CN110000801A - 一种上料机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种上料机械臂，包括底座、固定臂、第一液压缸、旋转臂、电机、减速机构、料斗、第二液压缸等。固定臂立在底座上，固定臂上端与旋转臂一端转动连接，旋转臂另一端与料斗通过关节轴Ⅱ连接，该关节轴Ⅱ一端与料斗之间固定，另一端与旋转臂转动连接；固定臂后部设置有用于驱动旋转臂旋转的第一液压缸，料斗卸料口设置有翻板阀，该翻板阀通过设置于料斗侧面的第二液压缸驱动。本发明占地面积小，简单实用，可代替人工上料，解决了企业因场地限制无法使用叉车上料的难题，减轻了操作人员劳动量且提高了效率，是一种实用的新设计。

Description

一种上料机械臂

技术领域

本发明涉及一种上料机械臂。

背景技术

在炼钢生产及废旧金属加工中，经常要将合金或废钢加入大烘烤炉中加热，通常的做法是用叉车进行上料，这种方式通常需要现场具有足够的高度和空间使用叉车，但一些企业加工场地空间不够或者高度局限，无法使用叉车上料，给企业生产带来很大困难，造成人员劳动量增加，费时费力且效率低下。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种上料机械臂，可以不受现场空间及高度的影响，根据现场实际工况制作不同高度的机械臂，占地面积小，简单实用，可代替人工上料，解决了企业因场地限制无法使用天车或叉车上料的难题，是一种实用的新设计。

本发明是通过以下的技术方案来实现的。

本发明提出的一种上料机械臂，包括至少两个底座，每个底座上均固定有固定臂，每个固定臂前侧面和对应的底座之间均设置有起加强固定作用的支架，每个固定臂上端均通过关节轴Ⅰ与旋转臂的一端转动连接，旋转臂可绕关节轴Ⅰ旋转；旋转臂另一端与料斗通过关节轴Ⅱ连接，该关节轴Ⅱ一端与料斗之间固定，另一端与旋转臂通过轴承连接；固定臂后部设置有用于驱动旋转臂旋转的第一液压缸，该第一液压缸一端与底座铰接另一端与支架铰接，该支架固定于旋转臂后部；旋转臂与料斗连接的一端还安装有电机，电机还与减速机构相连，减速机构还与关节轴Ⅱ相连；

所述料斗的卸料口设置有翻板阀，该翻板阀通过第二液压缸驱动，在卸料时打开，卸料完闭合；第二液压缸可以是一个，设置于料斗的一个侧面，翻板阀的开闭通过该一个第二液压缸单侧驱动；或者，第二液压缸有两个，分别设置于料斗的两个侧面，且该两个第二液压缸同步工作，翻板阀的开闭通过该两个同步工作的第二液压缸双侧驱动。

进一步地，所述的减速机构包括与电机相连的减速机、与减速机输出轴相连的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮；第一齿轮和第二齿轮均设置于旋转臂和料斗之间且第一齿轮直径小于第二齿轮直径。

进一步地，第二齿轮固定于料斗侧面，关节轴Ⅱ一端固定于第二齿轮，另一端与旋转臂通过轴承转动连接，所述的轴承设置于轴承套中，轴承套和减速机均设置在旋转臂的壳体内。

进一步地，上料时，在第一液压缸作用下，旋转臂绕关节轴Ⅰ向上旋转使与旋转臂连接的料斗位置逐渐上升，在料斗上升过程中，通过电机及减速机构控制料斗始终保持水平；当料斗被旋转臂带动至合金炉加料口时，在电机及减速机构作用下，关节轴Ⅱ转动并带动料斗缓缓转动，最终使料斗卸料口对准合金炉的加料口，同时启动第二液压缸驱动料斗上的翻板阀打开，料斗中的废钢料被加到合金炉中；

加料完成，通过第二液压缸使翻板阀闭合，同时在电机和减速机构作用下，关节轴Ⅱ转动并带动空料斗缓缓转动，使空料斗转动至水平状态；第一液压缸驱动使旋转臂绕关节轴Ⅰ向下旋转使空料斗逐渐下降至地面或平台；料斗下降过程中，通过电机及减速机构控制料斗始终保持水平。

