正面机械手及工件抓取翻转装置

1.一种正面机械手，其特征在于，其包括：
基环，该基环具有朝下的大止口外圆以及朝下的大止口平面，该大止口外圆可深入工件的机座孔中而与工件正面内止口相贴合，限定工件的径向移动；
抓取气缸，包括有活塞杆接头，该抓取气缸固定在该基环上侧，该活塞杆接头穿过基环；
设于该基环下侧的转轴支座；
左牵引杆和右牵引杆；
左反向压杆和右反向压杆；
该左、右牵引杆的始端与抓取气缸的活塞杆接头铰接，该左、右牵引杆的终端与该左、右反向压杆的中部铰接；该左、右反向压杆的始端铰接于该转轴支座下端；该左、右反向压杆的末端设有向外的爪勾；左、右反向压杆的爪勾平面可与所述大止口平面相配合而对工件的运动进行锁定，限定工件的轴向移动。
2.如权利要求1所述的正面机械手，其特征在于，该基环为穹型屋顶式。
3.如权利要求2所述的正面机械手，其特征在于，该左、右牵引杆的始端和终端分别设有铰链孔，该左、右牵引杆的始端通过总牵引轴与抓取气缸的活塞杆接头实现同轴铰接，该左、右反向压杆的中部也设有铰链孔，该左、右牵引杆的终端铰链孔与该左、右反向压杆的中部铰链孔通过铰轴实现所述铰接。
4.如权利要求3所述的正面机械手，其特征在于，该转轴支座为山形支座。
5.如权利要求4所述的正面机械手，其特征在于，该转轴支座下端设有销轴安装孔，该左、右反向压杆的始端通过公共销轴铰接于该转轴支座下端的销轴安装孔。
6.如权利要求5所述的正面机械手，其特征在于，该转轴支座下端的销轴安装孔与基环之间的距离大于活塞杆接头的运动距离。
7.一种工件抓取翻转装置，其特征在于，其包括吊具，并且还包括连接在吊具上的如权利要求1～6任一项所述的正面机械手，该吊具包括有吊杆，该吊杆连接该基环两侧，连接处设有吊轴，该正面机械手与吊杆之间可相对转动。
8.如权利要求7所述的工件抓取翻转装置，其特征在于，所述正面机械手的基环上还设有耳板，该吊杆通过吊轴座固定连接所述耳板，该吊轴固定于吊轴座，该吊杆末端设有吊环孔，吊轴与吊环孔之间可相对转动。
9.如权利要求8所述的工件抓取翻转装置，其特征在于，其进一步包括翻转机构，所述翻转机构包括连接在吊杆上的翻转气缸、与翻转气缸的活塞杆相连的翻转块，该翻转块与翻转气缸的活塞杆末端通过促动销活动连接，该翻转块与基环上的耳板固定。

正面机械手及工件抓取翻转装置\n[0001] 【技术领域】\n[0002] 本发明涉及机械领域，尤其是指一种正面抓取工件的机械手及可以抓取并翻转工件的机械装置。\n[0003] 【背景技术】\n[0004] 对电机进行装配生产过程中，很多时候需要对工件翻转操作，现有装配线上抓取工件的技术有例如吸盘式提取和开合式抓取，其中吸盘式提取方法特别地针对玻璃的提取，无力应用于电机的翻转，而开合式抓取有时应用于轮胎的提取，因其结构简单、出力小，也不能应用于电机装配中的工件抓取和翻转。\n[0005] 目前，现有的电机机体翻转技术一般采用如图1所示的操作流程，其必须将工件调离装配线操作（否则会损伤装配线），待工件翻转操作目的实现后，再将工件吊回装配线。\n该技术实现的翻转顺序如图1所示，当需要将工件由立态变为卧态，1首先用四个吊钩牵引工件四角，吊起工件，水平移动吊机，将工件调离装配线移至地面平台；2卸去工件一侧两个吊钩，用另两个吊钩单独牵引令工件倾斜，并继续牵引使工件接近立态，当水平牵引不力时，辅以人力推工件上部，让工件重心旋向倾翻一侧，此时会伴有明显冲动，放绳，直至工件底面与地面贴合；3再用吊钩牵引工件上面，将工件移回装配线。