CN103286776B - 装出料机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述装出料机及其控制方法，将驱动机构与升降机构固定于底座，并基于平行四边形的框架结构，将驱动力通过升降机构传递至钳臂，从而实现钳臂整体保持水平地进行垂向升降。在底座上安装有连接并驱动钳臂的升降机构；升降机构具有用于固定连接钳臂的导向方筒、以及从侧部夹持安装导向方筒的两组升降框架、升降驱动部件。升降框架具有第一曲柄，第一曲柄的固定轴点为A点，第一曲柄与导向方筒连接的外侧轴点为B点，第一曲柄的内侧轴点与升降驱动部件连接；升降框架与导向方筒的另一连接支承轴点为C点，D点是升降过程中升降框架的另一固定轴点；A点、B点、C点、D点组成升降框架、导向方筒支承钳臂整体垂向升降的平行四边形结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于物料装填、物流运输的装出料机及其控制方法，属于机械设计与工业自动化设计领域。
背景知识
目前国内、国外工业化生产现场，经常使用装、出料机进行物料运输与生产操作。传统的装出料机通常采取连杆、曲柄带动夹持臂一起升降，以此完成机械手夹持物料在垂向上的位移操作，相应地设计有针对连杆等部件的驱动与输出机构。
如公开下述内容的在先申请专利，专利申请号为201020279792.8，名称为无缝钢管装出料机升降装置，其主要方案是由摇杆、摇杆绞轴、液压缸绞轴、拉杆、两个拉杆绞轴、曲柄、曲柄绞轴、夹料杆绞轴和三个轴承座组成，摇杆由摇杆长臂和摇杆短臂组成，拉杆截面为矩型，其两端有光孔，曲柄由曲柄长拐臂和曲柄短拐臂组成，轴承座山固定座和上颌组成。该专利申请通过改进摇杆、拉杆和曲柄和对铰接轴承结构，以期克服关节轴承抗疲劳性能差，不能承受频繁的动载荷，维修困难等缺点，即提高铰接处的强度来延长轴承的使用寿命。
从上述专利申请中看出，为增强曲柄摇杆升降机构的可靠性、便于其后续维修而分别围绕多个部件的铰接轴承进行加固与结构替代，由于连杆、曲柄等部件相对地脱离于底座，在上述部件自身重量的限制下，对于驱动装置的载荷性能指标要求较高。
而且，上述专利申请在装、出料操作时，需要夹持臂频繁地在水平、垂直方向上往复运动，基于夹持臂的多点支承难以实现垂向位移的同步性，夹持臂整体上易于出现一定的俯仰夹角，从而导致夹持臂前端机械手夹持动作的操作准确性降低。
发明内容
本发明所述的装出料机及其控制方法，在于解决上述现有技术存在的问题而将驱动机构与升降机构固定于底座，以期通过降低自重而减少驱动机构的载荷。同时，基于平行四边形的框架结构，将驱动力通过升降机构传递至钳臂，从而实现钳臂整体保持水平地进行垂向升降，有效地提高钳臂前端操作夹持部的动作精度。
另一发明目的是，升降框架由曲柄、连杆组合构成，驱动力通过曲柄绕固定轴点的旋转转化为升降推拉作用力，以最大限度地减少驱动机构针对升降部件垂直、水平运动的动力消耗。
发明目的还在于，基于曲柄绕固定轴点的旋转，升降、水平两套驱动机构的驱动输出可叠加于同一升降机构而可完成钳臂水平、垂直运动的组合，使得操作夹持部的动作更加复杂化，以能够适应狭小的生产现场和精确的操作。
为实现上述发明目的，所述的装出料机主要包括有：
一底座，在底座上安装有连接并驱动钳臂的升降机构；
与现有技术的区别之处在于，所述的升降机构，具有用于固定连接钳臂的导向方筒、以及从侧部夹持安装导向方筒的两组升降框架、升降驱动部件。
其中，升降框架具有第一曲柄，第一曲柄的固定轴点为A点，第一曲柄与导向方筒连接的外侧轴点为B点，第一曲柄的内侧轴点与升降驱动部件连接，升降驱动部件支承于底座；
升降框架与导向方筒的另一连接支承轴点为C点，D点是升降过程中升降框架的另一固定轴点；
A点、B点、C点、D点组成升降框架、导向方筒支承钳臂整体垂向升降的平行四边形结构。
