机械手装置和走台板装配系统的制作方法

本发明涉及机械手，具体地涉及一种机械手装置。此外，还涉及一种走台板装配系统。

背景技术：

现有的工程机械的走台包括板体，如果工程机械的走台较长较大，则由多块走台板拼接而成。针对现有工程机械的生产线进行调研时，发现走台板的尺寸多、材质类型多(铝质、铁质)，且花纹多样，生产安装过程中由于各种工程机械的走台板安装高度不同，作业时通常需要两人甚至两人以上进行搬运并举高，才能将走台板运送至合适的高度和位置。

经人因工程分析，人员搬运及安装的作业疲劳强度大，容易导致作业人员易出现腰部及肩部损伤，长期作业易出现职业病。此外，在放置走台板时，由于走台板的宽度及放置高度存在差异，如果放置存在偏差，在推送走台板到位时，易出现走台板掉落等安全隐患，同时所需的装配时间过长，降低作业人员的工作效率。

技术实现要素：

本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种机械手装置，该装置能够将所夹取的物件调整至所需的位置和角度，自动化程度高，提高作业人员的操作安全性和工作效率。

本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种走台板装配系统，该装配系统能够实现对工程机械的走台板进行自动化装配，操作便捷且安全性高。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种机械手装置，包括能够运动地安装于轨道上的第一水平调节机构，所述第一水平调节机构的下部连接于高度调节机构的一端，该高度调节机构的另一端与第二水平调节机构连接，该第二水平调节机构包括旋转臂，所述旋转臂上设有第一旋转轴和第二旋转轴，所述旋转臂通过所述第一旋转轴与所述高度调节机构可转动地连接，所述第二旋转轴设置在所述旋转臂远离所述高度调节机构的一端，且与夹持机构连接；所述第一水平调节机构能够带动所述夹持机构沿所述轨道水平移动，所述旋转臂能够被驱动为围绕所述第一旋转轴的轴线水平转动，所述夹持机构能够被驱动为围绕所述第二旋转轴的轴线水平转动，从而通过所述旋转臂绕所述第一旋转轴轴线的转动以及所述夹持机构绕所述第二旋转轴轴线的转动相配合，以能够使得所述夹持机构夹取的物件调节至设定的水平方位。

优选地，所述第一旋转轴和所述第二旋转轴能够被各自对应的驱动机构驱动转动，所述旋转臂连接于所述第一旋转轴以能够跟随该第一旋转轴转动，所述夹持机构连接于所述第二旋转轴以能够跟随该第二旋转轴转动。

作为一种优选实施方式，所述高度调节机构包括升降驱动结构、高度连接件和提升臂，所述升降驱动结构和所述高度连接件两者的上端分别与所述第一水平调节机构连接、下端分别与所述提升臂铰接，以使得所述提升臂能够绕该提升臂与所述高度连接件的铰接点进行上下杠杆转动；所述提升臂远离所述升降驱动结构的一端与所述旋转臂通过所述第一旋转轴转动连接，从而使得所述旋转臂能够被驱动绕所述第一旋转轴的轴线水平转动。

优选地，所述提升臂上设置有与所述高度连接件铰接的加强臂。

进一步优选地，所述提升臂上在远离所述第二水平调节机构的一端设置有平衡件。

作为另一种优选实施方式，所述夹持机构包括与所述第二旋转轴连接的公头连接件、与所述公头连接件连接的夹具切换公头、与所述夹具切换公头连接的夹具切换母头和与所述夹具切换母头连接的夹具结构。

优选地，所述夹具切换公头与所述夹具切换母头可拆卸连接。

进一步优选地，所述夹具切换公头和所述夹具切换母头中的一者设置有定位孔和固定结构、另一者设置有与所述定位孔匹配的定位柱和与所述固定结构匹配的固定孔。

具体地，所述夹具结构包括框架结构、用于吸取所述物件的主吸盘和至少三个用于夹取所述物件的夹手，所述框架结构的一侧与所述夹具切换母头连接、另一侧设置有所述主吸盘和所述夹手。