该技术缺点是效率低，耗时长；操作时容易磕碰工件，造成损伤；立起工件的过程中存在中心突变，操作时工件晃动剧烈，令起重设备过劳，并对人员安全构成威胁。\n[0006] 目前用于较大质量工件的抓取还有一种夹持型机械手，类同两支筷子，依靠巨大正压力派生的摩擦力夹持工件，其完成的运动多是三向移动，该技术需要耗费大于工件质量很多倍的夹紧力才可以完成夹持操作，浪费能源，效率低，且对工件会造成损伤，也不容易翻转，该装置尺寸也庞大不堪。\n[0007] 因此需要提供一种效率高、工件损伤少、操作安全稳定的工件抓取翻转装置实为必要。\n[0008] 【发明内容】\n[0009] 本发明的目的在于提供一种效率高、抓取工件准确稳定、毫不损伤工件的正面机械手。\n[0010] 本发明的另一目的在于提供一种效率高、操作安全稳定、毫不损伤工件的抓取翻转装置。\n[0011] 为实现本发明目的，提供以下技术方案：\n[0012] 本发明提供一种正面机械手，其包括基环、固定在该基环上侧的抓取气缸、设于该基环下侧的转轴支座、左牵引杆和右牵引杆、左反向压杆和右反向压杆，该抓取气缸包括有活塞杆接头，该活塞杆接头穿过基环；该左、右牵引杆的始端与抓取气缸的活塞杆接头铰接，该左、右牵引杆的终端与该左、右反向压杆的中部铰接；该左、右反向压杆的始端铰接于该转轴支座下端；该左、右反向压杆的末端设有向外的爪勾。\n[0013] 该左、右反向压杆末端的爪勾可以自工件背面反向压牢工件，与通过基环施加于工件的正向力相配合，将工件于轴向可靠定位。本发明解决了大型、异型工件的包容式迅速抓取和在线翻转难题，该正面机械手效率高、抓取工件准确稳定、工件损伤少。\n[0014] 在一些实施方式中，该基环为穹型屋顶式，可避免基环与工件之间相碰，例如避免与隆起的环形绕组相碰。该基环作为连接各其他构件的基础载体。\n[0015] 在一些实施方式中，该左、右牵引杆的始端和终端分别设有铰链孔，该左、右牵引杆的始端通过总牵引轴与抓取气缸的活塞杆接头实现同轴铰接，形成三杆交会状态。该左、右反向压杆的中部也设有铰链孔，该左、右牵引杆的终端铰链孔与该左、右反向压杆的中部铰链孔通过铰轴实现所述铰接。\n[0016] 该转轴支座下端设有销轴安装孔，该左、右反向压杆的始端通过公共销轴铰接于该转轴支座下端的销轴安装孔。\n[0017] 在一些实施方式中，该转轴支座为山形支座。该转轴支座下端的销轴安装孔与基环之间的距离大于活塞杆接头的运动距离，沿轴向运动的活塞杆接头在其工作伸缩的全过程中，下与销轴安装孔，上与基环之间，都始终保持有足够的安全距离。\n[0018] 该公共销轴、总牵引轴与气缸活塞杆接头在同一条直线上，从而令结构特别紧凑。\n[0019] 在一些实施方式中，该左、右反向压杆为准直角形，和/或该左、右牵引杆为准直角形。准直角形的左、右反向压杆，使其收拢时满足对“进出通道孔径”的有效回避，张开时，可实现对来自正面动力源的理想转化，实施对总成背面孔肩的强力压紧。准直角形的左、右牵引杆，由于其拐角设计，既能及时传递牵引力，又可规避其材料与其前方压杆铰轴等的丝毫干涉。\n[0020] 本发明正面机械手可以把工件在六个自由度全定位。\n[0021] 本发明还提供一种工件抓取翻转装置，其包括吊具，并且还包括连接在吊具上的上述正面机械手，该吊具包括有吊杆，该吊杆连接该基环两侧，连接处设有吊轴，该正面机械手与吊杆之间可相对转动。用该正面机械手抓取工件后，通过该吊杆吊起，可实现在线翻转。