一种正压防爆机械手

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种正压防爆机械手。

背景技术

工业机器人的应用是一个国家工业自动化水平的重要标志。随着现代科技的迅速发展，工业机器人已经广泛应用于各个领域，而在可燃性粉尘环境中，由于可燃性粉尘是易燃易爆物质，遇到火花或达到一定温度，可能发生爆炸，造成严重后果，因此通用型机器人需要进行防爆处理才能在可燃性粉尘环境中应用。

防爆机器人的应用，不仅可提高产品的质量和产量，而且对保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动效率、节约原材料消耗以及降低生产成本，具有着重要意义，同时对我国向智能型工业发展起到了积极的促进作用。因此，正压防爆机器人的研制具有重要的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于危险环境下的正压防爆机械手。

实现本发明目的的技术方案是：一种正压防爆机械手，包括基座、主臂机构、副臂机构、正压防爆机构和连接臂；所述基座、主臂机构、连接臂和副臂机构依次连接，并且构成六轴运动机械手；所述基座包括基座密封壳体；所述主臂机构包括主臂密封壳体；所述基座密封壳体和主臂密封壳体内腔连通，并构成第一防爆密封腔体；所述副臂机构包括副臂密封壳体；所述副臂密封壳体内部形成第二防爆密封腔体；所述正压防爆机构向第一防爆密封腔体和第二防爆密封腔体输入气体，使第一防爆密封腔体和第二防爆密封腔体内形成正压。

所述正压防爆机构包括气源输入管和气路组件；所述第一防爆密封腔体和第二防爆密封腔体分别通过一个气路组件与气源输入管连通，两个气路组件分别向第一防爆密封腔体和第二防爆密封腔体持续或间断输入气体；所述第一防爆密封腔体和第二防爆密封腔体分别连通有向外部定压排气的第一自动泄压阀和第二自动泄压阀；所述第一防爆密封腔体和第二防爆密封腔体分别设有第一压差传感器和第二压差传感器。

所述正压防爆机构的气路组件包括第一支管、手动球阀和电磁阀；所述基座密封壳体和主臂密封壳体上分别设有与第一防爆密封腔体连通的第一进气端口和第一排气端口；所述第一排气端口上设置有第一自动泄压阀；所述副臂密封壳体上设有与第二防爆密封腔体连通的第二进气端口和第二排气端口；所述第一支管输入端与气源输入管连通，第一支管的输出端与第一进气端口或第二进气端口连通；所述第二排气端口上设置有第二自动泄压阀；所述手动球阀和电磁阀均设于第一支管上。

所述正压防爆机构的气路组件还包括溢流调节阀；所述溢流调节阀通过第二支管与气源输入管连接，并且溢流调节阀的输入端和输出端分别与电磁阀的输入端和输出端连通。

所述气源输入管上设有减压阀；所述减压阀上设有气体过滤器。

所述主臂密封壳体的第一排气端口至少设有两个；所述副臂密封壳体的第而排气端口至少设有两个。

所述基座还包括底座和转盘传动组件；所述基座密封壳体设于底座上；所述转盘传动组件设于基座密封壳体内腔中；所述基座密封壳体的顶部与主臂密封壳体底部贴合，并且内腔相互连通；所述主臂机构与转盘传动组件连接。

所述基座的基座密封壳体呈顶部敞口的筒状体；所述基座上设有与基座密封壳体内腔连通的气盒；所述第一进气端口设于气盒上。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明结构巧妙，基座密封壳体和主臂密封壳体内腔连通，构成第一防爆密封腔体，通过正压防爆机构向第一防爆密封腔体输入气体，使第一防爆密封腔体内部形成正压，使得二轴驱动组件、一轴驱动组件能够安全工作，实现在危险环境中进行工作，避免在危险气体环境、粉尘环境下引起爆炸，降低危险系数。通过三四轴壳体、四轴臂、五轴壳体和六轴壳体内腔依次连通，构成第二防爆密封腔体，通过正压防爆机构向第二防爆密封腔体输入气体，使第二防爆密封腔体内部形成正压，使得三轴驱动组件、四轴驱动组件、五轴驱动组件、六轴驱动组件能够安全工作，实现在危险环境中进行工作，避免在危险气体环境、粉尘环境下引起爆炸，降低危险系数。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为发明的结构示意图；