如上述基本方案，升降框架与升降驱动部件分别安装于底座，两者的自重并不会直接影响到驱动力通过升降框架的传递，即减少了驱动机构输出载荷的额外损耗。
更为重要的是，基于升降框架与导向方筒组成的平行四边形支承结构，在升降驱动部件带动第一曲柄绕固定轴点旋转时，导向方筒在垂向上有相对位移而在水平方向上并无任何位移，因此能够带动钳臂整体保持水平地实现升降操作。
为进一步地加强与钳臂的连接与支承，以期在钳臂升降过程中更为稳定，可采取如下改进方案，即导向方筒和钳臂的连接点，与B点、C点构成三角形。
为综合地实现钳臂垂向、水平位移或俯仰摆转动作的同步一致性，本发明采取如下升降、水平两套驱动机构叠加连接于同一升降机构组合结构，即所述升降框架具有与第一曲柄的固定轴点A点连接的第二曲柄、以及连杆；
第二曲柄的内侧端点连接一仰俯驱动部件，第二曲柄与连杆连接的外侧端点形成为D点；连杆与导向方筒的连接点形成为C点。
基于上述发明构思与设计要点，以及应用以上装出料机的结构改进，本发明还实现了下述装出料机的控制方法：
在升降驱动部件的驱动下，构成平行四边形结构的、与导向方筒连接的B点和C点在垂向上形成同步位移；通过导向方筒的支承连接，钳臂仅在垂向上产生升降位移。
针对钳臂驱动力传递的补充细化方案是，导向方筒和钳臂的连接点与B点、C点构成三角形结构，即导向方筒的截面构型可以是三角形，因此与钳臂的连接与支承更加稳定，从而导向方筒将升降框架在B点、C点产生的升降位移，等值地传递至钳臂，钳臂整体保持水平地进行升降而不会发生摇晃。
基于上述升降操作，可在仰俯驱动部件的驱动下，C点绕B点旋转，以导向方筒与钳臂连接点为支点，钳臂的整体实现仰俯摆转，即俯仰动作可与升降同时进行，从而有效地控制钳臂端部的操作夹持部具备更加复杂的动作。
综上所述，本发明装出料机及其控制方法具有以下优点与有益效果：
1、重新改进了驱动机构、升降机构的固定方式，降低了装置自重对于驱动载荷输出的影响。
2、通过平行四边形的支承框架结构，钳臂能够整体上保持水平地进行升降操作，显著地提高了操作夹持部的动作精度。
3、升降与俯仰驱动机构的线性驱动力，能够通过曲柄绕固定轴点的旋转作用于钳臂而实现其升降、俯仰动作，最大限度地减少动力传递的损耗。
4、基于同一升降机构能够完成钳臂水平、垂直、俯仰运动的组合，操作夹持部的动作更加复杂与精确。
附图说明
现结合以下附图对本发明做出进一步地说明。
图1是所述装出料机的结构示意图；
图2是初始状态下的装出料机示意图；
图3是相对于图2在升降过程中的升降机构示意图；
图4是升降机构发生下俯状态时的结构示意图；
图5是升降机构发生上仰状态时的结构示意图；
在上述附图中，底座1，钳臂2，升降机构3，仰俯驱动部件4；内轴21，外轴24，操作夹持部22，第一驱动部件23；
导向方筒30，升降框架31，升降驱动部件32，第一曲柄33，第二曲柄34，连杆35，导向方筒和钳臂的连接点36。
具体实施方式
实施例1，如图1至图3所示，所述的装出料机主要包括有：
一底座1，在底座1上安装有连接并驱动钳臂2的升降机构3；
钳臂2具有构成内外套轴结构的内轴21和外轴24，内轴21前端部连接有操作夹持部22，内轴21后端部连接用于驱动内轴21轴向旋转的第一驱动部件23；
升降机构3，具有用于固定连接外轴24的导向方筒30、以及从侧部夹持安装导向方筒30的两组升降框架31、升降驱动部件32(通过安装座支承于底座1，升降驱动部件32可选择油缸)。
其中，升降框架31具有第一曲柄33，第一曲柄33的固定轴点为A点(通过安装座支承于底座1)，与第一曲柄33的固定轴点A点连接的第二曲柄34、以及连杆35；
第二曲柄34的内侧端点连接一仰俯驱动部件4(通过安装座支承于底座1)，第二曲柄34与连杆35连接的外侧端点形成为D点，D点是升降过程中升降框架31的另一固定轴点(相对于A点)；
