CN103722548A - 一种钢管热挤压玻璃垫放置机械手 - Google Patents
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Abstract
一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，用于解决钢管热挤压设备的自动上料问题。它包括手臂旋转驱动机构、手臂升降驱动机构、手臂组件、夹持机构、平衡块和固定座，所述固定座安装在钢管热挤压设备侧壁板上，所述手臂旋转驱动机构安装在固定座上，所述手臂升降驱动机构与手臂旋转驱动机构配装，所述手臂组件前端与手臂旋转驱动机构及手臂升降驱动机构配装，在手臂组件的末端装配夹持机构，所述夹持机构与钢管热挤压玻璃垫匹配，所述平衡块通过拉索与手臂组件连接。本发明具有自动化程度高、实用性强的特点，它不仅能降低操作者劳动强度、改善作业条件，而且显著提高了热挤压钢管的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于热挤压钢管生产过程中玻璃垫放置的机械手。
背景技术
热挤压钢管生产工艺具有产品金属致密性好，组织均匀，适用于多种钢管生产的特点，特别是在高合金、难变形钢种和各种异型断面管的生产方面具有特殊加工优势。热挤压钢管生产的工艺流程为：管坯预处理、在线预加热和管坯加热、管坯内、外表面经玻璃粉润滑后进行热穿孔（或扩孔）、管坯再加热和内、外表面玻璃粉润滑及热挤压，然后由热锯锯切压余，将热挤压成型钢管(长管在线经热锯锯切后)由辊道输送到后台，再进行余热淬火或在冷床空冷。其中在管坯挤压的具体操作步骤中需先将加热后的管坯放入挤压机的挤压筒中，挤压机芯轴穿入管坯中心孔中，然后在管坯上端面放置玻璃垫。对于大管径钢管来讲，由于玻璃垫的体积和质量较大，而且其放置位置处于高温环境中，采用人工搬运方式不仅操作者劳动强度大、作业条件恶劣，而且工作效率低，因此玻璃垫的放置问题成为制约热挤压钢管生产效率提高的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于针对热挤压钢管生产过程中玻璃垫运送放置问题，提供一种自动化程度高、实用性强、能降低操作者劳动强度、改善作业条件、提高热挤压钢管生产效率的钢管热挤压玻璃垫放置机械手。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，它包括手臂旋转驱动机构、手臂升降驱动机构、手臂组件、夹持机构、平衡块和固定座，所述固定座安装在钢管热挤压设备侧壁板上，所述手臂旋转驱动机构安装在固定座上，所述手臂升降驱动机构与手臂旋转驱动机构配装，所述手臂组件前端与手臂旋转驱动机构及手臂升降驱动机构配装，在手臂组件的末端装配夹持机构，所述夹持机构与钢管热挤压玻璃垫匹配，所述平衡块通过拉索与手臂组件连接。
上述钢管热挤压玻璃垫运送机械手，所述手臂旋转驱动机构包括旋转电机、蜗杆、蜗轮和转轴，所述旋转电机安装在固定座上，其输出轴与蜗杆固定装配，所述蜗杆与蜗轮组成蜗轮蜗杆传动单元，所述蜗轮安装在转轴下端，所述转轴为空心轴结构，它与手臂组件装配。
上述钢管热挤压玻璃垫运送机械手，所述手臂升降驱动机构包括升降电机和丝杠螺母传动组件，所述升降电机固定在手臂旋转驱动机构转轴的上端，其输出轴与丝杠螺母传动组件的丝杠固定装配，所述丝杠螺母传动组件的螺母安装在手臂组件上。
