CN106429426B - 一种网模搬运装置 - Google Patents

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本发明涉及一种网模搬运装置,包括:机架、安装在机架上沿机架移动的机械手臂,以及控制机械手臂运动的控制系统,所述机械手臂的自由端设有一可旋转的抓取机构,所述抓取机构具有第一抓取部和第二抓取部,第一抓取部和第二抓取部由控制系统单独控制,可以为不同的抓取状态。本发明的机械手臂具有与人体手臂相似的结构,可以模仿了人工搬运的过程,具有自动化程度高,生产效率高,运行稳定、便于维修的优点。

Description

一种网模搬运装置
技术领域
本发明涉及一种机械搬运装置,尤其是一种用于纸浆模塑自动化生产的网模搬运装置。
背景技术
纸浆模塑的制作过程由制浆、吸附成型、干燥定型等工序完成。由于吸附成型和干燥成型需在不同的设备上加工完成,因此需要将成型后的制品搬运至定型机上进行定型,现有两种搬运方式,一种是靠人工搬运,另一种是机械搬运。一般纸浆模塑加工厂厂内噪音巨大、高温高湿,人工搬运时费时费力,厂内环境也不利于人体健康。中国专利201120069268.2公开了一种纸浆模塑成型机的接料装置,包括接料支架、具有接料平台的接料台组件、连接板、气缸(油缸),连接板的一端连接于所述接料支架的中部并形成第一连接轴,连接板的另一端与接料台组件的底部固定连接,气缸(油缸)的缸体底端与接料支架的基部连接并形成第二连接轴,气缸的活塞杆的前端与接料台组件的底部连接并形成第三连接轴,第一连接轴、第二连接轴、第三连接轴相互平行。接料台组件在气缸(油缸)的驱动下摆动到纸浆成品输出位置进行接料,然后翻转一定角度呈倾斜状态将制品平滑地输送出来,实现纸浆模塑制品的自动接料及转移,防止纸浆制品损坏及破损,提高了制品合格率和生产效率,降低劳动强度,提高作业安全性。本发明虽然实现了自动接料,但在纸浆模塑加工过程中,还需要将网模从成型机转移至定型机,该转移过程无法靠简单的翻转就能实现,因此该接料装置的应用并不能使纸浆模塑生产完全自动化,具有局限性。
发明内容
本发明的目的为克服现有技术的不足,提供一种能替代人工搬运网模,提高纸浆模塑生产效率的网模搬运装置。
为了实现该目的,本发明采用如下技术方案:一种网模搬运装置,包括,机架、安装在机架上的沿机架移动的机械手臂,以及控制机械手臂运动的控制系统,所述机械手臂的自由端设有一可旋转的抓取机构,所述抓取机构具有第一抓取部和第二抓取部,所述第一抓取部和第二抓取部由控制系统单独控制。
进一步,所述机架上端安装有导轨,所述导轨上安装有一沿导轨移动的滑动平台,所述机械手臂安装在滑动平台底部,并由滑动平台带动其在机架上移动。
进一步,所述机械手臂包括,固定连接在滑动平台底部的基座,与基座转动连接的第一机械臂,与第一机械臂另一端转动连接的第二机械臂,所述第二机械臂的另一端通过一连接件与抓取机构转动连接,以及驱动第一机械臂、第二机械臂和抓取机构运动的动力装置。
进一步,所述连接件为与第二机械臂铰接的水平托盘,所述抓取机构转动连接在水平托盘底部。
进一步,所述机械手臂还包括,设置在第一机械臂与第二机械臂连接处的连杆支架,所述连杆支架的一侧连接有第一连杆和第二连杆,所述第一连杆的另一端与基座连接,所述第二连杆的另一端与水平托盘连接;
其中,基座、第一机械臂、连杆支架和第一连杆连接成一平行四边形连杆机构;连杆支架、第二机械臂、水平托盘和第二连杆连接成一另平行四边形连杆机构;
上述平行四边形连杆机构使水平托盘始终与水平面平行。
进一步,所述动力装置包括,固定在第一机械臂与基座连接处,并驱动第一机械臂转动的第一伺服电机;
固定在第二机械臂与第一机械臂连接处,并驱动第二机械臂转动的第二伺服电机;
固定在水平托盘与抓取机构连接处,并驱动抓取机构旋转的第三伺服电机;
所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机与控制系统连接。
进一步,所述第一机械臂与基座连接处设有减速机构I、所述第一伺服电机通过法兰盘固定在基座上,电机转轴与减速机构I连接,并驱动第一机械臂绕连接处转动;所述第二机械臂与第一机械臂连接处设有减速机构II,所述第二伺服电机固定在第二机械臂上,电机转轴与减速机构II连接,并驱动第二机械臂绕连接处转动;所述水平托盘与抓取机构连接处设有减速机构III,所述第三伺服电机固定在水平托盘上,电机转轴与减速机构III连接,并驱动抓取机构旋转。
