CN100446943C - 一种喷印用升降架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制喷印机升降的喷印用升降架。主要解决现有喷印机机械臂的运动范围受到限制以及在轧制周期内无法完成喷印的技术问题。一种喷印用升降架，包含喷印机基座、丝杆传动机构和升降架本体，丝杆传动机构包含伺服电机、大齿轮、小齿轮、丝杆和花键轴承，伺服电机安装在机座上，伺服电机输出轴套接小齿轮，小齿轮和大齿轮啮合，固定在机座上大齿轮中心固定有丝杆，丝杆的下部套接有轴承挡和齿轮挡，丝杆顶部也套接固定有轴承挡，该轴承外圈上装有起导向作用的花键轴承，升降架本体包含滚珠轴承座、安装环、内花键圆柱、机架盖、导轨及滑块总成、滑轨及安装架，滚珠轴承座套接在丝杆上部，内花键圆柱固定于滚珠轴承座上端的安装环，安装环外圈有起导向作用自润滑铜套，内圈有起支撑和导向的花键轴承，所述滑轨及安装架通过机架盖、内花键圆柱和安装环与滚珠轴承座联接在一起，滑轨及安装架还与导轨及滑块总成联接。

Description

一种喷印用升降架

技术领域：

本发明涉及一种机械臂的升降机构，特别涉及一种控制喷印机升降的喷印用升降架。

背景技术：

喷印设备是由计算机控制的全自动标号系统，通过喷点阵直接在钢卷的侧部表面和顶部表面上形成标号。目前，国内外钢铁企业的热轧生产线用于热钢卷标号的方式一般多为涂料点阵喷印，该方式的成字原理是：将多个喷枪并排设置，并等速行走，在设定位置上喷出点状涂料，以点组成文字。因为喷印机还包括有传感器，质量较大，因此喷印机对钢卷侧部表面的侧喷和对钢卷顶部表面的顶喷大多采用分别单独控制。

例如2050热轧采用的是6轴联动的关节型机器人，其先后对钢卷进行顶喷和侧喷，虽然只需要一套喷印机，但是由于喷印周期超过钢卷的轧制周期，导致轧钢的节奏会受到一定的限制。又例如1580热轧采用的是双喷印机，其侧喷和顶喷设备分别设置于运输链的两侧，在喷印时两部分同时进行。

目前，随着喷印机不断的小型化，已出现一种侧喷手臂和顶喷手臂共用一个机器人的方案，但其顶喷手臂只能喷印在钢卷顶部靠近内圈的位置，这又与钢卷塔形始现于内圈这种情况发生冲突，于是就存在钢卷大量返修的缺陷，并且该方案需要2个机器人手臂分别进行侧喷和顶喷运动，使得喷印机结构复杂，控制也较为烦琐，大大增加了装置的返修率。

发明内容：

本发明的目的是提供一种控制喷印机升降的喷印用升降架，主要解决现有喷印机机械臂的运动范围受到限制以及在轧制周期内无法完成喷印的技术问题。本发明的技术方案为：一种喷印用升降架，包含喷印机基座、丝杆传动机构和升降架本体，所述的喷印机基座包含空心的机座和机身，框架机身设置在机座上，机身顶部盖有环状的机身盖，该环状的机身盖内孔装有在升降架总成升降时起导向作用的自润滑铜套；所述的丝杆传动机构包含伺服电机、大齿轮、小齿轮、丝杆(可采用滚珠丝杆)和花键轴承，伺服电机安装在机座上，伺服电机输出轴套接小齿轮，小齿轮和大齿轮啮合，固定在机座上的大齿轮其中心固定有丝杆，丝杆的下部套接有轴承挡和齿轮挡，丝杆顶部也套接固定有轴承挡，在轴承的外圈上装有起导向作用的花键轴承；该伺服电机带动小齿轮实现主转动，大齿轮被动转动时丝杆也随之转动，从而实现升降架的上下移动。

所述升降架本体包含滚珠轴承座、安装环、内花键圆柱、机架盖、导轨及滑块总成、滑轨及安装架，滚珠轴承座套接在丝杆上部，所述内花键圆柱固定于滚珠轴承座上端的安装环，安装环外圈有起导向作用自润滑铜套，内圈有起支撑和导向的花键轴承，所述滑轨及安装架通过机架盖、内花键圆柱和安装环与滚珠轴承座联接在一起，实现同步升降运动，滑轨及安装架还与导轨及滑块总成联接，所述滑轨及安装架在进行同步升降运动时还受到来自导轨及滑块总成的有力支撑，可有效提高机械臂的荷重能力。

