一种集料桶全自动开关盖机械手的制作方法

1.本发明涉及机械手技术领域，具体地说是一种集料桶全自动开关盖机械手。


背景技术：

2.入炉煤的煤质在线检测过程，包括采样、制样、检测工序，现有技术中采样通常为多点采样，采样后通常将样品放置在集样桶内，待采样完成后将样品进行统一检测。为便于采样后样品的存放，集样桶通常设计为敞口式，这样会导致样品水分流失，进而影响检测精确度。此外，在入炉煤的采样过程中，也存在一定的粉尘污染问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种集料桶全自动开关盖机械手，用于实现对集料桶全自动开关盖，在采样后及时开盖以便于样品存放，存放样品后及时关盖避免样品水分的流失。
4.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种集料桶全自动开关盖机械手，其特征在于，包括底座、内筒、夹爪推杆、传动组件和夹持组件，所述底座的顶部具有竖向设置的外壳，所述外壳内具有自上而下依次设置的电动推杆、电动推杆导向套和外筒，所述电动推杆主体与外壳顶部固定连接，所述电动推杆的推杆端部固定有压块，所述压块滑动设置在电动推杆导向套内，所述外筒与底座固定连接，所述内筒设置在外筒内侧且沿轴向与外筒滑动连接，所述内筒上部具有限位螺母，所述内筒顶部与压块底部之间具有第一压簧，所述第一压簧作用使得压块在电动推杆导向套内位于最高点；所述夹爪推杆设置在内筒内侧且沿轴向与内筒滑动连接，所述夹爪推杆与内筒之间具有第二压簧，所述第二压簧作用下夹爪推杆相对内筒的高度最大，所述夹爪推杆下部的侧壁具有凹槽，所述内筒的下部转动安装有凸轮轴，所述凸轮轴的一端固定有位于凹槽内的凸轮，所述凸轮轴的另一端与压块之间具有传动组件，所述电动推杆驱动压块下移时电动推杆导向套和内筒在自重下随压块一同下移直至限位螺母与外筒顶部接触，所述电动推杆驱动压块继续下移时通过传动组件驱使凸轮轴旋转；所述夹持组件包括一对夹爪，所述夹爪与内筒底部转动连接且在夹爪与夹爪推杆之间设有夹爪连杆，所述凸轮轴旋转驱使夹爪推杆的下移，进而通过夹爪连杆带动成对的两夹爪的闭合对桶盖进行夹持。
5.进一步地，所述凸轮为椭圆形结构，所述第二压簧作用下凸轮下边沿与凹槽下边沿保持接触。
6.进一步地，所述凸轮的长边具有定位平面，所述定位平面与凹槽下边沿接触使得夹爪推杆处于并保持最低点状态。
7.进一步地，所述传动组件包括棘轮摆杆压杆、棘轮摆杆导向套、棘轮摆杆、棘轮和棘爪，所述棘轮摆杆压杆与压块固定连接，所述棘轮摆杆导向套与底座固定连接，所述棘轮固定在凸轮轴的另一端，所述棘轮摆杆的一端与凸轮轴的另一端转动连接，所述棘轮摆杆上转动安装有棘爪，所述棘轮摆杆的另一端与棘轮摆杆导向套之间具有拉簧；所述棘轮摆杆压杆位于棘轮摆杆另一端的上方，所述棘轮摆杆压杆随压块下移时与棘轮摆杆另一端接
触压动棘轮摆杆绕凸轮轴转动，使得所述棘爪推动棘轮带动凸轮轴旋转。
8.进一步地，所述棘轮摆杆压杆的中下部位于棘轮摆杆导向套内侧且与棘轮摆杆导向套滑动连接，所述棘轮摆杆导向套侧壁具有拉簧固定块，所述拉簧的一端与拉簧固定块固定连接，所述拉簧的另一端与棘轮摆杆另一端固定连接。
9.进一步地，所述内筒侧壁具有支撑块，所述支撑块上具有轴承座，所述凸轮轴与轴承座上的轴承内圈固定连接。
10.进一步地，所述支撑块侧壁具有接近开关，所述接近开关与plc信号连接，所述棘轮端面具有两个对称设置的挡片，两所述挡片的连线位于凸轮长边方向，所述凸轮长边与凹槽下边沿接触时挡片旋转至接近开关正下方。
11.进一步地，所述内筒上端的内壁具有压簧安装槽，所述第二压簧的下端与压簧安装槽内壁接触，所述夹爪推杆上端外壁具有压簧固定螺母，所述第二压簧的上端与压簧固定螺母固定连接。
