一種伸縮式機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種伸縮式機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]由于核能利用受到全世界的重視，國(guó)內(nèi)核電及核后處理事業(yè)得到了國(guó)家大力支持。根據(jù)核工業(yè)使用環(huán)境和工況的特殊性，提出了一種操作輕巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、多自由度、故障率低和便于維護(hù)維修的伸縮式機(jī)械手。
[0003]機(jī)械手是根據(jù)仿生原理，可代替人在高溫、高壓、有毒氣體或放射性等惡劣環(huán)境下操作的一種設(shè)備。因而廣泛應(yīng)用于冶金、化工、醫(yī)療和核后處理等行業(yè)中。
[0004]已申請(qǐng)的專(zhuān)利中公開(kāi)了一種XAJlO伸縮式機(jī)械手，XAJlO型機(jī)械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)形式多樣、操作維護(hù)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種操作輕巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)范圍廣、故障率低和便于維護(hù)維修的伸縮式機(jī)械手。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種伸縮式機(jī)械手，其特征是:至少包括主動(dòng)手臂組件、從動(dòng)手臂組件和穿墻管組件三大部分;主動(dòng)手臂組件和從動(dòng)手臂組件分別鉸接于穿墻管組件的主動(dòng)端和從動(dòng)端;所述的主動(dòng)手臂組件至少包括配重管組件、鋼絲繩鎖緊機(jī)構(gòu)、主手定滑輪組件、操作手鉗、手腕組件、主手內(nèi)管組件、電氣控制盒、上管座組件、主手動(dòng)滑輪組件、上頂板組件、連接座組件、配重座組件、Y向電機(jī)組件、X向電機(jī)組件、Y向鎖緊機(jī)構(gòu)；配重管組件有兩套，兩套配重管組件下端分別安裝在主手定滑輪組件的安裝座左右側(cè)，上端分別與上頂板組件相連接，相對(duì)于安裝座形成對(duì)稱(chēng)的固定框架結(jié)構(gòu)；上管座組件為空腔型結(jié)構(gòu)件，配重管組件通過(guò)頂絲鎖緊安裝在上管座組件的圓形內(nèi)空腔內(nèi)，上管座組件下部安裝有7個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)的絲輪組件，上管座組件上部開(kāi)設(shè)有與連接座組件鉸接的銷(xiāo)軸安裝孔;連接座組件通過(guò)銷(xiāo)軸上的軸承與上管座組件實(shí)現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn);連接座組件和配重座組件之間采用轉(zhuǎn)接軸承座連接，轉(zhuǎn)接軸承座為滾珠式結(jié)構(gòu);X向電機(jī)組件安裝在配重座組件上，X向電機(jī)組件用于驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪在X方向上左右運(yùn)動(dòng)。
[0007]所述的主手動(dòng)滑輪組件上安裝有沿配重管組件外壁上下滑動(dòng)的導(dǎo)向軸承和鋼絲繩輪;鋼絲繩一端繞在上頂板組件上的絲輪架上，另一端連接在手腕組件上，鋼絲繩中間纏繞過(guò)主手動(dòng)滑輪組件上的鋼絲繩輪，使主手動(dòng)滑輪組件形成一個(gè)通過(guò)鋼絲繩拉力懸浮連接在上頂板組件和手腕組件之間的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件。
所述的主手內(nèi)管組件在主手定滑輪組件腔體內(nèi)，沿主手定滑輪組件腔體內(nèi)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下行走，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手Z向運(yùn)動(dòng)；利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)鋼絲繩的作用力實(shí)現(xiàn)從動(dòng)手臂組件上的從動(dòng)臂中管組件和從動(dòng)臂內(nèi)管組件的Z向伸縮。
