[发明专利]一种空间四自由度自平衡回转臂

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种与多晶硅破碎装置相配合使用的悬臂，具体涉及一种在多晶硅棒料破碎中用于定位物料的抓取或破碎位置的空间四自由度自平衡回转臂。

背景技术

在多晶硅制备行业，多晶硅棒料的破碎环节大多依靠人工用钢锤镶嵌硬质合金进行锤击破碎。专利CN101376242 A公开的一种用于多晶硅破碎的锤，可以抑制破碎多晶硅时硅粉末的产生。但仍然需要人工操作，劳动强度大，生产效率低。为提高生产效率，与自动化多晶硅生产线相适应，必须采用先进的机械设备。专利CN201776156 U的应用方法是先将物料定位后，用电机控制重锤的行走，再行打击，原理仍然是人工破碎时将势能转换为动能。这种装置控制复杂，缺乏灵活性。而冲击破碎法是一种有前途的应用技术，冲击力的动力源不仅可以是势能，还可以是气体或液体，然而冲击破碎法中必须采用一种与破碎装置相配合的回转臂，目前市场上并无该类回转臂，显然，现有技术和装备不能满足冲击破碎法在多晶硅棒料破碎中的应用。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种在多晶硅棒料破碎中用于定位物料的抓取或破碎位置的空间四自由度自平衡回转臂，回转灵活，实用方便，并具有高效率和低成本的优点，而且在保证大工作范围的同时，可缩小工作场地面积。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种空间四自由度自平衡回转臂，主要由支撑部、主轴部、大臂平行四边形机构、气缸、小臂和输出部构成，所述的支撑部为圆柱体状，在支撑部的上设有定位凹槽，定位凹槽的轴线与支撑部的轴线重合，主轴部下端通过轴承设置在支撑部的定位凹槽内，主轴部绕支撑部中心轴线在水平面转动，在主轴部的上端连接有大臂平行四边形机构，所述的大臂平行四边形机构主要由上横梁、下横梁和侧梁组成，由主轴部的一部分和上横梁、侧梁、下横梁依次铰接构成四杆件平行四边形机构，下横梁的长度大于上横梁的长度，下横梁伸出主轴部的一侧设有平衡重锤，在主轴部的侧壁和下横梁之间设有气缸，气缸与外部供气气源相连接，气缸一端铰接于主轴部的侧壁上，另一端铰接于下横梁上，在侧梁上固定连接有小臂回转关节，小臂的一端与小臂回转关节的关节轴连接，输出部与小臂的另一端固定连接。

所述支撑部固定在地基或其他移动设备上。

所述主轴部通过角接触球轴承设置在支撑部的定位凹槽内，主轴部旋转范围为0~360°。

所述的小臂为折弯悬臂，其一端与小臂回转关节的关节轴固定连接，可绕小臂回转关节的垂直轴线在水平面内转动，旋转范围为0~360°。

所述的输出部设有转轴，在转轴下端设有连接螺纹，外部工作器械和输出部的转轴连接。

所述的输出部的转轴的回转轴线始终垂直于水平面，旋转范围为0~360°。

本发明的有益效果是：

其一、本发明通过依次将支撑部、主轴部、大臂平行四边形机构、气缸、小臂和输出部连接构成自平衡回转臂，通过合理设置各个部件的位置关系和连接方式最终使得该自平衡回转臂具有运转灵活、承受较大轴向力和扩大工作范围的优点，同时该回转臂结构简单，制造成本低，占地面积小。

其二、本发明采用压缩空气作为自平衡动力源，不会对周围环境产生污染；其次、自平衡四自由度回转臂的小臂可绕大臂360°旋转，在保证大工作范围的同时，可缩小工作场地面积，四个自由度运动，可以使输出部在大臂长度与小臂长度之和的半径范围内定位于任意位置；采用角轴承传动，各部件运转灵活，且可承受轴向力；

其三、该发明为自平衡位姿保持机构，用作机械手抓取多晶硅棒料或连接破碎头破碎多晶硅棒料时均可准确定位，可配套用于多晶硅生产线的终端；、无论输出部在什么位置均保持输出部轴线在铅垂方向；该发明结构简单、容易实现，可以做成固定式或移动式，或与其他固定或移动装置配合使用，亦可作为其他多晶硅破碎设备的上料机构。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中标记：1、支撑部，2、主轴部， 3、大臂平行四边形机构，301、上横梁，302、下横梁，303、侧梁，304、平衡重锤，4、气缸，5、小臂回转关节，501、关节轴，6、小臂，7、输出部，701、转轴。

具体实施方式