CN105082107B - 一种锻造用重载搬运机械手 - Google Patents

Abstract

一种锻造用重载搬运机械手，包括行走机构、位移调整机构、夹持机构和驱动加持机构动作的动力机构，夹持机构通过位移调整机构设置在行走机构上并随同行走机构同步移动，通过位移调整机构驱动夹持机构在水平方向和垂直方向的运动实现夹持机构搬运物体的目的，由前小臂、前连杆、后小臂、后连杆、下连杆等共同构成了三组平行四边形结构，整体结构强度大大增加，保证其在带动大负载进行快速运动时更为稳定、可靠。本方案通过机械结构设计和电液比例控制设计，能够满足系统在大负载下运动的精确性和快速性；机械手为液压系统驱动，可实现自动运行和人工控制两种模式。

Description

一种锻造用重载搬运机械手

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，具体地说是涉及一种锻造用重载搬运机械手。

背景技术

机械手能够代替人工在各种恶劣工作环境下从事一些具有重复性、危险性的工作，同时其所带来的效率也是人工无法比拟的，在现今的锻造行业中，大型锻件有尺寸大，重量大、锻造要求高的特点，而且在锻造过程中对温度要求十分严格，必须能够满足在短时间内完成各个锻造设备之间的转移过程，这就对工件的搬运过程提出了非常高的要求。因大负载的惯量较大，现有的工件搬运装置大多存在以下问题：不能在满足驱动大负载的同时实现搬运时时的快速性和准确性，使工件在锻造设备之间的转移过程中温度和定位精度不能满足下一步加工的要求，导致工件需要重新回炉或者报废，造成了巨大的经济损失和时间的浪费。

发明内容

本发明主要是为解决上述存在的问题，提供一种锻造用重载搬运机械手，解决了现有的锻造搬运机械手无法满足重载下的控制精度和快速性要求的问题，机械手末端可实现水平运动和垂直运动。

为解决上述存在的问题，本发明所采用的技术方案是：一种锻造用重载搬运机械手，包括行走机构、位移调整机构、夹持机构和驱动加持机构动作的动力机构，夹持机构通过位移调整机构设置在行走机构上并随同行走机构同步移动，通过位移调整机构驱动夹持机构在水平方向和垂直方向的运动实现夹持机构搬运物体的目的，所述的位移调整机构包括两个垂直驱动油缸、两个垂直调整油缸、后小臂、大臂、前小臂、水平驱动油缸、两个水平调整油缸、支撑架；两个垂直驱动油缸的末端对称铰接在底座上，缸杆均铰接在后小臂上，后小臂的上端与大臂铰接，大臂的前端与前小臂铰接；所述两个垂直调整油缸的缸杆对称铰接在大臂的后端，末端均与机身上半部分铰接；机身上固定设有第二连接板、第三连接板和后连接板；水平驱动油缸的末端铰接在第二连接板上，缸杆铰接在后小臂上；所述两个水平调整油缸的末端对称铰接在第三连接板上，缸杆均与大臂的弯曲部分的末端铰接；后连接板的上端铰接有后连杆，大臂和后连杆的前端分别铰接在连接板的两个角上，连接板的另一个角向下铰接有前连杆，前小臂和大臂共同铰接在连接板的一个角上，前小臂上向后铰接有下连杆，下连杆的另一端与后小臂的末端铰接，前小臂和前连杆的下端通过支撑架相连接，其中，支撑架、前小臂、前连杆、连接板，与连接板、后连接杆、大臂、后连接板，以及大臂、前小臂、下连杆、后小臂均构成平行四边形结构。

所述夹持机构设置在支撑架上，包括夹钳、拉杆、夹紧油缸、连杆，在所述的支撑架内设有套筒，夹紧油缸设于套筒内，其缸杆通过拉杆连接夹钳，套筒远离夹钳的一端连接用于驱动夹钳动作的动力机构。

所述行走机构包括底座以及设置于底座上的机身、驾驶室、机身回转机构和液压站，行走机构设置在底座下端，机身回转机构经减速器驱动行走机构行走。

所述水平驱动油缸、水平调整油缸、垂直驱动油缸、垂直调整油缸、机身回转机构和动力机构均设有独立的电液比例阀，通过控制器发出的信号对电液比例阀的开口进行调节，以控制各个执行件的运动。

所述机身回转机构采用双马达同步驱动。

本发明所带来的有益效果为：

1、由前小臂、前连杆、后小臂、后连杆、下连杆等共同构成了三组平行四边形结构，整体结构强度大大增加，保证其在带动大负载进行快速运动时更为稳定、可靠。本发明的锻造用全液压重载搬运机械手通过以上的机械结构设计和电液比例控制设计，能够满足系统在大负载下运动的精确性和快速性；

2、在锻造中高温恶劣的工作环境下能够将大型工件快速、准确地搬运到需要位置；

3、机械手为液压系统驱动，可实现自动运行和人工控制两种模式，该机械手的垂直运动和水平运动均采用双缸同步驱动，机身回转机构采用双马达同步驱动，优点在于使系统的驱动力增加且驱动元件所占的体积减小。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图。

