CN106553911A - 一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手 - Google Patents

Abstract

一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，机械手系统分为：轮胎定中部分、整体横行运动部分、机械臂上下运动部分。包括：轮胎定中装置、机械臂、横梁、治具手抓。该机械手在抓取码垛全钢轮胎时充分考虑了全钢轮胎的结构特性，使机械手在抓取轮胎时不破坏全钢轮胎的内部结构，造成漏丝现象，保证了全钢轮胎的质量，降低了次品率，抓取动作准确快速，码垛高度根据需要可以自动调节，保证了码垛质量。

Description

一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手

技术领域

本发明涉及一种搬运机械手，特别是全钢子午线轮胎码垛搬运机械手。

背景技术

中国是一个轮胎需求和制造生产的大国，特别是随着中国的高速公路和重工业的高速发展，具有耐磨、干湿路面抓着性能好、行驶温度低、安全和舒适性好等优点的的全钢载重子午线轮胎开始受到人们的广泛关注。据统计，2010年，中国全钢载重子午线轮胎产量为7100万条，子午化率为76％左右。近20年来，在国家有关政策的扶持下，轮胎生产企业在资金、人才、科技手段、装备和检测等各方面加大了投入力度，加快了子午线轮胎引进技术的消化吸收和创新技术的开发进度，其中载重子午线轮胎生产技术不断完善成熟，其水平己达到或接近世界先进水平，生产全钢载重子午线的产品不仅在国内受到好评，还大量进入世界轮胎市场。

然而，落后的车间生产线严重制约了全钢轮胎的发展，车间生产条件恶劣，空气污染严重，码垛搬运过程自动化程度低，工人劳动强度大。由于全钢子午线轮胎的特殊性，如何解决生产过程中的码垛搬运困难，既可以保证全钢轮胎的质量，又可以解决工人劳动强度大的问题，提高轮胎的生产效率，对厂家来说一直是个难题。全钢轮胎码垛困难，甚至有的厂家在进行存储时采用散乱堆放的方式，这种方式不但制约了轮胎的快速发展，也严重导致了轮胎的质量的下降，增加了次品率。人工过多的参与其中，由于全钢轮胎的载重比较大，人工码垛时需要多人参与，造成了企业人力成本的增加，此外，工人的劳动强度也非常大。

作为轮胎自动化生产线上的重要一环，轮胎码垛关系着轮胎存储的质量好坏。由于全钢轮胎特殊的结构，在进行码垛时也需要特别注意，机械手在码垛过程中不要破坏全钢轮胎中的钢丝圈，造成漏丝现象。码垛搬运机械手包括一套自动定位装置、成型立体式龙门框架、自动升降抓取机械手机构等。随着轮胎需求量的增大以及政府对该行业的重视，该装置的需求量越来越大，为了满足公司的需求，全钢轮胎码垛搬运机械手的研究具有非常广阔的发展空间。

自2010年10月份以来，由于天然胶价格快速上涨影响，很多轮胎成本大幅上升，轮胎企业效益大幅下滑，很多企业己陷入亏损，而且，在中小型轮胎生产企业之间，行业竞争比较激烈、自身资金少、规模少，导致自动化、机械化水平很低，主要依靠人力进行码垛搬运，加上轮胎制造车间的生产环境比较恶劣，生产中存在很大的危险性。

发明内容

本发明提供一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，该机械手在抓取码垛全钢轮胎时充分考虑了全钢轮胎的结构特性，使机械手在抓取轮胎时不破坏全钢轮胎的内部结构，造成漏丝现象，保证了全钢轮胎的质量，降低了次品率，抓取动作准确快速，码垛高度根据需要可以自动调节，保证了码垛质量。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的机械手系统分为：轮胎定中部分、整体横行运动部分、机械臂上下运动部分。包括：轮胎定中装置、机械臂、横梁、治具手抓。为了增快机械臂上下运动的速度、提高机器的使用寿命以及缩小机械臂的体积，将机械臂的固定节和活动节设计成双节倍速结构形式。

所述机械手的定中装置主要由支架、万向盘、摆臂、连杆、转臂等组成，在气缸作用下带动气缸转臂转动和连杆运动，连杆的另一端与转臂相连，这样在气缸和连杆的作用下，气缸转臂和转臂同时带动两侧的长轴上的齿轮转动，长轴与转臂和气缸转臂之间采取的都是花键联接，这样就实现两侧四个摆臂的张合，控制轮胎在万向盘上运动，从而实现了轮胎的精确定中。采用框架式结构，具有空间分隔灵活，自重轻，节省材料的优点，它可以较灵活地配合平面布置，利于安排需要较大空间的结构，所以我们可以在底座中合理安排连杆的位置，留足够的空间供连杆摆动。万向盘由万向球固定板和万向球组成，是将万向球均匀固定在万向球固定板上，然后把万向盘放在定中底座上用螺钉紧固。万向盘的作用是接受由传送带或其他传送装置传送的全钢子午线轮胎，使之在上面滑动，实现轮胎的定中。