所述喷印用升降架的升降移动控制通过伺服电机带动丝杆旋转实现，通过将旋转改变为带动滚珠轴承座上下直线移动的滚珠丝杆的作用，以及导轨及滑块总成对滑轨及安装架的支撑、自润滑铜套和花键轴承对内花键圆柱的内外稳定导向，实现用于安装喷印机械臂的喷印用升降架本体的升降运动；并通过平面运动控制与升降移动控制的组合来实现喷印机功能的控制要求，即使用一个最简化的手臂装置同时实现侧喷和顶喷，可与200510024100.9配套使用，即实现顶喷轨迹和侧喷轨迹的重合，其控制结构简单，可适应较重的喷印装置，其控制灵活性也能够满足较短轧制周期时间上的要求。

本发明提供的喷印用升降架，其工作过程实现如下：

当喷印机接收到位于钢卷喷印位置上的钢卷宽度数据后，所具有的一个沿Z轴上下移动的升降机构就能够实现喷印机械臂和喷印装置的升降，该升降机构伺服电机以带动变速齿轮和丝杆，通过将旋转改变为带动滚珠轴承座上下直线移动的滚珠丝杆的作用，以及导轨及滑块总成对滑轨及安装架的支撑、自润滑铜套和花键轴承对内花键圆柱的内外稳定导向，实现用于安装喷印机械臂的喷印用升降架本体的升降运动。

本发明提供的喷印用升降架，其具有如下优点：

1、为适应钢卷不同的宽度，本发明采用升降机构来实现平面机构上下移动，使平面运动和上下移动进行任意组合，即可以先上下移动到所需要的高度再实现平面运动，也可以转化为稳定的空间运动组合，简单易行，稳定可靠，

2、本发明采用的伺服电动机作为机构的关节，能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。

3、滚珠丝杆是将旋转运动转换成执行件的直线运动的运动转换机构，滚珠丝杆传动具有一系列优异的特性：它的传动效率高达85％～98％，为普通滑动丝杆传动的2～4倍。其运动平稳性好，在工作中摩擦阻力小，灵活度高。通过预紧，能够消除间隙、提高传动刚度。进给精度和重复定位精度高。使用寿命长，约为普通滑动丝杆传动的4～8倍。同步性好、使用可靠、润滑简单、保养方便。选择了滚珠丝杠的一个重要的问题就是滚珠丝杠的支承问题，常采用角接触球轴承或双向推力圆柱滚字轴承与滚针轴承的组合轴承方式。角接触球由于旋转精度高、刚度高、承载能力强、极限转速高、适应变速范围大、摩擦小、噪声低、抗振性好，使用寿命长，制造简单、使用维护方便而得以广泛应用。应用于滚珠丝杠的轴承一般都要成对安装，以便轴承承受两个方向的轴向力和调整轴承间隙和预紧，这里选用两个角接触球轴承背靠背安装，因为这样可以承受较高的抗颠覆力矩。

4、机械臂与机座通过滑块来连接。这样做的好处是可以通过滑块来分担滚珠丝杆丝杆所受的扭矩。直线滚动导轨副是由导轨条和滑块组成。导轨条是支撑导轨，一般有两根，安装在支撑件上，滑块安装在运动部件上，它可以沿导轨做直线运动。每根导轨条上至少有两个滑块。滑块中装有两组滚珠，两组滚珠各有自己的工作轨道和返回轨道，当滚珠从工作轨道滚到滚到滑块的端部时，经端面挡板和滑块中的轨道孔返回，在导轨条和滑块的轨道内连续地循环滚动。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图为本发明提供的喷印用升降架结构示意图；

图中：1地脚螺栓，2大齿轮，3螺母及垫片，4丝杆，5键，6隔圈，7轴承，8机座，9滚珠轴承座，10内花键圆柱，11螺钉，12安装环，13机身盖，14螺钉，15自润滑铜套，16机架盖，17螺钉，18螺母及垫片，19滑轨及安装架，20轴承，21花键轴承，22导轨螺钉，23导轨及滑块总成，24机身，25伺服电机，26小齿轮，27键，28轴，29螺母。

具体实施方式：

以下根据附图，说明本发明的一种最佳实施方式。

如附图所示，为本发明提供的喷印用升降架设计简图，其包含喷印机基座、丝杆传动和升降架本体三个部分，该喷印机基座具有固定于地基的机座8、确保丝杆4传动和升降架本体支撑的喷印机基座，该喷印机基座上装有伺服电机25，伺服电机25输出轴28套接小齿轮26，并通过键27固定，小齿轮2通过丝杆螺母29固定在输出轴上，伺服电机带动变速齿轮(大齿轮2、小齿轮26)和丝杆4，通过将旋转改变为带动滚珠轴承座9上下直线移动的滚珠丝杆作用，以及导轨及滑块总成23对滑轨及安装架19的支撑、自润滑铜套15和花键轴承21对内花键圆柱10的内外稳定导向，实现用于安装喷印机械臂的喷印用升降架本体的升降运动；