图2为本发明实施例的俯视图。

图中标记：1、夹钳，2、拉杆，3、夹紧油缸，4、连杆，5、支撑架，6、前小臂，7、前连杆，8、下连杆，9、后小臂，10、三角形连接板，11、大臂，12、后连杆，13、机身，14、后连接板，15、水平驱动油缸，16、水平调整油缸，17、垂直调整油缸，18、垂直驱动油缸，19、驾驶室，20、机身回转机构，21、行走机构，22、底座，23、液压站，24、动力机构。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图所示，一种锻造用重载搬运机械手，包括行走机构、位移调整机构、夹持机构和驱动加持机构动作的动力机构24，夹持机构通过位移调整机构设置在行走机构上并随同行走机构同步移动，通过位移调整机构驱动夹持机构实现水平方向和垂直方向的运动，其特征在于：所述夹持机构包括夹钳1、拉杆2、夹紧油缸3、连杆4、支撑架5，支撑架5内设有套筒，夹紧油缸3设于套筒内，其缸杆通过拉杆2连接夹钳1，套筒远离夹钳1的一端连接用于驱动夹钳1动作的动力机构24。

所述调整机构包括两个垂直驱动油缸18、后小臂9、大臂11、前小臂6、水平驱动油缸15、两个水平调整油缸16、支撑架5，两个垂直驱动油缸18的末端对称铰接在底座22上，两个垂直驱动油缸18的缸杆均铰接在后小臂9上，后小臂9的上端与大臂11铰接；大臂11的前端与前小臂6铰接，大臂11的后端对称铰接有垂直调整油缸17，所述两个垂直调整油缸17的末端均与机身13上半部分铰接；机身13上固定设有后连接板14、第二连接板和第三连接板，第二连接板上铰接有水平驱动油缸15，水平驱动油缸15的缸杆铰接在后小臂9上，第三连接板上对称铰接有水平调整油缸16，所述两个水平调整油缸16的缸杆均与大臂11的弯曲部分的末端铰接，后连接板14的上端铰接有后连杆12，大臂11和后连杆12的前端通过三角形连接板10相连接，三角形连接板10上向下铰接有前连杆7，三角形连接板10与前小臂6铰接，前小臂6上向后铰接有下连杆8，下连杆8的另一端与后小臂9的末端铰接，前小臂6和前连杆7的下端通过支撑架5相连接，其中，支撑架5、前小臂6、前连杆7、三角形连接板10构成第一个平行四边形结构，连接板10、后连接杆12、大臂11及后连接板14构成第二个平行四边形结构，大臂11、前小臂6、下连杆8和后小臂9构成第三个平行四边形结构，共同构成了三组平行四边形结构，整体结构强度大大增加，保证其在带动大负载进行快速运动时更为稳定、可靠。本发明的锻造用全液压重载搬运机械手通过以上的机械结构设计和电液比例控制设计，能够满足系统在大负载下运动的精确性和快速性。

动力装置驱动垂直驱动油缸18的活塞杆运动，以带动后小臂9运动，水平调节油缸16的活塞杆进行同步调节，使大臂11以大臂11与机身的铰接点为转动中心带动手爪在水平方向进行调节，使夹持机构1实现垂直方向的直线运动；动力装置驱动水平驱动油缸15的活塞杆运动，以带动后小臂9进行运动，垂直调节油缸17的活塞杆同步带动大臂11在垂直方向进行调节，使夹持机构1实现水平方向的直线运动。

行走机构包括底座22以及设置于底座22上的机身13、驾驶室19、机身回转机构20和液压站23，行走机构21设置在底座22下端，机身回转机构20经减速器驱动行走机构21行走。

所述水平驱动油缸15、水平调整油缸16、垂直驱动油缸18、垂直调整油缸17、机身回转机构20和动力机构24均设有独立的电液比例阀，通过控制器发出的信号对电液比例阀的开口进行调节，以控制各个执行件的运动。

所述三角形连接板10呈三角形，所述前小臂6和大臂11共同铰接在三角形连接板10的一个角上，前连杆7、后连杆12分别铰接在三角形连接板10的另两个角上。

所述机身回转机构20采用双马达同步驱动。

根据现场具体工况可选择自动运行模式和人工驾驶模式，自动模式下只需将事先编译好的程序下载到机身控制器之中，然后运行即可，此时可实现无人自动化操作；若需要人工操作时，将机器调整到人工模式下，由相关人员在驾驶室通过操作手柄进行操作。

机械手为液压系统驱动，可实现自动运行和人工控制两种模式。该机械手的垂直运动和水平运动均采用双缸同步驱动，机身回转机构采用双马达同步驱动，优点在于使系统的驱动力增加且驱动元件所占的体积减小。通过水平驱动油缸和垂直调整油缸的配合运动，夹钳的空间运动轨迹可实现高精度、快速的沿水平方向的直线运动，且不干扰垂直驱动油缸；通过垂直驱动油缸和水平调整油缸的配合运动，夹钳的轨迹可实现高精度、快速的沿垂直方向的直线运动，且不干扰水平驱动油缸。由前小臂、前连杆、后小臂、后连杆、下连杆共同构成了三组平行四边形结构，整体结构强度大大增加，保证其在带动大负载进行快速运动时更为稳定、可靠。本发明的锻造用全液压重载搬运机械手通过以上的机械结构设计和电液比例控制设计，能够满足系统在大负载下运动的精确性和快速性。