进一步地，旋转臂上还设置有挡块，固定臂上还设置有限位开关；或者，第一液压缸缸体上设置限位开关，第一液压缸的伸缩杆上通过拉杆连接有挡块。

更进一步地，限位开关采用接近开关或行程开关。

进一步地，旋转臂的旋转幅度通过第一液压缸的行程限位。

进一步地，上料机械臂包括两个底座、两个固定臂及两个旋转臂，两个底座之间还设置有第一横梁，两个固定臂之间还设置有第二横梁，两个旋转臂之间还设置有第三横梁。

更进一步地，第一液压缸有一个，设置于一个固定臂后部，为单侧驱动，通过该一个第一液压缸驱动对应的旋转臂旋转，另一个旋转臂为从动旋转；或者，第一液压缸的数量与固定臂的数量相等，每个固定臂后部均设置有第一液压缸。如果有两个固定臂，则在每个固定臂后部均设置第一液压缸，为双侧驱动，该两个第一液压缸同步工作，通过该两个第一液压缸同步驱动两个旋转臂的旋转。

进一步地，可以在料斗一侧设置电机和减速机构，单侧驱动料斗转动；或者，也可以在料斗两侧均设置电机和减速机构，料斗两侧的电机和减速机构同步工作，通过料斗两侧的电机和减速机构同步控制料斗转动。

本发明具有如下有益效果：

本发明结构简单，设计合理，容易操作，通过第一液压缸控制旋转臂旋转带动料斗上升或下降，通过第二液压缸控制料斗卸料口翻板阀的启闭，通过电机及减速机构控制料斗在上升过程中始终保持水平，避免料斗随旋转臂上升时发生倾斜使合金料或废钢料掉落引发安全事故，且通过电机及减速机构控制料斗在卸料位置旋转倾斜进行卸料。本发明机械臂的固定臂和旋转臂高度不限，可以根据现场工况制作合适高度的机械臂，环境适应性好。将机械臂固定于合金炉旁边使上料时料斗卸料口与合金炉的加料口对准，盛有废钢料或合金料的料斗在旋转臂带动下上升至合金炉加料口位置进行卸料，该机械臂占地面积小，简单实用，可代替人工上料，解决了企业因场地限制无法使用天车或叉车上料的难题，是一种实用的新设计。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的立体图。

图4是图1上料状态示意图。

图5是减速机构的结构示意图。

图6是图5中局部A的放大图。

图7是图4左视的立体图。

图8是本发明往合金炉中卸料的示意图。

图9是在图1中设置限位机构的示意图。

图10是图9中局部B的放大图。

图11是带有限位机构的机械臂往合金炉中卸料的示意图。

图12是图11中局部C的放大图。

图13是在第一液压缸上设置限位机构的示意图。

【主要元件符号说明】

1-底座；2-固定臂；3-支架；4-关节轴Ⅰ；5-旋转臂；6-料斗；

7-关节轴Ⅱ；8-第一液压缸；9-电机；10-第一齿轮；11-第二齿轮；

12-翻板阀；13-第二液压缸；14-第一横梁；15-第二横梁；

16-第三横梁；17-挡板；18-减速机；19-轴承套；20-支架；21-挡块；

22-限位开关；23-法兰盘Ⅰ；24-法兰盘Ⅱ。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采用的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实例，对依据本发明提出的一种上料机械臂其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