[0008]所述的手腕組件通過(guò)螺釘安裝在主手內(nèi)管組件內(nèi)管的下端，操作手鉗與手腕組件相連接;手腕組件傳動(dòng)腔體內(nèi)安裝有機(jī)械手7個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輪和鋼絲繩張緊機(jī)構(gòu);通過(guò)操作手鉗的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)手腕組件的傳動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的7個(gè)自由度運(yùn)行。
[0009]所述的主動(dòng)手臂組件分別設(shè)有鋼絲繩鎖緊機(jī)構(gòu)和X向鎖緊機(jī)構(gòu);在上頂板組件和配重座組上分別安裝有配重塊，配重塊的作用是分別對(duì)機(jī)械手各個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行重力平衡，在配重座組件左右擺臂上分別安裝有配重塊，保證了機(jī)械手X向運(yùn)動(dòng)時(shí)可隨意位置穩(wěn)定停留。
[0010]所述的從動(dòng)手臂組件至少包括從動(dòng)臂上支座組件、從動(dòng)臂外管組件、從動(dòng)臂中管組件、從動(dòng)臂內(nèi)管組件、從動(dòng)手腕組件和夾鉗組件;從動(dòng)臂上支座組件的與穿墻管組件通過(guò)連接軸和軸承鉸接，形成一個(gè)活動(dòng)連接體;從動(dòng)臂外管組件的上端與從動(dòng)臂上支座組件通過(guò)螺釘連接，從動(dòng)臂外管組件的下端安裝有限位和調(diào)整中心軸線的安裝座，安裝座用于從動(dòng)臂中管組件運(yùn)行時(shí)始終沿中心軸線方向運(yùn)動(dòng);7個(gè)自由度傳動(dòng)的絲輪組件安裝在從動(dòng)臂外管組件的安裝座上。
[0011]所述的從動(dòng)臂中管組件上端有導(dǎo)向支座，導(dǎo)向支座以90°為分度對(duì)稱(chēng)安裝有偏心滾輪；當(dāng)從動(dòng)臂中管組件沿從動(dòng)臂外管組件的管內(nèi)腔體上下滑動(dòng)時(shí)，調(diào)整從動(dòng)臂中管組件上的導(dǎo)向支座上的偏心滾輪以保其與從動(dòng)臂外管組件的管內(nèi)腔體完全貼合，從而有效的消除了由于運(yùn)行過(guò)程中配合間隙過(guò)大出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象;從動(dòng)臂中管組件的下端安裝有導(dǎo)向限位座，導(dǎo)向限位座的作用是對(duì)從動(dòng)臂內(nèi)管組件上下運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)徑向的導(dǎo)向和限位作用。
[0012]所述的從動(dòng)臂內(nèi)管組件下端安裝有從動(dòng)手腕組件，從動(dòng)手腕組件左右傳動(dòng)殼體內(nèi)安裝有機(jī)械手夾鉗組件俯仰、旋轉(zhuǎn)和夾緊幾個(gè)自由度運(yùn)行的齒輪副；主手操作的動(dòng)作通過(guò)絲輪組件和鋼絲繩的傳遞作用于從動(dòng)手腕組件的齒輪副上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手夾鉗的各項(xiàng)動(dòng)作。
[0013]所述的穿墻管組件至少包括X向鎖緊機(jī)構(gòu)、穿墻管子、滾動(dòng)支座組件和屏蔽鉛;X向鎖緊機(jī)構(gòu)通過(guò)螺釘安裝在墻體內(nèi)的預(yù)埋管上，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)X向運(yùn)動(dòng)鎖緊;屏蔽鉛通過(guò)螺釘安裝在穿墻管子內(nèi)腔，穿墻管子外壁上套裝有兩個(gè)滾動(dòng)支撐座組件，滾動(dòng)支撐座組件沿軸線方向均布開(kāi)設(shè)有四個(gè)對(duì)稱(chēng)的滾輪安裝孔，通過(guò)銷(xiāo)軸安裝有四個(gè)滾輪，用于安裝過(guò)程中當(dāng)穿墻管組件穿進(jìn)預(yù)埋管時(shí)，滾動(dòng)支撐座組件上的滾輪沿預(yù)埋管內(nèi)腔向里滑動(dòng)。