12.进一步地，所述棘轮摆杆导向套侧壁具有导向孔，所述棘轮摆杆的另一端伸入导向孔内。
13.进一步地，所述拉簧固定块与棘轮摆杆导向套侧壁之间通过螺钉固定连接，所述压杆固定块与棘轮摆杆压杆之间通过螺钉固定连接。
14.进一步地，所述限位螺母与内筒上部螺纹连接，所述限位螺母与内筒之间具有螺钉。
15.本发明的有益效果是：（1）通过本发明集料桶全自动开关盖机械手的设置，可以实现集料桶桶盖的自动开启和关闭，在利于样品存放的同时，又可避免样品水分的流失；（2）桶盖开启和关闭时的动力，来自于电动推杆，无其它动力部件，整体结构简单；且电动推杆动作可靠，维护周期长；（3）整个机械手的大部分零部件位于外壳与底座围成的空间内，可以避免粉尘的污染。
附图说明
16.图1为本发明的夹爪伸入桶盖上部内的三维示意图；图2为图1的正视图；图3为图2中的a-a剖视图；图4为本发明去除外壳后的示意图；图5为电动推杆、棘轮摆杆压杆、棘轮摆杆和凸轮的三维装配图；图6为本发明的夹爪夹持集料桶上桶盖三维图；图7为凸轮和夹爪推杆的三维装配图；图8为图2去掉外壳前侧后的示意图；图9为夹爪与桶盖的三维装配图；图中：1底座，11外壳，2电动推杆，21耳板，3电动推杆导向套，31压块，32第一压簧，33夹爪推杆，331推杆支耳，332凹槽，34压簧固定螺母，35压杆固定块，36条形孔，37棘轮摆杆压杆，38棘轮摆杆导向套，381导向槽，39盖板，4外筒，41侧孔，42内筒，421压簧安装槽，
422支撑块安装孔，43限位螺母，44夹爪安装板，45第二压簧，5凸轮，50定位平面，51凸轮轴，52轴承座，53棘轮摆杆，54拉簧，541拉簧固定块，55扭簧，56支撑块，57棘轮，571挡片，58接近开关，581接近开关安装板，59棘爪连接轴，6夹爪，61夹爪轴，62夹爪连杆，7集料桶，71桶盖，72手柄。
具体实施方式
17.如图1至图9所示，本发明包括底座1、外壳11、电动推杆2、电动推杆导向套3、外筒4、内筒42、夹爪推杆33、传动组件和夹持组件，下面结合附图对本发明进行详细描述。
18.如图1至图8所示，一种集料桶全自动开关盖机械手，包括底座1、内筒42、夹爪推杆33、传动组件和夹持组件，底座1的顶部具有竖向设置的外壳11，外壳11由多块钢板固定连接而成。外壳11内具有自上而下依次设置的电动推杆2、电动推杆导向套3和外筒4，如图2、图3所示，电动推杆2主体与外壳11顶部固定连接，电动推杆2的推杆端部固定有压块31，压块31滑动设置在电动推杆导向套3内。为实现压块31与电动推杆导向套3之间沿电动推杆导向套3轴向移动的限位，在电动推杆导向套3顶部固定有盖板39，盖板39下表面与压块31上表面接触时，压块31在电动推杆导向套3内向上移动时到达最大行程。外筒4与底座1固定连接，在外筒4内侧设置有内筒42，内筒42沿轴向与外筒4滑动连接，内筒42的上部伸入电动推杆导向套3内并与电动推杆导向套3固定连接。内筒42顶部与压块31底部之间具有第一压簧32，夹爪推杆33设置在内筒42内侧且沿轴向与内筒42滑动连接，夹爪推杆33与内筒42之间具有第二压簧45，第二压簧45作用下夹爪推杆33相对内筒42的高度最大。为减轻重量，夹爪推杆33上部中空呈管状，如图7所示，夹爪推杆33下部的侧壁具有凹槽332，如图3所示，内筒42的下部转动安装有凸轮轴51，凸轮轴51的一端固定有位于凹槽332内的凸轮5，凸轮轴51的另一端与压块31之间具有传动组件。内筒42的上部具有至少一个限位螺母43，限位螺母43与内筒42上部螺纹连接，以便于调节限位螺母43沿内筒42轴向的相对位置；限位螺母43与内筒42之间设置顶丝，实现限位螺母43与内筒42之间的相对固定。电动推杆2驱动压块31下移时电动推杆导向套3和内筒42在自重下随压块31一同下移，直至内筒42上部的限位螺母43与外筒4顶部接触，此时电动推杆导向套3向下移动到最大行程位置处。电动推杆2驱动压块31继续下移时通过传动组件驱使凸轮轴51旋转；夹持组件包括一对夹爪6，夹爪6通过夹爪轴61与内筒42底部转动连接，夹爪6与夹爪推杆33底部之间具有夹爪连杆62，夹爪推杆33下移时通过夹爪连杆62带动成对的两夹爪6闭合对集料桶7的桶盖71进行夹持。