本发明第二方面提供一种走台板装配系统，包括桁架和上述提供的机械手装置，所述桁架上设置有所述轨道。

通过上述技术方案，本发明的机械手装置在应用于装配工程机械的走台板时，利用夹持机构夹取所需的走台板后，先利用第一水平调节机构带动走台板沿轨道进行水平移动至所需装配的位置附近，再通过高度调节机构将走台板提升到一定的高度到达工程机械的上方，最后经驱动旋转臂绕第一旋转轴的轴线水平转动，将走台板微调至所需装配位置的上方，再经驱动夹持机构绕第二旋转轴的轴线水平转动对走台板的角度进行微调，使得夹取的走台板能够调节至所设定的装配位置及角度，以实现对工程机械的走台板进行自动化装配，降低作业人员的疲劳强度，不仅能够满足不同高度的走台板的安装，还能够提高作业人员的工作效率，提升操作安全性。本发明提供的走台板装配系统中，将机械手装置与桁架相配合，使得走台板的装配更加便捷、自动化程度高。

在本发明的优选实施方式中，夹持机构中的夹具结构通过夹具切换母头与夹具切换公头可拆卸连接，可根据使用的需求和物件的大小，快速更换所需的夹具结构，以能够对不同大小的物件进行夹取、运输和装配，应用更加便捷、范围更广。

有关本发明的其它优点以及优选实施方式的有益效果，将在下文的具体实施方式部分进一步说明。

附图说明

图1是本发明中机械手装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明中机械手装置的另一种具体实施方式的结构示意图；

图3是图2中夹具切换公头的一种具体实施方式的结构示意图；

图4是图2中夹具切换公头的另一种具体实施方式的结构示意图；

图5是本发明中夹具切换母头的一种具体实施方式的结构示意图；

图6是本发明中夹具切换母头和夹具结构的第一种具体实施方式的结构示意图；

图7是本发明中夹具切换母头和夹具结构的第二种具体实施方式的结构示意图；

图8是本发明中夹具切换母头和夹具结构的第三种具体实施方式的结构示意图；

图9是本发明中夹具切换母头和夹具结构的第四种具体实施方式的结构示意图；

图10是本发明中夹具切换母头和夹具结构的第五种具体实施方式的结构示意图；

图11是本发明中夹具切换母头和夹具结构的第六种具体实施方式的结构示意图；

图12是本发明中夹具结构夹取走台板的示意图。

附图标记说明

1第一水平调节机构2高度调节机构

21升降驱动结构22高度连接件

23提升臂24加强臂

25平衡件3第二水平调节机构

31旋转臂32第一旋转轴

33第二旋转轴4夹持机构

41夹具切换母头42夹具结构

421框架结构422夹手

43公头连接件44夹具切换公头

45定位孔46固定结构

47定位柱48固定孔

5桁架6走台板

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要理解的是，为了便于描述本发明和简化描述，术语“上”、“下”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

本发明第一方面提供的一种机械手装置，参见图1至图5，包括能够运动地安装于轨道上的第一水平调节机构1，第一水平调节机构1的下部连接于高度调节机构2的一端，该高度调节机构2的另一端与第二水平调节机构3连接，该第二水平调节机构3包括旋转臂31，旋转臂31上设有第一旋转轴32和第二旋转轴33，旋转臂31通过第一旋转轴32与高度调节机构2可转动地连接，第二旋转轴33设置在旋转臂31远离高度调节机构2的一端，且与夹持机构4连接；第一水平调节机构1能够带动夹持机构4沿轨道水平移动，旋转臂31能够被驱动为围绕第一旋转轴32的轴线水平转动，夹持机构4能够被驱动为围绕第二旋转轴33的轴线水平转动，从而通过旋转臂31绕第一旋转轴32轴线的转动以及夹持机构4绕第二旋转轴33轴线的转动相配合，以能够使得夹持机构4夹取的物件调节至设定的水平方位。

上述机械手装置可以应用于多种工程机械的走台板6装配中，也可以应用于其他物件的装配或者运输、堆垛过程中。具体地，应用于工程机械的走台板6装配时，可以将该机械手装置与工程机械生产车间的桁架相配合使用，即将第一水平调节机构1的轨道设置于桁架上，也可以根据第一水平调节机构1设置单独的轨道。

