气动平衡助力机械手制造技术

本实用新型专利技术提出一种气动平衡助力机械手，包括机械部分、座椅夹具和气控系统三部分。机械部分由固定立柱，回转立柱、主缸、四菱臂和小臂、刹车装置组成；气控系统集成安装在控制箱中，控制箱固定在回转立柱上；座椅夹具包括万向轴、靠背、压板、把手和控制面板，控制面板通过控制线与气控系统连接。本实用新型专利技术采用气动平衡原理，即用压缩空气产生的力与座椅的自身重力平衡，让座椅悬浮在空中，由人工来完成翻转、对接、微调角度等三维空间移载动作，可实现座椅的省力搬运和装配，降低劳动强度，提高工作效率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种助力机械手，专门用于汽车座椅生产线，在座椅总装完成后，将座椅悬浮起来，安装到工位车上，达到省力的目的。
技术介绍
在汽车座椅生产中，总装工序完成后，需要将成品座椅搬离流水线，安装到工位车 上，然后送往成车厂装车。现在生产中主要靠人工来完成这道搬运工序，但是高级轿车的座 椅重量重、体积大、结构复杂，导致工人的劳动强度很大，生产效率低下。怎样选择一种助力 装置来减轻工人劳动强度，提高生产效率，成为目前座椅生产过程中急需解决的问题。由于 座椅搬离流水线后，还需要安装在工位车上，即将座椅的定位柱销全部插入工料车的定位 孔中，这实际上是一个比较复杂的装配过程，需要不断调整座椅的空间位置和姿态才能完 成，所以用一般的起重装置无法达到所需精度要求。
技术实现思路
本技术目的是提供一种安全的座椅下线气动平衡助力机械手，实现座椅的省 力搬运和装配，降低劳动强度，提高工作效率。 本技术的气动平衡助力机械手包括机械部分、座椅夹具和气控系统三大部 分。 所述机械部分由固定立柱，回转立柱、主缸、四菱臂和小臂、刹车装置组成；所述固 定立柱下端固定，上端连接回转立柱，回转立柱可绕固定立柱360。旋转；回转立柱上安装 有四菱臂，四菱臂可绕回转立柱上下摆动；主缸安装在回转立柱上，其工作臂连接在四菱 臂，四菱臂与小臂相连，小臂可绕四菱臂轴线360°回转，小臂下端与座椅夹具连接。 所述气控系统集成安装在控制箱中，控制箱固定在回转立柱上。 所述座椅夹具包括万向轴、靠背、压板、把手和控制面板，所述万向轴的上端通过 铰链与机械部分的小臂相连，下端与靠背铰连，靠背下部横向铰连有压板，靠背和压板的两 端部之间铰连有夹紧气缸，靠背上固定有把手，控制面板则安装在把手，控制面板通过控制 线与气控系统连接。 本技术采用气动平衡原理，即用压縮空气产生的力与座椅的自身重力平衡， 让座椅悬浮在空中，由人工来完成翻转、对接、微调角度等三维空间移载动作，可实现座椅 的省力搬运和装配，降低劳动强度，提高工作效率。附图说明图1是本机械手的结构示意图； 图2是其中机械部分的结构示意图； 图3是其中座椅夹具的结构示意图； 图4是气控系统的控制原理图。具体实施方式参见图1，本助力机械手包括机械部分、座椅夹具和气控系统三大部分。1.机械构 件，参见图2: 机械部分的固定立柱1下端固定，上端与连接回转立柱2，回转立柱2上端与四菱 臂4连接，主缸3将四菱臂4和回转立柱连接起来，四菱臂4连接小臂5，回转立柱2和固定 立柱1之间装有刹车装置8，四菱臂4和小臂5之间也装有另一刹车装置8。小臂5下端连 接座椅夹具6，回转立柱上固定有集装气控系统的控制箱7。 回转立柱2可以绕固定立柱1旋转360。，实现机械手的一个回转自由度。为保 证回转灵活可靠，回转立柱2与固定立柱1之间采用接触角a =15°的角接触球轴承相 连，在承受径向载荷的同时也可以承受很大的轴向载荷。四杆机构的四菱臂4是整个机械 手中实现力平衡的重要部件，四菱臂4可绕回转立柱2上下摆动，实现机械手的上下平移自 由度。四菱臂4前端悬挂的重量和自重产生的力矩被后端主缸3输出力产生的力矩平衡。 四菱臂4的转动部分全部由球轴承支撑，保证运转灵活。中空的小臂5中间穿有控制气路， 小臂5可绕四菱臂4轴线360。回转，实现子机械手的另一个回转自由度。机械主体部分 具有2个回转自由度和一个升降自由度，可保证座椅夹具6到达在半球面内任意空间位置。 刹车装置8可限制两个回转自由度的运动范围，并将其锁死。 2.座椅夹具，参见图3 : 本技术是专门用于汽车座椅搬运的助力机械手，因此在小臂5下端装有座椅 夹具6夹持座椅。 座椅夹具6包括万向轴9，和万向轴9铰连的靠背11，与靠背11下部横向铰连的 压板12，与靠背11和压板12的一端铰连的夹紧气缸15，靠背12上固定有把手13，把手13 上固定有控制面板14。控制面板14通过控制线与气控系统连接。 