一种具有自动气路通断功能的碳纤维组合式集成机械手 【技术领域】
本发明涉及一种具有自动气路通断功能的碳纤维组合式集成机械手，用于汽车制造业中自动化流水线上对金属板材零件的搬运工作。
背景技术
以往汽车制造业中，传统的自动化生产流水线中机械手一般采用铝合金型材制造(以下简称金属机械手)，一个机械手只能用于一个零件搬运。传统的金属机械手气路的通断较为复杂，气路接头成本较高，并且在搬运过程中易损坏。另外，由于每一个金属机械手仅适用于一个零件，所以面对国内汽车制造业的迅猛发展，传统的金属机械手的缺点越来越突显出来。传统机械手的主要缺点有：自身体积大、重量重、占地空间大、存储不方便、搬运和装卸上下流水线费时费力、操作员工的劳动强度比较大、在搬运和装卸的过程中安全性较差。而且制造成本大，影响了新型汽车在开发生产初期的投入成本和开发周期。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构简单且具有自动气路通断功能的碳纤维复合材料机械手。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种具有自动气路通断功能的碳纤维组合式集成机械手，其特征在于，包括T形碳纤维复合材料机械臂，T形碳纤维复合材料机械臂可拆卸地连接1至12个组合式端持器。
所述的T形碳纤维复合材料机械臂包括T形碳纤维复合材料主体，T形碳纤维复合材料主体的横梁部分固定有1至12个组合式端持器连接座，T形碳纤维复合材料主体的纵梁部分底端设有机械手连接器，T形碳纤维复合材料主体内部设有主气路。
所述的组合式端持器连接座包括插座体座，插座体座一侧设有销轴，插座体座内设有支气路，支气路上设有轴向进给运动气源自动通断阀。
所述的组合式端持器包括连接组合插块，连接组合插块经由转向连接器连接连杆，连杆经由旋转连杆连接真空吸盘组件，连接组合插块内的气路经由气路装置连接真空吸盘组件内的气路。
本发明运用碳纤维复合材料所具有的高强度，密度小，重量轻，抗腐蚀，耐老化，物理性能稳定等诸多优点。我们总结了金属机械手在生产线上使用的特点和存在的问题，进行了长期金属机械手搬运工况的分析研究并结合搬运过程中的动态加速度对实际载荷变化量的动态强度计算，得出自动通断碳纤维复合材料组合机械手的设计参数依据，根据设计参数的要求并加以一定的安全使用系数和寿命系数开发设计了以碳纤维复合材料为机械手主体材料的自动通断碳纤维复合材料组合机械手。为使碳纤维复合材料机械手组合式端持器部件与机械手臂的插装快速方便，安全可靠，本发明在机械臂上设计制造安装了组合式端持器连接座。在组合式端持器连接座上，安装了专利(发明专利受理号：201010110594.3)的轴向进给运动气源自动通断阀。在生产中针对不同的搬运零件只需快速更换其对应的组合式端持器，将组合式端持器插入对应位号使用的连接座位号上，在插入的同时轴向进给运动气源自动通断阀自动导通真空气源，从而完成碳纤维复合材料组合机械手的工作状态气路。
将这种发明的自动通断碳纤维复合材料组合机械手安装在机械手连接器上，在机械手上连接上自动程序控制的真空气源，通过端持器上的真空吸盘在与待搬运板件的接触瞬间通以真空，使板件与吸盘间形成负压，而使机械手吸起板件，通过碳纤维复合材料组合机械手的运动从而完成了零件的快速、无损的搬运工作，而对于不同重量和形状的零件只要安装不同个数的端持器就能可靠的安全搬运零件。
由于自动通断碳纤维复合材料组合机械手手在设计中是充分研究过实际工况生产需要的，它本体上所装有的组合式端持器连接座的个数是足以胜任工作需求的。并且根据其所具有的优良机械性能将其长期的固定在机械手连接器上，对不同的零件只要对应的更换组合式端持器即可满足自动化流水的搬运工作。
