一种用于电石出炉的工作臂装置的制作方法

本发明涉及化工生产领域，尤其涉及一种用于电石出炉的工作臂装置。

背景技术：

碳酸钙又名电石，化工行业在读电石冶炼生产中，电石溶液的出炉是电石炉前作业的重要环节，在电石出炉作业中需要用到不同的出炉工具进行操作。化工企业一般采用人工出炉，部分企业采用机械化设备进行出炉作业，但是现有的设备结构复杂，机器庞大笨重，灵活性不高，使用时多有不便。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明公开了一种用于电石出炉的工作臂装置，其集齐具备工具快换可旋转的伸缩功能，整体结构简单紧凑、易于加工维护的高效工作的机器人工作臂，用于可工具快换完成伸缩、旋转等出炉动作需求。

本发明公开了一种用于电石出炉的工作臂装置，包括伸缩轨组、旋转滑座和夹持机构；所述旋转滑座设置在所述伸缩轨组上并可沿所述伸缩轨组作直线运动；所述夹持机构设置在所述旋转滑座上；所述伸缩轨组包括伸缩轨机架以及设置在所述伸缩轨机架内的支撑轨道、下压轨道和齿条；所述下压轨道设置在所述支撑轨道上方，所述下压轨道与所述支撑轨道之间形成滑轮通道；所述旋转滑座包括旋转模组、滑辗轮、驱动模组和驱动齿轮；所述旋转模组的两侧对称设置有所述滑辗轮，所述滑辗轮卡入至所述滑轮通道中；所述驱动齿轮与所述齿条啮合，所述驱动模组可带动所述驱动齿轮转动。

作为本发明的进一步改进，所述滑辗轮靠近所述旋转模组的一端设置有限位凸起，所述限位凸起位于所述支撑轨道和所述下压轨道的内侧面以内。

作为本发明的进一步改进，所述伸缩轨组还包括加强块，所述加强块横截面为“c”形，所述加强块的上端和下端均设置有向外凸出的加强部，所述加强块上端的加强部与所述下压轨道固定，所述加强块下端的加强部与所述支撑轨道固定。

作为本发明的进一步改进，所述伸缩轨机架的横截面为“凹”字形。

作为本发明的进一步改进，所述旋转模组包括基座、内轴、拉杆、夹持动力机构和旋转动力机构；所述基座和所述内轴均为中空，所述内轴穿过所述基座并且所述内轴的外端伸出至所述基座外，所述内轴的内端与所述旋转动力机构连接，所述夹持机构设置在所述内轴的外端；所述拉杆穿过所述内轴并且所述拉杆的外端与所述夹持机构连接，所述拉杆的内端与所述夹持动力机构连接，所述拉杆与所述旋转动力机构动力连接；所述旋转动力机构可带动所述内轴和所述拉杆在所述基座内同步转动；所述夹持动力机构可带动所述拉杆沿所述内轴的轴线运动。

作为本发明的进一步改进，所述夹持动力机构包括气缸、推板和旋转解耦组件，所述气缸设置在所述基座上，所述气缸的活塞杆与所述推板固定，所述推板通过所述旋转解耦组件与所述拉杆的内端连接。

作为本发明的进一步改进，所述旋转解耦组件包括轴承座、内套筒和双向推力球轴承或配对单列圆锥滚子轴承；所述轴承座的一侧与所述推板固定，所述双向推力球轴承或配对单列圆锥滚子轴承设置在所述轴承座内，所述拉杆穿过所述双向推力球轴承或配对单列圆锥滚子轴承，所述拉杆的内端处设置有向外凸出的卡环，所述拉杆表面设置有环槽，所述环槽的位置位于所述双向推力球轴承或配对单列圆锥滚子轴承内，所述内套筒位于所述环槽内并且套设在所述拉杆外。

作为本发明的进一步改进，所述旋转动力机构包括旋转动力模组、同步带轮和同步带，所述内轴的内端与所述同步带轮固定，所述拉杆穿过所述同步带轮，所述旋转动力模组设置有主动轮，所述主动轮通过所述同步带与所述同步带轮动力连接，所述旋转动力模组通过带动所述主动轮转动来使所述同步带轮转动。

