CN101695834A - 一种热处理用装取料机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热处理用装取料机械手，可以解决现有技术存在的热处理工件质量参差不齐、效率低下、工人存在安全隐患且现有加热炉成本较高、结构复杂等问题。根据加热炉和热处理池的相对位置来确定机械手的横向、纵向、升降和旋转运动。该装取料机械手包括横向部分，在横向部分上作来回移动的纵向部分，在纵向部分上作上下升降运动的升降部分，升降部分上设置叉柄组部分，纵向部分上还设置回转部分。可采用石室炉加热工件，成本低，结构简单；机械手叉柄组深入炉内将工件一次性整体托出，运送至热处理池内，运行平稳，节能环保，效率很高；实现全自动(半自动)托住工件做横向、纵向和Z轴方向的移动及绕Z轴的转动，动作平稳，定位准确。

Description

一种热处理用装取料机械手

技术领域

本发明属于机械手技术领域，具体地说，涉及一种大吨位的热处理用装取料机械手。

背景技术

目前，国内热处理车间的工件热处理是采用井式炉、抽屉炉加热，再用行车吊运进行热处理。以抽屉炉为例，说明具体工艺：工件在加热炉内加热至规定温度，打开炉门，将工件从炉内拖出，行车将工件吊起运送至热处理池内热处理。如行车不能一次将工件吊走，则需将剩余工件重新回炉加热保温，如此反复，直至将炉内工件全部热处理完毕。井式炉热处理工艺亦与此相仿。不同的是井式炉将炉的顶盖打开，吊取工件。

上述热处理工艺的缺点是：由于行车不能将同一批工件一次性吊走热处理，工件热处理温度差别大，造成同一批工件热处理质量参差不齐，质量不能保证，再者行车吊运须由人工挂系吊耳或吊绳，吊运工艺相对复杂，工人操作环境恶劣，耗时长，效率低下。吊运时，工件离地面较高，钢丝绳为柔性，吊运稳定性差，易造成工件摇摆，坠落，存在较大的安全隐患。同时剩余工件要回炉加热保温，能源消耗大。另外井式炉、抽屉炉存在自身缺点：效率低，成本高，结构复杂，故障率高。

发明内容

本发明提供了一种热处理用装取料机械手，可以解决现有技术存在的热处理工件质量参差不齐、效率低下、工人存在安全隐患且井式炉、抽屉炉成本较高、结构复杂等问题。

本发明提供的装取料机械手是为了解决大吨位的热处理工件的搬运问题。根据加热炉和热处理池的相对位置来确定机械手的运行动作。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种热处理用装取料机械手，包括横向部分，在所述横向部分上作来回移动的纵向部分，在所述纵向部分上作上下升降运动的升降部分，所述升降部分上设置叉柄组部分。

根据加热炉和热处理池的相对位置关系，当需要叉柄组部分旋转时，在所述纵向部分上还设置回转部分。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述横向部分由沿横向平动的大车部分组成，所述大车部分包括大车盘，所述大车盘下部设置动力部分，包括大车电机、大车减速箱、大车传动轴、大车轮组。

为了便于在所述大车部分上设置沿之来回移动的纵向部分，所述大车盘上部设置小车导轨和小车反向导轨。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述纵向部分由设在所述横向部分上并作来回移动的小车部分组成，所述小车部分包括小车面板，所述小车面板上设有动力部分，包括小车电机、小车减速箱、小车传动轴、小车轮和小车反向轮。

为了便于在所述小车部分上设置回转部分，所述小车面板上设有回转支承。

进一步地，所述回转部分包括设置在所述回转支承上部的回转面板，回转面板上设有回转马达、回转减速箱。

为了实现热处理工件的上下升降运动，进一步地，所述升降部分包括固定滑框、活动滑框，在固定滑框上设有导向槽，在活动滑框上设有导向轮，固定滑框上设有升降油缸，油缸活塞杆上端与所述活动滑框固定连接，在升降油缸的作用下，所述活动滑框上的导向轮沿导向槽作升降运动，所述叉柄组部分固定在所述活动滑框上。这种升降结构能够实现2-40吨的工件的大行程升降运动，能够下降到水平面以下3m的热处理池内，也可以上升到地面以上1.8m的高度。