19.如图7所示，凸轮5为椭圆形结构，如图3所示，第二压簧45作用下凸轮5下边沿与夹爪推杆3上凹槽332下边沿保持接触。如图7所示，还可在凸轮5长边的两端以及短边的两端分别加工一个定位平面50，当定位平面50与凹槽332内壁接触时，凸轮5与夹爪推杆33之间保持相对稳定，避免打滑现象。避免棘轮摆杆53返程时，凸轮5与夹爪推杆33之间出现打滑。
20.如图3至图5、图8所示，传动组件包括棘轮摆杆压杆37、棘轮摆杆导向套38、棘轮摆杆53、棘轮57和棘爪572，棘轮摆杆压杆37与压块31固定连接，为便于棘轮摆杆压杆37与压块31之间的装配，如图4、图5所示，在压块31侧壁固定有压杆固定块35，在电动推杆导向套3侧壁设有条形孔36，压杆固定块35的一部分穿过条形孔36后伸出电动推杆导向套3，棘轮摆杆压杆37的上端与压杆固定块35通过螺钉固定连接。松开螺钉后，可以调节棘轮摆杆压杆37与压杆固定块35之间的相对位置，进而调节棘轮摆杆压杆37在棘轮摆杆导向套38内的高
度位置。棘轮摆杆导向套38与底座1固定连接，棘轮57固定在凸轮轴51的另一端，棘轮摆杆53的一端与凸轮轴51另一端转动连接，棘轮摆杆53上通过棘爪连接轴59转动安装有棘爪572，并在棘爪572与棘轮摆杆53之间设置有扭簧55，棘轮棘爪机构为现有技术，在此不再赘述。棘轮摆杆53的另一端与棘轮摆杆导向套38之间具有拉簧54，又由于棘轮摆杆导向套38与底座1固定连接，因此在拉簧54作用下使得棘轮摆杆53保持倾斜状态且此时棘轮摆杆53与竖直方向之间夹角最小。此时，凸轮5短边与凹槽332下边沿接触；棘轮摆杆压杆37位于棘轮摆杆53另一端的上方，棘轮摆杆压杆37随压块31下移时与棘轮摆杆53另一端接触压动棘轮摆杆53摆动，进而通过棘爪572推动棘轮57的转动，进而带动凸轮轴51的转动，凸轮轴51转动时，凸轮5随凸轮轴51同步旋转。
21.为便于压块31与电动推杆2的装配，在电动推杆2的推杆端部固定有耳板21，耳板还与压块31顶部固定连接，进而实现电动推杆2与压块31之间的装配。在夹爪推杆33的底部固定有一对推杆支耳331，推杆支耳331与夹爪连杆62的一端铰链连接，夹爪连杆62的另外一端与夹爪6铰链连接。夹爪6为l形结构，夹爪6的一端具有夹爪轴61，内筒42底部具有夹爪安装板44，在夹爪轴61与内筒42底部的夹爪安装板44之间设有轴承，进而实现夹爪6与内筒42底部的转动连接。夹爪6的另一端具有倒钩，倒钩用于伸入桶盖71的手柄72台阶处钩住桶盖71。夹爪6一方面钩住桶盖，另一方面夹住桶盖，进而实现对桶盖71的夹持。外筒4侧壁具有侧孔41，以便于棘轮57、接近开关58的装配。内筒42侧壁具有支撑块安装孔422，以便于支撑块56的伸入以及支撑块56与内筒42之间的固定装配。
22.如图6所示，电动推杆2的推杆完全缩回时，棘轮摆杆压杆37的底部高于棘轮摆杆53的另一端，即棘轮摆杆压杆37的底部以及棘轮摆杆压杆37与棘轮摆杆53另一端的接触点之间具有一定的间距。电动推杆2驱使压块31下移的初始阶段，电动推杆导向套3、内筒42在自重下随压块31一同下移。直至内筒42上部的限位螺母43与外筒4顶部接触，棘轮摆杆压杆37的底部刚好与棘轮摆杆53的另一端接触。随着电动推杆2的推杆继续伸出，电动推杆导向套3、内筒42不再随压块31继续下移，压块31则在电动推杆2作用下克服第一压簧32弹力继续下移，进而棘轮摆杆压杆37随压块31继续下移，此后棘轮摆杆压杆37便压动棘轮摆杆53绕凸轮轴51转动。棘轮摆杆53旋转时，棘轮摆杆53上的棘爪572推动棘轮57旋转，进而带动凸轮轴51、凸轮5的同步旋转。在棘轮摆杆压杆37的推动下棘轮摆杆53摆动到最大行程位置时，凸轮5刚好旋转90度，此时凸轮5的长边与凹槽332的下边沿接触，进而推动夹爪推杆33下移，进而通过夹爪连杆62推动夹爪6的摆动，使得夹爪6闭合变为夹持状态。
