一種伸縮式機械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種伸縮式機械手。
【背景技術(shù)】
[0002]由于核能利用受到全世界的重視，國內(nèi)核電及核后處理事業(yè)得到了國家大力支持。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)簡單、多自由度、故障率低和便于維護維修的伸縮式機械手。
[0003]機械手是根據(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]已申請的專利中公開了一種XAJlO伸縮式機械手，XAJlO型機械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動形式多樣、操作維護困難。

【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)簡單、運動范圍廣、故障率低和便于維護維修的伸縮式機械手。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種伸縮式機械手，其特征是:至少包括主動手臂組件、從動手臂組件和穿墻管組件三大部分;主動手臂組件和從動手臂組件分別鉸接于穿墻管組件的主動端和從動端;所述的主動手臂組件至少包括配重管組件、鋼絲繩鎖緊機構(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、主手動滑輪組件、上頂板組件、連接座組件、配重座組件、Y向電機組件、X向電機組件、Y向鎖緊機構(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，相對于安裝座形成對稱的固定框架結(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個自由度運動傳導(dǎo)的絲輪組件，上管座組件上部開設(shè)有與連接座組件鉸接的銷軸安裝孔;連接座組件通過銷軸上的軸承與上管座組件實現(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向電機組件安裝在配重座組件上，X向電機組件用于驅(qū)動主動齒輪在X方向上左右運動。
[0007]所述的主手動滑輪組件上安裝有沿配重管組件外壁上下滑動的導(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，鋼絲繩中間纏繞過主手動滑輪組件上的鋼絲繩輪，使主手動滑輪組件形成一個通過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)向機構(gòu)實現(xiàn)上下行走，用于實現(xiàn)機械手Z向運動；利用傳動機構(gòu)，通過鋼絲繩的作用力實現(xiàn)從動手臂組件上的從動臂中管組件和從動臂內(nèi)管組件的Z向伸縮。
[0008]所述的手腕組件通過螺釘安裝在主手內(nèi)管組件內(nèi)管的下端，操作手鉗與手腕組件相連接;手腕組件傳動腔體內(nèi)安裝有機械手7個自由度運動的傳動輪和鋼絲繩張緊機構(gòu);通過操作手鉗的運動帶動手腕組件的傳動輪，實現(xiàn)機械手的7個自由度運行。
[0009]所述的主動手臂組件分別設(shè)有鋼絲繩鎖緊機構(gòu)和X向鎖緊機構(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機械手各個方向上的運動進行重力平衡，在配重座組件左右擺臂上分別安裝有配重塊，保證了機械手X向運動時可隨意位置穩(wěn)定停留。
[0010]所述的從動手臂組件至少包括從動臂上支座組件、從動臂外管組件、從動臂中管組件、從動臂內(nèi)管組件、從動手腕組件和夾鉗組件;從動臂上支座組件的與穿墻管組件通過連接軸和軸承鉸接，形成一個活動連接體;從動臂外管組件的上端與從動臂上支座組件通過螺釘連接，從動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，安裝座用于從動臂中管組件運行時始終沿中心軸線方向運動;7個自由度傳動的絲輪組件安裝在從動臂外管組件的安裝座上。
[0011]所述的從動臂中管組件上端有導(dǎo)向支座，導(dǎo)向支座以90°為分度對稱安裝有偏心滾輪；當(dāng)從動臂中管組件沿從動臂外管組件的管內(nèi)腔體上下滑動時，調(diào)整從動臂中管組件上的導(dǎo)向支座上的偏心滾輪以保其與從動臂外管組件的管內(nèi)腔體完全貼合，從而有效的消除了由于運行過程中配合間隙過大出現(xiàn)晃動現(xiàn)象;從動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從動臂內(nèi)管組件上下運行時實現(xiàn)徑向的導(dǎo)向和限位作用。
[0012]所述的從動臂內(nèi)管組件下端安裝有從動手腕組件，從動手腕組件左右傳動殼體內(nèi)安裝有機械手夾鉗組件俯仰、旋轉(zhuǎn)和夾緊幾個自由度運行的齒輪副；主手操作的動作通過絲輪組件和鋼絲繩的傳遞作用于從動手腕組件的齒輪副上，實現(xiàn)機械手夾鉗的各項動作。
[0013]所述的穿墻管組件至少包括X向鎖緊機構(gòu)、穿墻管子、滾動支座組件和屏蔽鉛;X向鎖緊機構(gòu)通過螺釘安裝在墻體內(nèi)的預(yù)埋管上，用于實現(xiàn)對X向運動鎖緊;屏蔽鉛通過螺釘安裝在穿墻管子內(nèi)腔，穿墻管子外壁上套裝有兩個滾動支撐座組件，滾動支撐座組件沿軸線方向均布開設(shè)有四個對稱的滾輪安裝孔，通過銷軸安裝有四個滾輪，用于安裝過程中當(dāng)穿墻管組件穿進預(yù)埋管時，滾動支撐座組件上的滾輪沿預(yù)埋管內(nèi)腔向里滑動。
