一种气动机械手的制作方法

1.本发明属于气动机械手领域，尤其涉及一种气动机械手。


背景技术：

2.在交通信号灯加工过程中常用到气动机械手对平板进行吸附转移，但常遇到平板凹凸不平，导致气动机械手的吸盘与平板相互作用的气密性较差，降低机械手对平板的吸附抓取能力。
3.针对上述问题可以采用更软的吸盘与平板配合，通过更软的吸盘产生较大的变形来适应平板的凹凸不平，进而保持吸盘对平板的吸附抓取能力。但是，此种方式因吸盘偏软不能承受较大负压而无法对较重的平板进行有效吸附抓取。或者此种方式通过增加吸力来克服因平板凹凸不平产生的漏气，从而导致能耗提高。
4.另外，平板的凹凸不平会使得不同吸盘对平板的吸力不同，进而会使得部分吸盘要承受较大的负载来有效发挥对平板的吸附抓取，平板会因其被有效吸附抓取的吸盘数量减少而具有掉落的风险。
5.本发明设计一种气动机械手解决如上问题。


技术实现要素：

6.为解决现有技术中的所述缺陷，本发明公开一种气动机械手，它是采用以下技术方案来实现的。
7.一种气动机械手，它包括机械臂、主臂、气动马达、支臂、滑杆、弹簧a、圆板、吸盘a、吸盘b、支撑机构，其中机械臂下端的主臂上具有四个支臂，每个支臂两端的滑槽a中均滑动有滑杆并安装有对滑杆复位的弹簧a；每个支臂上均具有在气动马达驱动下对滑杆限位的结构。
8.每个滑杆末端的圆板上均安装有吸盘a，吸盘a边沿安装有材质较其软的吸盘b，圆板上的抽气孔处安装有与抽气泵连接的抽气管；圆板上周向均匀安装有若干通过从内侧支撑吸盘a和吸盘b使吸盘b可以承受较大负压且使吸盘b有效适应凹凸不平平板并有效吸附抓取平板的支撑机构。
9.作为本技术的进一步改进，所述支撑机构包括支撑杆a、支撑杆b、弹簧b、摆轴、支撑板、涡簧，其中与吸盘a配合的弧形支撑杆a，支撑杆a内滑动有l型支撑杆b并安装有对支撑杆b复位的弹簧b；支撑杆b末端安装有与平板配合的摆轴，摆轴上旋转摆动有与吸盘b配合的支撑板并安装有对支撑杆摆动复位的涡簧；摆轴与支撑板之间具有在支撑杆b向支撑杆a内收缩一定幅度时对摆动一定幅度的支撑板锁定的结构。
10.作为本技术的进一步改进，所述支撑杆b滑动于支撑杆a外凸弧面上的滑槽b内，且支撑杆a的外径与支撑杆b的外径相等，保证支撑杆a和支撑杆b共同对在负压作用下发生形变的吸盘a形成有效支撑。
11.作为本技术的进一步改进，所述支撑杆b内摆轴轴向滑动有与滑槽b内触发杆a配
合的触发杆b并安装有对触发杆b复位的弹簧c；触发杆b末端安装有沿摆轴轴向伸缩的伸缩杆，伸缩杆内具有对其伸缩复位的弹簧d；伸缩杆运动于摆轴中且伸缩杆末端斜面与摆轴柱面上滑槽c内径向滑动的限位杆b的末端斜面配合，限位杆b与支撑板圆槽壁面周向均匀分布的限位槽b配合；限位杆b上嵌套有对其复位的弹簧e。摆轴上的卡块a与支撑板圆槽内壁的卡块b配合，保证支撑板在初始状态下与吸盘b内壁具有较小间隙并保证涡簧始终处于压缩状态。
12.作为本技术的进一步改进，所述伸缩杆由相互套接的外套和内杆组成；弹簧d位于外套中。
13.作为本技术的进一步改进，所述主臂内具有四个与支臂一一对应的齿轮，四个齿轮与主臂内滑动的齿条a啮合；每个支臂上均沿其长度方向滑动有与相应齿轮啮合的齿条b，齿条b两端均安装有与相应侧滑杆上限位槽a配合的限位杆a。
14.相对于传统的气动机械手，本发明中的八个吸盘a及相应吸盘b可以平板的凹凸，保证八个吸盘a及其吸盘b始终共同对凹凸不平的平板进行吸附抓取，避免八个吸盘a及相应吸盘b因平板凹凸不平而部分吸盘a及吸盘b承受平板的负载，保证平板不具有掉落风险。
15.本发明中每个吸盘a及相应吸盘b内周向均匀分布的支撑机构可以使得吸盘b有效适应被相应吸盘a及吸盘b吸附的平板凹凸不平部位，保证较软材质的吸盘b可以在支撑机构配合下承受较大的负压而对平板进行有效吸附抓取。本发明结构简单，具有较好的使用效果。
附图说明
16.图1是本发明整体示意图。
17.图2是本发明三个视角的剖面示意图。
18.图3是支臂、滑杆及限位杆a配合剖面示意图。
19.图4是吸盘a内结构剖面示意图。
20.图5是支撑机构及其剖面示意图。