23.如图4所示，内筒42侧壁固定有支撑块56，支撑块56上具有轴承座52，凸轮轴51与轴承座52上的轴承内圈固定连接，进而实现凸轮轴51与内筒42之间的转动连接。
24.如图5所示，为确保棘轮摆杆压杆37下移过程中，能够与棘轮摆杆53接触，棘轮摆杆压杆37的中下部位于棘轮摆杆导向套38内侧且与棘轮摆杆导向套38滑动连接。棘轮摆杆导向套38侧壁具有拉簧固定块541，拉簧54的一端与拉簧固定块541固定连接，拉簧54的另一端与棘轮摆杆53另一端固定连接。拉簧固定块541通过顶丝（即螺钉）固定在棘轮摆杆导向套38上，拉簧固定块541沿轴向方向与棘轮摆杆导向套38滑动连接，当需要调节棘轮摆杆53的初始倾角时，沿棘轮摆杆导向套38轴向滑动拉簧固定块541，然后通过顶丝对拉簧固定块541再次固定即可。
25.如图6所示，棘轮摆杆导向套38侧壁具有导向槽381，棘轮摆杆53的另一端伸入导
向槽381内。棘轮摆杆53侧壁与导向槽381内壁接触，导向槽381的设置，对棘轮摆杆53的运动轨迹起到导向作用，使得棘轮摆杆53仅能在竖直面内转动。
26.如图3、图5所示，支撑块56侧壁具有接近开关58，接近开关58与plc信号连接，plc与电动推杆2信号连接，棘轮57端面具有两个对称设置的挡片571，挡片571旋转至接近开关58正下方时，接近开关58能够感应到挡片571。当电动推杆2的推杆缩回时，在拉簧54作用下棘轮摆杆53向上摆动复位。此时凸轮5有可能在凹槽332内转动，凸轮5长边与凹槽332下边沿接触时，夹爪推杆33处于最低点，而凸轮5旋转时，凸轮5长边逐渐远离凹槽332下边沿，进而在第二压簧45作用下夹爪推杆33上移，此时通过夹爪连杆62拉动夹爪6摆动进而两夹爪6张开，对桶盖71的夹持作用减弱或失去对桶盖的夹持作用。挡板571处于接近开关正下方时，凸轮5长边与凹槽332下边沿接触，此时表明两夹爪6处于闭合状态。因此，若接近开关58感应不到挡片571，表明凸轮5长边未与凹槽332下边沿接触，进而夹爪6处于张开或欠闭合（闭合不严）状态。
27.为便于装配，在支撑块56侧壁固定有l形的接近开关安装板581，接近开关安装板581一端与支撑块56侧壁固定连接，接近开关安装板581另一端与接近开关58固定连接。挡片571旋转至接近开关58正下方时，接近开关58可以感应到挡片571，此时接近开关58向plc发送信号。
28.如图3所示，内筒42上端的内壁具有压簧安装槽421，第二压簧45的下端与压簧安装槽421内壁接触，夹爪推杆33上端外壁具有压簧固定螺母34，第二压簧45的上端与压簧固定螺母34固定连接。在第二压簧45的作用下，将夹爪推杆33举升到相对内筒42最高的位置。夹爪推杆33始终位于内筒42内侧，外筒4、电动推杆2、电动推杆导向套3、传动组件始终位于外壳11内侧，进而可以避免外壳11内部的零部件被粉尘污染。
29.如图9所示，夹爪6的另一端闭合后对桶盖71进行夹持。
30.下面对本发明的使用方法进行描述：一、集料桶开盖（1）当需要对盛放样品的集料桶7进行开盖时，电动推杆2动作驱使压块31下移，此时电动推杆导向套3、内筒42、棘轮摆杆压杆37在自重下下移，直至内筒42上部的限位螺母43与外筒4顶部接触，此时内筒42底部已伸出外筒4，棘轮摆杆压杆37底部刚好与棘轮摆杆53另一端接触，夹爪6向下移动到达最低点，夹爪6的另一端伸入桶盖71内。