优选的,所述减速机构I、减速机构II为行星齿轮减速机构。
进一步,所述抓取机构包括,旋转架、设置在旋转架中心且穿过水平托盘与减速机构III的输出轴连接的转轴,转轴下端与旋转架固定连接。
进一步,所述旋转架为两端对称的双十字形,所述第一抓取部、第二抓取部包括安装在旋转架端部和中间位置的多个吸盘;所述吸盘通过气流管路与外部的低压气管和高压气管连接,并在连接处设有由控制系统控制的电磁阀,优选的,吸盘的数量为8个。
进一步,所述第二机械臂的下端为U形,其两端部连接在水平托盘的两侧,且其连接点同轴设置。
进一步,所述滑动平台包括,固定安装在滑动平台上的平台驱动电机,与平台驱动电机连接的减速器,减速器的输出轴固定安装有一齿轮,所述机架上设有与齿轮配合的齿条。
进一步,所述机架包括与地面连接的立柱、固定连接在立柱顶端的多根横梁,所述导轨固定安装在两侧横梁的上表面,所述齿条安装在中间横梁的侧面且与导轨平行,在机架上方前侧还设置有设备控制箱,所述控制系统安装在设备控制箱内。
采用本发明所述的技术方案后,带来以下有益效果:
本发明所述一种网模搬运装置,模仿人工搬运的过程,由机械手臂替代人工搬运,将成型后的制品快速搬运至定型机,待定型后再将其移出,自动完成一系列需要人工操作的过程,本发明具有自动化程度高,定位准确,生产效率高,运行稳定、便于维修等优点,与取成品机构配合使用后,可以实现纸浆模塑生产的自动化,大大提高了生产效率,减轻了工人的劳动负担。
附图说明
图1:本发明一种网模搬运装置的结构示意图;
图2:本发明一种网模搬运装置滑动平台部分的结构剖视图;
图3:本发明的机械手臂爆炸示意图;
图4:本发明的机械手臂与抓取机构的结构示意图;
图5:本发明的抓取机构的气流管路连接示意图;
其中:2、机架3、设备控制箱4、滑动平台5、机械手臂6、抓取机构7、导轨8、平台驱动电机9、基座10、第一机械臂11、第二机械臂12、第一连杆13、连杆支架14、第二连杆15、水平托盘16、转轴17、减速机构I 18、减速机构II 19、减速机构III 21、第一伺服电机22、第二伺服电机23、第三伺服电机24、旋转架26、吸盘、27、低压气管28、高压气管29、电磁阀211、立柱212、横梁251、第一抓取部252、第二抓取部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示,一种网模搬运装置包括,机架2、控制系统、滑动平台4、机械手臂5和抓取机构6,控制系统控制着滑动平台4、机械手臂5和抓取机构6自动运行。机架2的结构为龙门式,包括与地面固定连接的立柱211,立柱211顶端通过三根横梁212相互连接,外侧的两横梁212上端面固定有导轨7。滑动平台4安装在导轨7上,可沿着导轨7水平移动。机械手臂5安装在滑动平台4底部,当滑动平台4沿着导轨7移动时,同时带动机械手臂5在机架2上移动,用于搬运网模。所述机械手臂5包括,固定连接在滑动平台4底部的基座9,与基座9转动连接的第一机械臂10,与第一机械臂10另一端转动连接的第二机械臂11,第二机械臂11的另一端通过一连接件与抓取机构6转动连接,该连接件为一水平托盘15,与第二机械臂11铰接。所述机械手臂5还设有动力装置,用于驱动第一机械臂10、第二机械臂11和抓取机构6运动。
为防止外界信号对控制系统的干扰,在机架2上方前侧还设置有铁质的设备控制箱3,所述控制系统安装在设备控制箱3内,并通过电缆与滑动平台4、机械手臂5和抓取机构6连接。
结合图2所示,滑动平台4为倒置的“凹”字形结构,三根横梁212横穿滑动平台4的两侧和中间的下凹处,滑动平台4的底部两侧设有与导轨7配合的滑块,滑动平台4的上方中间位置固定安装有平台驱动电机8,平台驱动电机8的转轴垂直向下并与一减速器连接,该减速器的输出轴安装有一齿轮,在机架2中间横梁212的侧部设有与斜齿轮啮合的齿条,齿条与导轨7平行设置,齿轮与齿条优选为斜齿。当平台驱动电机8转动时,通过齿轮与齿条的配合驱动滑动平台4沿导轨7移动。滑动平台4的下端与机械手臂5通过螺栓固定连接,为便于安装,两者的连接面为水平面。
结合图3、图4和图5所示,所述机械手臂5还包括,设置在第一机械臂10与第二机械臂11连接处的连杆支架13,所述连杆支架13的一侧连接有第一连杆12和第二连杆14,所述第一连杆12的另一端与基座9连接,所述第二连杆14的另一端与水平托盘15连接;
