一种高稳定性坩埚输送机械爪

摘要

本发明公开了一种高稳定性坩埚输送机械爪，属于坩埚机械爪技术领域。它包括机架板和装设在机架板上的活塞缸；机架板的底部轴对称装设有四个爪板，爪板上装设有可沿锥形坩埚的径向伸缩运动的弹性滚动爪，活塞缸的输出杆端部滑动装设有滑动套筒，滑动套筒内部装设有轴向弹簧，滑动套筒的另一端固定装设有双曲线圆锥体；弹性滚动爪包括径向滑动板、径向弹簧、径向弹簧挡板、滚轮轴和曲线滚轮。本发明是一种结构简单合理、通过周向八点滚动摩擦夹持、轴向压紧锥形坩埚端部来提高坩埚夹持稳定性的坩埚输送机械爪。

权利要求

1.一种高稳定性坩埚输送机械爪，包括机架板(2)和装设在机架板(2)上的活塞缸(6)，其特征在于：

所述活塞缸(6)的输出杆与锥形坩埚(1)的轴线共线；

所述机架板(2)的底部轴对称装设有四个爪板(21)，所述爪板(21)上装设有可沿锥形坩埚(1)的径向伸缩运动的弹性滚动爪(3)，所述活塞缸(6)的输出杆端部滑动装设有滑动套筒(4)，所述滑动套筒(4)内部装设有轴向弹簧(5)，所述滑动套筒(4)的另一端固定装设有双曲线圆锥体(7)；所述双曲线圆锥体(7)的下底面半径等于所述锥形坩埚(1)的上端面外半径；

所述弹性滚动爪(3)包括沿所述锥形坩埚(1)径向穿过所述爪板(21)的径向滑动板(33)，套装在所述径向滑动板(33)上的径向弹簧(32)，固定装设在所述径向滑动板(33)远离所述锥形坩埚(1)一端上的径向弹簧挡板(31)，转动装设在所述径向滑动板(33)靠近所述锥形坩埚(1)一端上的滚轮轴(35)，以及固定装设在所述滚轮轴(35)上的曲线滚轮(34)；

所述径向弹簧(32)的两端分别与所述径向弹簧挡板(31)和所述爪板(21)相连，所述径向弹簧(32)始终处于拉伸受力状态；所述曲线滚轮(34)由结构相同的双曲半滚轮A(341)和双曲半滚轮B(342)组成，所述双曲半滚轮A(341)和双曲半滚轮B(342)对称设于所述径向滑动板(33)的两侧；所述双曲半滚轮A(341)和所述双曲半滚轮B(342)组成的滚动面的母线为双曲线；

所述轴向弹簧(5)为拉压螺旋弹簧，两端分别与所述活塞缸(6)中的输出杆、所述双曲线圆锥体(7)相连；

所述曲线滚轮(34)沿所述锥形坩埚(1)外表面上下滚动时保持两点接触；所述活塞缸(6)的输出杆最长，且所述轴向弹簧(5)的变形量为零时，所述曲线滚轮(34)位于所述双曲线圆锥体(7)的正中部。

2.根据权利要求1所述的一种高稳定性坩埚输送机械爪，其特征在于：所述双曲线圆锥体(7)的材料为特氟龙。

3.根据权利要求1所述的一种高稳定性坩埚输送机械爪，其特征在于：所述轴向弹簧(5)在所述活塞缸(6)工作过程中变形量不超过所述曲线滚轮(34)半径的二分之一。

说明书

一种高稳定性坩埚输送机械爪

技术领域

[0001] 本发明主要涉及坩埚机械爪技术领域，特指一种高稳定性坩埚输送机械爪。

背景技术

[0002] 锥形坩埚在工业分析尤其是煤炭行业中应用非常广泛，随着自动化技术的提高，锥形坩埚的自动化输送成为一种发展趋势。现有技术中的坩埚输送通常有两种方式，一种是顶杆机械手，即通过顶杆顶起坩埚进行输送；另一种是电机驱动两金属片形成两条线接触夹持坩埚然后再进行输送。现有技术中的坩埚夹持均会导致如下缺点：由于锥形坩埚的几何特征使得其在夹持或松开过程中容易产生振动、在快速输送过程中容易晃动，即锥形坩埚的输送稳定性不高。因此，亟需设计一种高稳定性的坩埚输送机械爪。

