一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置

摘要

本发明公开了一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，涉及叶片抓手的技术领域,包括机械臂、抓手连接座、抓手基体、抓手驱动机构和抓手手指；抓手连接座下侧设有固定轴；抓手基体套设在固定轴上，抓手基体底部安装有滑动座，滑动座底部开设滑槽轨道，两抓手座顶部均设置有滑动块，滑动块可滑动连接于滑槽轨道上；抓手手指包括左抓手和右抓手，右抓手包括第一立板、斜板和第二立板，左抓手和第二立板的底部均设有卡托。本发明的机械臂抓手将右抓手设计成倾斜状，增大抓手手指与自带冠叶片的叶冠抓取两侧的接触面积，使有效抓持面积更大，卡托可以有效承托自带冠叶片的叶冠底部，又不与叶身发生碰撞影响，抓手手指更加稳定、牢固地抓持目标。

权利要求

1.一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，包括机械臂(1)，其特征在于，还包括：

抓手连接座(2)，所述抓手连接座(2)顶部开设有用于与所述机械臂(1)末端连接的第一螺纹孔(211)，所述抓手连接座(2)的下侧设置有固定轴(23)；

抓手基体(3)，所述抓手基体(3)内部中空，所述抓手基体(3)的上侧套设在所述固定轴(23)上，所述抓手基体(3)底部安装有滑动座(4)，所述滑动座(4)底部沿横向开设有滑槽轨道(41)，所述滑动座(4)上设置有两抓手座(5)，两所述抓手座(5)顶部均设置有滑动块(51)，两所述滑动块(51)均可滑动连接于所述滑槽轨道(41)上；

抓手驱动机构，所述抓手驱动机构设置在所述抓手基体(3)内，所述抓手驱动机构包括横板(61)、第一电机(62)、升降丝杠螺纹杆(63)、升降滑块(64)和两连接块(65)，所述横板(61)固定在所述抓手基体(3)内，所述第一电机(62)固定在所述横板(61)顶部，所述第一电机(62)的输出轴向下贯穿所述横板(61)，并通过联轴器与所述升降丝杠螺纹杆(63)连接，所述升降滑块(64)内设置有丝杠螺母，所述丝杠螺母螺纹连接于所述升降丝杠螺纹杆(63)上，两所述连接块(65)分别固定在两所述滑动块(51)的顶部，每一所述连接块(65)均通过两连杆(66)与所述升降滑块(64)可转动连接，所述第一电机(62)驱动所述升降丝杠螺纹杆(63)转动，所述升降丝杠螺纹杆(63)带动其上的所述升降滑块(64)上下移动，所述升降滑块(64)通过所述连杆(66)带动两所述连接块(65)及两所述滑动块(51)沿所述滑槽轨道(41)左右移动；

抓手手指，包括左抓手(71)和右抓手(72)，所述左抓手(71)为长方形板状结构，所述右抓手(72)为一体式结构，所述右抓手(72)包括第一立板(721)、斜板(722)和第二立板(723)，所述斜板(722)设在所述第一立板(721)和第二立板(723)之间，所述第一立板(721)、所述斜板(722)和所述第二立板(723)处于同一平面上，所述左抓手(71)的上侧、所述第一立板(721)沿竖向分别安装在两抓手座(5)内，所述左抓手(71)和所述第二立板(723)的底部均沿横向设置有卡托(73)，所述左抓手(71)上、所述第二立板(723)上和两所述卡托(73)的上表面均设置有橡胶(74)。

2.根据权利要求1所述的多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其特征在于，所述抓手连接座(2)包括矩形板(21)和两耳板(22)，两所述耳板(22)分别固定在所述矩形板(21)下表面的两侧，所述矩形板(21)顶部开设第一螺纹孔(211)，两所述耳板(22)上均开设有定位孔，所述固定轴(23)的两端分别固定在两所述定位孔内。

3.根据权利要求2所述的多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其特征在于，所述矩形板(21)顶部与机械臂(1)末端固定连接。

4.根据权利要求1所述的多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其特征在于，两所述抓手座(5)均呈“П”字型，两所述抓手座(5)侧壁上均开设有第二螺纹孔(52)，所述左抓手(71)的上侧和所述第一立板(721)均通过螺栓固定在两所述抓手座(5)内。

5.根据权利要求1所述的多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其特征在于，所述左抓手(71)和所述右抓手(72)相平行，所述第一立板(721)和所述第二立板(723)均沿竖向设置，所述第一立板(721)位于所述第二立板(723)的斜上方，所述斜板(722)倾斜设置在所述第一立板(721)和所述第二立板(723)之间。