以下结合本发明上述的机械手装置应用于装配工程机械的走台板6时的情形，描述本发明的机械手装置的工作过程。首先，通过第一水平调节机构1沿轨道运动将夹持机构4移动至走台板6堆放处的上方，将高度调节机构2降低，使得夹持机构4夹取到所需的走台板6，然后利用第一水平调节机构1沿轨道运动，以带动走台板6沿固定的水平轨道(即轨道的延伸方向)进行移动至该走台板6所需装配的位置附近，再利用高度调节机构2将走台板6提升到一定的高度到达工程机械的上方，最后经驱动旋转臂31绕第一旋转轴32的轴线水平转动，将走台板6微调至所需装配位置的上方，再经旋转夹持机构4绕第二旋转轴33的轴线水平转动，对走台板6的角度以微调，使得夹取的走台板6能够调节至所设定的装配位置及角度，再松开夹持机构4将走台板6直接安装至工程机械上所需装配的位置处。由于工程机械的机型不同，其所需配置的走台板6尺寸也不同，且多块走台板6的安装位置及角度也不同，通过本发明提供的机械手装置能够实现对工程机械的各种类型的走台板6进行自动化装配，降低作业人员的疲劳强度，不仅能够满足不同高度和不同角度的走台板6的安装，还能够提高作业人员的工作效率。

具体地，第一旋转轴32和第二旋转轴33能够被各自对应的驱动机构驱动转动，旋转臂31连接于第一旋转轴32以能够跟随该第一旋转轴32转动，夹持机构4连接于第二旋转轴33以能够跟随该第二旋转轴33转动。

需要说明的是，旋转臂31被驱动为围绕第一旋转轴32的轴线水平转动以及夹持机构4被驱动为围绕该第二旋转轴33的轴线水平转动的驱动方式，也可以是旋转臂31能够被对应的驱动机构驱动绕第一旋转轴32的轴线水平转动，夹持机构4能够被对应的驱动机构驱动绕第二旋转轴33的轴线水平转动。

本发明中，高度调节机构2通过其自身的伸长或缩短直接带动或者间接带动第二水平调节机构3和夹持机构4进行上下移动。在机械手装置的一些具体实施方式中，高度调节机构2包括升降驱动结构21、高度连接件22和提升臂23，升降驱动结构21和高度连接件22两者的上端分别与第一水平调节机构1连接、下端分别与提升臂23铰接；提升臂23远离升降驱动结构21的一端与旋转臂31通过第一旋转轴32转动连接，从而使得旋转臂31能够被驱动绕第一旋转轴32的轴线水平转动。此时，提升臂23相对其与高度连接件22的铰接点处形成杠杆结构，在升降驱动结构21伸长时能够带动提升臂23远离旋转臂31的一端下移，通过杠杆作用使得连接有旋转臂31的一端上移，在升降驱动结构21缩短时能够带动提升臂23远离旋转臂31的一端上移，通过杠杆作用使得连接有旋转臂31的一端下移，从而使得提升臂23能够绕该高度连接件22的铰接点进行上下杠杆转动，以提高或降低旋转臂31和夹持机构4的高度。

为了提高提升臂23与高度调节机构2之间的连接强度，确保夹持机构4夹取物件过程中的安全性，优选地，提升臂23上设置有与高度连接件22铰接的加强臂24，以提高提升臂23整体的承重能力。

进一步优选地，提升臂23上在远离第二水平调节机构3的一端设置有平衡件25，以提高提升臂23的两端形成的杠杆结构的平衡性，减小对提升臂23的损伤，防止造成断裂。

作为本发明的另一个优选实施例，夹持机构4包括与第二旋转轴33连接的公头连接件43、与公头连接件43连接的夹具切换公头44、与夹具切换公头44连接的夹具切换母头41和与夹具切换母头41连接的夹具结构42。夹持机构4通过公头连接件43与第二旋转轴33连接，以使得夹持机构4能够与第二旋转轴33联动，驱动夹持机构4整体绕第二旋转轴33的轴线水平转动。

为了实现机械手装置的通用性，提高装置的柔性，本发明的夹持机构4中夹具切换公头44与夹具切换母头41可拆卸连接。此时，通过夹具切换母头41与夹具切换公头44可拆卸连接，可实现夹具结构42的快速拆卸和安装，可根据使用的需求设计多种夹具结构42并配有与夹具切换公头44相匹配的夹具切换母头41，即可对夹具结构42进行快速更换，以能够对不同大小的物件进行夹取、运输和装配，应用更加便捷、范围更广。