发明内容

[0003] 本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单合理、通过周向八点滚动摩擦夹持、轴向压紧锥形坩埚端部来提高坩埚夹持稳定性的坩埚输送机械爪。

[0004] 为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种高稳定性坩埚输送机械爪，包括机架板和装设在机架板上的活塞缸。

[0005] 所述活塞缸的输出杆与锥形坩埚的轴线共线。

[0006] 所述机架板的底部轴对称装设有四个爪板，所述爪板上装设有可沿锥形坩埚的径向伸缩运动的弹性滚动爪，所述活塞缸的输出杆端部滑动装设有滑动套筒，所述滑动套筒内部装设有轴向弹簧，所述滑动套筒的另一端固定装设有双曲线圆锥体；所述双曲线圆锥体的下底面半径等于所述锥形坩埚的上端面外半径。

[0007] 所述弹性滚动爪包括沿所述锥形坩埚径向穿过所述爪板的径向滑动板，套装在所述径向滑动板上的径向弹簧，固定装设在所述径向滑动板远离所述锥形坩埚一端上的径向弹簧挡板，转动装设在所述径向滑动板靠近所述锥形坩埚一端上的滚轮轴，以及固定装设在所述滚轮轴上的曲线滚轮。

[0008] 所述径向弹簧的两端分别与所述径向弹簧挡板和所述爪板相连，所述径向弹簧始终处于拉伸受力状态；所述曲线滚轮由结构相同的双曲半滚轮A和双曲半滚轮B组成，所述双曲半滚轮A和双曲半滚轮B对称设于所述径向滑动板的两侧；所述双曲半滚轮A和所述双曲半滚轮B组成的滚动面的母线为双曲线。

[0009] 所述轴向弹簧为拉压螺旋弹簧，两端分别与所述活塞缸中的输出杆、所述双曲线圆锥体相连。

[0010] 进一步地，所述双曲线圆锥体的材料为特氟龙。

[0011] 进一步地，所述轴向弹簧在所述活塞缸工作过程中变形量不超过所述曲线滚轮半径的二分之一。

[0012] 进一步地，所述曲线滚轮沿所述锥形坩埚外表面上下滚动时保持两点接触。

[0013] 进一步地，所述活塞缸的输出杆最长，且所述轴向弹簧的变形量为零时，所述曲线滚轮位于所述双曲线圆锥体的正中部。

[0014] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的一种高稳定性坩埚输送机械爪设有四个弹性滚动爪，且每个弹性滚动爪又包括由双曲半滚轮A和双曲半滚轮B组成的曲线滚轮，从而使得本发明的坩埚输送机械爪抓紧锥形坩埚时形成周向八点接触受力状态，提高了受力对称性和稳定性；本发明中的轴向弹簧可以发生微小的变形，从而在活塞缸的输出杆伸长或缩短的初始动作时吸收轴向作用力，增加对锥形坩埚抓取和松开时的稳定性；此外，锥形坩埚在输送过程中，由于双曲线圆锥体的底部始终紧紧压在锥形坩埚的顶部，从而有效阻止了输送过程中锥形坩埚的晃动，避免了锥形坩埚内部物料的洒落。由此可知，本发明是一种结构简单合理、通过周向八点滚动摩擦夹持、轴向压紧锥形坩埚端部来提高坩埚夹持稳定性的坩埚输送机械爪。

