全文摘要
一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，属于工业自动化技术领域。两根摆臂轴与基座转动连接，每根摆臂轴的两端各开有一个连杆轴穿插孔，四根连杆轴穿插四个连杆轴穿插孔，每根连杆轴的下端均连接有杆端关节轴承，四个杆端关节轴承均转动连接有同一根横杠，每根连杆轴上端由内至外套装有离合器滚珠支架和离合器活动环，离合器滚珠支架和离合器活动环间隔有空间，离合器滚珠支架和连杆轴的上端对应位置均设有供多个滚珠嵌入的环槽，滚珠限位环安装在离合器滚珠支架的环槽内限位多个滚珠。本实用新型能对机械手与抓取物料的刚性碰撞进行缓冲，降低噪音，提高设备寿命及可靠性；还能在翻转烘焙模具失效的情况下自动脱落，从而对机械手进行机械性保护。
主设计要求
1.一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，包括基座(5)、横杠(12)、两根摆臂轴(14)、四根连杆轴(10)、四个离合触发环(8)、四个离合器活动环(6)、四个上弹簧(7)、四个下弹簧(9)、四个离合器滚珠支架(16)、四个限位弹簧(17)、多个滚珠(18)、四个固定环(19)、四个滚珠限位环(20)及四个杆端关节轴承(13)；所述基座(5)设有两个贯通孔，所述两个贯通孔平行设置，所述两根摆臂轴(14)穿插在所述两个贯通孔中，并与所述基座(5)转动连接，每根摆臂轴(14)的两端各开有一个连杆轴穿插孔(14-1)，所述四根连杆轴(10)穿插所述四个连杆轴穿插孔(14-1)，每根连杆轴(10)的下端均连接有杆端关节轴承(13)，所述四个杆端关节轴承(13)均转动连接有同一根横杠(12)；在每根连杆轴(10)的上端由内至外套装有所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)，且所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)间隔有空间，所述离合器滚珠支架(16)和连杆轴(10)的上端对应位置均设有供所述多个滚珠(18)嵌入的环槽，所述滚珠限位环(20)安装在所述离合器滚珠支架(16)的环槽内限位所述多个滚珠(18)，所述多个滚珠(18)通过嵌入连杆轴(10)上的环槽限位所述连杆轴(10)，限位弹簧(17)轴向设置在所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)间的所述空间中，且所述限位弹簧(17)的上下两端分别接触所述离合器滚珠支架(16)的上端设有的外台肩和所述离合器活动环(6)的内台肩，所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)的下端之间留有开口向下的环槽，所述固定环(19)设置于所述开口向下的环槽中与所述离合器滚珠支架(16)过盈配合，每根连杆轴(10)上均套装有离合触发环(8)，所述离合触发环(8)位于所述离合器活动环(6)的下方，且所述离合触发环(8)的下端接触对应的连杆轴穿插孔(14-1)的上表面，所述上弹簧(7)套入所述连杆轴(10)上，所述上弹簧(7)的下端接触对应的连杆轴穿插孔(14-1)上端面，上弹簧(7)的上端接触所述离合器滚珠支架(16)的下端面，所述每根连杆轴(10)上均套有下弹簧(9)，所述下弹簧(9)的上端接触对应的连杆轴穿插孔(14-1)下端面，下弹簧(9)的下端设置在连杆轴(10)下部设有的台肩端面上。
设计方案
1.一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，包括基座(5)、横杠(12)、两根摆臂轴(14)、四根连杆轴(10)、四个离合触发环(8)、四个离合器活动环(6)、四个上弹簧(7)、四个下弹簧(9)、四个离合器滚珠支架(16)、四个限位弹簧(17)、多个滚珠(18)、四个固定环(19)、四个滚珠限位环(20)及四个杆端关节轴承(13)；
所述基座(5)设有两个贯通孔，所述两个贯通孔平行设置，所述两根摆臂轴(14)穿插在所述两个贯通孔中，并与所述基座(5)转动连接，每根摆臂轴(14)的两端各开有一个连杆轴穿插孔(14-1)，所述四根连杆轴(10)穿插所述四个连杆轴穿插孔(14-1)，每根连杆轴(10)的下端均连接有杆端关节轴承(13)，所述四个杆端关节轴承(13)均转动连接有同一根横杠(12)；