31.（2）随后电动推杆2继续动作，驱使压块31克服第一压簧32的弹力继续下移，而内筒42、电动推杆导向套3则因限位螺母43与外筒4的接触而与外筒保持相对固定；在此过程中棘轮摆杆压杆37随压块31下移，且棘轮摆杆压杆37压动棘轮摆杆53绕凸轮轴51向下摆动。
32.（3）棘轮摆杆53绕凸轮轴51向下摆动时，棘爪572推动棘轮57顺时针转动，并带动凸轮轴51、凸轮5顺时针旋转，直至棘轮摆杆57向下摆动到最大行程时，凸轮57旋转90度，此时由凸轮5的短边与凹槽332下边沿接触变为凸轮5长边与凹槽332下边沿接触；凸轮5旋转过程中挤压夹爪推杆33使得夹爪推杆33下移，进而通过夹爪连杆62推动夹爪6闭合实现对桶盖71的夹持。
33.（4）夹爪6夹住桶盖71后，电动推杆2开始反向动作，驱使压块31上移，此时棘轮摆杆压杆37随压块31上移，棘轮摆杆压杆37上移过程中，在拉簧54作用下棘轮摆杆53向上摆
动而逐渐复位；棘轮摆杆53向上摆动过程中，棘爪572沿棘轮57外壁移动对棘轮57无推动作用，此时棘轮57保持静止不动，进而夹爪6保持对桶盖的夹持作用。
34.（5）随着电动推杆2的反向动作，第一压簧32由压缩状态逐渐变为自然伸缩状态，直至压块31与电动推杆导向套3顶部的盖板39接触。
35.（6）随后电动推杆2继续反向动作，此后电动推杆导向套3、内筒42随压块31上移，夹爪6随内筒42上移的同时，夹爪6夹持住桶盖71进而实现对桶盖71的提升，进而实现开盖；开盖后，可将采集的样品放入集料桶内。
36.二、集料桶关盖（1）电动推杆2的第一次伸缩过程中，压块31完成了一次往复运动；当需要关盖时，电动推杆2动作驱使压块31下移，此时电动推杆导向套3、内筒42、棘轮摆杆压杆37在自重下下移，直至内筒42上部的限位螺母43与外筒4顶部接触，此时棘轮摆杆压杆37底部刚好与棘轮摆杆53另一端接触，夹爪6向下移动到达最低点，桶盖71盖在集料桶7上。
37.（2）随后电动推杆2继续动作，驱使压块31克服第一压簧32的弹力继续下移，而内筒42、电动推杆导向套3则因限位螺母43与外筒4的接触而与外筒保持相对固定；在此过程中棘轮摆杆压杆37随压块31下移，且棘轮摆杆压杆37压动棘轮摆杆53绕凸轮轴51向下摆动。
38.（3）棘轮摆杆53绕凸轮轴51向下摆动时，棘爪572推动棘轮57顺时针转动，并带动凸轮轴51、凸轮5顺时针旋转，直至棘轮摆杆57向下摆动到最大行程时，凸轮57旋转90度；此时由凸轮5的长边与凹槽332下边沿接触变为凸轮5短边与凹槽332下边沿接触；凸轮5旋转过程中在第二压簧45作用下，托举夹爪推杆33上移，此时通过夹爪连杆62拉动夹爪6张开；当凸轮5转过90度时，夹爪6对桶盖71的夹持作用解除。
39.（4）夹爪6松开桶盖71后，电动推杆2开始反向动作，驱使压块31上移，此时棘轮摆杆压杆37随压块31上移，棘轮摆杆压杆37上移过程中，在拉簧54作用下棘轮摆杆53向上摆动而逐渐复位；棘轮摆杆53向上摆动过程中，棘爪572沿棘轮57外壁移动对棘轮57无推动作用，此时棘轮57保持静止不动，进而夹爪6保持张开状态。
40.（5）随着电动推杆2的反向动作，第一压簧32由压缩状态逐渐变为自然伸缩状态，直至压块31与电动推杆导向套3顶部的盖板39接触。
41.（6）随后电动推杆2继续反向动作，此后电动推杆导向套3、内筒42随压块31上移，夹爪6随内筒42上移的同时，在第二压簧45的作用下保持张开状态。
42.本发明的有益效果是：通过本发明集料桶全自动开关盖机械手的设置，可以实现集料桶桶盖的自动开启和关闭，在利于样品存放的同时，又可避免样品水分的流失；桶盖开启和关闭时的动力，来自于电动推杆，无其它动力部件，整体结构简单；且电动推杆动作可靠，维护周期长；整个机械手的大部分零部件位于外壳与底座围成的空间内，可以避免粉尘的污染。