本发明的优点是：克服了原传统金属机械手只适于一个对应零件搬运的模式，所有搬运的零件共用一个机械手的机械臂，只要换上每个零件所对应的组合式端持器就能迅速可靠的投入工作。这种新型的具有自动气路通断功能的碳纤维机械手特点是克服了传统金属机械手体积大，存储空间大，重量重，易碰撞，每次上线切换机械手都需要一定时间调整吸盘与工件的接触状况的缺点；并且新型组合式端持器的体积小，重量轻，整体结构合理，存储搬运方便，切换简捷，大大降低了操作员工的劳动强度高，并不易碰撞，且成本较经济，制造周期较短，是传统金属机械手良好的升级换代产品。
【附图说明】
图1为碳纤维组合式集成机械手结构示意图；
图2为T形碳纤维复合材料机械臂结构示意图；
图3为组合式端持器连接座结构示意图；
图4为组合式端持器结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合实施例来具体说明本发明。
实施例
如图1所示，为碳纤维组合式集成机械手结构示意图，所述的碳纤维组合式集成机械手包括T形碳纤维复合材料机械臂1，T形碳纤维复合材料机械臂1可拆卸地连接8个组合式端持器2。
如图2所示，为T形碳纤维复合材料机械臂结构示意图，所述的T形碳纤维复合材料机械臂1包括T形碳纤维复合材料主体5，T形碳纤维复合材料主体5的横梁部分固定有8个组合式端持器连接座7，T形碳纤维复合材料主体5的纵梁部分底端设有机械手连接器6，T形碳纤维复合材料主体5内部设有主气路8。
如图3所示，为组合式端持器连接座结构示意图，所述的组合式端持器连接座7包括与T形碳纤维复合材料主体5的横梁部分固定连接的插座体座9，插座体座9一侧设有销轴11，插座体座9内设有支气路10，支气路10上设有轴向进给运动气源自动通断阀12。
如图4所示，为组合式端持器结构示意图，所述的组合式端持器2包括连接组合插块13，连接组合插块13可插入到插座体座9内并由销轴11来固定。连接组合插块13经由转向连接器14连接连杆15，连杆15经由旋转连杆18连接真空吸盘组件17，连接组合插块13内的气路经由气路装置16连接真空吸盘组件17内的气路。
所述的主气路8连接支气路10，支气路10连接连接组合插块13内的气路。
所述的T形碳纤维复合材料为东丽公司生产的T700S.
使用时，先将T形碳纤维复合材料机械臂1通过机械手连接器6装配到自动流水线设备上的机械手连接座上，并连接所有的气路装置和电控装置。根据搬运件的具体尺寸大小和重量工况。在其适合的搬运部位上方插上数个组合式端持器2并调整真空吸盘组件17与工件的接触面状态，进行组合式端持器2与搬用工件的一一对应调试，并通以真空气源来调整真空吸盘组件17的工作状态，这样就完成了组合式端持器2的组装工作。然后对组合式端持器2进行对应标识。
由于组合式端持器连接座7上装有轴向进给运动气源自动通断阀12。所以在T形碳纤维复合材料机械臂1上装有N个组合式端持器连接座7而工作中组合式端持器2的插装部位是根据零件的具体合理部位而定的。在没有插上组合式端持器2的组合式端持器连接座7是依托轴向进给运动气源自动通断阀12来关闭气路的。而插上组合式端持器2的组合式端持器连接座7的气路处于导通状态。这样就完成了机械手的工作组合。再根据工况要求制定机械手工作程序。就能满足生产的需要，完成自动生产流水线的搬运工作。
机械手连接器6是用整体铝合金材料经热处理加工后加工出来的，制造要求较高。本发明是用数控加工中心来加工的并附以三坐标检测和专用检测工装来检验其整体的质量。T形碳纤维复合材料机械臂1是采用碳纤维缠绕成型和外模固定及真空热压罐固化工艺来制造的。组合式端持器连接座7均采用高碳合金钢材料加工制造并且外表面采用了镀膜防锈处理，保证了其高强度，耐磨性和不锈蚀的要求。轴向进给运动气源自动通断阀12的全部金属零件均用优质不锈钢材料制造，并进行百分之百的加工质量检验和专机气密性检测。每批产品还进行通断的疲劳寿命抽检测试。确保了产品的使用寿命要求。组合式端持器2采用专业定制铝合金型材机加工制造配以专用真空吸盘组装而成。产品通过机械手连接器6将T形碳纤维复合材料机械臂1安装到机械手连接座上，接通所有气路和真空设施，并在T形碳纤维复合材料机械臂1上组装上组合端持器2，这样就实现了生产线的机械手制造了。