在每根连杆轴(10)的上端由内至外套装有所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)，且所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)间隔有空间，所述离合器滚珠支架(16)和连杆轴(10)的上端对应位置均设有供所述多个滚珠(18)嵌入的环槽，所述滚珠限位环(20)安装在所述离合器滚珠支架(16)的环槽内限位所述多个滚珠(18)，所述多个滚珠(18)通过嵌入连杆轴(10)上的环槽限位所述连杆轴(10)，限位弹簧(17)轴向设置在所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)间的所述空间中，且所述限位弹簧(17)的上下两端分别接触所述离合器滚珠支架(16)的上端设有的外台肩和所述离合器活动环(6)的内台肩，所述离合器滚珠支架(16)和所述离合器活动环(6)的下端之间留有开口向下的环槽，所述固定环(19)设置于所述开口向下的环槽中与所述离合器滚珠支架(16)过盈配合，每根连杆轴(10)上均套装有离合触发环(8)，所述离合触发环(8)位于所述离合器活动环(6)的下方，且所述离合触发环(8)的下端接触对应的连杆轴穿插孔(14-1)的上表面，所述上弹簧(7)套入所述连杆轴(10)上，所述上弹簧(7)的下端接触对应的连杆轴穿插孔(14-1)上端面，上弹簧(7)的上端接触所述离合器滚珠支架(16)的下端面，所述每根连杆轴(10)上均套有下弹簧(9)，所述下弹簧(9)的上端接触对应的连杆轴穿插孔(14-1)下端面，下弹簧(9)的下端设置在连杆轴(10)下部设有的台肩端面上。
2.根据权利要求1所述的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，所述机械手末端多自由度缓冲防撞机构还包括两个滑动轴套(15)，所述两个滑动轴套(15)与所述两根摆臂轴(14)配合形成转动副，所述两根摆臂轴(14)通过两个滑动轴套(15)与所述基座(5)转动连接，两个滑动轴套(15)与基座(5)的两个贯通孔固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，所述离合器活动环(6)的下端面和所述离合触发环(8)的上端面尺寸相一致。
4.根据权利要求1所述的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，所述上弹簧(7)和所述下弹簧(9)均设有预紧力，且预紧力相同。
5.根据权利要求1所述的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，所述四个杆端关节轴承(13)两两一组，且两组杆端关节轴承(13)相对所述横杠(12)的中线对称设置。
6.根据权利要求1所述的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，所述每根摆臂轴(14)上的两个连杆轴穿插孔(14-1)的轴向方向相互平行。
7.根据权利要求5所述的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，所述横杠(12)两端连接有两个用于限位所述两组杆端关节轴承(13) 的轴固定环(11)。
8.根据权利要求1所述的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，所述四个滚珠限位环(20)的侧壁上均设有一个贯通所述侧壁两端面的开口，每个所述滚珠限位环(20)开口的两端均设有半圆形凹坑，当每个滚珠限位环(20)开口的两端相对齐时，两个所述半圆形凹坑组成一个滚珠安装孔(20-1)，滚珠限位环(20)的侧壁上还设有多个滚珠安装孔(20-1)，所有所述滚珠安装孔(20-1)均布设置在滚珠限位环(20)的圆周侧壁上。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于工业自动化技术领域，具体涉及一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构。