在该机械手的工作过程中，当夹钳1需要在垂直方向移动时，垂直驱动油缸18的活塞杆进行运动，此时活塞杆带动后小臂9进行运动，水平调节缸16的活塞杆随即跟随进行调节，使大臂11以大臂11与机身的铰接点为转动中心带动手爪在水平方向进行调节，在垂直驱动油缸17和水平调节缸16的共同作用下，机械手的末端夹持装置实现垂直方向的直线运动；当夹钳1需要在水平方向移动时，水平驱动油缸15的活塞杆伸出，此时活塞杆带动后小臂9进行运动，垂直调节缸17的活塞杆随即带动大臂11在垂直方向进行调节，在水平驱动油缸15和垂直调节缸17的共同作用下，机械手的末端夹持装置实现水平方向的直线运动。当机械手夹持装置运动到所夹工件上方某个位置时，夹紧缸活塞杆3伸出，活塞杆通过拉杆2带动夹钳1打开一定角度，随即夹钳1垂直向下运动，然后夹紧缸3活塞杆向后拉伸，将工件夹紧。然后机身液压行走马达工作，带动机身运动到所需位置。

Claims (5)

1.一种锻造用重载搬运机械手，包括行走机构、位移调整机构、夹持机构和驱动加持机构动作的动力机构（24），夹持机构通过位移调整机构设置在行走机构上并随同行走机构同步移动，通过位移调整机构驱动夹持机构在水平方向和垂直方向的运动实现夹持机构搬运物体的目的，其特征在于：所述的位移调整机构包括两个垂直驱动油缸（18）、两个垂直调整油缸（17）、后小臂（9）、大臂（11）、前小臂（6）、水平驱动油缸（15）、两个水平调整油缸（16）、支撑架（5）；两个垂直驱动油缸（18）的末端对称铰接在底座（22）上，缸杆均铰接在后小臂（9）上，后小臂（9）的上端与大臂（11）铰接，大臂（11）的前端与前小臂（6）铰接；所述两个垂直调整油缸（17）的缸杆对称铰接在大臂（11）的后端，末端均与机身（13）上半部分铰接；机身（13）上固定设有第二连接板、第三连接板和后连接板（14）；水平驱动油缸（15）的末端铰接在第二连接板上，缸杆铰接在后小臂（9）上；所述两个水平调整油缸（16）的末端对称铰接在第三连接板上，缸杆均与大臂（11）的弯曲部分的末端铰接；后连接板（14）的上端铰接有后连杆（12），后连接板（14）的末端铰接在大臂（11）的弯折处，大臂（11）和后连杆（12）的前端分别铰接在连接板（10）的两个角上，连接板（10）的另一个角向下铰接有前连杆（7），前小臂（6）和大臂（11）共同铰接在连接板（10）的一个角上，前小臂（6）上向后铰接有下连杆（8），下连杆（8）的另一端与后小臂（9）的末端铰接，前小臂（6）和前连杆（7）的下端通过支撑架（5）相连接，其中，支撑架（5）、前小臂（6）、前连杆（7）、连接板（10），与连接板（10）、后连接杆（12）、大臂（11）、后连接板（14），以及大臂（11）、前小臂（6）、下连杆（8）、后小臂（9）均构成平行四边形结构。

2.根据权利要求1所述的一种锻造用重载搬运机械手，其特征在于：所述夹持机构设置在支撑架（5）上，包括夹钳（1）、拉杆（2）、夹紧油缸（3）、连杆（4），在所述的支撑架（5）内设有套筒，夹紧油缸（3）设于套筒内，其缸杆通过拉杆（2）连接夹钳（1），套筒远离夹钳（1）的一端连接用于驱动夹钳（1）动作的动力机构（24）。

3.根据权利要求1所述的一种锻造用重载搬运机械手，其特征在于：所述行走机构包括底座（22）以及设置于底座（22）上的机身（13）、驾驶室（19）、机身回转机构（20）和液压站（23），行走机构（21）设置在底座（22）下端，机身回转机构（20）经减速器驱动行走机构（21）行走。

4.根据权利要求1所述的一种锻造用重载搬运机械手，其特征在于：所述水平驱动油缸（15）、水平调整油缸（16）、垂直驱动油缸（18）、垂直调整油缸（17）、机身回转机构（20）和动力机构（24）均设有独立的电液比例阀，通过控制器发出的信号对电液比例阀的开口进行调节，以控制各个执行件的运动。

5.根据权利要求1所述的一种锻造用重载搬运机械手，其特征在于：所述机身回转机构（20）采用双马达同步驱动。