[0014]所述的穿墻管子前段與機械手主動手臂組件的配重座組件相連接，后端與從動手臂組件的從動臂上支座組件相連接，傳動拉桿穿過穿墻管子一段固定在配重座組件上，另一段固定在從動臂上支座組件上，實現(xiàn)對機械手Y向運動作用力的傳遞。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點是:
(I)主動臂組件采用伸縮管在雙柱管中間上下移動結(jié)構(gòu)，Z向動作兩個平衡錘在雙柱管內(nèi)隨主動伸縮管伸縮而上升、下降，具有剛度好、外形美觀的優(yōu)點。
[0016](2)從動臂組件采用雙伸縮三重套管結(jié)構(gòu)，即可減小從動臂組件內(nèi)中管的長度又可增加該兩管全伸時的重疊長度，改善受力狀況。同時增大了機械手的有效操作范圍。
[0017](3)夾鉗是四聯(lián)桿平行移動式，可遠距離更換夾爪，適應(yīng)性較大。手把為輕巧摩托車式手把，其上設(shè)有鎖緊夾鉗和調(diào)整夾鉗開度機構(gòu)及控制X、Y向電動調(diào)整動作的按鈕。
[0018](4)設(shè)有Χ、Υ向電動調(diào)整裝置，可擴大從動臂的操作范圍同時便于安裝、拆除。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是本發(fā)明實施例整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是主動手臂組件示意圖；
圖3是從動手臂組件示意圖；
圖4是穿墻管組件示意圖。
[0020]圖中，1、主動手臂組件;2、從動手臂組件;3、穿墻管組件。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，一種伸縮式機械手，包括主動手臂組件1、從動手臂組件2和穿墻管組件3三大部分。主動手臂組件I和從動手臂組件分別鉸接于穿墻管組件3的主動端和從動端。[0022 ] 如圖2所示，所述的主動手臂組件I至少包括配重管組件101、鋼絲繩鎖緊機構(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向電機組件113、X向電機組件114、Y向鎖緊機構(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，相對于安裝座形成對稱的固定框架結(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個自由度運動傳導(dǎo)的絲輪組件108Α，上管座組件108上部開設(shè)有與連接座組件111鉸接的銷軸安裝孔;連接座組件111通過銷軸上的軸承與上管座組件108實現(xiàn)靈活旋轉(zhuǎn)。
為減小X向運動傳動阻力，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向電機組件114安裝在配重座組件112上，X向電機組件114用于驅(qū)動主動齒輪在X方向上左右運動。
[0026]主手動滑輪組件109上安裝有沿配重管組件101外壁上下滑動的導(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，鋼絲繩中間纏繞過主手動滑輪組件109上的鋼絲繩輪，使主手動滑輪組件109形成一個通過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)向機構(gòu)實現(xiàn)上下行走，用于實現(xiàn)機械手Z向運動。利用傳動機構(gòu)，通過鋼絲繩的作用力實現(xiàn)從動手臂組件2上的從動臂中管組件203和從動臂內(nèi)管組件204的Z向伸縮。
[0027]手腕組件105通過螺釘安裝在主手內(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傳動腔體內(nèi)安裝有機械手7個自由度運動的傳動輪和鋼絲繩張緊機構(gòu)。通過操作手鉗104的運動帶動手腕組件105的傳動輪，實現(xiàn)機械手的7個自由度運行。
[0028]為保證機械手使用的安全性，機械手在主動手臂端分別設(shè)有鋼絲繩鎖緊機構(gòu)102和X向鎖緊機構(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機械手各個方向上的運動進行重力平衡，保證機械手各項運動的摩擦力滿足設(shè)計參數(shù)的要求。在配重座組件112左右擺臂上分別安裝有配重塊，保證了機械手X向運動時可隨意位置穩(wěn)定停留。
[0029]電氣控制盒107通過螺釘安裝在上管座組件108上。
[0030]如圖3所示，所述的從動手臂組件2至少包括從動臂上支座組件201、
從動臂外管組件202、從動臂中管組件203、從動臂內(nèi)管組件204、從動手腕組件205和夾鉗組件206。
[0031 ]從動臂上支座組件201的與穿墻管組件通過連接軸和軸承鉸接，形成
一個活動連接體。從動臂外管組件202的上端與從動臂上支座組件201通過螺釘連接，從動臂外管組件202的下端安裝有限位和調(diào)整中心軸線的安裝座，安裝座用于從動臂中管組件203運行時始終沿中心軸線方向運動。7個自由度傳動的絲輪組件安裝在從動臂外管組件202的安裝座上。
[0032]從動臂中管組件203上端有導(dǎo)向支座，導(dǎo)向支座以90°為分度對稱安裝有偏心滾輪。當(dāng)從動臂中管組件203沿從動臂外管組件202的管內(nèi)腔體上下滑動時，調(diào)整從動臂中管組件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