其中,基座9、第一机械臂10、连杆支架13和第一连杆12连接成一平行四边形连杆机构;连杆支架13、第二机械臂11、水平托盘15和第二连杆14连接成一另平行四边形连杆机构;
上述平行四边形连杆机构使水平托盘15始终与水平面平行。
所述基座9具有一个水平安装面与滑动平台4的底部配合,在基座9的中间位置向下凸起延伸形成一弧形固定壁,弧形固定壁具有两个连接点,其中,第一机械臂10连接在弧形固定壁的中心位置,第一连杆12连接在弧形固定壁的边缘位置,两个连接点处于同一水平高度且相隔一定距离。第二机械臂11与第一机械臂10的下端转动连接,所述连杆支架13为环形,套在第一机械臂10和第二机械臂11连接处,并位于两者之间,连杆支架13的径向一侧设有向外延伸的凸缘,该凸缘上具有两个铰接点,外侧铰接点与第一连杆12连接,内侧铰接点与第二连杆14连接,两处铰接点与连杆支架13的中心位于同一水平直线上。所述水平托盘15的侧壁上设有两组铰接点,分别与第二机械臂11和第二连杆14连接。为了保证水平托盘15的稳定性,第二机械臂11的下端为U形,其两端部通过同轴的两点与水平托盘15的两侧连接,并与第二连杆14在水平托盘15上的连接点组成稳定的三点支撑结构。优选的,第一机械臂10和第一连杆12在基座9上的连接点之间的距离,与第一机械臂10和第一连杆12在连杆支架13上的连接点之间的距离相同。同理,第二机械臂11和第二连杆14在水平托盘15同一侧上的两个连接点之间的距离与第二机械臂11和第二连杆14在连杆支架13上的两连接点之间的距离相同,上述连接关系使水平托盘15在运动过程中始终与地面平行,同时,水平托盘15与抓取机构6连接,进而保证了抓取机构6与地面也始终保持平行。
所述动力装置,包括与控制系统连接的第一伺服电机21、第二伺服电机22、第三伺服电机23。其中,第一伺服电机21安装在第一机械臂10与基座9连接处,并通过法兰盘固定在基座9上,在第一机械臂10与基座9连接处还设有减速机构I17,第一伺服电机21的转轴与减速机构I17连接,第一伺服电机21通过减速机构I17驱动第一机械臂10绕连接处转动。第二伺服电机22安装在第二机械臂11与第一机械臂10的连接处,并通过螺栓固定在第二机械臂11的一侧,此连接处设有减速机构II18,第二伺服电机22的转轴与减速机构II18连接,第二伺服电机22通过减速机构II18驱动第二机械臂11绕连接处转动。第三伺服电机23安装在水平托盘15与抓取机构6连接处,并竖直固定在水平托盘15上方,在水平托盘15与抓取机构6连接处设有减速机构III19,第三伺服电机23的转轴与减速机构III19连接,第三伺服电机23通过减速机构III19驱动抓取机构6绕连接处水平旋转。优选的,所述减速机构I17、减速机构II18为行星齿轮减速机构。
所述抓取机构6包括,旋转架24、设置在旋转架24中心且穿过水平托盘15与减速机构III19的输出轴连接的转轴16,转轴16下端与旋转架24固定连接,所述旋转架24具有前后对称的第一抓取部251和第二抓取部252,所述第一抓取部251和第二抓取部252由控制系统单独控制,可以为不同的抓取状态。旋转架24为两端对称的双十字形,所述第一抓取部251、第二抓取部252包括,安装在旋转架24端部和中间位置的多个吸盘26;所述吸盘26通过气流管路与外部的低压气管27和高压气管28连接,并在连接处设有由控制系统控制的电磁阀29,当抓取网模时电磁阀29接通吸盘26与低压气管27,放置网模时,电磁阀29接通吸盘26与高压气管28,优选的,吸盘26的数量为8个,并对称分布在旋转架24的端部及偏中间位置,吸盘26与旋转架24为可调的滑动连接,其位置可以根据网模的大小调节。
以上所述仅为本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明原理前提下,还可以做出多种变形和改进,这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种网模搬运装置,包括:机架(2)、安装在机架(2)上的沿机架(2)移动的机械手臂(5),以及控制机械手臂(5)运动的控制系统,其特征在于:所述机械手臂(5)的自由端设有一可旋转的抓取机构(6),所述抓取机构(6)具有第一抓取部(251)和第二抓取部(252),所述第一抓取部(251)和第二抓取部(252)由控制系统单独控制;