附图说明

[0015] 图1是本发明的一种高稳定性坩埚输送机械爪的结构原理示意图。

[0016] 图2是本发明中四个弹性滚动爪的平面布置示意图。

[0017] 图中，1—锥形坩埚；2—机架板；21—爪板；3—弹性滚动爪；31—径向弹簧挡板；32—径向弹簧；33—径向滑动板；34—曲线滚轮；341—双曲半滚轮A；342—双曲半滚轮B；
35—滚轮轴；4—滑动套筒；5—轴向弹簧；6—活塞缸；7—双曲线圆锥体。

具体实施方式

[0018] 以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0019] 参见图1和图2，本发明的一种高稳定性坩埚输送机械爪，它包括机架板2和装设在机架板2上的活塞缸6。

[0020] 活塞缸6的输出杆与锥形坩埚1的轴线共线。

[0021] 机架板2的底部轴对称装设有四个爪板21，爪板21上装设有可沿锥形坩埚1的径向伸缩运动的弹性滚动爪3，活塞缸6的输出杆端部滑动装设有滑动套筒4，滑动套筒4内部装设有轴向弹簧5，滑动套筒4的另一端固定装设有双曲线圆锥体7。双曲线圆锥体7的下底面半径等于锥形坩埚1的上端面外半径，可以使得弹性滚动爪3顺利从双曲线圆锥体7的表面滚动到锥形坩埚1的表面。

[0022] 弹性滚动爪3包括沿锥形坩埚1径向穿过爪板21的径向滑动板33，套装在径向滑动板33上的径向弹簧32，固定装设在径向滑动板33远离锥形坩埚1的一端上的径向弹簧挡板31，转动装设在径向滑动板33靠近锥形坩埚1的一端上的滚轮轴35，以及固定装设在滚轮轴
35上的曲线滚轮34。径向滑动板33的横截面为矩形，可以有效阻止径向滑动板33在滑动时发生自转，即径向滑动板33滑动时不会改变径向弹簧32的刚度值；径向滑动板33的材料为特氟龙，可以减小滑动摩擦力和滑动噪音；曲线滚轮34选用非金属材料，其摩擦系数不小于特氟龙摩擦系数的两倍，以满足曲线滚轮34在锥形坩埚1上发生纯滚动。

[0023] 径向弹簧32的两端分别与径向弹簧挡板31和爪板21相连，径向弹簧32始终处于拉伸受力状态；曲线滚轮34由结构相同的双曲半滚轮A341和双曲半滚轮B342组成，双曲半滚轮A341和双曲半滚轮B342对称位于径向滑动板33的两侧；双曲半滚轮A341和双曲半滚轮B342组成的滚动面的母线为双曲线。径向滑动板33在径向弹簧32拉力的作用下有向锥形坩埚1运动的趋势，曲线滚轮34对锥形坩埚1径向压力大小与径向弹簧32的变形量成正比；曲线滚轮34沿双曲线圆锥体7或者锥形坩埚1上下滚动时，径向滑动板33沿锥形坩埚1的径向滑动。

[0024] 轴向弹簧5为拉压螺旋弹簧，两端分别与活塞缸6中的输出杆、双曲线圆锥体7相连。活塞缸6的输出杆上下运动，通过轴向弹簧5带动双曲线圆锥体7上下运动，进而带动曲线滚轮34沿锥形坩埚1的径向运动。

[0025] 作为优选地，双曲线圆锥体7的材料为特氟龙，这样一方面可以减小曲线滚轮34与双曲线圆锥体7之间的滚动摩擦，另一方面可以消除滚动噪音。双曲线圆锥体7的双曲线特征一方面有助于曲线滚轮34在势能最小值时轴向弹簧5恢复到初始状态，另一方面可以使得曲线滚轮34很容易地从双曲线圆锥体7滚动到锥形坩埚1的外表面上。

[0026] 作为优选地，轴向弹簧5在活塞缸6工作过程中变形量不超过曲线滚轮34半径的二分之一，从而使得双曲线圆锥体7的下端面在弹性滚动爪3夹持锥形坩埚1时紧紧地压在锥形坩埚1的上端，减小锥形坩埚1运输过程中因外界振动而导致锥形坩埚1的晃动，从而增加对锥形坩埚1的稳定性。