\n[0022] 在一些实施方式中，所述正面机械手的基环上还设有耳板，该吊杆通过吊轴座固定连接所述耳板，该吊轴固定于吊轴座，该吊杆末端设有吊环孔，吊轴与吊环孔之间可相对转动，通过该结构实现正面机械手与吊杆之间的相对转动。正面机械手与吊杆之间的相对转动还可采用其他实现方式，例如基环相对吊轴可转动，而吊轴与吊杆之间固定。\n[0023] 在一些实施方式中，该工件抓取翻转装置还包括翻转机构，所述翻转机构包括连接在吊杆上的翻转气缸、与翻转气缸的活塞杆相连的翻转块，该翻转块与翻转气缸的活塞杆末端通过促动销活动连接，该翻转块与基环上的耳板固定。该翻转机构可实现本发明工件抓取翻转装置的抓取工件及翻转工件全部功能。\n[0024] 对比现有技术，本发明具有以下优点：\n[0025] 本发明解决了大型、异型工件的包容式迅速抓取和在线翻转难题，安全、高效；经试验验证，采用本发明装置抓取和翻转工件，纯翻转90°时间3秒钟，加前后操作辅助时间约30秒，比此前离线翻转效率提高8倍。该正面机械手效率高、抓取工件准确稳定、毫不损伤工件。\n[0026] 【附图说明】\n[0027] 图1为现有技术翻转工件的操作示意图；\n[0028] 图2为本发明正面机械手收拢状态准备抓取工件的结构示意图；\n[0029] 图3为本发明正面机械手抓取工件状态的结构示意图；\n[0030] 图4为本发明工件抓取翻转装置的结构示意图；\n[0031] 图5为本发明工件抓取翻转装置的部分剖视图。\n[0032] 【具体实施方式】\n[0033] 请参阅图2和图3，本发明正面机械手包括基环6、固定在该基环6上侧的抓取气缸7、设于该基环6下侧的转轴支座9、左牵引杆4和右牵引杆10、左反向压杆2和右反向压杆14，该基环6为穹型屋顶式，可避免基环与工件之间相碰，该抓取气缸7包括有活塞杆接头8，该活塞杆接头8穿过基环6。\n[0034] 该左、右反向压杆2、14的始端铰接于该转轴支座9下端；该左、右反向压杆2、14的末端设有向外的爪勾。该左、右反向压杆2、14末端的爪勾可以自工件背面反向压牢工件，与通过基环施加于工件的正向力相配合，将工件于轴向可靠定位。\n[0035] 该左、右牵引杆4、10的始端和终端分别设有铰链孔（未标示），该左、右牵引杆的始端通过总牵引轴5与抓取气缸7的活塞杆接头8实现同轴铰接，形成三杆交会状态。该左、右反向压杆2、14的中部也设有铰链孔（未标示），该左、右牵引杆4、10的终端铰链孔与该左、右反向压杆2、14的中部铰链孔通过铰轴3、13实现所述铰接。\n[0036] 该转轴支座9为山形支座，该转轴支座下端设有销轴安装孔（未标示），该左、右反向压杆2、14的始端通过公共销轴11铰接于该转轴支座9下端的销轴安装孔。\n[0037] 该转轴支座9下端的销轴安装孔与基环6穹顶之间的距离大于活塞杆接头8的运动距离，沿轴向运动的活塞杆接头8在其工作伸缩的全过程中，下与销轴安装孔，上与基环\n6之间，都始终保持有足够的安全距离。\n[0038] 该公共销轴11、总牵引轴5与气缸活塞杆接头8在同一条直线上，从而令结构特别紧凑。\n[0039] 如图2所示，该左、右反向压杆2、14以及该左、右牵引杆4、10均为准直角形。准直角形的左、右反向压杆，使其收拢时满足对“进出通道孔径”的有效回避，张开时，可实现对来自正面动力源的理想转化，实施对总成背面孔肩的强力压紧。准直角形的左、右牵引杆，由于其拐角设计，既能及时传递牵引力，又可规避其材料与其前方压杆铰轴等的丝毫干涉。\n[0040] 该基环6的大止口外圆深入工件的机座孔中，与工件正面内止口贴合，限定了工件相对于该正面机械手在水平面内沿X、Y两个方向的移动自由度。