图2为本发明的副臂机构的爆炸图；

图3为本发明的基座密封壳体的爆炸图；

图4为本发明的正压防爆机构的结构示意图。

附图标号为：基座1、基座密封壳体1-1、气盒1-1-1、底座1-2、转盘传动组件1-3、主臂机构2、主臂密封壳体2-1、连接部2-1-1、一轴安装部2-1-2、二轴安装部2-1-3、一轴电机防爆壳2-1-4、二轴电机防爆壳2-1-5、主臂气道2-1-6、一轴驱动组件2-2、一轴电机2-2-1、一轴轴齿2-2-2、二轴驱动组件2-3、二轴电机2-3-1、二轴轴齿2-3-2、二轴减速机2-3-3、副臂机构3、副臂密封壳体3-1、三四轴壳体3-2、第一安装空间3-2-1、第二安装空间3-2-2、上臂端盖3-2-3、防护密封罩3-2-4、四轴臂3-3、五轴壳体3-4、主体部3-4-1、第一延伸臂3-4-2、第二延伸臂3-4-3、六轴壳体3-5、三轴驱动组件3-6、三轴电机3-6-1、三轴减速机3-6-2、三轴轴齿3-6-3、四轴驱动组件3-7、四轴电机3-7-1、四轴减速机3-7-2、四轴轴齿3-7-3、五轴驱动组件3-8、五轴电机3-8-1、同步带传动件3-8-2、五轴减速机3-8-3、六轴驱动组件3-9、六轴电机3-9-1、六轴减速机3-9-2、六轴轴齿3-9-3、六轴端盖3-9-4、正压防爆机构4、气源输入管4-1、减压阀4-1-1、气体过滤器4-1-2、气路组件4-2、第一支管4-2-1、手动球阀4-2-2、电磁阀4-2-3、溢流调节阀4-2-4、第二支管4-2-5、第一防爆密封腔体5、第一自动泄压阀5-1、第一压差传感器5-2、第二防爆密封腔体6、第二自动泄压阀6-1、第二压差传感器6-2、连接臂7。

具体实施方式

实施例一

见图1至图4，本实施例的正压防爆机械手，包括基座1、主臂机构2、副臂机构3、正压防爆机构4和连接臂7。

基座1、主臂机构2、连接臂7和副臂机构3依次连接，并且构成六轴运动机械手。基座1包括基座密封壳体1-1。主臂机构2包括主臂密封壳体2-1。基座密封壳体1-1和主臂密封壳体2-1内腔连通，并构成第一防爆密封腔体5。副臂机构3包括副臂密封壳体3-1。副臂密封壳体3-1内部形成第二防爆密封腔体6。正压防爆机构4向第一防爆密封腔体5和第二防爆密封腔体6输入气体，使第一防爆密封腔体5和第二防爆密封腔体6内形成正压。

正压防爆机构4包括气源输入管4-1和气路组件4-2。第一防爆密封腔体5和第二防爆密封腔体6分别通过一个气路组件4-2与气源输入管4-1连通，两个气路组件4-2分别向第一防爆密封腔体5和第二防爆密封腔体6持续或间断输入气体。第一防爆密封腔体5和第二防爆密封腔体6分别连通有向外部定压排气的第一自动泄压阀5-1和第二自动泄压阀6-1。第一防爆密封腔体5和第二防爆密封腔体6分别设有第一压差传感器5-2和第二压差传感器6-2。

正压防爆机构4的气路组件4-2包括第一支管4-2-1、手动球阀4-2-2和电磁阀4-2-3。基座密封壳体1-1和主臂密封壳体2-1上分别设有与第一防爆密封腔体5连通的第一进气端口和第一排气端口。第一排气端口上设置有第一自动泄压阀5-1。副臂密封壳体3-1上设有与第二防爆密封腔体6连通的第二进气端口和第二排气端口。第一支管4-2-1输入端与气源输入管4-1连通，第一支管4-2-1的输出端与第一进气端口或第二进气端口连通。第二排气端口上设置有第二自动泄压阀6-1。手动球阀4-2-2和电磁阀4-2-3均设于第一支管4-2-1上。

正压防爆机构4的气路组件4-2还包括溢流调节阀4-2-4。溢流调节阀4-2-4通过第二支管4-2-5与气源输入管3-5连接，并且溢流调节阀4-2-4的输入端和输出端分别与电磁阀4-2-3的输入端和输出端连通。

气源输入管4-1上设有减压阀4-1-1。减压阀4-1-1上设有气体过滤器4-1-2。

主臂密封壳体2-1的第一排气端口至少设有两个。副臂密封壳体3-1的第而排气端口至少设有两个。

基座1还包括底座1-2和转盘传动组件1-3。基座密封壳体1-1设于底座1-2上。转盘传动组件1-3设于基座密封壳体1-1内腔中。基座密封壳体1-1的顶部与主臂密封壳体2-1底部贴合，并且内腔相互连通。主臂机构2与转盘传动组件1-3连接。