结合表1和表2提供的两种工程机械机型的走台板6尺寸和安装高度，可知不同工程机械的走台板6在尺寸、安装高度均存在差异，而同一机型中不同方位的走台板6的安装角度也不同，因此，在本发明的机械手装置应用于工程机械的走台板装配时，可根据走台板6的尺寸分别更换夹具结构42的尺寸。

表1工程机械机型a的走台板尺寸及安装位高度

表2工程机械机型b的走台板尺寸及安装位高度

作为本发明中夹具切换公头44与夹具切换母头41的一种具体连接方式，夹具切换公头44和夹具切换母头41中的一者设置有定位孔45和固定结构46、另一者设置有与定位孔45匹配的定位柱47和与所述固定结构46匹配的固定孔48。参见图4和图5，夹具切换公头44上设置有定位孔45和固定结构46，夹具切换母头41上设置有与定位孔45匹配的定位柱47和与固定结构46匹配的固定孔48，此时，夹具切换公头44和夹具切换母头41通过定位孔45与定位柱47的配合，实现快换导向安装，通过按钮控制固定结构46的收缩与扩张，固定结构46收缩时可安装到固定孔48的内部，再将固定结构46扩张即可与固定孔48配合，实现夹具切换母头41的固定，相应地，将固定结构46收缩进行反向流程即可实现夹具切换母头41的松脱，该过程使得夹具结构42的安装和更换更加便捷、快速。

为了提高本发明的机械手装置在夹取和运输物件过程中的安全性，防止物件的掉落，优选地，参见图6至图12，夹具结构42包括框架结构421、用于吸取物件的主吸盘和至少三个用于夹取物件的夹手422，框架结构421的一侧与夹具切换母头41连接、另一侧设置有主吸盘和夹手422。主吸盘和夹手422夹取走台板6的示意图参见图12，在主吸盘出现断气的意外情况使，夹手422能够承载所夹取的物件，两者的配合能够为物件的夹取提供双重保险，避免异常情况下物件的掉落，实现作业安全防护。当夹手422设置为三个时，将三个夹手422分布在框架结构421上，使得夹取物件时形成稳定的三点夹持的结构。更优选地，夹手422设置为至少四个，框架结构421的两侧长边分别设置至少2个夹手422，此时，若主吸盘突然断气，夹手422能够更加稳固地承载所夹取的物件，防止物件脱落。本发明中主吸盘和夹手422的结构可以采用现有技术，例如可以参考cn209954683u中公开的海绵吸盘和扣紧装置的具体结构。框架结构421使得夹具结构42更易于适应不同尺寸和形状的所需夹取的物件，且能够减小夹具结构42本身的重量，提升机械手装置工作的稳定性。

典型地，参见图6至图11，夹具结构42可以根据上述表1和表2所示的工程机械的走台板6的不同尺寸和装配的位置分别进行设计。图6所示的夹具切换母头41和夹具结构42可用于夹取机型a中左中前、左中、左中后、左后及中盖板所对应的走台板6；图7所示的夹具切换母头41和夹具结构42可用于夹取机型a中右前、右中前、右中、右中后、右后所对应的走台板6；图8所示的夹具切换母头41和夹具结构42可用于夹取机型b中右前及右中所对应的走台板6，图9所示的夹具切换母头41和夹具结构42可用于夹取机型b中后中及后所对应的走台板6；图10所示的夹具切换母头41和夹具结构42可用于夹取机型b的中盖板、左前及左中所对应的走台板6；图11所示的夹具切换母头41和夹具结构42可用于夹取机型b的右后及后所对应的走台板6。不同类型的夹具结构42中，夹手422和主吸盘在框架结构421上的位置可根据走台板6的大小和形状进行设计。