21.图6是支撑机构局部剖面示意图。
22.图7是支撑板与摆轴配合剖面示意图。
23.图8是支撑杆a、支撑杆b、触发杆a及触发杆b配合剖面示意图。
24.图9是摆轴剖面示意图。
25.图10是支臂示意图。
26.图中标号名称：1、机械臂；2、主臂；3、齿条a；4、齿轮；5、气动马达；6、支臂；7、滑槽a；8、导套；9、齿条b；10、限位杆a；11、滑杆；12、限位槽a；13、限位块；14、弹簧a；15、圆板；16、抽气孔；17、抽气管；18、吸盘a；19、吸盘b；20、支撑机构；21、支撑杆a；22、滑槽b；23、导向槽a；24、触发杆a；25、支撑杆b；26、弹簧b；27、触发杆b；28、弹簧c；29、伸缩杆；30、外套；31、导向槽b；32、内杆；33、导向块b；34、弹簧d；35、摆轴；36、滑槽c；37、卡块a；38、支撑板；39、涡簧；40、卡块b；41、限位槽b；42、限位杆b；43、压簧环；44、弹簧e；45、导向块a。
具体实施方式
27.附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例
尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。
28.如图1、2、4所示，它包括机械臂1、主臂2、气动马达5、支臂6、滑杆11、弹簧a14、圆板15、吸盘a18、吸盘b19、支撑机构20，其中如图1、2、10所示，机械臂1下端的主臂2上具有四个支臂6，每个支臂6两端的滑槽a7中均滑动有滑杆11并安装有对滑杆11复位的弹簧a14；如图2、3所示，每个支臂6上均具有在气动马达5驱动下对滑杆11限位的结构。
29.如图3、4所示，每个滑杆11末端的圆板15上均安装有吸盘a18，吸盘a18边沿安装有材质较其软的吸盘b19，圆板15上的抽气孔16处安装有与抽气泵连接的抽气管17；圆板15上周向均匀安装有若干通过从内侧支撑吸盘a18和吸盘b19使吸盘b19可以承受较大负压且使吸盘b19有效适应凹凸不平平板并有效吸附抓取平板的支撑机构20。
30.如图5、6所示，所述支撑机构20包括支撑杆a21、支撑杆b25、弹簧b26、摆轴35、支撑板38、涡簧39，其中如图4、5、8所示，与吸盘a18配合的弧形支撑杆a21，支撑杆a21内滑动有l型支撑杆b25并安装有对支撑杆b25复位的弹簧b26；如图5、6、7所示，支撑杆b25末端安装有与平板配合的摆轴35，摆轴35上旋转摆动有与吸盘b19配合的支撑板38并安装有对支撑杆摆动复位的涡簧39；如图5、6所示，摆轴35与支撑板38之间具有在支撑杆b25向支撑杆a21内收缩一定幅度时对摆动一定幅度的支撑板38锁定的结构。
31.如图4、5、8所示，所述支撑杆b25滑动于支撑杆a21外凸弧面上的滑槽b22内，且支撑杆a21的外径与支撑杆b25的外径相等，保证支撑杆a21和支撑杆b25共同对在负压作用下发生形变的吸盘a18形成有效支撑。
32.如图5、6、9所示，所述支撑杆b25内摆轴35轴向滑动有与滑槽b22内触发杆a24配合的触发杆b27并安装有对触发杆b27复位的弹簧c28；触发杆b27末端安装有沿摆轴35轴向伸缩的伸缩杆29，伸缩杆29内具有对其伸缩复位的弹簧d34；伸缩杆29运动于摆轴35中且伸缩杆29末端斜面与摆轴35柱面上滑槽c36内径向滑动的限位杆b42的末端斜面配合，限位杆b42与支撑板38圆槽壁面周向均匀分布的限位槽b41配合；限位杆b42上嵌套有对其复位的弹簧e44。摆轴35上的卡块a37与支撑板38圆槽内壁的卡块b40配合，保证支撑板38在初始状态下与吸盘b19内壁具有较小间隙并保证涡簧39始终处于压缩状态。
33.如图6所示，所述伸缩杆29由相互套接的外套30和内杆32组成；弹簧d34位于外套30中。
34.如图1、2、3所示，所述主臂2内具有四个与支臂6一一对应的齿轮4，四个齿轮4与主臂2内滑动的齿条a3啮合；每个支臂6上均沿其长度方向滑动有与相应齿轮4啮合的齿条b9，齿条b9两端均安装有与相应侧滑杆11上限位槽a12配合的限位杆a10。