上述钢管热挤压玻璃垫运送机械手，所述手臂组件包括第一铰接臂、第二铰接臂和液压缸，所述第一铰接臂内侧端套装在驱动机构转轴的外面，其外侧端与第二铰接臂通过手臂铰接轴连接，在第一铰接臂和第二铰接臂之间安装液压缸。
上述钢管热挤压玻璃垫运送机械手，所述夹持机构包括夹持油缸和夹爪，所述夹持油缸固定安装在第二铰接臂上，在其伸缩臂末端设置楔形推块，所述楔形推块与夹爪配装，所述夹爪左右对称布置，它们通过夹爪转轴安装在第二铰接臂的末端，在左右夹爪之间设置复位弹簧。
上述钢管热挤压玻璃垫运送机械手，所述平衡块重量与钢管热挤压玻璃垫匹配，它固定在拉索的下端，所述拉索穿过手臂旋转驱动机构的空心结构转轴后，绕过安装在固定座顶端的定滑轮，其上端固定在第一铰接臂的外侧端。
上述钢管热挤压玻璃垫运送机械手，它还包括PLC系统，所述手臂旋转驱动机构、手臂升降驱动机构、手臂组件和夹持机构的动作均由PLC系统控制。
本发明由手臂升降驱动机构中升降电机带动丝杠螺母传动组件来调节手臂组件的高度，使其与钢管热挤压玻璃垫高度相匹配。本发明由手臂旋转驱动机构中的旋转电机带动蜗轮蜗杆传动单元动作，通过与蜗轮固定装配的转轴使手臂组件旋转一定角度，同时手臂组件中液压缸动作，驱动第二铰接臂绕手臂铰接轴转动，带动位于第二铰接臂末端的夹持机构到达钢管热挤压玻璃垫位置，再由夹持油缸伸缩臂伸出带动楔形推块移动，使左右夹爪将钢管热挤压玻璃垫夹紧；然后由旋转电机带动蜗轮蜗杆传动单元动作，通过蜗轮带动转轴转动，使手臂组件旋转一定角度，同时手臂组件中液压缸动作，驱动第二铰接臂绕手臂铰接轴转动，带动位于第二铰接臂末端的夹持机构将钢管热挤压玻璃垫放置到指定位置，再由夹持油缸伸缩臂回缩带动楔形推块移动，通过复位弹簧弹力使左右夹爪分别绕各自的夹爪转轴转动，解除对钢管热挤压玻璃垫的夹紧作用；最后，按照与上述步骤相反的操作顺序使钢管热挤压玻璃垫运送机械手回位，恢复至初始工作状态。本发明通过拉索和定滑轮将平衡块重力转换为对手臂组件的拉力，以此平衡手臂组件及钢管热挤压玻璃垫的重力，改善了悬臂梁结构的手臂组件根部的受力情况。总之，本发明具有自动化程度高、实用性强的特点，它不仅能降低操作者劳动强度、改善作业条件，而且显著提高了热挤压钢管的生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的主剖视图；
图2是图1中A-A剖面结构示意图；
图3是手臂旋转驱动机构示意图；
图4是手臂升降驱动机构示意图；
图5是手臂组件结构示意图（俯视）；
图6是夹持机构示意图（俯视）；
图7、图8是本发明的手臂组件高度调节过程示意图；
图9～图12是本发明工作过程示意图（俯视）。
图中各标号清单为：1、手臂旋转驱动机构 ，1-1、旋转电机，1-2、蜗杆，1-3、蜗轮，1-4、转轴，2、手臂升降驱动机构，2-1、升降电机，2-2、丝杠，2-3、螺母，3、手臂组件，3-1、第一铰接臂，3-2、第二铰接臂，3-3、手臂铰接轴，3-4、液压缸，4、夹持机构，4-1、夹持油缸，4-2、楔形推块，4-3、夹爪，4-4、夹爪转轴，4-5、复位弹簧，5、固定座，6、平衡块，7、拉索，8、定滑轮，9、玻璃垫。
具体实施方式
参看图1、图2，本发明包括手臂旋转驱动机构1、手臂升降驱动机构2、手臂组件3、夹持机构4、平衡块6和固定座5，所述固定座5安装在钢管热挤压设备侧壁板上，所述手臂旋转驱动机构1安装在固定座5上，所述手臂升降驱动机构2与手臂旋转驱动机构1配装，所述手臂组件3前端与手臂旋转驱动机构1及手臂升降驱动机构2配装，在手臂组件3的末端装配夹持机构4，所述夹持机构4与钢管热挤压玻璃垫9匹配，所述平衡块6重量与钢管热挤压玻璃垫9匹配，它固定在拉索7的下端，所述拉索7穿过手臂旋转驱动机构1的空心结构转轴1-4后绕过安装在固定座5顶端的定滑轮8，其上端固定在第手臂组件3上。