所述机架(2)上端安装有导轨(7),所述导轨(7)上安装有一沿导轨(7)移动的滑动平台(4),所述机械手臂(5)安装在滑动平台(4)底部,并由滑动平台(4)带动其在机架(2)上移动;
所述机械手臂(5)包括,固定连接在滑动平台(4)底部的基座(9),与基座(9)转动连接的第一机械臂(10),与第一机械臂(10)另一端转动连接的第二机械臂(11),所述第二机械臂(11)的另一端通过一连接件与抓取机构(6)转动连接,以及驱动第一机械臂(10)、第二机械臂(11)和抓取机构(6)运动的动力装置;
所述连接件为与第二机械臂(11)铰接的水平托盘(15),所述抓取机构(6)转动连接在水平托盘(15)底部;
所述机械手臂(5)还包括,设置在第一机械臂(10)与第二机械臂(11)连接处的连杆支架(13),所述连杆支架(13)的一侧连接有第一连杆(12)和第二连杆(14),所述第一连杆(12)的另一端与基座(9)连接,所述第二连杆(14)的另一端与水平托盘(15)连接;
其中,基座(9)、第一机械臂(10)、连杆支架(13)和第一连杆(12)连接成一平行四边形连杆机构;连杆支架(13)、第二机械臂(11)、水平托盘(15)和第二连杆(14)连接成一另平行四边形连杆机构;
上述平行四边形连杆机构使水平托盘(15)始终与水平面平行;
所述第二机械臂(11)的下端为U形,其两端部连接在水平托盘(15)的两侧,且其连接点同轴设置,并与第二连杆(14)在水平托盘(15)上的连接点组成稳定的三点支撑结构;
所述滑动平台(4)包括,固定安装在滑动平台(4)上的平台驱动电机(8),与平台驱动电机(8)连接的减速器,减速器的输出轴固定安装有一齿轮,所述机架(2)上设有与齿轮配合的齿条;
所述机架(2)包括与地面连接的立柱(211)、固定连接在立柱(211)顶端的多根横梁(212),所述导轨(7)固定安装在两侧横梁(212)的上表面,所述齿条安装在中间横梁(212)的侧面且与导轨(7)平行,在机架(2)上方前侧还设置有设备控制箱(3),所述控制系统安装在设备控制箱(3)内;
所述滑动平台(4)为倒置的“凹”字形结构,三根横梁(212)横穿滑动平台(4)的两侧和中间的下凹处,滑动平台(4)的底部两侧设有与导轨(7)配合的滑块,平台驱动电机(8)的转轴垂直向下并与减速器连接。
2.根据权利要求1所述的一种网模搬运装置,其特征在于:所述动力装置包括,固定在第一机械臂(10)与基座(9)连接处,并驱动第一机械臂(10)转动的第一伺服电机(21);
固定在第二机械臂(11)与第一机械臂(10)连接处,并驱动第二机械臂(11)转动的第二伺服电机(22);
固定在水平托盘(15)与抓取机构(6)连接处,并驱动抓取机构(6)旋转的第三伺服电机(23);
所述第一伺服电机(21)、第二伺服电机(22)、第三伺服电机(23)与控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的一种网模搬运装置,其特征在于:所述第一机械臂(10)与基座(9)连接处设有减速机构I(17)、所述第一伺服电机(21)通过法兰盘固定在基座(9)上,电机转轴与减速机构I(17)连接,并驱动第一机械臂(10)绕连接处转动;所述第二机械臂(11)与第一机械臂(10)连接处设有减速机构II(18),所述第二伺服电机(22)固定在第二机械臂(11)上,电机转轴与减速机构II(18)连接,并驱动第二机械臂(11)绕连接处转动;所述水平托盘(15)与抓取机构(6)连接处设有减速机构III(19),所述第三伺服电机(23)固定在水平托盘(15)上,电机转轴与减速机构III(19)连接,并驱动抓取机构(6)旋转;
所述减速机构I(17)、减速机构II(18)为行星齿轮减速机构。
4.根据权利要求3所述的网模搬运装置,其特征在于:所述抓取机构(6)包括,旋转架(24)、设置在旋转架(24)中心且穿过水平托盘(15)与减速机构III(19)的输出轴连接的转轴(16),转轴(16)下端与旋转架(24)固定连接。
5.根据权利要求4所述的网模搬运装置,其特征在于:所述旋转架(24)为两端对称的双十字形,所述第一抓取部、第二抓取部(251、252)包括安装在旋转架(24)端部和中间位置的多个吸盘(26);所述吸盘(26)通过气流管路与外部的低压气管(27)和高压气管(28)连接,并在连接处设有由控制系统控制的电磁阀(29)。
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