进一步地，所述固定滑框固定在小车面板或回转面板上，当加热炉和热处理池的位置关系使得机械手不需要旋转动作时，固定滑框可直接固定在小车面板上；当加热炉和热处理池的位置关系使得机械手需要旋转动作时，在所述小车面板上部设置回转支承，在该回转支承上部设置回转面板，固定滑框固定在回转面板上。

进一步地，所述升降部分还可以采用下述结构实现：在上述小车面板或者回转面板上设置立柱，立柱上设置活动门架，活动门架上设置滑框和链轮，链轮上设有链条，所述立柱上固定链条一端，所述链条另一端跨过链轮后固定在滑框上，所述立柱上设有升降油缸，油缸活塞杆上端与所述活动门架固定连接。所述叉柄组部分固定连接在所述滑框上，当活塞杆上下运动时，带动活动门架上下运动，通过安装在活动门架上的链轮带动链条使滑框一起运动，这种升降滑框的结构使得滑框行程是油缸活塞杆行程的两倍。

上述的横向、纵向和上下升降运动是以如下设定为基础：以加热炉底面为基准面，以加热炉炉深方向为纵向y轴，横向x轴平行于基准面且与纵向垂直，垂直与基准面的轴线设为Z轴(如图1所示)。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1、热处理用装取料机械手可采用石室炉加热工件，相比较于其它加热炉成本低，结构简单，故障率低，效率高，克服加热炉本身存在的缺点。

2、因为全自动(半自动)热处理用装取料机械手可实现进炉取料，避免了工件出炉时多余的能量散失，节约能源。机械手叉柄组深入炉内将工件一次性整体托出，运送至热处理池内，运行平稳，节能环保，效率很高，能够克服现有热处理工艺的缺点，打破现有热处理搬运工艺常规，以全新视角提出全新概念。新概念概括为：改天为地，改出为进，改高为低，改多为一，即将现有行车吊运改为地面设备托运，将工件出炉改为设备进炉取件，将工件高处吊运改为低位托运，将工件多次吊运改为一次性托运；

3、全自动(半自动)热处理用装取料机械手用叉柄组托运工件，可以在较低的位置运行，消除了高空运行的安全隐患。操作工人远离热工件(半自动时)，操作环境较好。全自动热处理用装取料机械手在自动运行时可省去人工操作。再者全自动(半自动)热处理用装取料机械手可以一次托运整炉工件，效率很高。据实际使用效果来看，本方案对热处理工件的托运效率是现有技术吊运效率的3～5倍。