35.如图2所示，齿条b9滑动于支臂6上的导套8内。滑杆11上具有两个防止其在相应弹簧a14作用下脱离支臂6的限位块13。
36.如图8所示，支撑杆b25上对称安装有两个导向块a45，两个导向块a45分别滑动于滑槽b22内的两个导向槽a23内。
37.如图6所示，内杆32上对称安装有两个导向块b33，两个导向块b33分别滑动于外套30内壁的两个导向槽b31内。
38.如图3、5、6所示，弹簧a14、弹簧b26、弹簧c28及弹簧d34均为压缩弹簧。
39.如图6、7所示，涡簧39位于支撑板38内壁的环槽内。涡簧39一端与摆轴35连接，另一端与支撑板38连接。
40.如图3所示，弹簧a14嵌套于滑杆11上。弹簧a14一端与支臂6连接，另一端与圆板15连接。
41.如图5所示，弹簧b26一端与支撑杆b25连接，另一端滑槽b22内壁连接。
42.如图6所示，弹簧d34位于外套30中。弹簧d34一端与内杆32连接，另一端与外套30内壁连接。
43.如图6所示，弹簧e44位于滑槽c36内壁的环槽内。弹簧e44一端与环槽内壁连接，另一端与限位杆b42上的压簧环43连接。
44.本发明的工作流程：在初始状态，每个滑杆11均未被相应限位杆a10限位锁定，每个滑杆11上的限位块13均与相应支臂6相抵，弹簧a14处于压缩状态。支撑机构20中的支撑杆b25相对于相应支撑杆a21处于极限伸长状态，弹簧b26处于压缩状态，触发杆a24与触发杆b27相距一定间距，弹簧c28处于压缩状态，伸缩杆29内的弹簧d34处于压缩状态并处于其极限伸长状态，伸缩杆29的内杆32末端斜面与相应限位杆b42末端斜面相抵，限位杆b42未插入支撑板38内壁的限位槽b41对支撑板38进行限位，弹簧e44处于压缩状态。涡簧39处于压缩状态，卡块a37与卡块b40相抵。
45.在初始状态，支撑机构20中的支撑板38与相应吸盘b19的内壁之间具有较小间隙，支撑杆a21和相应支撑杆b25与相应吸盘a18的内壁之间具有较小间隙，且吸盘b19与支撑板38之间的间隙小于吸盘a18与支撑杆a21及支撑杆b25之间的间隙。
46.当需要使用本发明对平板进行吸附抓取时，机械臂1通过主臂2和支臂6带动八个吸盘a18及相应吸盘b19竖直向下与平板相抵。
47.如果平板表面光滑平整，那么，在八个吸盘b19同时与平板接触后，随着支臂6在机械臂1带动下继续下压，每个吸盘b19产生紧贴平板的形变。当吸盘b19内的全部摆轴35末端同时与平板相遇时，开启抽气泵，抽气泵通过抽气管17对每个吸盘a18及相应吸盘b19内的空间进行抽气，使得每个吸盘a18及相应吸盘b19内形成负压。
48.随着吸盘a18及吸盘b19内的负压增加及机械臂1带动支臂6的继续下移，每个吸盘a18所在的圆板15与平板之间的间距逐渐减小，每个吸盘a18内每个支撑机构20中的支撑杆b25均相对于相应支撑杆a21收缩，支撑杆a21内的弹簧a14被进一步压缩。吸盘b19进一步在负压作用下变形并带动其内的全部支撑机构20中的支撑板38绕相应摆轴35摆动，涡簧39进一步被压缩。
49.当每个吸盘b19内的全部支撑机构20中的触发杆a24与触发杆b27相遇并相互作用后，支撑机构20中的触发杆b27在支撑杆b25内运动一定幅度，弹簧c28被进一步压缩。触发杆b27通过伸缩杆29带动限位杆b42插入支撑板38内壁的相应限位槽b41内并对支撑板38形成锁定，弹簧d34和弹簧e44被进一步压缩。如果限位杆b42未插入限位槽b41内，那么随着吸盘a18内负压的增大及吸盘b19的继续变形，伸缩杆29被压缩弹簧d34被压缩，支撑板38在吸盘b19作用下继续微小摆动。当限位杆b42与限位槽b41相对时，限位杆b42在伸缩杆29内弹簧d34的作用下瞬间插入限位槽b41内对支撑板38锁定，弹簧e44被进一步压缩。
50.吸盘a18及相应吸盘b19内的全部的支撑机构20中的支撑板38被锁定后，吸盘a18内的全部支撑机构20对吸盘a18及吸盘b19形成有效支撑，当吸盘a18及吸盘b19内的负压达到要求值时停止抽气泵从吸盘a18内抽气，吸盘a18内的负压达到抓取平板进行转移的值，通过机械臂1带动八个吸盘a18及相应吸盘b19吸附抓取平板转移至目的位置。