\n[0041] 请一并参阅图4和图5，本发明工件抓取翻转装置，其包括吊具20，以及连接在吊具20上的上述正面机械手，该吊具20包括有吊杆21，该吊杆21连接该正面机械手的基环\n6两侧，所述正面机械手的基环6上还设有耳板15，该吊杆20通过吊轴座22固定连接所述耳板15，连接处设有吊轴12，该吊轴12固定于吊轴座22，该吊杆20末端设有吊环孔23，吊轴12与吊环孔23之间可相对转动，通过该结构实现正面机械手与吊杆之间的可相对转动。\n用该正面机械手抓取工件后，通过该吊杆吊起，可实现在线翻转。\n[0042] 该工件抓取翻转装置还包括翻转机构，所述翻转机构包括连接在吊杆20上的翻转气缸19、与翻转气缸的活塞杆相连的翻转块16，该翻转块16与翻转气缸19的活塞杆末端通过促动销17活动连接，该翻转块16与基环6上的耳板15固定。\n[0043] 本发明正面机械手可以把工件在六个自由度全定位，分别为三个移动自由度和三个转动自由度：\n[0044] 基环朝下的大止口外圆深入工件的机座孔中，限定了工件相对于该正面机械手在水平面内沿X、Y两个方向的移动自由度；\n[0045] 左、右反向压杆的爪勾平面与基环朝下大止口平面（环形）之间对工件运动的锁定，限定了工件相对正面机械手沿铅垂Z向移动的又一个自由度；\n[0046] 适当大于工件质量的主气缸压紧力，令工件绕Z轴不会转动，此限转动自由度之一；\n[0047] 以基环大止口平面为后盾，左、右反向压杆的施压，兼又有效地制止了工件绕X轴、绕Y轴的转动，此又限定两个转动自由度。\n[0048] 该翻转机构可实现本发明工件抓取翻转装置的抓取工件及翻转工件全部功能，并且可翻转工件任意角度自由旋转，例如可以将仰放的工件抓牢、旋转90°后变为立态放下，具体操作原理如下：\n[0049] 1）抓取气缸7后腔充气，促活塞杆及活塞杆接头8伸出；\n[0050] 2）总牵引轴5推左、右牵引杆4、10牵动左、右反向压杆2、14同时等速向中心线偏转，直到左、右反向压杆2、14的两个爪勾尖部距离小于机座孔径（爪系通道）；\n[0051] 3）轻轻放松牵引机械手，令基环6大止口与工件正面内止口贴合，此时，已收拢的两个爪勾已自然位于工件背面孔肩的下方；\n[0052] 4）抓取气缸7前腔充气，活塞杆接头8收起；\n[0053] 5）活塞杆接头8通过左、右牵引杆件4、10同时左、右牵动反向压杆件2、14，使其朝远离中心线方向偏转；直到左、右反向压杆2、14的两爪勾上平面被工件背面孔肩挡住之时，抓取气缸7的活塞杆接头8仍有不小的向上行程没有走完，于是，两个爪勾便在基环6的支持下，对工件完成了可靠的定位；\n[0054] 6）借助吊具20将已把工件6自由度全定位的正面机械手吊至可自由旋转高度；\n[0055] 7）翻转气缸19的活塞杆伸缩活动，使通过促动销17连接的翻转块16绕吊轴12为轴心转动，吊杆21下端的吊环孔23与吊轴12间滑动配合，其上的促动销17到吊轴12中心的距离，形成促动半径，在翻转气缸19充气的条件下，即可促成整个机械手携工件的顺利旋转，与翻转块16固定连接的吊轴座22、耳板15以及基环6和工件也一起转动；\n[0056] 8）待旋转翻转气缸19将握牢工件的正面机械手轻松旋转90°后，放下立态工件之时，正面机械手反向操作上述步骤的松开、收拢动作，操作人可轻松牵引该机械手远离工件。\n[0057] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。