背景技术
工业自动化应用领域中，机械手广泛应用于物料抓取移动中，而在工业生产过程中，生产效率要求物料以输送方式进行。常规应用场合，物料与输送系统刚性连接。对于物料与输送系统刚性连接情况下机械手的抓取移动，则面临抓取接触临界条件下机械手末端与物料的碰撞问题、失效条件下机械手与物料及输送系统的干涉保护问题。如烘焙食品生产工业应用中，生产工艺要求对烘焙模具多次翻转，由于烘焙模具重量大、温度高、烘焙生产效率要求高等特点，因此需要引入机械手参与自动化生产流程。其应用所面临的问题如图1所示：烘焙模具与输送系统采用单一旋转自由度刚性连接，烘焙模具相对于输送系统翻转，旋转轴垂直于输送系统移动方向且平行于输送系统平面，同时烘焙模具与输送系统整体水平移动。机械手通过末端机构与烘焙模具进行接触，按照设计轨迹对烘焙模具进行牵引翻转。
在正常运行条件下，烘焙模具与末端机构进行刚性接触，导致机构噪音大，烘焙模具与末端机构接触点在长期运行条件下容易出现点蚀、变形甚至断裂。机械手内部的滚珠丝杠、减速机等传动机构的损坏。
在失效情况下，由于输送系统惯量大，减速缓慢；机械手运动空间局限等问题点。当输送系统携烘焙模具1运动到机械手死区空间，则机械手与输送系统出现干涉并导致破坏性损毁。
上述及类似上述情况为本专利需要解决的问题点。
实用新型内容
为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，通过设置一套离合器滚珠结构，使当输送系统携烘焙模具运动到机械手死区空间时，防撞机构能够自动脱离，机械手从而免遭损坏。
本实用新型解决上述技术问题，采取的技术方案是：
一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，其特征在于，包括基座、横杠、两根摆臂轴、四根连杆轴、四个离合触发环、四个离合器活动环、四个上弹簧、四个下弹簧、四个离合器滚珠支架、四个限位弹簧、多个滚珠、四个固定环、四个滚珠限位环及四个杆端关节轴承；
所述基座设有两个贯通孔，所述两个贯通孔平行设置，所述两根摆臂轴穿插在所述两个贯通孔中，并与所述基座转动连接，每根摆臂轴的两端各开有一个连杆轴穿插孔，所述四根连杆轴穿插所述四个连杆轴穿插孔，每根连杆轴的下端均连接有杆端关节轴承，所述四个杆端关节轴承均转动连接有同一根横杠；
在每根连杆轴的上端由内至外套装有所述离合器滚珠支架和所述离合器活动环，且所述离合器滚珠支架和所述离合器活动环间隔有空间，所述离合器滚珠支架和连杆轴的上端对应位置均设有供所述多个滚珠嵌入的环槽，所述滚珠限位环安装在所述离合器滚珠支架的环槽内限位所述多个滚珠，所述多个滚珠通过嵌入连杆轴上的环槽限位所述连杆轴，限位弹簧轴向设置在所述离合器滚珠支架和所述离合器活动环间的所述空间中，且所述限位弹簧的上下两端分别接触所述离合器滚珠支架的上端设有的外台肩和所述离合器活动环的内台肩，所述离合器滚珠支架和所述离合器活动环的下端之间留有开口向下的环槽，所述固定环设置于所述开口向下的环槽中与所述离合器滚珠支架过盈配合，每根连杆轴上均套装有离合触发环，所述离合触发环位于所述离合器活动环的下方，且所述离合触发环的下端接触对应的连杆轴穿插孔的上表面，所述上弹簧套入所述连杆轴上，所述上弹簧的下端接触对应的连杆轴穿插孔上端面，上弹簧的上端接触所述离合器滚珠支架的下端面，所述每根连杆轴上均套有下弹簧，所述下弹簧的上端接触对应的连杆轴穿插孔下端面，下弹簧的下端设置在连杆轴下部设有的台肩端面上。
本实用新型的有益效果：本实用新型提出的一种机械手末端自由度缓冲防撞机构，通过增加末端多自由度缓冲防撞机构对机械手与抓取物料的刚性碰撞进行缓冲，降低噪音，提高设备寿命及可靠性；本实用新型在翻转烘焙模具失效的情况下，可以自动脱落，从而对机械手进行机械性保护，弥补程序保护可靠性差的不足，降低设备损毁概率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是背景技术中，机械手参与自动化生产流程的示意图。图中，1为烘焙模具，2为输送系统，3为机械手，4为末端机构；