作为本发明的进一步改进，所述旋转动力机构包括旋转动力模组、同步链轮和同步链条，所述内轴的内端与所述同步链轮固定，所述拉杆穿过所述同步链轮，所述旋转动力模组设置有主动轮，所述主动轮通过所述同步链条与所述同步链轮连接，所述旋转动力模组通过带动所述主动轮转动来使所述同步链轮转动。

作为本发明的进一步改进，所述夹持机构包括环形安装板、拉拔头、多根连杆、多个斜滑座和多个斜滑块；所述环形安装板设置在所述内轴的外端，多个所述斜滑座均匀设置在所述环形安装板内侧面，所述斜滑座设置滑槽，所述滑槽与所述内轴中心轴线之间的夹角大于等于30°，相邻的所述斜滑座的滑槽之间的距离由外向内逐渐减小；所述斜滑块卡设在所述滑槽中并可沿所述滑槽移动；所述连杆的一端与所述斜滑块铰接，所述连杆的另一端与所述拉拔头铰接；所述拉拔头与所述拉杆连接。本发明的一种用于电石出炉的工作臂装置结构简单，整体结构简单紧凑，可以实现工具的快速切换，可带动工具完成伸缩旋转的出炉作业要求，高效稳定。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是本发明中伸缩轨组的示意图。

图2是本发明中伸缩轨机架的示意图。

图3是本发明中伸缩轨组的侧视图。

图4是本发明中旋转滑座的示意图。

图5是本发明中旋转滑座的剖视图。

图6是本发明中夹持机构的示意图。

图7是本发明中夹持机构夹持状态时的示意图。

图8是本发明中旋转解耦组件的部分剖视图。

图9是图8的部分放大示意图。

具体实施方式

请参阅图1-9，本发明公开了一种用于电石出炉的工作臂装置，包括伸缩轨组、旋转滑座和夹持机构；所述旋转滑座设置在所述伸缩轨组上并可沿所述伸缩轨组作直线运动；所述夹持机构设置在所述旋转滑座上；所述伸缩轨组包括伸缩轨机架111以及设置在所述伸缩轨机架111内的支撑轨道112、下压轨道113和齿条12；所述下压轨道113设置在所述支撑轨道112上方，所述下压轨道113与所述支撑轨道112之间形成滑轮通道；所述旋转滑座包括旋转模组、滑辗轮151、驱动模组152和驱动齿轮153；所述旋转模组的两侧对称设置有所述滑辗轮151，所述滑辗轮151卡入至所述滑轮通道中；所述驱动齿轮153与所述齿条12啮合，所述驱动模组152可带动所述驱动齿轮153转动。所述齿轮与所述驱动模组152动力连接，所述驱动模组152与所述旋转模组相对固定，所述驱动模组152带动所述驱动齿轮153正转或反转，所述驱动齿轮153与所述齿条12相对转动，从而带动整个所述旋转滑座前进或后退。

所述伸缩轨机架111的横截面为“凹”字形，所述伸缩轨机架111上端开口，所述伸缩轨机架111内壁两侧对称设置有所述滑轮通道，所述旋转模组两侧的滑辗轮151分别卡入至所述伸缩轨机架111内的滑轮通道中。

所述下压轨道113在上方对所述滑辗轮151进行限位，所述支撑轨道112为所述滑辗轮151提供支撑，所述滑辗轮151所述旋转模组的一端设置有限位凸起1511，所述限位凸起1511位于所述支撑轨道112和所述下压轨道113的内侧面以内。所述限位凸起1511向远离所述滑辗轮151轴线的方向凸出，使得所述限位凸起1511形成与所述滑辗轮151同轴线的环形凸起，通过这样的设置，使得滑辗轮151在运动的过程中不会脱离滑轮通道，保证了工作过程的稳定。所述支撑轨道112上设置有行程开关，用于控制所述旋转滑座的运动行程。

本实施例中，所述伸缩轨组还包括加强块13，所述加强块13横截面为“c”形，所述加强块13的上端和下端均设置有向外凸出的加强部，所述加强块13上端的加强部与所述下压轨道113固定，所述加强块13下端的加强部与所述支撑轨道112固定。所述加强块13上端的加强部与所述下压轨道113通过螺栓紧固件连接固定，所述加强块13上端的加强部和下端的加强部向外凸出共同形成半包围空间，将所述支撑轨道112和下压轨道113包围在所述加强块13内，使得所述支撑轨道112与所述下压轨道113之间相对固定，避免滑辗轮151移动过程中可能产生的翘尾现象影响作业，保证运行稳固。