4、实现全自动(半自动)热处理用装取料机械手：本发明的机械手能托住工件做横向、纵向和Z轴方向的移动及绕Z轴的转动，动作平稳，定位准确。

附图说明

图1是本发明所述热处理用装取料机械手的整体机构示意图一；

图2是本发明所述热处理用装取料机械手的整体机构示意图二；

图3是横向平动的大车部分的结构示意图；

图4是纵向移动的小车部分的结构示意图；

图5是升降部分的结构示意图一；

图6是升降部分的结构示意图二；

图7是回转部分的结构示意图；

图8-图16是本发明所述热处理用装取料机械手的具体运行步骤图；

图17为10吨以下垂直旋转升降式热处理用装取料机械手；

图18为10吨～30吨垂直升降式热处理用装取料机械手；

图19为10吨～30吨垂直旋转升降式热处理用装取料机械手；

图20为30吨～100吨整体升降式热处理用装取料机械手；

图中的符号及其说明：

1、装取料机械手；2、加热炉；3、热处理池；4、货架台；

10、大车部分；11、大车盘；12、大车电机；13、大车减速箱；14、大车传动轴；15、大车轮组；16、小车导轨；17、小车反向导轨；

20、小车部分；21、小车面板；22、小车电机；23、小车减速箱；24、小车传动轴；25、小车轮；26、小车反向轮；27、回转支承；

30、升降部分；31、固定滑框；32、活动滑框；33、导向槽；34、导向轮；35、连接座；36、叉柄组连接销；

40、回转部分；41、回转面板；42、回转马达；43、回转减速箱；

50、叉柄组部分；60、升降部分；61、立柱；62、活动门架；63、滑框；64、链轮；65、链条；66、升降油缸；67、活塞杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种热处理用装取料机械手1，包括横向平动的大车部分10，在所述大车部分10上作纵向移动的小车部分20，在所述小车部分20上作上下升降运动的升降部分30，所述升降部分30上设置叉柄组部分50，在所述升降部分30上还设置回转部分40。

根据加热炉2和热处理池3的相对位置关系，当不需要叉柄组部分50旋转时，可以不设置回转部分40。

如图3所示，所述沿横向平动的大车部分10包括大车盘11，所述大车盘11下部设置动力部分，包括大车电机12、大车减速箱13、大车传动轴14、大车轮组15，所述大车盘11上部设置小车导轨16和小车反向导轨17。

如图4所示，所述小车部分20包括小车面板21，所述小车面板21上设有动力部分，包括小车电机22、小车减速箱23、小车传动轴24、小车轮25和小车反向轮26，所述小车面板21上设有回转支承27，便于在所述小车部分20上设置回转部分40。

如图7所示，所述回转部分40包括设置在所述回转支承27上部的回转面板41，回转面板41上设有回转马达42、回转减速箱43。

当加热炉2和热处理池3的位置关系使得机械手需要旋转动作时，在所述小车面板21上部设置回转支承27，在该回转支承27上部设置回转面板41，固定滑框31固定在回转面板41上。如图5所示，为了实现热处理工件的上下升降运动，进一步地，所述升降部分30包括由连接座35固定在回转面板41上的固定滑框31，在固定滑框31上设有导向槽33，固定滑框31上设有活动滑框32，在活动滑框32上设有导向轮34，活动滑框32上的导向轮34嵌装在固定滑框31的导向槽33内，这样活动滑框32沿导向槽33做升降运动。叉柄组部分50由叉柄组连接销36连接在活动滑框32上。固定滑框31上固定有升降油缸的缸体，油缸活塞杆上端与所述活动滑框32固定连接，在升降油缸的作用下，所述活动滑框32上的导向轮34沿导向槽33作升降运动。这种升降结构能够实现2-40吨的工件的大行程升降运动，能够下降到水平面以下3m的热处理池内，也可以上升到地面以上1.8m的高度。

进一步地，当加热炉2和热处理池3的位置关系使得机械手不需要旋转动作时，固定滑框31可直接固定在小车面板21上；

如图6所示，所述升降部分60还可以采用下述结构实现：在上述小车面板21或者回转面板41上设置立柱61，立柱61上设置活动门架62，活动门架62上设置滑框63和链轮64，链轮64上设有链条65，所述立柱61上固定链条65一端，所述链条65另一端跨过链轮64后固定在滑框63上，所述立柱61上设有升降油缸66的缸体，油缸活塞杆67上端与所述活动门架62固定连接。所述叉柄组部分50固定连接在所述滑框63上，当活塞杆67上下运动时，带动活动门架62上下运动，通过安装在活动门架62上的链轮64带动链条65使滑框63一起运动，这种升降滑框的结构使得滑框行程是油缸活塞杆行程的两倍。

本装取料机械手1主要有四个动作：沿横向x轴的大车部分10平动，沿纵向y轴的小车部分20的平动，沿Z轴的叉柄组部分50的升降运动及绕Z轴的叉柄组部分50的旋转运动。

1、x轴方向的移动：大车部分10平动，大车电机12将动力经大车减速箱13、大车传动轴14传递至大车轮组15，实现大车部分10横向移动。

2、y轴方向的移动：小车部分20纵向移动，小车电机22将动力经小车减速箱23、小车传动轴24传递至小车轮25，实现小车部分20纵向移动。

3、回转运动：回转部分40的回转马达42、回转减速箱43及回转支承27的内圈固定在回转面板41上，回转支承27的外圈与小车面板21相固定。回转马达42经回转减速箱43减速后由减速箱输出齿轮轴啮合回转支承27的外圈，实现回转运动。

