20与固定架23转动连接，该转轴20与中间轴11相平行且该转轴20与中间轴11处于与堵头的轴线相平行的同一直线上，中间轴11的轴线与堵头的轴线相垂直。伸缩装置由收缩状态切换至伸长状态时，第一剪叉臂7和第二剪叉臂13之间的夹角逐渐减小，第三剪叉臂18和第四剪叉臂19之间的夹角逐渐减小，中间轴11和转轴20之间的距离逐渐减小；伸缩装置由伸长状态切换至收缩状态时，第一剪叉臂7和第二剪叉臂13之间的夹角逐渐增大，第三剪叉臂18和第四剪叉臂19之间的夹角逐渐增大，中间轴11和转轴20之间的距离逐渐增大。

如图1和图2所示，第一支持组件包括与第一剪叉臂7转动连接且与第一夹爪3连接的第一连杆6以及与第一连杆6和中间杆9转动连接的第一摇杆8，第一摇杆8与第一剪叉臂7相平行，第一连杆6与中间杆9相平行。第二支持组件包括与第二剪叉臂13转动连接且与第二夹爪28连接的第二连杆以及与第二连杆和中间杆9转动连接的第二摇杆14，第二摇杆14与第二剪叉臂13相平行，第二连杆与中间杆9相平行，中间杆9位于第一连杆6和第二连杆之间。第一剪叉臂7的一端与第一连杆6转动连接，第一剪叉臂7的另一端与第三剪叉臂18转动连接，中间轴11位于第一剪叉臂7的两端之间的位置处。第二剪叉臂13的一端与第二连杆转动连接，第二剪叉臂13的另一端与第四剪叉臂19转动连接，中间轴11位于第二剪叉臂13的两端之间的位置处。第一支持组件与第一剪叉臂7和中间杆9相连接，第二支持组件与第二剪叉臂13和中间杆9相连接，形成两个平行四边形结构，这样有助于提高机械手整体结构的稳定性，而且结构简单，方便制作。通过第一连杆6和第二连杆的平移运动，使得第一夹爪3和第二夹爪28始终保持相平行的状态，确保能准确夹持堵头。

如图1和图2所示，第一剪叉臂7的长度方向上的一端通过转轴10与第一连杆6的长度方向上的一端转动连接，第一连杆6的长度方向上的另一端通过转轴5与第一摇杆8的长度方向上的一端转动连接且第一连杆6的该端与第一夹爪3固定连接，第一夹爪3沿第一连杆6的长度方向朝向远离第一连杆6的方向延伸，转轴10与转轴5相平行，第一摇杆8的长度方向上的另一端通过转轴12与中间杆9的长度方向上的一端转动连接，中间杆9的长度方向上的另一端与中间轴11连接；第二剪叉臂13的长度方向上的一端通过转轴21与第二连杆的长度方向上的一端转动连接，第二连杆的长度方向上的另一端通过转轴24与第二摇杆14的长度方向上的一端转动连接且第二连杆的该端与第二夹爪28固定连接，第二夹爪28沿第二连杆的长度方向朝向远离第二连杆的方向延伸，转轴21与转轴24相平行，第二摇杆14的长度方向上的另一端也是通过转轴12与中间杆9的长度方向上的一端转动连接。第一摇杆8和第二摇杆14呈v形分布且第一摇杆8和第二摇杆14的长度大小相同，第一连杆6和第二连杆的长度大小相同，第一摇杆8的长度方向与第一剪叉臂7的长度方向相平行，第二摇杆14的长度方向与第二剪叉臂13的长度方向相平行，第一摇杆8、第二摇杆14、第一夹爪3和第二夹爪28位于中间杆9的同一侧，第三剪叉臂18和第四剪叉臂19位于中间杆9的另一侧。

如图1和图2所示，驱动装置包括与中间轴11连接的推拉杆15和与推拉杆15连接且控制推拉杆15做直线运动的执行器22，执行器22优选为电缸，电缸为可伸缩的构件。执行器22与固定架23固定连接，电缸控制推拉杆15沿与堵头的轴线相平行的方向做直线往复运动，进而实现伸缩装置在伸长状态与收缩状态之间的切换。推拉杆15具有一定的长度，推拉杆15的一端与中间轴11连接，推拉杆15的另一端与执行器22连接。

本发明的堵头夹持机械手与工业机器人或直角坐标机器人配合使用，堵头夹持机械手的固定架23与工业机器人的末端执行器22或直角坐标机器人的末端执行器22相连接，由工业机器人或直角坐标机器人带动堵头夹持机械手整体进行移动，而且在拾取堵头的过程中，第一夹爪3和第二夹爪28插入堵头的中心孔中后，驱动装置控制伸缩装置由伸长状态切换至收缩状态，工业机器人或直角坐标机器人带动固定架23逐渐靠近堵头，使固定架23与堵头之间的距离逐渐减小，以使第一夹爪3和第二夹爪28保持在堵头的中心孔中，同时第一夹爪3和第二夹爪28之间的距离逐渐增大，最终使第一夹爪3和第二夹爪28与堵头的内圆面贴合，完成对堵头的拾取，然后由工业机器人或直角坐标机器人带动堵头夹持机械手及拾取的堵头移动至铸管处，进行堵头的安装。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。