基座1的基座密封壳体1-1呈顶部敞口的筒状体。基座1上设有与基座密封壳体1-1内腔连通的气盒1-1-1。第一进气端口设于气盒1-1-1上。

主臂机构2还包括一轴驱动组件2-2和二轴驱动组件2-3。主臂密封壳体2-1搭设于基座密封壳体1-1顶部上。基座1的转盘传动组件1-3顶部伸入主臂密封壳体2-1内腔中，并且转盘传动组件1-3顶部与主臂密封壳体2-1内壁之间设有轴承。一轴驱动组件2-2和二轴驱动组件2-3均设于主臂密封壳体2-1内。一轴驱动组件2-2和二轴驱动组件2-3的分别与转盘传动组件1-3和连接臂7连接，并且一轴驱动组件2-2和二轴驱动组件2-3的旋转轴线在垂直平面的投影上相互垂直。主臂密封壳体2-1在一轴驱动组件2-2的驱动下旋转。连接臂7在二轴驱动组件2-3的驱动下旋转。

主臂机构2的主臂密封壳体2-1包括连接部2-1-1，以及分别设置在连接部2-1-1两侧的一轴安装部2-1-2和二轴安装部2-1-3。一轴安装部2-1-2和二轴安装部2-1-3上分别罩设有一轴电机防爆壳2-1-4和二轴电机防爆壳2-1-5。主臂密封壳体2-1中设有主臂气道2-1-6。主臂气道2-1-6与连接部2-1-1、一轴电机防爆壳2-1-4和二轴电机防爆壳2-1-5内腔连通。一轴电机防爆壳2-1-4和二轴电机防爆壳2-1-5上各设置有连通内腔的第一排气端口。

主臂机构2的连接部2-1-1内壁罩设于基座1的转盘传动组件1-3顶部上，并且通过轴承与连接部2-1-1内壁连接。连接部2-1-1内腔底部与基座密封壳体1-1内腔连通，顶部与主臂气道2-1-6连通。

主臂机构2的一轴电机防爆壳2-1-4罩设于一轴安装部2-1-2顶部上，并且一轴电机防爆壳2-1-4一侧与主臂气道2-1-6连通。

主臂机构2的一轴驱动组件2-2包括一轴电机2-2-1和一轴轴齿2-2-2。一轴电机2-2-1固定于一轴安装部2-1-2顶部上，并且位于一轴电机防爆壳2-1-4内腔中。一轴电机2-2-1的输出轴向下贯穿一轴安装部2-1-2。一轴轴齿2-2-2设于一轴电机2-2-1的输出轴上，并且一轴电机2-2-1的输出轴与基座1的转盘传动组件1-3啮合。

主臂机构2的二轴安装部2-1-3的两侧面上均设有圆形安装槽，并且两侧圆形安装槽之间连通。二轴电机防爆壳2-1-5罩设于二轴安装部2-1-3的一侧圆形安装槽上，并且内腔与主臂气道2-1-6连通。二轴安装部2-1-3的另一侧与连接臂7一侧底部连接。

主臂机构2的二轴驱动组件2-3包括二轴电机2-3-1、二轴轴齿2-3-2和二轴减速机2-3-3。二轴电机2-3-1设于二轴安装部2-1-3的一侧面上，并且二轴电机2-3-1位于二轴电机防爆壳2-1-5的内腔中。二轴减速机2-3-3固定于二轴安装部2-1-3另一侧面的安装槽中，并且输出部与连接臂7一侧底部连接。二轴电机2-3-1的输出轴贯穿二轴安装部2-1-3侧壁与二轴减速机2-3-3的输入端连接。

副臂机构3的副臂密封壳体3-1包括依次活动连接的三四轴壳体3-2、四轴臂3-3、五轴壳体3-4和六轴壳体3-5。三四轴壳体3-2、四轴臂3-3、五轴壳体3-4和六轴壳体3-5内腔依次连通。三四轴壳体3-2设置有连通内腔的第二进气端口。三四轴壳体3-2、五轴壳体3-4和六轴壳体3-5上各设置有第二排气端口。

副臂机构3还包括三轴驱动组件3-6、四轴驱动组件3-7、五轴驱动组件3-8和六轴驱动组件3-9。四轴臂3-3转动连接于三四轴壳体3-2的前部上。三轴驱动组件3-6设于三四轴壳体3-2尾部内，输出部与连接臂7一侧顶部连接，并且通过输出部驱动三四轴壳体3-2旋转。四轴驱动组件3-7设于三四轴壳体3-2前部内，并且通过输出部驱动四轴臂3-3周向旋转。三四轴壳体3-2的旋转轴线与四轴臂3-3旋转轴线垂直。五轴驱动组件3-8设于五轴壳体3-4内，输出部与六轴壳体3-5连接，并且通过输出部驱动六轴壳体3-5旋转。六轴壳体3-5的旋转轴线与四轴臂3-3旋转轴线垂直。六轴驱动组件3-9设于六轴壳体3-5内，输出部与机器人末端连接，并且通过输出部驱动机器人末端旋转。机器人末端的旋转轴线与四轴臂3-3旋转轴线共线。

