CN111136785A - 一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土预制构件钢筋置位机械手装置，可以实现钢筋抓取和精确摆放。本发明采用在三轴运动系统的基础上加装了智能可旋转机械手装置，该装置可以在工厂里进行标准化工作，只用在岗工人进行简单的监控和按钮操作，解决了人工劳动强度大、人力成本高等问题。

Description

一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置

技术领域

本发明涉及建筑工业化中混凝土预制构件生产装备技术领域，具体为一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置。

背景技术

采用现场浇筑混凝土构件完成建筑搭建的生产方式对环境污染大、且生产效率低，产品质量也难以准确控制，所以，采用工厂预制方式的混凝土预制构件工业化生产越来越受到市场欢迎。然而，令人遗憾的是预制混凝土构件工业化生产时，仍存在很多难点，并没有发挥出工业化生产的优势，钢筋置位生产单元就是其中之一。

钢筋置位就是按照与生产线方向平行和垂直的方式，将钢筋按照规定数量与位置摆放在布料区域内。国内多数预制混凝土构件厂虽然安装了构件生产线，但仍然需要额外配置多个钢筋加工单元，按需提供钢筋原料，然后由生产工人将钢筋按照图纸要求摆放在布料区域内的规定位置。国外则额外配置钢筋网片自动加工焊接生产线，直接将钢筋焊接成网片放入布料区域内，国内多个厂家引入此种设备进行生产，虽然此种钢筋置位方式先进、效率高，但也存在难以规避问题，究其原因是：国内外预制混凝土构件生产工艺要求不同，即边模外是否有钢筋漏出。国内要求钢筋在边模外要有漏出，导致国外生产工艺及设备并不适用国内生产情况，所以，目前国内多数仍然采用人工摆放钢筋的生产方式。此种方式人力成本高、劳动强度大，也限制了预制混凝土构件工业化水平的提升。

发明内容

针对于上述问题，本发明的目的是提供一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，具体技术方案如下：

一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，包括机架立柱、支架连接杆、提拉支撑杆、支架底板；

所述机架立柱顶端水平面内设置了两条x轴移动轨道，其中一条x轴移动轨道上设置了x轴齿轮齿条装置和x轴传动电机导轨，另一条x轴轨道上只设置了x轴齿轮齿条装置；x轴传动电机在x轴传动电机导轨上往复运动。

所述y轴移动轨道上安装了y轴传动电机导轨以及y轴齿轮齿条装置，y轴传动电机与y轴传动轴相连，当y轴传动电机工作时带动y轴传动轴同步工作，实现y轴方向上的往复运动；

所述y轴传动轴通过连接块固定在z轴载物板，所述z轴载物板另一面设置了z轴移动轨道，所述z轴移动轨道上下两端对称设置了z轴限位挡板，z轴限位挡板中间竖直方向设置了z轴传动齿条，当z轴传动电机工作时，带动与z轴传动齿条相啮合的z轴传动齿轮一起转动，实现机械手支架在z轴方向上下运动；

z轴移动导轨下方的背面焊接了旋转电机的安装板，所述旋转电机安装板固定着的旋转电机随着z轴移动导轨一起动作，所述旋转电机竖直下方设置了一个从动轮；

所述z轴移动导轨底部焊接了连接箱，所述连接箱中间穿孔设置了旋转轴，所述旋转轴上固定安装了一个主动轮，所述主动轮与从动轮齿啮合形成齿轮传动机构；在需要摆放垂直交叉两个方向上的钢筋时，可通过旋转传动电机带动齿轮传动机构实现机械手支架的90度旋转；

所述机械手支架是由支架连接杆、提拉支撑杆和支架底板组成的立体框架结构；

所述支架底板两端对称安装着提拉支撑杆，提拉支撑杆与支架连接杆连接通过固定块紧固连接；

所述机架立柱设置在机械手支架两侧；

所述机架立柱设置在机械手支架两侧，机械手支架可以在机架立柱内实现x轴、y轴、z轴方向上的往复运动和水平旋转；

所述机械手支架的支架底板表面纵向安装了进给电机移动导轨，进给电机移动导轨两端对称安装了进给电机限位装置，进给电机移动导轨上安装了三个相同的滑块，所述滑块上表面均固定安装了进给电机，所述进给电机的尾部方向设置了机械手载物台，所述机械手载物台与滑块焊接在一起；