气控系统集成安装在控制箱7中，气控系统通过控制气路分别连接主缸3和座椅 夹具6的夹紧气缸15。 结合图1可见，万向轴9通过铰链与机械部分的小臂5相连，因为万向轴的作用， 当座椅夹具6夹紧座椅后，座椅还需随工装在生产线上转动一个角度才能取下，在工装转 轴和小臂转轴不共线的情况下，夹具依然可以随座椅一起转动。靠背11和压板12在夹紧气 缸15的作用下可以撑开和合拢，因此当靠背11下端和压板12前端合拢时插入座椅靠背和 坐垫的接缝处，再在夹紧气缸15的作用下撑开，便可以夹紧座椅。把手14用于搬运座椅， 把手14上的控制面板15装有按钮，可控制夹具松夹和刹车启停等动作。靠背11上还安装 有机控阀IO，用于感测夹具是否完全夹紧座椅，通过信号线与气控系统连接，输出一路气信 号给气控系统，用于压力控制。 3.气控系统 集中安装在控制箱7内的气控系统，可实现如下功能气压平衡、高\低压自动切 换、安全保护、快速升降。 如图4所示，压縮空间经气源处理组件M过滤减压后通过单向阀H进入系统。控 制面板上刹车按钮阀S4的气信号，接入单气控阀V4的气控口，使其换向，可以控制刹车气 缸Q3的伸縮，达到开启关闭刹车的目的。按下面板上A、 B任意阀，梭阀D的出口均有信号4输出，通过常开的阀E，使阀V5换向到左位，让夹紧气缸Q2伸出，使夹具夹紧。若要使夹具 松开必需同时按下A、B阀，让与门C的有输出，C的输出信号分成三路，一路把E阀切断，从 而断开V5阀左位信号；另一路加到F阀右位，使F阀换向到右端，切断S3阀的供气，让V3 阀换向，使平衡阀处于低压控制状态；C阀的最后一路输出进入延时阀T，稍微延时后，T阀 输出信号使阀V5换相到右端，夹紧气缸Q2縮回。延时的目的是，让平衡气缸Ql缸有足够 的时间排出高压气，稳定在空载状态后，夹具才能松开。因A、B阀必需同时按下且要经过一 段延时才能松开夹具，有效的减少了搬运过程中的误松开的机率，起到了安全保护的作用。 另外，用于高低压切换的夹紧信号S3的气源直接取至夹紧气缸的无杆腔，因此可以确定， 是在夹紧座椅的状态下，才能切换到高压。这也是安全保护的一个重要措施。 气压平衡功能主要由低摩擦平衡气缸Ql和气控平衡阀P实现。平衡阀P输出一 路由气控口压力控制的稳定气源给平衡气缸Q1。气缸Q1在这路压力作用下的输出力正好 与负载平衡，气缸活塞可处于缸筒中任意位置。当人下向拉机械手时，负载增加，缸筒内的 气压增大，平衡阀P为了稳定输出压力，必需打开排气口，排除多余气体。使系统从新处于 平衡。当人向上推机械手时，平衡阀P迅速向缸筒内补气，使系统一直处于平衡状态。因此 人可以用很小的力来上下移动机械手臂，实现省力的目的。 机械手在空载和重载的时候，要求平衡阀Q输出的压力值不同，并且可以自动切 换。平衡阀Q的控制压力分别由减压阀Pl和P2提供，P1直接进入梭阀R2，P2经常闭气控 阀V3后再进入梭阀R2。在夹紧信号S3没有输出，即没有装夹座椅的时候，阀V3关断，梭阀 R2输出空载压力Pl给平衡阀P，平衡阀P也就给平衡气缸输出低压力，使系统处于空载平 衡状态。当夹紧座椅后，装在夹具上的阀S3输出信号，使阀V3导通，P2压力进入梭阀R2， 此时R2将输出重载压力P2给平衡阀P，本文档来自技高网...

【技术保护点】
气动平衡助力机械手，包括机械部分、座椅夹具和气控系统三大部分；其特征在于：所述机械部分由固定立柱（１），回转立柱（２）、主缸（３）、四菱臂（４）、小臂（５）和刹车装置（８）组成；所述固定立柱（１）下端固定，上端连接回转立柱（２）；回转立柱（２）上安装有四菱臂（４）；主缸（３）安装在回转立柱（２）上，其工作臂连接四菱臂（４），四菱臂（４）与小臂（５）相连，小臂（５）下端与座椅夹具（６）连接；所述座椅夹具（６）包括万向轴（９）、靠背（１１）、压板（１２）、把手（１３）和控制面板（１４），所述万向轴（９）的上端通过铰链与机械部分的小臂（５）相连，下端与靠背（１１）铰连，靠背（１１）下部横向铰连有压板（１２），靠背（１１）和压板（１２）的两端部之间铰连有夹紧气缸（１５），靠背（１１）上固定有把手（１３），控制面板（１４）则安装在把手（１３）上，控制面板（１４）通过控制线与气控系统连接。所述气控系统集成安装在控制箱（７）中，控制箱（７）固定在回转立柱（２）上；气控系统通过控制气路分别连接主缸（３）和座椅夹具（６）的夹紧气缸（１５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王世云，
申请(专利权)人：重庆延锋江森座椅有限公司，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]