所述伸缩轨组还包括连接座14，所述连接座14向下凸出设置在所述伸缩轨机架111的底部，本实施例中，所述连接座14为焊接板部件，其一侧垂直固定在所述伸缩轨机架111底部，所述连接座14设置有连接孔，所述连接孔周围均匀设置有螺栓孔。所述连接座14用于与多自由度机械臂连接。

所述旋转模组包括基座10、内轴21、拉杆22、夹持动力机构和旋转动力机构；所述基座10和所述内轴21均为中空，所述内轴21穿过所述基座10并且所述内轴21的外端伸出至所述基座10外，所述内轴21的内端与所述旋转动力机构连接，所述夹持机构设置在所述内轴21的外端；所述拉杆22穿过所述内轴21并且所述拉杆22的外端与所述夹持机构连接，所述拉杆22的内端与所述夹持动力机构连接，所述拉杆22与所述旋转动力机构动力连接；所述旋转动力机构可带动所述内轴21和所述拉杆22在所述基座10内同步转动；所述夹持动力机构可带动所述拉杆22沿所述内轴21的轴线运动。所述夹持动力机构通过带动所述拉杆22沿所述内轴21运动来向所述夹持机构提供夹持力，所述旋转动力机构可在所述夹持机构夹持工具时带动所述夹持机构转动，并且不用担心电器线缆缠绕的问题。

所述基座10为圆筒状，其两端开口分别为入口和出口，所述旋转动力机构和夹持动力机构均设置在所述基座10的入口端，所述夹持机构设置在所述基座10的出口端。所述基座10内设置有轴承，所述内轴21承托在该轴承内，以便所述内轴21相对所述基座10转动。

所述内轴21的大部分位于所述基座10内，所述内轴21的外端从所述基座10的出口伸出，所述内轴21的内端位于所述基座10的入口处，所述内轴21中空用于容置所述拉杆22。

所述拉杆22为主要的动力传输部件，用于实现夹持力的传输。所述内轴21与所诉拉杆22之间设置有直线轴承61，该直线轴承61用于支撑所述拉杆22沿所述内轴21的轴线方向运动。

所述夹持动力机构包括气缸31、推板32和旋转解耦组件33，所述气缸31设置在所述基座10上，所述气缸31的活塞杆与所述推板32固定，所述推板32通过所述旋转解耦组件33与所述拉杆22的内端连接。所述气缸31固定在所述基座10上，所述气缸31的活塞杆的运动方向与所述内轴21的轴线方向平行，所述气缸31的活塞杆的伸出端与所述推板32固定，所述推板32同时固定有所述旋转解耦组件33，所述旋转解耦组件33与所述拉杆22的内端连接。所述气缸31的活塞杆伸出或收回时，可以通过推杆和所述旋转解耦组件33带动所述拉杆22沿所述内轴21的轴线移动。

所述旋转动力机构包括旋转动力模组41、同步带轮42和同步带43，所述内轴21的内端与所述同步带轮42固定，所述拉杆22穿过所述同步带轮42，所述旋转动力模组41设置有主动轮，所述主动轮通过所述同步带43与所述同步带轮42动力连接，所述旋转动力模组41通过带动所述主动轮转动来使所述同步带轮42转动。在其它实施例中，所述旋转动力机构包括旋转动力模组、同步链轮和同步链条，所述内轴的内端与所述同步链轮固定，所述拉杆穿过所述同步链轮，所述旋转动力模组设置有主动轮，所述主动轮通过所述同步链条与所述同步链轮连接，所述旋转动力模组通过带动所述主动轮转动来使所述同步链轮转动。

所述夹持机构包括夹具套筒头56、环形安装板51、拉拔头52、多根连杆53、多个斜滑座54和多个斜滑块55；所述环形安装板51设置在所述内轴21的外端，多个所述斜滑座54均匀设置在所述环形安装板51内侧面，所述斜滑座54设置滑槽541，所述滑槽541与所述内轴21中心轴线之间的夹角大于等于30°，本实施例中，所述滑槽541与所述内轴21中心轴线之间的夹角为45°。相邻的所述斜滑座54的滑槽541之间的距离由外向内逐渐减小；所述斜滑块55卡设在所述滑槽541中并可沿所述滑槽541移动；所述连杆53的一端与所述斜滑块55铰接，所述连杆53的另一端与所述拉拔头52铰接；所述拉拔头52与所述拉杆22连接。所述夹具套筒头56设置在所述环形安装板51的外端面。本实施例中，所述夹持机构共设置有四个所述斜滑座54和四个所述斜滑块55。