在本发明的机械手装置的一种优选的具体实施方式中，机械手装置包括能够运动地安装于轨道上的第一水平调节机构1，其中第一水平调节机构1的下部连接有高度调节机构2，高度调节机构2包括升降驱动结构21、高度连接件22和提升臂23，升降驱动结构21和高度连接件22两者的上端分别与第一水平调节机构1连接、下端分别与提升臂23铰接，提升臂23远离升降驱动结构21的一端与旋转臂31通过第一旋转轴32转动连接，第一旋转轴32能够被对应的驱动机构驱动转动，以带动旋转臂31绕第一旋转轴32的轴线水平转动，提升臂23上设置有与高度连接件22铰接的加强臂24，在提升臂23远离旋转臂31的一端设置有平衡件25；旋转臂31远离高度调节机构2的一端设置有第二旋转轴33，夹持机构4与第二旋转轴33连接，第二旋转轴33能够被对应的驱动机构驱动转动，以带动夹持机构4绕第二旋转轴33的轴线水平转动；夹持机构4包括与第二旋转轴33连接的公头连接件43、与公头连接件43连接的夹具切换公头44、与夹具切换公头44可拆卸连接的夹具切换母头41和与夹具切换母头41连接的夹具结构42，夹具结构42根据物件的大小和形状设置多个，夹具切换公头44上设置有定位孔45和固定结构46，每个夹具结构42连接的夹具切换母头41上设置有与定位孔45匹配的定位柱47和与固定结构46匹配的固定孔48，夹具结构42包括框架结构421、用于吸取物件的主吸盘和至少两个用于夹取物件的夹手422，框架结构421的一侧与夹具切换母头41连接、另一侧设置有主吸盘和夹手422。

上述机械手装置的实施例中，在应用于工程机械装配走台板6时，首先，根据所需要装配的走台板6的大小和形状选择合适的夹具结构42，将夹具结构42连接的夹具切换母头41的定位柱47与夹具切换公头44的定位孔45导向安装，再将固定结构46收缩安装到固定孔48内并扩张固定，然后通过第一水平调节机构1沿轨道运动将夹持机构4移动至走台板6堆放处的上方，将升降驱动结构21收缩以通过提升臂23的杠杆运动将旋转臂31降低，使得主吸盘吸取到所需的走台板6，将走台板6吸取并提升一定的高度后，用夹手422夹持该走台板6，再利用第一水平调节机构1沿轨道运动，以带动走台板6沿轨道的延伸方向进行移动至该走台板6所需装配的位置附近，通过伸长升降驱动结构21将走台板6提升到一定的高度到达工程机械的上方，最后经第一旋转轴32驱动旋转臂31绕第一旋转轴32的轴线水平转动，将走台板6微调至所需装配位置的上方，再经第二旋转轴33的旋转带动夹持机构4和所夹持的走台板6绕第二旋转轴33轴线转动，以微调走台板6的角度，使得夹持的走台板6能够调节至所设定的装配位置及角度，在走台板6调节至靠近其装配位置时(松开走台板6即可将该走台板6置于其对应的位于工程机械上的安装横梁上)，松开夹手422将走台板6放置到位，再松开主吸盘，以将走台板6直接安装至工程机械上对应的安装横梁上。

在本发明上述的机械手装置的基础上，本发明第二方面提供了一种走台板装配系统，包括桁架5和上述的机械手装置，桁架5上设置有用于安装第一水平调节机构1的轨道。

通过本发明的上述技术方案可以看出，本发明的机械手装置在应用于装配工程机械的走台板6时，利用夹持机构4夹取所需的走台板6后，能够利用第一水平调节机构1带动走台板6沿水平轨道进行移动至所需装配的位置附近，再通过高度调节机构2将走台板6提升到一定的高度到达工程机械的上方，最后经驱动旋转臂31绕第一旋转轴32的轴线水平转动，将走台板6微调至所需装配位置的上方，再经驱动夹持机构4绕第二旋转轴33的轴线水平转动对走台板6的角度进行微调，使得夹取的走台板6能够调节至所设定的装配位置及角度，以实现对工程机械的走台板6进行自动化装配，降低作业人员的疲劳强度，不仅能够满足不同高度的走台板6的安装，还能够提高作业人员的工作效率，提升操作安全性。本发明提供的走台板装配系统中，将机械手装置与桁架5相配合，使得走台板6的装配更加便捷、自动化程度高。

在本发明的优选实施方式中，夹持机构4中的夹具结构42通过夹具切换母头41与夹具切换公头44可拆卸连接，可根据使用的需求和物件的大小，快速更换所需的夹具结构42，以能够对不同大小的物件进行夹取、运输和装配，应用更加便捷、范围更广。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

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