一种适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置及其应用的制作方法

本发明涉及一种适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置及其应用，特别涉及一种用于玻璃器皿加工生产线的特殊高温高粉尘环境的机械手，属于机械手技术领域。

背景技术：

玻璃器皿生产线要实现将脱模后的玻璃器皿拾取摆放到输送带以便进行下一步工艺流程的操作，通常有两种方法，一种是人工利用夹钳搬运操作，一种是机械手自动搬运操作。由于工作环境恶劣，劳动强度大，人工操作效率低，人工成本高，因此人工操作仅适用于小型加工作坊的小批量生产，不适用于企业大型流水作业。

利用机械手进行拾取摆放操作，如授权公告号为cn202781155u的实用新型专利所公开的一种用于传送玻璃器皿的高效安全机械手装置，与公告号为cn103395063a发明专利所公开的一种适用于玻璃器皿压制生产线的翻转式全自动机械手。上述方案都有一定的不足，如前者受气缸本身特性影响，动作冲击大，位移速度不可控，直接影响了拾取的可靠性，而且其存在一定安全隐患；后者在进行操作时翻转速度不能太快否则会将器皿甩出，这直接影响了机械手的工作效率；两者机械手自由度少，灵活性差，活动半径小限制了流水线的布置。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置。

本发明还提供上述一种适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置，包括由下而上依次设置底座、回转座、大臂、小臂和机械手；回转座位于底座上并通过设置在底座上的第一电机驱动旋转，大臂底部与回转座连接并通过设置在回转座上的第二电机驱动旋转，小臂底部与大臂顶部连接并通过设置在回转座上的第三电机驱动旋转，机械手与小臂顶部连接并通过设置在大臂上的第四电机驱动旋转。

优选的，所述底座为一圆柱体，第一电机安装于圆柱体内并通过第一减速器与回转座底部传动连接。

优选的，所述回转座上表面相对设置有两个立板，大臂底部位于两个立板之间，第二电机安装在立板一侧并通过第二减速器与大臂底部连接。

优选的，所述第三电机安装在立板另一侧并通过第三减速器与设置在大臂内的第一链轮传动连接，所述小臂内设置有第二链轮且第二链轮与小臂底部固定连接，第一链轮与第二链轮通过链条传动连接。

优选的，所述第一链轮的中心设有向外延伸的第一链轮轴，第一链轮轴一端贯穿大臂底部后与第三减速器连接、另一端通过轴承与大臂底部连接。

优选的，所述第二链轮的中心设有向外延伸的第二链轮轴，第二链轮轴贯穿小臂底部后两端与大臂顶部连接，且第二链轮轴与小臂底部固定连接。

优选的，所述第四电机安装在大臂上，第四电机通过第四减速器与设置在大臂内的第三链轮传动连接，小臂底部和顶部分别设置有第四链轮和第五链轮，第四链轮设置在第二链轮轴上；第五链轮的中心设有向外延伸的第三链轮轴，第三链轮轴的两端分别与小臂顶部连接且第三链轮轴还与机械手固定连接，第三链轮和第四链轮之间、第四链轮和第五链轮之间分别通过链条传动。

优选的，所述第二链轮轴的两端通过轴承与大臂顶部连接，第四链轮通过轴承安装在第二链轮轴上。

优选的，所述第一链轮、第二链轮、第三链轮、第五链轮均为单排链轮，所述第四链轮为双排链轮。

优选的，所述第三链轮轴的两端通过轴承与小臂顶部连接。

一种适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置的工作方法，包括以下步骤：

作业时，通过启动第一电机，第一电机运行驱动回转座在底座上旋转；通过启动第二电机，第二电机运行带动大臂绕第一链轮轴旋转；通过启动第三电机，第三电机运行带动第一链轮轴转动，第一链轮轴借助链条带动第二链轮轴转动，第二链轮轴转动的同时带动小臂绕第二链轮轴旋转；通过启动第四电机，第四电机运行带动第三链轮转动，第三链轮借助链条带动第四链轮转动，第四链轮借助链条带动第三链轮轴转动，第三链轮轴转动的同时带动机械手转动。

本发明的有益效果在于：

1.本四轴机械手装置的电机集中安装在底座、回转座、大臂的下部，降低了机械手的重心，减轻了机械手执行端重量，降低了驱动电机的负荷，减少了无用功消耗。

2.本四轴机械手装置采用链条传动，对高温高粉尘的工作环境耐受性好，维护保养方便，保证了机械手长时间工作的可靠性。

3.本四轴机械手装置具有四个自由度，动作灵活，臂展较长，操作半径大，可根据生产需求调整动作姿态，有利于降低生产成本，降低次品率，提高产品质量，提高生产效率，减轻工人劳动强度。

4.本发明四轴机械手装置结构简单、工作可靠、作业速度快、维护性好，可在高温高粉尘的特殊环境中使用来取放玻璃器皿，此外本发明并不局限于玻璃器皿生产，还可用于其他高温高粉尘生产环境对目标物体进行拾取摆放操作，应用范围广。