所述进给电机移动导轨右侧安装了底板齿轮齿条装置，且底板齿条与底板齿轮啮合，底板齿轮通过普通平键连接在进给电机输出轴上；

三个进给电机可单独工作也可一起工作，工作时带动底板齿条齿轮装置中齿轮在齿条上转动，使滑块和与滑块焊接的机械手载物台可以沿导轨在水平方向上移动；

所述机械手载物台一侧竖直焊接了机械手转动电机立板，所述机械手转动电机立板上安装了机械手转动电机，所述机械手转动电机输出轴通过普通平键与带传动装置主动轮相连接；机械手载物台另一侧设置了四根竖直立柱，立柱顶端设置了带传动从动轮支架，所述从动轮支架上安装了带传动从动轮，所述带传动从动轮通过传动带与安装在机械手转动电机上方的带传动主动轮连接，带传动从动轮通过键连接了传动轴，所述传动轴顶端焊接了机械手载物台，所述机械手载物台顶端安装了防滑机械手，机械手转动电机工作时带动带传动装置工作，主动轮通过传动带带动从动轮一起旋转，从动轮通过传动轴带动机械手载物台在水平方向上进行旋转，从而实现机械手轴向转动，抓取以机械手连接板为半径的圆周范围内所有的钢筋，所述防滑机械手上方安装了机械手气缸。

所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其优选方案为所述z轴移动导轨两端分别设有六角螺栓，用于能使齿条在工作中更加紧固地与轨道相连接。

所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其优选方案为所述齿轮传动机构中主动轮与旋转电机之间采用平键连接，平键连接结构简单、装拆方便、对中性好。

所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其优选方案为所述提拉支撑杆和支架连接杆之间用固定块二次加固，所述固定块安装在连接杆上，内有螺纹，使结构更加紧固，提高支架承受压力和拉力的能力。

所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其优选方案为所述进给电机移动导轨上设置了三个进给电机分别控制三个防滑机械手，使三个防滑机械手均可以在支架底板上单独往复行走，可根据实际情况调整三个机械手之间的距离，实现水平方向精准定位。

所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其优选方案为所述三个防滑机械手上方分别设置了三个机械手气缸，三个机械手气缸能够单独控制防滑机械手实现抓取、放松等动作，同时控制伸缩，实现防滑机械手竖直方向定位。

所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其优选方案为所述底板齿轮齿条机构、x轴齿轮齿条机构、y轴齿轮齿条机构的两端均设有限位保护挡板，z轴齿条上设有限位挡块。

仅为发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其使用新型构思加以等同替换或更改，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明的有益效果：与传统施工方式相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

1：设置了三轴运动装置，采用齿轮齿条进行传动，传动精度较高，运动平稳可靠。设置了x轴传动电机在x轴移动导轨上往复运动，实现机械手x轴方向上往复运动。设置了y轴传动电机在y轴移动导轨上往复运动，实现机械手y轴方向上往复运动。设置了z轴传动电机在z轴移动导轨上往复运动，实现机械手z轴方向上往复运动。

2:设置了三个进给电机分别控制三个机械手，使三个机械手均可以在支架底板上单独往复行走，实现水平方向精准定位。设置了三个机械手气缸，三个机械手气缸能够单独控制机械手实现抓取、放松等动作，同时控制伸缩，实现机械手竖直方向定位。