每个所述斜滑座54的表面设置有两块对称设置的l形卡板，两块所述l形卡板弯折处之间形成所述滑槽541。所述斜滑块55包括滑板551和立板552，所述立板552垂直设置在所述滑板551的表面，所述滑板551卡设在所述滑槽541中，所述立板552靠近所述拉杆22轴线的侧面设置有夹紧槽553。所述夹紧槽553的横截面为弧形，四个所述斜滑块55的夹紧槽553相互靠近后形成的夹紧空间用于容置作业工具的插销式夹头。

所述夹具套筒头56与所述环形安装板51形成的空间用于容纳夹持机构的其它部件，防止部件大面积外露而积尘，同时使得结构紧凑。

所述旋转解耦组件包括轴承座331、双向推力球轴承332和内套筒333；所述轴承座331的一侧与所述推板固定，所述双向推力球轴承332设置在所述轴承座331内，所述拉杆22穿过所述双向推力球轴承332，所述拉杆22的内端处设置有向外凸出的卡环221，所述拉杆22表面设置有环槽222，所述环槽222的位置位于所述双向推力球轴承332内，所述内套筒333位于所述环槽222内并且套设在所述拉杆22外。所述卡环221向外凸出并且其直径比所述拉杆22的直径大，所述内套筒333与所述双向推力球轴承332的垫环334套设在所述拉杆22位于所述环槽222的一段的外表面。在所述轴承座331靠近所述夹持机构的一侧还设置有端板335。当所述气缸的活塞杆伸出时，带动所述推板伸出，所述推板带动所述轴承座331和所述双向推力球轴承332移动，带动所述垫环334和内套筒333顶推所述卡环221，从而带动所述拉杆22向与所述夹持机构相反的方向移动，从而使所述夹持机构处于夹持状态。同理，当所述气缸的活塞杆收回时，带动所述拉杆22向所述夹持机构移动，使所述夹持机构松开。在其它实施例中，所述双向推力球轴承可以替换为配对单列圆锥滚子轴承。

所述旋转解耦组件33内设置有双向推力球轴承，所述拉杆22的端部卡设在所述双向推力球轴承中。所述旋转解耦组件33的设置可以将拉杆22的拉夹动作与旋转动作隔开，使得拉杆22在旋转时可以维持拉紧状态，实现可解耦旋转的夹持伸缩动作主要目的功能。因旋转解耦组件33的存在，夹持机构的夹持动作和旋转互不影响，故在工具需要旋转作业时，所述旋转动力模组41通过同步带43带动所述同步带轮42旋转，即可使相连的旋转内轴21带动所述夹具套筒头56及工具同步旋转。

本装置采用相对固定轨道和移动旋转滑座的形式进行伸缩，并将工具夹持机构内置于所述内轴21中以实现具备工具快速切换可旋转的伸缩全部功能，结构紧凑。所述旋转滑座在水平轴线平面两侧均设置滑辗轮151，在伸缩轨组两侧上安装平面滑轨，组合成轨道辗轮形式实现伸缩的直线滑动，并在滑辗轮151上方增加下压滑轨平面，从而具备避免切换工具后产生倾覆的可能。本装置的旋转滑座集合了伸缩、旋转及拉夹等的动力单元，旋转内轴21融合夹持机构为一体，内轴21的外端为夹具套筒头56，内齿夹持机构以确保工具稳固。本装置的夹持机构通过气缸31伸缩动作以拉动或顶开沿滑槽541安装的斜滑块55完成工具的轴向拉紧和径向夹持。拉杆22可以随着内轴21转动，利用旋转解耦组件33进行耦合拉拔、解耦旋转功能，完美避免旋转对伸缩驱动的电器件造成影响。

本发明的一种用于电石出炉的工作臂装置结构简单，整体结构简单紧凑，可以实现工具的快速切换，可带动工具完成伸缩旋转的出炉作业要求，高效稳定。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。