6.根据权利要求1所述的多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其特征在于，所述左抓手(71)下侧靠近所述第二立板(723)的侧面上贴有橡胶(74)，所述第二立板(723)靠近于所述左抓手(71)的侧面上贴有橡胶(74)。

7.根据权利要求1所述的多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其特征在于，所述抓手基体(3)的形状为“凸”字型，所述抓手基体(3)底部开口，所述滑动座(4)的顶部开口。

8.根据权利要求7所述的多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其特征在于，两所述连接块(65)位于所述升降滑块(64)的下侧，两所述连接块(65)和所述升降滑块(64)呈“品”字形排列，所述升降滑块(64)和所述连接块(65)均通过销轴与所述连杆(66)可转动连接。

说明书

一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置

技术领域

[0001] 本发明涉及自带冠叶片抓手的技术领域，尤其涉及一种汽轮机自带冠叶片机械抓手装置。

背景技术

[0002] 汽轮机又称蒸汽透平发动机，其工作原理是：由于叶片其特殊的结构设计，高温高压的蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，可使装有叶片排的转子进行旋
转，从而达到对外做功目的。而叶片是实现此工作的关键部件，又是最精细、最重要的零件
之一。由于叶片其加工几何形状、安装间隙等因素会影响汽轮机的效率、出力，叶片的结构
设计、运行方式等因素会对机组的安全可靠性起决定性的影响。故若想判断叶片是否达到
可安装于汽轮机标准，或所设计叶片是否结构合理，需在其实际应用前对其进行性能测试。

[0003] 而在为测试自带冠叶片性能而产生的自动化装配过程中，对自带冠叶片的抓取具有一定的工艺要求。机械臂作为一种具有较强通用性的作业设备，其能否顺利完成作业任
务直接取决于机械臂末端的夹持机构，因此机械臂末端的夹持机构要结合实际的作业任务
以及工作环境的要求来设计。对于应用于汽轮机上的自带冠叶片来说，其本身形状复杂，且
结构上具有一定的特殊性。如图6所示，自带冠叶片8包括叶冠81、叶身82和叶根83，叶冠81
为平行四边形结构，非常规矩形，若采用传统的对称型抓手手指，在抓取自带冠叶片8时，抓
手手指难以与叶冠81待抓取位置的两侧充分接触，容易产生无法有效抓持情况，致使抓手
无法抓取成功，机械臂在成功抓取叶片后快速移动时，抓手无法稳定、牢固地抓住目标，无
法满足自动化装配要求。

发明内容

[0004] 针对上述产生的问题，本发明的目的在于提供一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，解决了传统的对称型抓手手指难以与叶冠待抓取两侧充分接触，容易产生无
法有效抓持的技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

[0006] 一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，包括机械臂，其中，还包括抓手连接座，所述抓手连接座顶部开设有用于与所述机械臂末端连接的第一螺纹孔，所述抓手连
接座的下侧设置有固定轴；抓手基体，所述抓手基体内部中空，所述抓手基体的上侧套设在
所述固定轴上，所述抓手基体底部安装有滑动座，所述滑动座底部沿横向开设有滑槽轨道，
所述滑动座上设置有两抓手座，两所述抓手座顶部均设置有滑动块，两所述滑动块均可滑
动连接于所述滑槽轨道上；抓手驱动机构，所述抓手驱动机构设置在所述抓手基体内，所述
抓手驱动机构包括横板、第一电机、升降丝杠螺纹杆、升降滑块和两连接块，所述横板固定
在所述抓手基体内，所述第一电机固定在所述横板顶部，所述第一电机的输出轴向下贯穿
所述横板，并通过联轴器与所述升降丝杠螺纹杆连接，所述升降滑块内设置有丝杠螺母，所
述丝杠螺母螺纹连接于所述升降丝杠螺纹杆上，两所述连接块分别固定在两所述滑动块的
顶部，每一所述连接块均通过两连杆与所述升降滑块可转动连接，所述第一电机驱动所述
升降丝杠螺纹杆转动，所述升降丝杠螺纹杆带动其上的所述升降滑块上下移动，所述升降
滑块通过所述连杆带动两所述连接块及两所述滑动块沿所述滑槽轨道左右移动；抓手手
指，包括左抓手和右抓手，所述左抓手为长方形板状结构，所述右抓手为一体式结构，所述
右抓手包括第一立板、斜板和第二立板，所述斜板设在所述第一立板和第二立板之间，所述
第一立板、所述斜板和所述第二立板处于同一平面上，所述左抓手的上侧、所述第一立板沿
竖向分别安装在两抓手座内，所述左抓手和所述第二立板的底部均沿横向设置有卡托，所
述左抓手上、所述第二立板上和两所述卡托的上表面均设置有橡胶。