3：设置了带传动机构带动机械手连接板在水平方向上进行旋转，从而实现机械手轴向转动，抓取以机械手连接板为半径的圆周范围内所有的钢筋。

4：该装置可以在工厂里进行标准化工作，只用在岗工人进行简单的监控和按钮操作，提高生产效率和安全系数，降低人工劳动强度。

附图说明

图1为一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置；

图2为图1中A区域的结构示意图；

图3为图1中B区域的结构示意图；

图4为图1中C区域的结构示意图。

图中：1、机架立柱；2、x轴移动轨道；3、y轴移动轨道；4、y轴传动轴；5、连接块；6、y轴移动电机；7、y轴齿轮齿条装置；8、y轴传动电机导轨；9、x轴传动电机；10、支架连接杆；11、固定块；12、提拉支撑杆；13、机械手限位装置；14、进给电机限位装置；15、底板齿轮齿条装置；16、支架底板；17、进给电机移动导轨；18、进给电机；19、底板齿条；20、底板齿轮；21、x轴齿轮齿条装置；22、主动轮；23、从动轮；24、旋转电机安装板；25、z轴载物板；26、限位挡块；27、z轴移动轨道；28、z轴限位挡板；29、六角螺栓；30、z轴传动齿条；31、z轴传动齿轮；32、连接箱；33、旋转轴；34、机械手转动电机；35、机械手转动电机立板；36、带传动主动轮；37、机械手连接板；38、传动轴；39、机械手气缸；40、防滑机械手；41、带传动从动轮；42、机械手载物台；43、带传动从动轮支架；44、传动带；45、滑块。

具体实施方式

一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，包括机架立柱、支架连接杆、提拉支撑杆、支架底板；

所述机架立柱顶端水平面内设置了两条x轴移动轨道2，其中一条x轴移动轨道上设置了x轴齿轮齿条装置20和x轴传动电机导轨，另一条x轴轨道2上只设置了x轴齿轮齿条装置20；x轴传动电机9在x轴传动电机导轨上往复运动。

所述y轴移动轨道3上安装了y轴传动电机导轨8以及y轴齿轮齿条装置7，y轴传动电机6与y轴传动轴4相连，当y轴传动电机6工作时带动y轴传动轴4同步工作，实现y轴方向上的往复运动；

所述y轴传动轴通过连接块5被固定在z轴载物板25上，所述z轴载物板25另一面设置了z轴移动轨道27，所述z轴移动轨道27上下两端对称设置了z轴限位挡板28，z轴限位挡板28中间设置了z轴传动齿条30，当z轴传动电机工作时，带动与z轴传动齿条30相啮合的z轴传动齿轮31一起转动，实现机械手支架z轴方向上下运动；

z轴移动导轨27下方的背面焊接了旋转电机安装板24，所述旋转电机安装板24上固定着的旋转电机随着z轴移动轨道27一起动作，所述旋转电机竖直下方设置了一个从动轮23；

所述z轴移动轨道27底部焊接了连接箱32，所述连接箱32中间穿孔设置了旋转轴33，所述旋转轴33上固定安装了一个主动轮22，所述主动轮与从动轮23齿啮合形成齿轮传动机构；在需要摆放垂直交叉两个方向上的钢筋时，可通过旋转传动电机带动齿轮传动机构实现机械手支架的90度旋转；

所述机械手支架由支架连接杆10、提拉支撑杆12和支架底板16组成的立体框架结构；

所述支架底板16两端对称安装提拉支撑杆12，提拉支撑杆12与支架连接杆10连接通过固定块11紧固连接；

所述机架立柱1设置在机械手支架两侧；

所述机架立柱1设置在机械手支架两侧，机械手支架可以在机架立柱1内实现x轴、y轴、z轴方向上的往复运动和水平旋转；

所述机械手支架的支架底板16表面纵向安装了进给电机移动导轨17，进给电机移动导轨17两端对称安装了进给电机限位装置14，进给电机移动导轨17上安装了三个相同的滑块45，所述滑块45上表面均固定安装了进给电机18，所述进给电机18的尾部方向设置了机械手载物台42，所述机械手载物台42与滑块45焊接在一起；