[0014]所述的穿墻管子前段與機(jī)械手主動(dòng)手臂組件的配重座組件相連接，后端與從動(dòng)手臂組件的從動(dòng)臂上支座組件相連接，傳動(dòng)拉桿穿過(guò)穿墻管子一段固定在配重座組件上，另一段固定在從動(dòng)臂上支座組件上，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手Y向運(yùn)動(dòng)作用力的傳遞。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(I)主動(dòng)臂組件采用伸縮管在雙柱管中間上下移動(dòng)結(jié)構(gòu)，Z向動(dòng)作兩個(gè)平衡錘在雙柱管內(nèi)隨主動(dòng)伸縮管伸縮而上升、下降，具有剛度好、外形美觀的優(yōu)點(diǎn)。
[0016](2)從動(dòng)臂組件采用雙伸縮三重套管結(jié)構(gòu)，即可減小從動(dòng)臂組件內(nèi)中管的長(zhǎng)度又可增加該兩管全伸時(shí)的重疊長(zhǎng)度，改善受力狀況。同時(shí)增大了機(jī)械手的有效操作范圍。
[0017](3)夾鉗是四聯(lián)桿平行移動(dòng)式，可遠(yuǎn)距離更換夾爪，適應(yīng)性較大。手把為輕巧摩托車(chē)式手把，其上設(shè)有鎖緊夾鉗和調(diào)整夾鉗開(kāi)度機(jī)構(gòu)及控制X、Y向電動(dòng)調(diào)整動(dòng)作的按鈕。
[0018](4)設(shè)有Χ、Υ向電動(dòng)調(diào)整裝置，可擴(kuò)大從動(dòng)臂的操作范圍同時(shí)便于安裝、拆除。
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是主動(dòng)手臂組件示意圖；
圖3是從動(dòng)手臂組件示意圖；
圖4是穿墻管組件示意圖。
[0020]圖中，1、主動(dòng)手臂組件;2、從動(dòng)手臂組件;3、穿墻管組件。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，一種伸縮式機(jī)械手，包括主動(dòng)手臂組件1、從動(dòng)手臂組件2和穿墻管組件3三大部分。主動(dòng)手臂組件I和從動(dòng)手臂組件分別鉸接于穿墻管組件3的主動(dòng)端和從動(dòng)端。[0022 ] 如圖2所示，所述的主動(dòng)手臂組件I至少包括配重管組件101、鋼絲繩鎖緊機(jī)構(gòu)102、主手定滑輪組件103、操作手鉗104、手腕組件105、主手內(nèi)管組件106、電氣控制盒107、上管座組件108、主手動(dòng)滑輪組件109、上頂板組件110、連接座組件111、配重座組件112、Y向電機(jī)組件113、X向電機(jī)組件114、Y向鎖緊機(jī)構(gòu)115。
[0023]配重管組件101有兩套，兩套配重管組件101下端分別安裝在主手定滑輪組件103的安裝座左右側(cè)，上端分別與上頂板組件110相連接，相對(duì)于安裝座形成對(duì)稱(chēng)的固定框架結(jié)構(gòu)。
[0024]上管座組件108為空腔型結(jié)構(gòu)件，配重管組件101通過(guò)頂絲鎖緊安裝在上管座組件108的圓形內(nèi)空腔內(nèi)，上管座組件108下部安裝有7個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)的絲輪組件108Α，上管座組件108上部開(kāi)設(shè)有與連接座組件111鉸接的銷(xiāo)軸安裝孔;連接座組件111通過(guò)銷(xiāo)軸上的軸承與上管座組件108實(shí)現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn)。
為減小X向運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)阻力，連接座組件111和配重座組件112之間采用轉(zhuǎn)接軸承座連接，轉(zhuǎn)接軸承座為滾珠式結(jié)構(gòu)。
[0025]X向電機(jī)組件114安裝在配重座組件112上，X向電機(jī)組件114用于驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪在X方向上左右運(yùn)動(dòng)。