[0007] 上述的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其中，所述抓手连接座包括矩形板和两耳板，两所述耳板分别固定在所述矩形板下表面的两侧，所述矩形板顶部开
设第一螺纹孔，两所述耳板上均开设有定位孔，所述固定轴的两端分别固定在两所述定位
孔内。

[0008] 上述的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其中，所述矩形板与机械臂末端固定连接。

[0009] 上述的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其中，两所述抓手座均呈“П”字型，两所述抓手座侧壁上均开设有第二螺纹孔，所述左抓手的上侧和所述第一立板
均通过螺栓固定在两所述抓手座内。

[0010] 上述的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其中，所述左抓手和所述右抓手相平行，所述第一立板和所述第二立板均沿竖向设置，所述第一立板位于所述第二
立板的斜上方，所述斜板倾斜设置在所述第一立板和所述第二立板之间。

[0011] 上述的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其中，所述左抓手下侧靠近所述第二立板的侧面上贴有橡胶，所述第二立板靠近与所述左抓手的侧面上贴有橡胶。

[0012] 上述的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其中，所述抓手基体的形状为“凸”字型，所述抓手基体底部开口，所述滑动座的顶部开口。

[0013] 上述的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，其中，两所述连接块位于所述升降滑块的下侧，两所述连接块和所述升降滑块呈“品”字形排列，所述升降滑块和所
述连接块均通过销轴与所述连杆可转动连接。

[0014] 本发明由于采用上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

[0015] 1、本发明的机械臂抓手将右抓手设计成倾斜状，增大抓手手指与自带冠叶片的叶冠抓取两侧的接触面积，使有效抓持面积更大。

[0016] 2、本发明的左抓手和右抓手的底部各设有卡托，卡托可以有效承托自带冠叶片的叶冠底部，又不与叶身发生碰撞影响，使抓手手指可以更加稳定、牢固地抓持目标。

[0017] 3、本发明将左抓手、右抓手的下端内侧与两卡托的上表面均安装用于增大物体间摩擦力的橡胶，使得抓手手指可以更轻松的抓持自带冠叶片。

[0018] 4、本发明机械臂抓手结构简单，制造成本低，易维护，对自带冠叶片保护性高，实用性强。

附图说明

[0019] 图1是本发明的汽轮机自带冠叶片用机械臂抓手的立体图。

[0020] 图2是本发明的机械臂抓手与机械臂的装配示意图。

[0021] 图3是本发明的抓手驱动机构、抓手座和抓手手指的装配示意图。

[0022] 图4是本发明的左抓手的示意图。

[0023] 图5是本发明的右抓手的示意图。

[0024] 图6是本发明的待抓取的自带冠叶片的示意图。

[0025] 图7是本发明的叶盘、转子和自带冠叶片的装配示意图。

[0026] 附图标记：1、机械臂；2、抓手连接座；21、矩形板；211、第一螺纹孔；22、耳板；23、固定轴；3、抓手基体；4、滑动座；41、滑槽轨道；5、抓手座；51、滑动块；52、第二螺纹孔；61、横
板；62、第一电机；63、升降丝杠螺纹杆；64、升降滑块；65、连接块；66、连杆；71、左抓手；72、
右抓手；721、第一立板；722、斜板；723、第二立板；73、卡托；74、橡胶；8、自带冠叶片；81、叶
冠；82、叶身；83、叶根；91、叶盘；92、转子。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明的附图和具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，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
其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 在本发明的描述中，需要理解的是，本文提及的方位词“上侧”、“下侧”、“底部”、“顶部”是以本发明的附图中零部件的相对位置为基准定义的，只是为了描述技术方案的清
楚及方便，应当理解，此方位词的应用对本申请的保护范围不构成限制。

[0029] 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位，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直
接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理
解上述术语在本发明中的具体含义。