所述的喷印机基座包含空心的机座8、自润滑铜套15、机身盖13和机身24，该机座通过地脚螺栓1固定于地基上，机座8上有一个安装丝杆4的机身24，机身24顶部盖有环状的机身盖13，机身盖13与机身24通过螺钉14固定，该环状的机身盖13内孔装有自润滑铜套15，实现升降架总成升降时的导向作用；

所述的丝杆传动部分通过升降式设计实现喷印机构的上下移动，该丝杆传动部分包含伺服电机25、大齿轮2、小齿轮26、丝杆4(可采用滚珠丝杆)和花键轴承21，该伺服电机25带动小齿轮26实现主转动，大齿轮2和丝杆4通过螺母及垫片3联接成一体，大齿轮2被动转动时丝杆4也随之转动，从而实现升降架本体的上下移动，该丝杆4下部含轴承7和齿轮挡，所述的齿轮挡即为隔圈6，其上部分也含有轴承挡，并通过螺母及垫片18将轴承20固定，该轴承外圈上装有起导向作用的花键轴承21；

所述升降架本体包含滚珠轴承座9、安装环12、内花键圆柱10、机架盖16、导轨及滑块总成23、滑轨及安装架19，所述内花键圆柱10固定于滚珠轴承座9上端的安装环12，安装环和内花键圆柱通过螺钉11固定，安装环其在升降时外圈有自润滑铜套15起导向作用，内圈有花键轴承21作支撑和导向，所述滑轨及安装架19通过机架盖16、内花键圆柱10和安装环与滚珠轴承座9联接在一起，实现同步升降运动，所述滑轨及安装架19在进行同步升降运动时还受到来自导轨及滑块总成23的有力支撑，可有效提高机械臂的荷重能力。

所述的滑轨及安装架19通过螺钉17与机架盖16固定在一起，同时可在导轨及滑块总成23上进行上下滑动，导轨及滑块总成23通过导轨螺钉22固定于机身24，滑轨及安装架19可与机械臂联接以实现喷印功能。

本发明提供的喷印用升降架，其工作过程如下：

如图所示，当控制器根据钢卷的宽度，由控制程序可得出上升的伺服电机25需转动的幅值和相位，并发出指令控制伺服电机25进行转动，直到喷印装置到达所需的喷印高度。

该喷印机基座上的伺服电机25带动变速齿轮(大齿轮2、小齿轮26)和丝杆4，通过将旋转改变为带动滚珠轴承座9上下直线移动的滚珠丝杆作用，以及导轨及滑块总成23对滑轨及安装架19的支撑、自润滑铜套15和花键轴承21对内花键圆柱10的内外稳定导向，实现用于安装喷印机械臂的喷印用升降架本体的升降运动；

如果上位管理计算机传输的数据有误时，会造成喷印装置上升高度不够，机械臂伸出时，传感器将发出信号。控制器接收到该信号后，控制程序作出停止机械臂伸出运作的指令，防止机械臂与钢卷相碰撞。同时将在工业PC机上显示错误信息，由人工输入需再上升的高度，再由控制程序驱动上升的伺服电机25转动按人工输入的数据提升喷印装置高度。

当喷印装置到达所需的喷印高度后，喷印装置的传感器将信号传送至控制器。控制器根据信号，转换成相应的距离，经过运算可以得到钢卷的外径。控制器再根据钢卷的外径及喷印字符个数，由控制程序可得出机械臂的3台转动电机需转动的时间及转向，并发出指令控制伺服电机进行转动，直到喷印装置喷出所有的字符再停止转动。

Claims (2)

1、一种喷印用升降架，其特征是升降架包含喷印机基座、丝杆传动机构和升降架本体，所述的喷印机基座包含空心的机座和机身，框架机身设置在机座上，所述的丝杆传动机构包含伺服电机、大齿轮、小齿轮、丝杆和花键轴承，伺服电机安装在机座上，伺服电机输出轴套接小齿轮，小齿轮和大齿轮啮合，固定在机座上的大齿轮其中心固定有丝杆，丝杆的下部套接有轴承挡和齿轮挡，丝杆顶部也套接固定有轴承挡，在轴承的外圈上装有起导向作用的花键轴承，所述升降架本体包含滚珠轴承座、安装环、内花键圆柱、机架盖、导轨及滑块总成、滑轨及安装架，滚珠轴承座套接在丝杆上部，所述内花键圆柱固定于滚珠轴承座上端的安装环，安装环外圈有起导向作用自润滑铜套，内圈有起支撑和导向的花键轴承，所述滑轨及安装架通过机架盖、内花键圆柱和安装环与滚珠轴承座联接在一起，滑轨及安装架还与导轨及滑块总成联接。

2、根据权利要求1所述的一种喷印用升降架，其特征是机身顶部盖有环状的机身盖，该环状的机身盖内孔装有在升降架总成升降时起导向作用的自润滑铜套。