连杆35与导向方筒30的连接点形成为C点；
第一曲柄33与导向方筒30连接的外侧轴点为B点，B点是俯仰操作过程中升降框架31的另一固定轴点(相对于A点)；
A点、B点、C点、D点组成升降框架31、导向方筒30支承钳臂2整体垂向升降的平行四边形结构。
在升降驱动部件32线性驱动力作用下，第一曲柄33绕A点旋转，此时连接导向方筒30的B点转动；由于钳臂2升降过程中仰俯驱动部件4并不动作，因此第二曲柄34与连杆35连接的D点也是固定轴点，此时连接导向方筒30的C点也在转动，由于A点、B点、C点、D点组成平行四边形结构，C点与D点仅在垂向上进行升降，在水平方向上并没有产生位移，最终通过导向方筒30的带动，外轴24(即钳臂2整体)在保持水平的状态下实现升降操作，如图2和图3的对比所示。
另外，导向方筒与钳臂的连接点36处进行焊接，导向方筒和钳臂的连接点36与B点、C点构成三角形，即导向方筒30的截面构型是三角形，钳臂2在进行升降或俯仰过程中更易于实现稳定连接，导向方筒30将升降框架31在B点、C点产生的升降位移，等值地传递至钳臂2。
如在上述装出料机结构的改进下能够实现的控制方法如下：
在升降驱动部件32的驱动下，构成平行四边形结构的、与导向方筒30连接的B点和C点在垂向上形成同步位移，通过导向方筒30的支承连接，钳臂2仅在垂向上产生升降位移，而且钳臂2整体在保持水平的状态下实现升降操作。
导向方筒30将升降框架31在B点、C点产生的升降位移，等值地传递至钳臂2。
如图4和图5所示，在仰俯驱动部件4的驱动下，C点绕B点旋转，以导向方筒30与钳臂2连接点为支点，钳臂2的整体实现仰俯摆转。
即在仰俯驱动部件4的驱动下，D点绕A点旋转，C点绕B点旋转，以导向方筒与外轴(即钳臂)连接点36为支点，钳臂2的整体实现仰俯摆转，俯仰动作可与升降同时进行，从而有效地控制操作夹持部22完成更加复杂的动作。
Claims (2)
1.一种装出料机，包括有一底座(1)，在底座(1)上安装有连接并驱动钳臂(2)的升降机构(3)，其特征在于：
所述的升降机构(3)，具有用于固定连接钳臂(2)的导向方筒(30)、以及从侧部夹持安装导向方筒(30)的两组升降框架(31)、升降驱动部件(32)；
升降框架(31)具有第一曲柄(33)，第一曲柄(33)的固定轴点为A点，第一曲柄(33)与导向方筒(30)连接的外侧轴点为B点，第一曲柄(33)的内侧轴点与升降驱动部件(32)连接，升降驱动部件(32)支承于底座(1)；
升降框架(31)与导向方筒(30)的另一连接支承轴点为C点，D点是升降过程中升降框架(31)的另一固定轴点；
A点、B点、C点、D点组成升降框架(31)、导向方筒(30)支承钳臂(2)整体垂向升降的平行四边形结构；
导向方筒(30)和钳臂(2)的连接点，与B点、C点构成三角形；
所述的升降框架(31)，具有与第一曲柄(33)的固定轴点A点连接的第二曲柄(34)、以及连杆(35)；
第二曲柄(34)的内侧端点连接一仰俯驱动部件(4)，第二曲柄(34)与连杆(35)连接的外侧端点形成为D点；
连杆(35)与导向方筒(30)的连接点形成为C点。
2.应用如权利要求1所述装出料机的控制方法，其特征在于：在升降驱动部件(32)的驱动下，构成平行四边形结构的、与导向方筒(30)连接的B点和C点在垂向上形成同步位移；
通过导向方筒(30)的支承连接，钳臂(2)仅在垂向上产生升降位移；
导向方筒(30)将升降框架(31)在B点、C点产生的升降位移，等值地传递至钳臂(2)；
在仰俯驱动部件(4)的驱动下，C点绕B点旋转，以导向方筒(30)与钳臂(2)连接点为支点，钳臂(2)的整体实现仰俯摆转。
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