图2是本实用新型的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构的立体示意图；
图3是本实用新型的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构的剖面图；
图4是本实用新型的一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构的滚珠限位环的结构示意图；
图5是图2的A处局部放大图；
图6是图2的B处局部放大图；
图7是图3的C或E处局部放大图；
图8是图3的D处局部放大图。
图2-图8中零部件标号及名称如下：
5为基座，6为离合器活动环，7为上弹簧，8为离合触发环，9为下弹簧，10为连杆轴，11为轴固定环，12为横杠，13为杆端关节轴承，14为摆臂轴， 14-1为连杆轴穿插孔，15为滑动轴套，16为离合器滚珠支架，17为限位弹簧， 18为滚珠，19为固定环，20为滚珠限位环。
具体实施方式
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地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
具体实施方式一：参照图2-图8所示，本实施方式提供了一种机械手末端多自由度缓冲防撞机构，包括基座5、横杠12、两根摆臂轴14、四根连杆轴 10、四个离合触发环8、四个离合器活动环6、四个上弹簧7、四个下弹簧9、四个离合器滚珠支架16、四个限位弹簧17、多个滚珠18、四个固定环19、四个滚珠限位环20及四个杆端关节轴承13；
所述基座5设有两个贯通孔，所述两个贯通孔平行设置，所述两根摆臂轴14穿插在所述两个贯通孔中，并与所述基座5转动连接，每根摆臂轴14 的两端各开有一个连杆轴穿插孔14-1，所述四根连杆轴10穿插所述四个连杆轴穿插孔14-1，每根连杆轴10的下端均连接有杆端关节轴承13，所述四个杆端关节轴承13均转动连接有同一根横杠12；
在每根连杆轴10的上端由内至外套装有所述离合器滚珠支架16和所述离合器活动环6，且所述离合器滚珠支架16和所述离合器活动环6间隔有空间，所述离合器滚珠支架16和连杆轴10的上端对应位置均设有供所述多个滚珠18嵌入的环槽，所述滚珠限位环20安装在所述离合器滚珠支架16的环槽内限位所述多个滚珠18，所述多个滚珠18通过嵌入连杆轴10上的环槽限位所述连杆轴10，限位弹簧17轴向设置在所述离合器滚珠支架16和所述离合器活动环6间的所述空间中，且所述限位弹簧17的上下两端分别接触所述离合器滚珠支架16的上端设有的外台肩和所述离合器活动环6的内台肩，所述离合器滚珠支架16和所述离合器活动环6的下端之间留有开口向下的环槽，所述固定环19设置于所述开口向下的环槽中与所述离合器滚珠支架16 过盈配合，每根连杆轴10上均套装有离合触发环8，所述离合触发环8位于所述离合器活动环6的下方，且所述离合触发环8的下端接触对应的连杆轴穿插孔14-1的上表面，所述上弹簧7套入所述连杆轴10上，所述上弹簧7 的下端接触对应的连杆轴穿插孔14-1上端面，上弹簧7的上端接触所述离合器滚珠支架16的下端面，所述每根连杆轴10上均套有下弹簧9，所述下弹簧9的上端接触对应的连杆轴穿插孔14-1下端面，下弹簧9的下端设置在连杆轴10下部设有的台肩端面上。
设置下弹簧9可以辅助上弹簧7，两种弹簧同时作业，使得本机构复位及缓冲效果更加有保障。
在正常模式情况下，如图1、图2所示，烘焙模具1与横杠12接触，由于上弹簧7的存在，本缓冲防撞机构能够向上位移，在位移期间，上弹簧7拉伸积蓄势能，一方面能够在烘焙模具1和机械手3之间形成缓冲作用，另一方面可以使本缓冲防撞机构在完成烘焙模具1的翻转后复位。
在失效模式情况下，如图1、图2所示，烘焙模具1与横杠12接触，运动至机械手3的死区空间，此时机械手3继续钩住横杠12带动整个缓冲防撞机构出现较大横向位移，缓冲防撞机构向下运动并压缩上弹簧7，压缩至离合触发环8 接触离合器活动环6端面，离合器滚珠支架16从所在的连杆轴10脱离，从而多个滚珠18从连杆轴10脱离，失去对连杆轴10的限位效果。多个滚珠18脱离后，通过下弹簧9回复力，横杠12、四个连杆轴10、四个杆端关节轴承13、两个轴固定环11等作为整体机构从两个摆臂轴14脱离，从而保护机械手3。