51.如果平板表面凹凸不平，那么，在八个吸盘b19先后与平板接触后，随着支臂6在机械臂1带动下继续下压，每个吸盘b19产生紧贴平板的形变。当吸盘b19内的全部摆轴35末端先后全部与平板相遇后，开启抽气泵，抽气泵通过抽气管17对每个吸盘a18及相应吸盘b19内的空间进行抽气，使得每个吸盘a18及相应吸盘b19内形成负压。
52.随着吸盘a18及吸盘b19内的负压增加及机械臂1带动支臂6的继续下移，每个吸盘a18所在的圆板15与平板之间的间距逐渐减小，每个吸盘a18内每个支撑机构20中的支撑杆b25均相对于相应支撑杆a21收缩，支撑杆a21内的弹簧a14被进一步压缩。由于平板凹凸不平，每个吸盘a18内的每个支撑机构20的支撑杆b25相对于相应支撑杆a21的收缩量在相同的时间内不同。平板上凸起部位所对应的支撑机构20中的支撑杆b25相对于支撑杆a21的收缩量较多，而平板上凹下部位所对应的支撑机构20中的支撑杆b25相对于支撑杆a21的收缩量较少。
53.每个吸盘b19进一步在负压作用下变形并带动其内的全部支撑机构20中的支撑板38绕相应摆轴35摆动，涡簧39进一步被压缩。由于平板的凹凸不平导致吸盘b19内的每个支撑机构20中的支撑板38在吸盘b19作用下的摆动幅度不同。
54.当每个吸盘b19内的全部支撑机构20中的触发杆a24与触发杆b27相遇并相互作用后，支撑机构20中的触发杆b27在支撑杆b25内运动一定幅度，弹簧c28被进一步压缩。触发杆b27通过伸缩杆29带动限位杆b42插入支撑板38内壁的相应限位槽b41内并对支撑板38形成锁定，弹簧d34和弹簧e44被进一步压缩。如果限位杆b42未插入限位槽b41内，那么随着吸盘a18内负压的增大及吸盘b19的继续变形，伸缩杆29被压缩弹簧d34被压缩，支撑板38在吸盘b19作用下继续微小摆动。当限位杆b42与限位槽b41相对时，限位杆b42在伸缩杆29内弹簧d34的作用下瞬间插入限位槽b41内对支撑板38锁定，弹簧e44被进一步压缩。
55.由于平板凹凸不平，每个吸盘a18内在相同时间内收缩量较大的支撑机构20的支撑板38先被锁定，而在相同时间内收缩量较小的支撑机构20的支撑板38后被锁定。因后锁定的支撑机构20与平板上的凹下部位相对，支撑机构20在达到锁定前的收缩时间大于先被锁定的支撑机构20的收缩时间，从而使得与平板上凹下部位对应的支撑机构20所对应的吸盘b19的部位发生形变的程度更大，从而保证吸盘b19在平板上凹下部位产生有效的负压并被相应支撑板38支撑。
56.吸盘a18及相应吸盘b19内的全部的支撑机构20中的支撑板38被锁定后，吸盘a18内的全部支撑机构20对吸盘a18及吸盘b19形成有效支撑，当吸盘a18及吸盘b19内的负压达到要求值时停止抽气泵从吸盘a18内抽气，全部的吸盘a18及相应吸盘b19共同对凹凸不平的平板形成有效吸附抓取，吸盘a18内的负压达到抓取平板进行转移的值，通过机械臂1带动八个吸盘a18及相应吸盘b19吸附抓取平板转移至目的位置。在转移平板过程中，八个吸盘a18及相应吸盘b19因其与内部周向均匀分布的支撑机构20的配合而对平板共同形成吸附抓取，避免凹凸不平的平板因部分吸盘a18及相应吸盘b19对其进行有效吸附抓取而发生掉落。
57.综上所述，本发明的有益效果为：本发明中的八个吸盘a18及相应吸盘b19可以平板的凹凸，保证八个吸盘a18及其吸盘b19始终共同对凹凸不平的平板进行吸附抓取，避免八个吸盘a18及相应吸盘b19因平板凹凸不平而部分吸盘a18及吸盘b19承受平板的负载，保证平板不具有掉落风险。
58.本发明中每个吸盘a18及相应吸盘b19内周向均匀分布的支撑机构20可以使得吸盘b19有效适应被相应吸盘a18及吸盘b19吸附的平板凹凸不平部位，保证较软材质的吸盘b19可以在支撑机构20配合下承受较大的负压而对平板进行有效吸附抓取。