[0030] 本发明实施例提供的一种多自由度汽轮机自带冠叶片机械抓手装置，如图1所示，包括抓手连接座2、抓手基体3、抓手驱动机构和抓手手指。

[0031] 其中，抓手连接座2顶部开设用于与机械臂1末端连接的第一螺纹孔211，抓手连接座2的下侧设置有固定轴23，抓手基体3内部中空，抓手基体3的上侧套设在固定轴23上，抓
手基体3与固定轴23固定连接，抓手基体3底部安装有滑动座4，滑动座4底部沿横向开设有
滑槽轨道41，滑动座4上设置有两抓手座5，两抓手座5顶部均设置有滑动块51，两滑动块51
均可滑动连接于滑槽轨道41上，带动两抓手座5在滑槽轨道41上左右移动。

[0032] 如图3所示，抓手驱动机构设置在抓手基体3内，抓手驱动机构包括横板61、第一电机62、升降丝杠螺纹杆63、升降滑块64和两连接块65，横板61沿横向固定在抓手基体3内，第
一电机62固定在横板61顶部，第一电机62的输出轴向下贯穿横板61，并通过联轴器与升降
丝杠螺纹杆63连接，升降滑块64内设置有丝杠螺母(图中未示出)，丝杠螺母螺纹连接于升
降丝杠螺纹杆63上，两连接块65分别固定在两滑动块51的顶部，每一连接块65均通过两连
杆66与升降滑块64可转动连接，第一电机62驱动升降丝杠螺纹杆63转动，升降丝杠螺纹杆
63带动其上的升降滑块64上下移动，升降滑块64通过连杆66带动两连接块65及两滑动块51
沿滑槽轨道41左右移动。

[0033] 如图1、图4和图5所示，抓手手指包括左抓手71和右抓手72，左抓手71为长方形板状结构，右抓手72为一体式结构，右抓手72包括第一立板721、斜板722和第二立板723，斜板
722设在第一立板721和第二立板723之间，第一立板721、斜板722和第二立板723处于同一
平面上，左抓手71的上侧、第一立板721沿竖向分别安装在两抓手座5内，两抓手座5在滑槽
轨道41内移动，带动左抓手71和右抓手72对物体实现抓取和释放动作，左抓手71和第二立
板723的底部均沿横向设置有卡托73，所述左抓手71上、所述第二立板723上和两所述卡托
73的上表面均设置有橡胶74，抓取自带冠叶片8时，橡胶74可以增大卡托73与叶冠81的摩
擦，左抓手71保持竖直双胎，将右抓手72上保持于所抓取面平行不变的前提下，进行倾斜设
计，左抓手71和右抓手72呈非对称型抓手手指，增大抓手手指与叶冠81待抓取两侧有效的
抓持面积。

[0034] 进一步地，如图1和图2所示，抓手连接座2包括矩形板21和两耳板22，两耳板22分别固定在矩形板21下表面的两侧，矩形板21顶部开设第一螺纹孔211，两耳板22上均开设有
定位孔，固定轴23的两端分别固定在两定位孔内，矩形板21顶部通过第一螺纹孔211与机械
臂1末端固定连接。

[0035] 还有，两抓手座5均呈“П”字型，两抓手座5侧壁上均开设有第二螺纹孔52，左抓手71的上侧和第一立板721均通过螺栓固定在两抓手座5内。

[0036] 进一步优化上述技术方案，如图4、图5和图6所示，左抓手71和右抓手72相平行，所述第一立板721位于所述第二立板723的斜上方，所述斜板722倾斜设置在所述第一立板721
和所述第二立板723之间，左抓手71下侧靠近第二立板723的侧面上贴有橡胶74，第二立板
723靠近与左抓手71的侧面上贴有橡胶74，抓手手指抓取自带冠叶片8时，两卡托73上表面
的橡胶74与叶冠81底部接触，左抓手71和第二立板723上的橡胶74与叶冠81侧壁接触，增大
物体间摩擦力，使抓手手指更轻松自如地抓持住自带冠叶片8，橡胶74可以减免频繁地对自
带冠叶片8进行抓取时对于叶冠81做造成的损伤。

[0037] 另外，由于自带冠叶片8在自动化装配过程中，机械臂1在抓取自带冠叶片8后会进行快速移动，将所抓持自带冠叶片8移动至所需位置，为使抓手在移动过程中更加稳定、牢
固地抓住目标，故在非对称型的抓手手指底端两侧分别设置卡托73，卡托73的宽度、长度及
安装位置，根据实际情况设定，使其既能有效承托自带冠叶片8的叶冠81底部，又不与叶身
82发生碰撞影响。