所述的机械手的定中装置的连接组件负责连接气缸和定中摆臂，气缸的末端与气缸转臂的一端相连，气缸转臂的另一端与连杆相连，原理为气缸带动气缸转臂转动和连杆运动，连杆的另一端与转臂相连，这样在气缸和连杆的作用下，气缸转臂和转臂同时带动两侧的长轴上的齿轮转动，长轴和转臂与气缸转臂之间采取的都是花键联接，设计好转臂和气缸转臂的尺寸，就可以实现实现两侧四个摆臂的同步张合，控制轮胎在万向盘上运动，从而实现了轮胎的精确定中。

所述的定中装置含有定位轮，采用尼龙1010材料制成，质轻且坚硬，具有吸水性小、尺寸稳定性好、电绝缘性能优异等特点，增强后具有高强度、耐磨等优点，并提高了原树脂的热稳定性和尺寸稳定性。

所述的机械手在轮和轴的联结中，它是靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生压力和摩擦力，从而实现负载传送的一种无键联结装置，使用涨紧套的优点是使主机零件制造和安装简单，安装涨紧套的轴和孔的加工不像过盈配合那样要求高精度的制造公差，涨紧套安装时无须加热、冷却或加压设备，只须将螺栓按要求的力矩拧紧即可，且调整方便，可以将轮毂在轴上方便地调整到所需位置，涨紧套拆卸方便，且具有良好的互换性。

所述的机械手的横走部分主要由横梁、横行支座、上下移动部分组成。横走部分由交流伺服电机经减速机再通过同步带传动，同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点，带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。

所述机械手的带轮每转动一个轮齿，同步带就向前运动一个节距，当带轮旋转一周时，折算到横行部分的直线移动距离为一个带轮的直径D。而同步带被固定在横行支座的下端，这样随着同步带的运动带动整个机械手横向移动。

所述的机械手的上下移动部分主要由固定节、活动节组成，由交流伺服电机经减速机再通过齿轮齿条传动，带动机械手上下运动，而活动节与固定节之间通过同步带传动，这种结构称为双节结构，又称倍速结构，移动距离是单节结构的两倍。配重气缸用来缓解齿轮齿条传动的压力，同时做到断电保护的功能。

所述机械手的水平部分与上面导轨安装面共面，固定座底部固定滑块与成型架体上的导轨相配合对水平运动起到支撑作用。垂直部分与侧面导轨安装面共面，用于固定提升交流伺服电机，横走电机通过电机轴带动同步轮转动，同步轮与同步带啮合传动，同步带被固定在横行支座下端的横行同步带固定面上，这样随着同步带带动横行支座移动，从而实现机械手的横向移动；提升减速器通过齿轮与固定节上的齿条连接，由于上下移动行程为2.4m，选择滚珠丝杠加工较难且价格较高，因此采用齿轮齿条减速方式。此外，在成型架体上还固定2个行程开关和光电开关分别用于水平方向限位和水平零位的确定。

所述的机械手的手抓安装在机械臂的下端，通过活动节和主支架连接，机械手爪主要由以下几个部分组成：主支架、治具抱臂、丝杠、联轴器、电机、抱臂滚轮。手部为前端带滚轮的抱臂，其运动由电机驱动丝杠转动带动两侧的抱臂抱紧轮胎完成。

所述机械手在驱动时，电机的运转通过同步带传动传递到下端与同步带轮连接的丝杠上，丝杠与治具抱臂间采用的是滑动丝杠传动，其传动方式结构简单、加工方便、制造成本低，在抱紧轮胎时可以实现自锁，实现断电保护功能，丝杠的另一端通过联轴器与另一跟丝杠相连，联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。这样，在电机推动下，两端的治具抱臂通过丝杠传动就可以实现对轮胎的抱紧与松开。此外，在主支架上还固定2个行程开关和光电开关分别用于水平方向限位和水平零位的确定。

本发明的有益效果是：（1）充分考虑了全钢轮胎的结构特性，使机械手在抓取轮胎时不破坏全钢轮胎的内部结构，造成漏丝现象，保证了全钢轮胎的质量，降低了次品率，抓取动作准确快速，码垛高度根据需要可以自动调节，保证了码垛质量。（2）设备结构简单，运动线路也很简单，装配组成都是基本的机械结构，并且一整套码垛搬运流程都是由机械完成，代替了手工劳动，码垛搬运速度快，从而减轻了工人劳动强度，降低了工人劳动量。（3）利用自动定中装置、龙门框架式抓取机械手等实现全钢轮胎自动码垛搬运，代替现在人工码垛搬运轮胎，从而实现了生产效率的提高。（4）使用机械手完成整个码垛搬运过程，降低人力资源浪费，减少物流成本，提高了全钢轮胎企业的物流运作水平和效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的定中装置底座结构图。