[0027] 作为优选地，曲线滚轮34沿锥形坩埚1外表面上下滚动时保持两点接触。因此，当四个弹性滚动爪3同时夹持锥形坩埚1时，可以形成对锥形坩埚1的八点接触压力，从而提高锥形坩埚1夹持的稳定性。

[0028] 作为优选地，活塞缸6的输出杆最长，且轴向弹簧5的变形量为零时，曲线滚轮34位于双曲线圆锥体7的正中部。

[0029] 本发明的工作过程和工作原理如下：首先将本发明的坩埚输送机械爪安装在机械臂上，然后调节机械臂，使本发明的机械爪位于待输送的锥形坩埚1正上方，此时，活塞缸6的输出杆最长，轴向弹簧5的变形量为零，曲线滚轮34刚好位于双曲线圆锥体7的正中部，且双曲线圆锥体7的下端面自由抵触到锥形坩埚1的上端。

[0030] 通过控制机械臂下降带动本发明的坩埚输送机械爪下降，与此同时，活塞缸6启动使得其输出杆缓慢缩回，活塞缸6中输出杆的运动速度等于机械爪的下降速度，即双曲线圆锥体7的下端面始终抵触到锥形坩埚1的上端。

[0031] 在活塞缸6的输出杆逐渐缩回的过程中，曲线滚轮34沿双曲线圆锥体7的母线向下滚动，径向滑动板33向着远离锥形坩埚1的方向运动，径向弹簧32的压力逐渐增加；之后，曲线滚轮34从双曲线圆锥体7滚动到锥形坩埚1的外表面上，由于锥形坩埚1的上部粗、下部细，因此曲线滚轮34在锥形坩埚1母线上滚动时，径向滑动板33向着靠近锥形坩埚1的方向运动，径向弹簧32的压力逐渐减小，但曲线滚轮34仍然紧紧地压在锥形坩埚1上。

[0032] 当活塞缸6的输出杆达到最短状态时，曲线滚轮34位于锥形坩埚1的中上部，活塞缸6停止工作。由于锥形坩埚1的上部直径大、下部直径小，且径向弹簧32始终处于拉伸状态，从而使得曲线滚轮34有相对于锥形坩埚1向下滚动的趋势，此时由于锥形坩埚1的顶部紧紧地顶在双曲线圆锥体7上，因此曲线滚轮34的滚动摩擦力可以锁紧锥形坩埚1，阻止了锥形坩埚1因外部振动而导致轴向滑动。

[0033] 当机械臂带动本发明的坩埚输送机械爪将锥形坩埚1输送到目的地时，即此时锥形坩埚1的底面处于支撑状态，例如锥形坩埚1的底面接触到桌面，机械臂带动本发明的坩埚属于机械爪向上运动，与此同时活塞缸6的输出杆逐渐向外伸长，二者速度相同，即双曲线圆锥体7的下端面始终抵触到锥形坩埚1的上端。

[0034] 在活塞缸6的输出杆逐渐伸长的过程中，曲线滚轮34沿着锥形坩埚1向上滚动，直至滚动至双曲线圆锥体7的正中部，即输出杆达到最长状态。从而完成对锥形坩埚1的输送。

[0035] 在锥形坩埚1输送过程中，虽然机械臂在运动，但由于锥形坩埚1在同一圆周上八点受力，且双曲线圆锥体7的下端面在轴向弹簧5的作用下始终压紧锥形坩埚1的上端，因此锥形坩埚1不会发生晃动，避免了锥形坩埚1内部物料的洒落。本发明的坩埚输送机械爪在非工作状态时，曲线滚轮34恰好位于双曲线圆锥体7的正中部；轴向弹簧5在活塞缸6的输出杆上、下运动过程中分别发生拉伸变形和压缩变形，从而可以吸收锥形坩埚1在抓取时和松开放置时的多余能量，提高了抓取或松开时的稳定性。

[0036] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。