附图说明

图1为本发明四轴机械手装置的整体结构示意图；

图2为本发明四轴机械手装置的内部结构示意图；

其中：1、底座；2、回转座；3、大臂；4、小臂；5、机械手；6、第一电机；7、第二电机；8、第三电机；9、第四电机；10、第一减速器；11、第二减速器；12、第三减速器；13、第四减速器；14、第一链轮；15、链条；16、第二链轮；17、第三链轮；18、链条；19、第四链轮；20、链条；21、第五链轮；22、立板。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置，包括由下而上依次设置底座1、回转座2、大臂3、小臂4和机械手5；回转座2位于底座1上并通过设置在底座1上的第一电机6驱动旋转，大臂3底部与回转座2连接并通过设置在回转座2上的第二电机7驱动旋转，小臂4底部与大臂3顶部连接并通过设置在回转座2上的第三电机8驱动旋转，机械手5与小臂4顶部连接并通过设置在大臂3上的第四电机9驱动旋转。

其中，底座1为一圆柱体，第一电机6安装于圆柱体内腔并与第一减速器10连接，第一减速器10的输出轴直接与回转座2底部传动连接。第一电机6输出的动力经过第一减速器10减速后驱动回转座2转动，实现本发明四轴机械手的腰部动作。

回转座2的外形为一圆柱，在回转座2上表面相对安装有两个立板22，大臂3底部位于两个立板22之间，第二电机7安装在立板一侧并通过第二减速器11与大臂3底部连接，第二减速器11的输出轴直接与大臂底部外侧刚性连接，第二电机7通过第二减速器11直接驱动大臂3旋转。

第三电机8安装在立板另一侧且第三电机8的驱动轴穿过立板、大臂进入大臂内部与设置在大臂内部的第三减速器12传动连接，第三减速器12与设置在大臂内的第一链轮14通过第一链轮轴传动连接，第一链轮14与第一链轮轴为一体结构，第一链轮轴的另一端通过轴承与大臂3底部连接(大臂底部设有用于安装轴承的轴承座)；小臂4内设置有第二链轮16且第二链轮16与小臂4底部固定连接，第一链轮14与第二链轮16通过链条15传动连接。

第二链轮16的中心设有向外延伸的第二链轮轴，第二链轮轴贯穿小臂4底部后两端与大臂顶部通过轴承连接(大臂顶部设有相应的轴承座)，第二链轮轴与小臂4底部固定连接，则第二链轮轴在转动时可一并带动小臂4转动，从而实现由第三电机8通过第三减速器12、第一链轮14、链条15、第二链轮16驱动小臂4转动。

第四电机9安装在大臂3上，如图1所示，位于大臂外侧。第四电机9通过第四减速器13与设置在大臂3内的第三链轮17传动连接，小臂4底部和顶部分别设置有第四链轮19和第五链轮21，第四链轮19通过轴承安装在第二链轮轴上(第二链轮轴转动时不会带动第四链轮19转动)；第五链轮21的中心设有向外延伸的第三链轮轴，第三链轮轴的两端分别与小臂4顶部通过轴承连接(小臂顶部设有相应的轴承座)且第三链轮轴还与机械手5固定连接，第三链轮17和第四链轮19之间、第四链轮19和第五链轮21之间分别通过链条18、20传动。

本实施例四轴机械手装置的工作原理：

机械手装置工作时，机械手在气源的驱动下夹抓闭合，夹住玻璃器皿，通过控制各个驱动电机的转动调整机械手姿态，机械手移动玻璃器皿到指定位置，通过控制气源松开夹爪，放下玻璃器皿。

实施例2：

一种实施例1所述的适用于高温高粉尘环境的四轴机械手装置的工作方法，具体工作过程如下：

作业时，通过启动第一电机6，第一电机6运行通过第一减速器10驱动回转座2在底座1上旋转，可实现整个机械手装置的360度旋转；通过启动第二电机7，第二电机7运行通过第二减速器11带动大臂绕第一链轮轴旋转；通过启动第三电机8，第三电机8运行通过第三减速器12带动第一链轮轴转动，第一链轮轴借助链条带动第二链轮轴转动，第二链轮轴转动的同时带动小臂4绕第二链轮轴旋转；通过启动第四电机9，第四电机9运行通过第四减速器13带动第三链轮17转动，第三链轮17借助链条18带动第四链轮19转动，第四链轮19借助链条20带动第五链轮21和第三链轮轴转动，第三链轮轴转动的同时带动机械手5转动。

机械手5为现有产品，在气源的驱动下夹抓闭合。第一链轮14、第二链轮16、第三链轮17、第五链轮21均为单排链轮，第四链轮19为双排链轮，既通过链条18与第三链轮17连接，又通过链条20与第五链轮21连接，实现第四电机9的动力传递。