需要说明，本发明所述的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等方位用词仅是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于说明本发明，而不是暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明主要是针对一些现场加工场地空间不够或者高度受限，无法使用天车或叉车上料而提出的一种解决方案，具体是一种上料机械臂，可以用于合金上料或其它材料的上料中，以附图为例进行说明，上料机械臂包括至少两个设置于地面或平台的底座1，每个底座上均固定有固定臂2，固定臂立在底座上，每个固定臂前侧面和对应的底座之间均设置有起加强固定作用的支架3，每个固定臂上端均通过关节轴Ⅰ4连接有一旋转臂5，旋转臂可绕关节轴Ⅰ旋转；旋转臂另一端与料斗6通过关节轴Ⅱ7连接。固定臂后部设置有第一液压缸8，该第一液压缸一端与底座铰接另一端与固定于对应的旋转臂后部的支架20铰接，旋转臂与料斗连接的一端还安装有电机9，电机9还与减速机构相连，减速机构还与关节轴Ⅱ相连。该减速机构包括与电机9相连的减速机18，与减速机18输出轴相连的第一齿轮10，与第一齿轮啮合的第二齿轮11。所述的第一齿轮和第二齿轮均设置于旋转臂和料斗之间且第一齿轮直径小于第二齿轮直径，第二齿轮11固定于料斗侧面。所述的关节轴Ⅱ7一端通过法兰盘Ⅱ24安装固定于第二齿轮11，另一端通过轴承与旋转臂5转动连接，所述的轴承安装设置在轴承套19中，轴承套19和减速机18均安装固定在旋转臂与料斗连接一端的壳体内，轴承套19通过法兰盘Ⅰ23固定于旋转臂。减速机、轴承套、第一齿轮及第二齿轮的结构和位置示意如图5和图6所示，图5中将右侧旋转臂隐藏便于更清楚地示意出减速机、轴承套、第一齿轮及第二齿轮的结构和位置，与关节轴Ⅱ连接的轴承安装在图5的轴承套19中，轴承套中的轴承在图5中不显示。电机输出轴转动时通过减速机输出轴带动第一齿轮转动，第一齿轮同时带动与第一齿轮啮合的第二齿轮转动，由于关节轴Ⅱ一端固定于第二齿轮且第二齿轮固定于料斗侧面，因此关节轴Ⅱ与料斗之间固定，而关节轴Ⅱ与旋转臂之间通过轴承转动连接，因此，第二齿轮的转动会同时带动关节轴Ⅱ及料斗同时转动。

料斗的卸料口还设置有翻板阀12，该翻板阀通过设置于料斗侧面的第二液压缸13驱动，在卸料时打开，卸料完闭合；该第二液压缸可以是一个，设置于料斗的一个侧面，翻板阀的开闭通过该一个第二液压缸单侧驱动。或者，第二液压缸可以是两个，分别设置于料斗的两个侧面，且该两个第二液压缸同步工作，翻板阀的开闭通过该两个同步工作的第二液压缸双侧驱动。该料斗的卸料口在卸料时位于和第一液压缸相对的一侧，如图4所示。进一步，与料斗卸料口相对的一侧还设置有挡板17。料斗卸料端为渐变径收缩方便卸料，如图2所示。

采用本发明的机械臂上料时，可以通过移动小车先将合金或废钢料倒入该机械臂的料斗中，然后启动第一液压缸使旋转臂绕关节轴Ⅰ向上旋转，在旋转臂带动下，料斗逐渐上移并靠近合金炉的加料口，料斗上升过程中，通过电机及减速机构控制料斗底面始终保持水平防止上升过程中由于料斗倾斜使料斗中的合金或废钢料掉落引发安全事故，具体是：电机输出轴转动时通过减速机带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮转动，第二齿轮带动与其固定连接的料斗同时转动，电机和减速机构共同作用保证料斗上升时料斗底面始终处于水平状态避免合金或废钢料掉落。当旋转臂旋转将料斗带动至合金炉的加料口时，暂停第一液压缸使旋转臂位置不动，在电机和减速机构作用下，关节轴Ⅱ在轴承内缓缓转动，使与关节轴Ⅱ一端固定的料斗缓缓转动最终使料斗卸料口对准合金炉的加料口，同时启动第二液压缸使翻板阀缓缓打开，翻板阀完全打开后可将料斗中的合金或废钢料倒入合金炉中，完成上料。

上料完成后，通过第二液压缸使翻板阀闭合，同时在电机和减速机构作用下，关节轴Ⅱ在轴承内缓缓转动并带动空料斗转动，空料斗转动方向与卸料时料斗的转动方向相反，使空料斗最终转动至水平状态；第一液压缸作用使旋转臂绕关节轴Ⅰ向下旋转，在旋转臂带动下，空料斗逐渐下移并最终下降到地面或平台。料斗下移过程中，通过电机及减速机构控制料斗底面始终保持水平。