图2是本发明的定中摆臂和连接组件结构图。

图3是本发明的横走部分总体结构。

图4是本发明的同步带传动原理图。

图5是本发明的机械手爪结构图。

图6是机械手抓的驱动示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，机械手的定中底座用来支撑万向盘，它采用框架式结构，具有空间分隔灵活，自重轻，节省材料的优点，它可以较灵活地配合平面布置，利于安排需要较大空间的结构，所以我们可以在底座中合理安排连杆的位置，留足够的空间供连杆摆动。

如图2，摆臂2的一端连着定位轮1，一端通过涨紧套连紧固在长轴和短轴上。定位轮1是采用尼龙1010材料制成，质轻且坚硬，具有吸水性小、尺寸稳定性好、电绝缘性能优异等特点，增强后具有高强度、耐磨等优点，并提高了原树脂的热稳定性和尺寸稳定性。涨紧套3是当今国际上广泛用于重型载荷下机械联结的一种先进基础部件，在轮和轴的联结中，它是靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生压力和摩擦力，从而实现负载传送的一种无键联结装置，使用涨紧套3的优点是使主机零件制造和安装简单，安装涨紧套的轴和孔的加工不像过盈配合那样要求高精度的制造公差，涨紧套安装时无须加热、冷却或加压设备，只须将螺栓按要求的力矩拧紧即可，且调整方便，可以将轮毂在轴上方便地调整到所需位置，涨紧套拆卸方便，且具有良好的互换性。

如图3，横走部分主要由横梁13、横行支座11、上下移动部分10组成。横走部分由交流伺服电机经减速机再通过同步带传动，同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点，带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。

如图4，带轮每转动一个轮齿，同步带就向前运动一个节距，当带轮旋转一周时，折算到横行部分的直线移动距离为一个带轮的直径D。而同步带被固定在横行支座的下端，这样随着同步带的运动带动整个机械手横向移动。

如图5，手抓安装在机械臂的下端，通过活动节和主支架连接，机械手爪主要由以下几个部分组成：主支架14、治具抱臂15、丝杠（1）16、丝杠（2）17、联轴器18、电机19、抱臂滚轮20。手部为前端带滚轮的抱臂，其运动由电机驱动丝杠转动带动两侧的抱臂抱紧轮胎完成。

如图6，电机的运转通过同步带传动传递到下端与同步带轮连接的丝杠上，丝杠与治具抱臂间采用的是滑动丝杠传动，其传动方式结构简单、加工方便、制造成本低，在抱紧轮胎时可以实现自锁，实现断电保护功能，丝杠的另一端通过联轴器与另一跟丝杠相连，联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。这样，在电机推动下，两端的治具抱臂通过丝杠传动就可以实现对轮胎的抱紧与松开。此外，在主支架上还固定2个行程开关和光电开关分别用于水平方向限位和水平零位的确定。

Claims (10)

1.一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：机械手系统分为：轮胎定中部分、整体横行运动部分、机械臂上下运动部分。

2.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：为了增快机械臂上下运动的速度、提高机器的使用寿命以及缩小机械臂的体积，将机械臂的固定节和活动节设计成双节倍速结构形式。

3.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述机械手的定中装置主要由支架、万向盘、摆臂、连杆、转臂等组成。

4.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述的机械手的定中装置的连接组件负责连接气缸和定中摆臂，气缸的末端与气缸转臂的一端相连，气缸转臂的另一端与连杆相连，原理为气缸带动气缸转臂转动和连杆运动，连杆的另一端与转臂相连。

5.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述的机械手定中装置含有定位轮，采用尼龙1010材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述的机械手在轮和轴的联结中，它是靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生压力和摩擦力。

7.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述的机械手的横走部分主要由横梁、横行支座、上下移动部分组成，横走部分由交流伺服电机经减速机再通过同步带传动，同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点，带与带轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比。

8.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述机械手的带轮每转动一个轮齿，同步带就向前运动一个节距，当带轮旋转一周时，折算到横行部分的直线移动距离为一个带轮的直径D，同步带被固定在横行支座的下端，这样随着同步带的运动带动整个机械手横向移动。

9.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述的机械手的上下移动部分主要由固定节、活动节组成，由交流伺服电机经减速机再通过齿轮齿条传动，带动机械手上下运动，而活动节与固定节之间通过同步带传动。

10.根据权利要求1所述的一种全钢子午线轮胎码垛搬运机械手，其特征是：所述机械手的水平部分与上面导轨安装面共面，固定座底部固定滑块与成型架体上的导轨相配合对水平运动起到支撑作用。