[0038] 在本实施例中，如图1所示，所述抓手基体3的形状为“凸”字型，所述抓手基体3底部开口，所述滑动座4的顶部开口，使得两连接块65可以穿过滑动座4，以带动滑动块51在滑
槽轨道41上左右移动。

[0039] 还有，如图3所示，两所述连接块65位于所述升降滑块64的下侧，两所述连接块65和所述升降滑块64呈“品”字形排列，所述升降滑块64和所述连接块65均通过销轴与所述连
杆66可转动连接。

[0040] 进一步地，机械臂1采用优傲机器人贸易(上海)有限公司的六自由度机械臂1。

[0041] 本发明的工作原理：抓手连接座2顶部与机械臂1末端相连接，通过机械臂1带动机械臂抓手到达所需抓取叶片的指定位置处，将抓手手指下端的两卡托73上表面的橡胶74表
面刚好与所需抓取自带冠叶片8的叶冠81底部水平方向重合后，抓手驱动机构驱动两抓手
座5在滑动座4的滑槽轨道41上相向移动，使左抓手71和右抓手72对自带冠叶片8进行抓取
动作，通过抓手手指下端的两卡托73对自带冠叶片8的叶冠81底部进行辅助抓取，抓取完毕
后，通过机械臂1带动机械臂1抓手将自带冠叶片8移动至指定位置，再次驱动两抓手座5在
滑动座4的滑槽轨道41内相背移动，使左抓手71和右抓手72对自带冠叶片8进行释放动作，
完成对于自带冠叶片8的自动化抓取流程。

[0042] 以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

[0043] 进一步地，如图6和图7所示，自带冠叶片8需要装配在叶盘91上，叶盘91安装在转子92上，自带冠叶片8为两两一组，并排装配在叶盘91上，相邻两组叶片之间的间距为120°，
在装配应用时，需要机械抓手装置抓持自带冠叶片8将其装配在叶盘91上，为不影响自动化
连续装配过程，要求机械抓手装置在安装第二组叶片时，对已经安装完毕的第一组叶片不
得发生碰撞接触，需使抓手手指与叶冠81待抓取两侧的有效抓持面积尽量的大，所以抓手
手指宽度设定为略小于自带冠叶片8的叶冠81待抓取两侧宽度。

[0044] 本申请的进一步实施例中，示出了一种较佳实施例的多自由度汽轮机自带冠叶片8机械抓手装置的叶片装配方法，包括上述的多自由度汽轮机自带冠叶片8机械抓手装置，
还包括叶盘91和转子92，叶片装配方法包括：

[0045] 步骤一：调整叶片待安装区位置，驱动转子92使第一组叶片待安装区位于转子92的正上方，抓手连接座2与机械臂1末端连接，机械臂1驱动机械抓手装置移动至所需抓取叶
片储放区，抓手基体3在固定轴23上旋转，进一步精确定位，调整抓手手指下端的卡托73上
的橡胶74表面刚好与所需抓取自带冠叶片8的叶冠81底部保持水平方向重合。

[0046] 步骤二：抓取叶片，启动第一电机62，升降丝杠螺纹杆63带动升降滑块64向上移动，所述升降滑块64带动两所述连接块65相向移动，驱动抓手座5在滑动座4上相向移动实
现抓取动作，同时通过抓手手指下端的卡托73对自带冠叶片8的叶冠81底部进行辅助抓取，
待抓取成功后，机械臂1带动机械抓手装置移动至叶片待安装区。

[0047] 步骤三：释放叶片，调整抓手基体3，使自带冠叶片8处于竖直向下状态，第一电机62的输出轴反向转动，驱动抓手座5在滑动座4上背向移动实现释放动作，完成第一组叶片
安装。

[0048] 步骤四：安装第二组叶片，驱动转子92旋转120°，使第二组叶片待安装区位于转子92的正上方，机械臂1驱动机械抓手装置移动至所需抓取叶片储放区，重复步骤二至步骤
三，将第二组叶片安装在第二组叶片待安装区。

[0049] 步骤五，安装第三组叶片，驱动转动旋转120°，使第三组叶片待安装区位于转子92的正上方，机械臂1驱动机械抓手装置移动至所需抓取叶片储放区，重复步骤二至步骤三，
将第三组叶片安装在第二组叶片待安装区，三组叶片安装完成，机械臂1回归初始位置。

[0050] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0051] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此本发明
将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致
的最宽的范围。