参看图3，本发明的手臂旋转驱动机构1包括旋转电机1-1、蜗杆1-2、蜗轮1-3和转轴1-4，所述旋转电机1-1安装在固定座5上，其输出轴与蜗杆1-2固定装配，所述蜗杆1-2与蜗轮1-3组成蜗轮蜗杆传动单元，所述蜗轮1-3安装在转轴1-4下端，所述转轴1-4为空心轴结构，它与手臂组件3装配。
参看图4，本发明的手臂升降驱动机构2包括升降电机2-1和丝杠螺母传动组件，所述升降电机2-1固定在手臂旋转驱动机构1转轴1-4的上端，其输出轴与丝杠螺母传动组件的丝杠2-2固定装配，所述丝杠螺母传动组件的螺母2-3安装在手臂组件3上。
参看图5，本发明的手臂组件3包括第一铰接臂3-1、第二铰接臂3-2和液压缸3-4，所述第一铰接臂3-1内侧端套装在驱动机构转轴1-4的外面，其外侧端与第二铰接臂3-2通过手臂铰接轴3-3连接，在第一铰接臂3-1和第二铰接臂3-2之间安装液压缸3-4。
参看图6，本发明的夹持机构4包括夹持油缸4-1和夹爪4-3，所述夹持油缸4-1固定安装在第二铰接臂3-2上，在其伸缩臂末端设置楔形推块4-2，所述楔形推块4-2与夹爪4-3配装，所述夹爪4-3左右对称布置，它们通过夹爪转轴4-4安装在第二铰接臂3-2的末端，在左右夹爪之间设置复位弹簧4-5。
参看图7、图8，本发明通过拉索7和定滑轮8将平衡块6的重力转换为对手臂组件3的拉力，以此平衡手臂组件3及钢管热挤压玻璃垫9的重力，改善了悬臂梁结构的手臂组件3根部的受力情况；本发明由手臂升降驱动机构2中升降电机2-1带动丝杠螺母传动组件动作调节手臂组件3的高度，使其与钢管热挤压玻璃垫9的位置高度相匹配，具体调节过程是：PLC系统控制升降电机2-1启动，由升降电机2-1驱动丝杠2-2顺时针（或逆时针）旋转，通过丝杠2-2与螺母2-3配合实现手臂组件3向下（或向上）移动，并利用丝杠螺母传动组件的自锁功能使手臂组件3固定在与钢管热挤压玻璃垫9匹配的高度位置上。
参看图9～图12，本发明的手臂旋转驱动机构1、手臂升降驱动机构2、手臂组件3和夹持机构4的动作均由PLC系统控制，其工作过程为：由手臂旋转驱动机构1中的旋转电机1-1带动蜗轮蜗杆传动单元动作，通过与蜗轮1-3固定装配的转轴1-4使手臂组件3旋转一定角度，同时手臂组件3中液压缸3-4动作，驱动第二铰接臂3-2绕手臂铰接轴3-3转动，带动位于第二铰接臂3-2末端的夹持机构4到达钢管热挤压玻璃垫9的位置，再由夹持油缸4-1伸缩臂伸出带动楔形推块4-2移动，使左右夹爪将钢管热挤压玻璃垫9夹紧；然后由旋转电机1-1带动蜗轮蜗杆传动单元动作，通过转轴1-4使手臂组件3旋转一定角度，然后手臂组件3中的液压缸3-4动作，驱动第二铰接臂3-2绕手臂铰接轴3-3转动，带动位于第二铰接臂3-2末端的夹持机构4将钢管热挤压玻璃垫9放置到指定位置，再由夹持油缸4-1伸缩臂回缩带动楔形推块4-2移动，通过复位弹簧4-5的弹力作用使左右夹爪分别绕各自的夹爪转轴4-4转动，解除对钢管热挤压玻璃垫9的夹紧作用；最后，按照与上述步骤相反的操作顺序使钢管热挤压玻璃垫运送机械手回位，恢复至初始工作状态。
Claims (7)