[0026]主手動(dòng)滑輪組件109上安裝有沿配重管組件101外壁上下滑動(dòng)的導(dǎo)向軸承和鋼絲繩輪;鋼絲繩一端繞在上頂板組件110上的絲輪架上，另一端連接在手腕組件105上，鋼絲繩中間纏繞過(guò)主手動(dòng)滑輪組件109上的鋼絲繩輪，使主手動(dòng)滑輪組件109形成一個(gè)通過(guò)鋼絲繩拉力懸浮連接在上頂板組件110和手腕組件105之間的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)件。
主手內(nèi)管組件106在主手定滑輪組件103腔體內(nèi)，沿主手定滑輪組件103腔體內(nèi)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下行走，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手Z向運(yùn)動(dòng)。利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)鋼絲繩的作用力實(shí)現(xiàn)從動(dòng)手臂組件2上的從動(dòng)臂中管組件203和從動(dòng)臂內(nèi)管組件204的Z向伸縮。
[0027]手腕組件105通過(guò)螺釘安裝在主手內(nèi)管組件106內(nèi)管的下端，操作手鉗104與手腕組件105相連接。手腕組件105傳動(dòng)腔體內(nèi)安裝有機(jī)械手7個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輪和鋼絲繩張緊機(jī)構(gòu)。通過(guò)操作手鉗104的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)手腕組件105的傳動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的7個(gè)自由度運(yùn)行。
[0028]為保證機(jī)械手使用的安全性，機(jī)械手在主動(dòng)手臂端分別設(shè)有鋼絲繩鎖緊機(jī)構(gòu)102和X向鎖緊機(jī)構(gòu)115。在上頂板組件110和配重座組件111上分別安裝有配重塊，配重塊的作用是分別對(duì)機(jī)械手各個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行重力平衡，保證機(jī)械手各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的摩擦力滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。在配重座組件112左右擺臂上分別安裝有配重塊，保證了機(jī)械手X向運(yùn)動(dòng)時(shí)可隨意位置穩(wěn)定停留。
[0029]電氣控制盒107通過(guò)螺釘安裝在上管座組件108上。
[0030]如圖3所示，所述的從動(dòng)手臂組件2至少包括從動(dòng)臂上支座組件201、
從動(dòng)臂外管組件202、從動(dòng)臂中管組件203、從動(dòng)臂內(nèi)管組件204、從動(dòng)手腕組件205和夾鉗組件206。
[0031 ]從動(dòng)臂上支座組件201的與穿墻管組件通過(guò)連接軸和軸承鉸接，形成
一個(gè)活動(dòng)連接體。從動(dòng)臂外管組件202的上端與從動(dòng)臂上支座組件201通過(guò)螺釘連接，從動(dòng)臂外管組件202的下端安裝有限位和調(diào)整中心軸線的安裝座，安裝座用于從動(dòng)臂中管組件203運(yùn)行時(shí)始終沿中心軸線方向運(yùn)動(dòng)。7個(gè)自由度傳動(dòng)的絲輪組件安裝在從動(dòng)臂外管組件202的安裝座上。
[0032]從動(dòng)臂中管組件203上端有導(dǎo)向支座，導(dǎo)向支座以90°為分度對(duì)稱(chēng)安裝有偏心滾輪。當(dāng)從動(dòng)臂中管組件203沿從動(dòng)臂外管組件202的管內(nèi)腔體上下滑動(dòng)時(shí)，調(diào)整從動(dòng)臂中管組件203上的導(dǎo)向支座上的偏心滾輪以保其與從動(dòng)臂外管組件202的管內(nèi)腔體完全貼合，從而有效的消除了由