进一步，本发明的机械臂可以固定在合金加热炉旁边并使料斗卸料口在上料时对准合金加热炉的加料口，位置选好之后将机械臂通过底座固定于地面或平台。如图8所示。

进一步，本发明的机械臂包括两个底座、两个固定臂及两个旋转臂，两个底座之间还可以设置第一横梁14，两个固定臂之间还可以设置第二横梁15，两个旋转臂之间还可以设置第三横梁16。如图7所示。该情况下，第一液压缸8可以是一个，设置于一个固定臂后部，为单侧驱动，通过该一个第一液压缸驱动对应的旋转臂旋转，另一个旋转臂为从动旋转。优选地，每个固定臂后部均设置有第一液压缸，图7中第一液压缸8为两个，分别设置于两个固定臂后部，为双侧驱动，且该两个第一液压缸同步工作，通过该两个第一液压缸同步驱动两个旋转臂的旋转。

进一步，电机9和减速机构可以只在料斗一侧设置，单侧驱动料斗的转动，料斗没有设置电机和减速机构的一侧只通过关节轴Ⅱ和轴承与旋转臂转动连接。优选地，在料斗两侧均设置电机和减速机构，料斗两侧的电机和减速机构同步工作，通过料斗两侧的电机和减速机构同步控制料斗的转动。

进一步，固定臂和旋转臂上还可以设置限位机构，如图9-图12所示。具体是：旋转臂5上可以设置挡块21，固定臂上可以设置限位开关22，限位开关22可以采用接近开关或行程开关。以接近开关为例，旋转臂带动料斗在缓慢旋转上升过程中，挡块21慢慢靠近固定臂上的接近开关，当旋转臂将料斗带动至合金炉的加料口时，即旋转臂旋转至最佳卸料位置时，此时挡块离接近开关还有2mm，触发接近开关，接近开关传输信号给PLC，通过PLC下发指令控制第一液压缸停止工作，使旋转臂位置不动，再通过电机及减速机构使料斗转动，使卸料口对准合金炉的加料口，同时通过第二液压缸驱动翻板阀打开进行卸料。通过该接近开关和挡块限制旋转臂向上旋转的最大角度，防止旋转臂过度旋转。该实施例中挡块及接近开关位置的设置应保证不影响旋转臂的旋转，同时在旋转臂向上旋转至最佳卸料位置时挡块与接近开关的距离应足以能触发接近开关启动并发射信号。可以在一组固定臂和旋转臂上设置该限位机构，也可以在每一组固定臂和旋转臂上均设置该限位机构。可以在一组固定臂和旋转臂的两侧均设置限位机构，也可以在一组固定臂和旋转臂的单侧设置限位机构。图9-图12是在每一组固定臂和旋转臂上均设置限位机构的示意图，分别只在固定臂和旋转臂的外侧设置限位开关22和挡块21。

或者，可以在第一液压缸的缸体上设置限位开关22，限位开关可以采用接近开关或行程开关。在第一液压缸的伸缩杆上通过拉杆连接挡块21，第一液压缸伸缩杆伸出驱动旋转臂上升时，伸缩杆伸出带动挡块上移并靠近接近开关，挡块离接近开关足够近时触发接近开关，接近开关传输信号给PLC，通过PLC下发指令控制第一液压缸停止工作，对旋转臂进行限位。其示意图如图13所示。

进一步，在不设置限位机构的情况下，旋转臂向上旋转的最大角度还可以通过第一液压缸的行程进行限位，即根据不同项目现场的需求，选用不同行程的第一液压缸，选择时，第一液压缸的最大行程应恰好可以使旋转臂旋转至最佳卸料位置。

进一步，料斗卸料口的翻板阀也可以通过料斗旋转一定角度进行卸料时依靠自身重力及废钢料或合金料的压力自行打开，闭合时依靠翻板阀自身重力自行闭合。

本发明对电机、减速机、第一液压缸、第二液压缸等的控制可以通过操作设置于地面或平台上的控制箱实现，该控制箱内装有PLC以及用于调节电机转动速度的变频器，通过PLC控制变频器、电机、减速机、第一液压缸、第二液压缸工作已是现有常用技术手段，本发明不再赘述。第一液压缸也可以根据现场旋转臂旋转幅度选购适配行程的液压缸，第二液压缸可以根据翻板阀的开闭幅度选购适配行程的液压缸。