具体实施方式二：如图2所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述机械手末端多自由度缓冲防撞机构还包括两个滑动轴套 15，所述两个滑动轴套15与所述两根摆臂轴14配合形成转动副，所述两根摆臂轴14通过两个滑动轴套15与所述基座5转动连接，两个滑动轴套15 与基座5的两个贯通孔固定连接。
两个滑动轴套15可以使两根摆臂轴14与基座5的转动连接更顺滑，使频繁的转动作业更顺畅。
具体实施方式三：如图2、图3所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述离合器活动环6的下端面和所述离合触发环8的上端面尺寸相一致。
离合器活动环6的下端面和离合触发环8的上端面尺寸相一致有助于本机构在失效模式下，离合器活动环6的下端面和离合触发环8的上端面能够接触盖合，使得本机构能够准确脱离机械手。
具体实施方式四：如图2、图3所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述上弹簧7和所述下弹簧9均设有预紧力，且预紧力相同。
具体实施方式五：如图2所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述四个杆端关节轴承13两两一组，且两组杆端关节轴承13相对所述横杠12的中线对称设置。
由于四个连杆轴穿插孔14-1两两位于同一侧，因此顺带的，四个连杆轴10 同样两两一侧，四个杆端关节轴承13也同样两两一侧，为保证机构两侧偏转扭矩相同，防止各个离合机构触发不一致的情况发生，两组杆端关节轴承13需相对横杠12的中线对称。
具体实施方式六：如图3所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述每根摆臂轴14上的两个连杆轴穿插孔14-1的轴向方向相互平行。
基座5两侧的机构互相对称，则供摆臂轴14穿插的每根连杆轴10上的两个连杆轴穿插孔14-1的轴向方向需相互平行。
具体实施方式七：如图2所示，本实施方式是对具体实施方式五作出的进一步说明，所述横杠12两端连接有两个用于限位所述两组杆端关节轴承 13的轴固定环11。
两个轴固定环11用于限位两组杆端关节轴承13在横杠12上，且使两组杆端关节轴承13与横杠12的相对位移为零。
具体实施方式八：如图4所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述四个滚珠限位环20的侧壁上均设有一个贯通所述侧壁两端面的开口，便于安装滚珠限位环20，每个所述滚珠限位环20开口的两端均设有半圆形凹坑，当每个滚珠限位环20开口的两端相对齐时，两个所述半圆形凹坑组成一个滚珠安装孔20-1，滚珠限位环20的侧壁上还设有多个滚珠安装孔20-1，所有所述滚珠安装孔20-1均布设置在滚珠限位环20的圆周侧壁上。
安装滚珠限位环20时，需要将滚珠限位环20为具有弹性的滚珠限位环，便于安装滚珠限位环20。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920310185.4
申请日:2019-03-12
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:35(福建)
授权编号:CN209850976U
授权时间:20191227
主分类号:B25J19/06
专利分类号:B25J19/06
范畴分类:40E;
申请人:福建铂格智能科技股份公司
第一申请人:福建铂格智能科技股份公司
申请人地址:363100 福建省漳州市龙海双第洲仔管区79-1号
发明人:蔡兆晖;林学杰;陈秋强;卢祺斌;张松勇;周聪辉
第一发明人:蔡兆晖
当前权利人:福建铂格智能科技股份公司
代理人:高媛
代理机构:23206
代理机构编号:哈尔滨龙科专利代理有限公司 23206
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计