4、z轴方向的升降运动：带导向槽33的固定滑框31由连接座35固定在回转面板41上，固定在活动滑框32上的导向轮34嵌装在固定滑框31的导向槽33内，这样活动滑框32沿导向槽33做升降运动。叉柄组部分50由叉柄组连接销36连接在活动滑框32上。

在此四个动作的组合下叉柄组部分50托住工件可在设备工作区域内的任意位置停放。

图8-图16所示为具体上述四个动作的工作过程：

1、热处理用装取料机械手停止于初始位置，启动，等待准备工作就绪后开始工作；

2、小车沿纵向移动使叉柄组深入加热炉内，到达适当位置后小车停止；活动滑框沿Z轴升起，带动叉柄组将工件托起；

3、小车沿纵向后退，待工件完全退出加热炉时小车停止；

4、大车沿横向移动，到达热处理池正前位置时停止；

5、小车沿纵向移动至叉柄组处于热处理池正上方时停；活动滑框沿Z轴下降，带动叉柄组将工件没入热处理池内进行热处理；

6、热处理完毕后，活动滑框沿Z轴上升，带动叉柄组将工件托起；小车沿纵向后退至适当位置时停止；

7、驱动装置驱动回转装置使叉柄组托住工件绕Z轴旋转至适当角度后停止；

8、大车沿横向移动至货架台4前适当位置停止，活动滑框沿Z轴下降，将工件放置于工作台上；

9、大车，回转装置相继动作，使设备回到初始位置，本轮工作结束，等待下一个工作循环。

上述装取料机械手的整体结构从根本上克服了现有技术缺点，也可采用本发明中使用的下述四种基本型热处理用装取料机械手的变型机来实现，采用液压传动方式。

如图17所示，为10吨以下垂直旋转升降式；

如图18所示，10吨～30吨垂直升降式；

如图19所示，10吨～30吨垂直旋转升降式；

如图20所示，30吨～100吨整体升降式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种热处理用装取料机械手，其特征在于：包括横向部分，在所述横向部分上作来回移动的纵向部分，在所述纵向部分上作上下升降运动的升降部分，所述升降部分上设置叉柄组部分。

2.根据权利要求1所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述纵向部分上还设置回转部分。

3.根据权利要求1或2所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述横向部分由沿横向平动的大车部分组成，所述大车部分包括大车盘，所述大车盘下部设置动力部分，包括大车电机、大车减速箱、大车传动轴、大车轮组。

4.根据权利要求3所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述大车盘上部设置小车导轨和小车反向导轨。

5.根据权利要求2所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述纵向部分由设在所述横向部分上并作来回移动的小车部分组成，所述小车部分包括小车面板，所述小车面板上设有动力部分，包括小车电机、小车减速箱、小车传动轴、小车轮和小车反向轮。

6.根据权利要求5所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述小车面板上设有回转支承。

7.根据权利要求6所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述回转部分包括设置在所述回转支承上部的回转面板，回转面板上设有回转马达、回转减速箱。

8.根据权利要求7所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述升降部分包括固定滑框、活动滑框，在固定滑框上设有导向槽，在活动滑框上设有导向轮，固定滑框上设有升降油缸，油缸活塞杆上端与所述活动滑框固定连接，在升降油缸的作用下，所述活动滑框上的导向轮沿导向槽作升降运动，所述叉柄组部分固定在所述活动滑框上。

9.根据权利要求8所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述固定滑框固定在小车面板或回转面板上。

10.根据权利要求1或2所述的热处理用装取料机械手，其特征在于：所述升降部分包括立柱，立柱上设置活动门架，活动门架上设有滑框和链轮，链轮上设有链条，所述立柱上固定链条一端，所述链条另一端跨过链轮后固定在滑框上，所述立柱上设有升降油缸，油缸活塞杆上端与所述活动门架固定连接。

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