本发明的技术方案可以不受现场空间及高度的影响，根据现场实际工况制作不同高度的机械臂，比如固定臂和旋转臂的高度可以根据不同现场情况具体定制，做成不同尺寸的机械臂，适应不同的现场工况。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种上料机械臂，其特征在于包括至少两个底座(1)，每个底座上均固定有固定臂(2)，每个固定臂(2)前侧面和对应的底座之间均设置有起加强固定作用的支架(3)，每个固定臂上端均通过关节轴Ⅰ(4)与旋转臂(5)的一端转动连接，旋转臂(5)可绕关节轴Ⅰ(4)旋转；旋转臂另一端与料斗(6)通过关节轴Ⅱ(7)连接，该关节轴Ⅱ(7)一端与料斗之间固定，另一端与旋转臂通过轴承连接；固定臂后部设置有用于驱动旋转臂旋转的第一液压缸(8)，该第一液压缸一端与底座铰接另一端与支架(20)铰接，该支架(20)固定于旋转臂后部；旋转臂与料斗连接的一端还安装有电机(9)，电机(9)还与减速机构相连，减速机构还与关节轴Ⅱ(7)相连；

所述料斗的卸料口设置有翻板阀(12)，该翻板阀通过第二液压缸(13)驱动，在卸料时打开，卸料完闭合；第二液压缸(13)有一个，设置于料斗的一个侧面；或者，第二液压缸(13)有两个，分别设置于料斗的两个侧面。

2.如权利要求1所述的上料机械臂，其特征在于所述的减速机构包括与电机(9)相连的减速机(18)、与减速机(18)输出轴相连的第一齿轮(10)、与第一齿轮啮合的第二齿轮(11)；第一齿轮和第二齿轮均设置于旋转臂和料斗之间且第一齿轮直径小于第二齿轮直径。

3.如权利要求2所述的上料机械臂，其特征在于第二齿轮(11)固定于料斗侧面，关节轴Ⅱ(7)一端固定于第二齿轮(11)，另一端与旋转臂(5)通过轴承转动连接，所述的轴承设置于轴承套(19)中，轴承套(19)和减速机(18)均设置在旋转臂的壳体内。

4.如权利要求1所述的上料机械臂，其特征在于上料时，在第一液压缸作用下，旋转臂绕关节轴Ⅰ向上旋转使与旋转臂连接的料斗位置逐渐上升，在料斗上升过程中，通过电机及减速机构控制料斗始终保持水平；当料斗被旋转臂带动至合金炉加料口时，在电机及减速机构作用下，关节轴Ⅱ转动并带动料斗缓缓转动，最终使料斗卸料口对准合金炉的加料口，同时启动第二液压缸驱动料斗上的翻板阀打开，料斗中的合金料或废钢料被加到合金炉中；

加料完成，通过第二液压缸使翻板阀闭合，同时在电机和减速机构作用下，关节轴Ⅱ转动并带动空料斗缓缓转动，使空料斗转动至水平状态；第一液压缸驱动使旋转臂绕关节轴Ⅰ向下旋转使空料斗逐渐下降至地面或平台；料斗下降过程中，通过电机及减速机构控制料斗始终保持水平。

5.如权利要求1所述的上料机械臂，其特征在于旋转臂(5)上还设置有挡块(21)，固定臂上还设置有限位开关(22)；或者，第一液压缸缸体上设置限位开关，第一液压缸的伸缩杆上通过拉杆连接有挡块。

6.如权利要求5所述的上料机械臂，其特征在于限位开关采用接近开关或行程开关。

7.如权利要求1所述的上料机械臂，其特征在于旋转臂的旋转幅度通过第一液压缸的行程限位。

8.如权利要求1所述的上料机械臂，其特征在于包括两个底座、两个固定臂及两个旋转臂，两个底座之间还设置有第一横梁(14)，两个固定臂之间还设置有第二横梁(15)，两个旋转臂之间还设置有第三横梁(16)。

9.如权利要求1或8所述的上料机械臂，其特征在于第一液压缸(8)有一个，设置于一个固定臂后部；或者，第一液压缸(8)的数量与固定臂的数量相等，每个固定臂后部均设置有第一液压缸。

10.如权利要求2所述的上料机械臂，其特征在于在料斗一侧设置电机和减速机构，单侧驱动料斗转动；或者，在料斗两侧均设置电机和减速机构，料斗两侧的电机和减速机构同步工作，通过料斗两侧的电机和减速机构同步控制料斗转动。