1.一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，其特征是，它包括手臂旋转驱动机构（1）、手臂升降驱动机构（2）、手臂组件（3）、夹持机构（4）、平衡块（6）和固定座（5），所述固定座（5）安装在钢管热挤压设备侧壁板上，所述手臂旋转驱动机构（1）安装在固定座（5）上，所述手臂升降驱动机构（2）与手臂旋转驱动机构（1）配装，所述手臂组件（3）前端与手臂旋转驱动机构（1）及手臂升降驱动机构（2）配装，在手臂组件（3）的末端装配夹持机构（4），所述夹持机构（4）与钢管热挤压玻璃垫（9）匹配，所述平衡块（6）通过拉索（7）与手臂组件（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，其特征是，所述手臂旋转驱动机构（1）包括旋转电机（1-1）、蜗杆（1-2）、蜗轮（1-3）和转轴（1-4），所述旋转电机（1-1）安装在固定座（5）上，其输出轴与蜗杆（1-2）固定装配，所述蜗杆（1-2）与蜗轮（1-3）组成蜗轮蜗杆传动单元，所述蜗轮（1-3）安装在转轴（1-4）下端，所述转轴（1-4）为空心轴结构，它与手臂组件（3）装配。
3.根据权利要求2所述的一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，其特征是，所述手臂升降驱动机构（2）包括升降电机（2-1）和丝杠螺母传动组件，所述升降电机（2-1）固定在手臂旋转驱动机构（1）转轴（1-4）的上端，其输出轴与丝杠螺母传动组件的丝杠（2-2）固定装配，所述丝杠螺母传动组件的螺母（2-3）安装在手臂组件（3）上。
4.根据权利要求3所述的一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，其特征是，所述手臂组件（3）包括第一铰接臂（3-1）、第二铰接臂（3-2）和液压缸（3-4），所述第一铰接臂（3-1）内侧端套装在驱动机构转轴（1-4）的外面，其外侧端与第二铰接臂（3-2）通过手臂铰接轴（3-3）连接，在第一铰接臂（3-1）和第二铰接臂（3-2）之间安装液压缸（3-4）。
5.根据权利要求4所述的一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，其特征是，所述夹持机构（4）包括夹持油缸（4-1）和夹爪（4-3），所述夹持油缸（4-1）固定安装在第二铰接臂（3-2）上，在其伸缩臂末端设置楔形推块（4-2），所述楔形推块（4-2）与夹爪（4-3）配装，所述夹爪（4-3）左右对称布置，它们通过夹爪转轴（4-4）安装在第二铰接臂（3-2）的末端，在左右夹爪之间设置复位弹簧（4-5）。
6.根据权利要求5所述的一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，其特征是，所述平衡块（6）重量与钢管热挤压玻璃垫（9）匹配，它固定在拉索（7）的下端，所述拉索（7）穿过手臂旋转驱动机构（1）的空心结构转轴（1-4）后绕过安装在固定座（5）顶端的定滑轮（8），其上端固定在第一铰接臂（3-1）的外侧端。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种钢管热挤压玻璃垫运送机械手，其特征是，它还包括PLC系统，所述手臂旋转驱动机构（1）、手臂升降驱动机构（2）、手臂组件（3）和夹持机构（4）的动作均由PLC系统控制。
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