副臂机构3的三四轴壳体3-2的内设有相互连通的第一安装空间3-2-1和第二安装空间3-2-2。第二安装空间3-2-2设于第一安装空间3-2-1上方。第一安装空间3-2-1的一侧设有开口，并且开口上设有上臂端盖3-2-3。第二安装空间3-2-2的后部设有开口，并且开口上设有防护密封罩3-2-4。三轴驱动组件3-6和四轴驱动组件3-7分别设于第一安装空间3-2-1和第二安装空间3-2-2中。四轴臂3-3与第二安装空间3-2-2连通。

副臂机构3的四轴臂3-3呈筒状，内部空心，前后设有开口。五轴壳体3-4包括主体部3-4-1，以及位于主体部3-4-1两侧的第一延伸臂3-4-2和第二延伸臂3-4-3。主体部3-4-1与四轴臂3-3的前部固定连接，并且内腔相互连通。主体部3-4-1与第一连接部3-4-2和第二连接部3-4-3的内腔连通。六轴壳体3-5设于第一连接部3-4-2和第二连接部3-4-3之间。六轴壳体3-5的一侧与第一连接部3-4-2内的五轴驱动组件3-8输出端连接。六轴壳体3-5的另一侧与第二连接部3-4-3连通。

副臂机构3的三轴驱动组件3-6包括三轴电机3-6-1、三轴减速机3-6-2和三轴轴齿3-6-3。三轴电机3-6-1设于三四轴壳体3-2的第一安装空间3-2-1中。三轴减速机3-6-2设于三四轴壳体3-2的一侧面上，并且输出部与连接臂7一侧顶部连接。三轴轴齿3-6-3设于三轴电机3-6-1的输出轴上，并且与三轴减速机3-6-2的输入端啮合。

副臂机构3的四轴驱动组件3-7包括四轴电机3-7-1、四轴减速机3-7-2和四轴轴齿3-7-3。四轴电机3-7-1设于三四轴壳体3-2的第二安装空间3-2-2中。四轴减速机3-7-2设于三四轴壳体3-2的前部，并且输出部通过连接法兰与四轴臂3-3的后部固定。四轴轴齿3-7-3设于四轴电机3-7-1的输出轴上，并且与四轴减速机3-7-2的输入端啮合。

副臂机构3的五轴驱动组件3-8包括五轴电机3-8-1、同步带传动件3-8-2和五轴减速机3-8-3。五轴电机3-8-1设于主体部3-4-1内。同步带传动件3-8-2设于第一延伸臂3-4-2内。五轴减速机3-8-3设于第一延伸臂3-4-2朝向第二延伸臂3-4-3的一侧面上。同步带传动件3-8-2的输入端和输出端分别与五轴电机3-8-1的输出轴和五轴减速机3-8-3的输入端连接。五轴减速机3-8-3的输出部与六轴壳体3-5一侧固定。

副臂机构3的六轴驱动组件3-9包括六轴电机3-9-1、六轴减速机3-9-2、六轴轴齿3-9-3和六轴端盖3-9-4。六轴电机3-9-1设于六轴壳体3-5内腔中。六轴减速机3-9-2设于六轴壳体3-5前部上。六轴轴齿3-9-3设于六轴电机3-9-1的输出轴上，并且与六轴减速机3-9-2的输入端啮合。六轴端盖3-9-4固定于六轴减速机3-9-2的输出部上，并且与机器人末端连接。

具体实施时，第一防爆密封腔体5和第二防爆密封腔体6各自连接的气路组件4-2各自进行工作，非同步进行。气源经过气源输入管4-1上的减压阀4-1-1减压后，通过气路组件4-2的电磁阀4-2-3进入第一防爆密封腔体5或第二防爆密封腔体6中，第一自动泄压阀5-1或第二自动泄压阀6-1开启，对第一防爆密封腔体5或第二防爆密封腔体6进行换气，排出第一防爆密封腔体5或第二防爆密封腔体6中的危险气体或粉末，在换气结束后，电磁阀4-2-3持续开启，第一自动泄压阀5-1或第二自动泄压阀6-1关闭，对第一防爆密封腔体5或第二防爆密封腔体6充气，待充气结束后第一自动泄压阀5-1或第二自动泄压阀6-1关闭，通过溢流调节阀4-2-4对第一防爆密封腔体5或第二防爆密封腔体6补充气体，保持第一防爆密封腔体5或第二防爆密封腔体6正压，此时一轴驱动组件2-2、二轴驱动组件2-3、三轴驱动组件3-6、四轴驱动组件3-7、五轴驱动组件3-8和六轴驱动组件3-9可以进行工作，使主臂密封壳体2-1、连接臂7、三四轴壳体3-2、四轴臂3-3、五轴壳体3-4、六轴壳体3-5进行位移动作。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。