所述进给电机移动导轨17右侧安装了底板齿轮齿条装置15，且底板齿条与底板齿轮啮合，底板齿轮通过键连接在进给电机18输出轴上；

三个进给电机18可单独工作也可一起工作，工作时带动底板齿条齿轮装置15中齿轮在齿条上转动，使滑块45和与滑块45焊接的机械手载物台42可以沿导轨在水平方向上移动；

所述机械手载物台42一侧竖直焊接了机械手转动电机立板35，所述机械手转动电机立板35上安装了机械手转动电机34，所述机械手转动电机34输出轴通过普通平键与带传动装置主动轮36相连接；机械手载物台35另一侧设置了四根竖直立柱，立柱顶端设置了带传动从动轮支架，所述从动轮支架上安装了带传动从动轮41，所述带传动从动轮41通过传动带44与安装在机械手转动电机34上方的带传动主动轮36连接，带传动从动轮41通过键连接了传动轴38，所述传动轴38顶端焊接了机械手载物台35，所述机械手载物台35顶端安装了防滑机械手40，机械手转动电机34工作时带动带传动装置工作，主动轮通过传动带44带动从动轮一起旋转，从动轮通过传动轴38带动机械手载物台35在水平方向上进行旋转，从而实现机械手轴向转动，抓取以机械手连接板为半径的圆周范围内所有的钢筋，所述防滑机械手40上方安装了机械手气缸39。

所述z轴移动导轨27两端分别设有六角螺栓29，用于能使齿条在工作中更加紧固地与轨道相连接。

所述齿轮传动机构中主动轮22与旋转电机之间采用平键连接，平键连接结构简单、装拆方便、对中性好。

所述提拉支撑杆12和支架连接杆10之间用固定块11二次加固，所述固定块11安装在连接杆上，内有螺纹，使结构更加紧固，提高支架承受压力和拉力的能力。

所述进给电机移动导轨上设置了三个进给电机分别控制三个防滑机械手40，使三个防滑机械手40均可以在支架底板16上单独往复行走，可根据实际情况调整三个机械手之间的距离，实现水平方向精准定位。

所述三个防滑机械手40上方分别设置了三个机械手气缸39，三个机械手气缸39能够单独控制防滑机械手40实现抓取、放松等动作，同时控制伸缩，实现防滑机械手40竖直方向定位。

所述底板齿轮齿条机构15、x轴齿轮齿条机构20、y轴齿轮齿条机构7的两端均设有限位保护挡板13，z轴齿条上设有限位挡块26。

Claims (7)

1.一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，包括机架立柱、支架连接杆、提拉支撑杆、支架底板；

所述机架立柱顶端水平面内设置了两条x轴移动轨道，其中一条x轴移动轨道上设置了x轴齿轮齿条装置和x轴传动电机导轨，另一条x轴轨道上只设置了x轴齿轮齿条装置；x轴传动电机在x轴传动电机导轨上往复运动。

所述y轴移动轨道上安装了y轴传动电机导轨以及y轴齿轮齿条装置，y轴传动电机与y轴传动轴相连，当y轴传动电机工作时带动y轴传动轴同步工作，实现y轴方向上的往复运动；

所述y轴传动轴通过连接块固定在z轴载物板，所述z轴载物板另一面设置了z轴移动轨道，所述z轴移动轨道上下两端对称设置了z轴限位挡板，z轴限位挡板中间竖直方向设置了z轴传动齿条，当z轴传动电机工作时，带动与z轴传动齿条相啮合的z轴传动齿轮一起转动，实现机械手支架在z轴方向上下运动；

z轴移动导轨下方的背面焊接了旋转电机安装板，所述旋转电机安装板上固定着的旋转电机随着z轴移动导轨一起动作，所述旋转电机竖直下方设置了一个从动轮；

所述z轴移动导轨底部焊接了连接箱，所述连接箱中间穿孔设置了旋转轴，所述旋转轴上固定安装了一个主动轮，所述主动轮与从动轮齿啮合形成齿轮传动机构；在需要摆放垂直交叉两个方向上的钢筋时，可通过旋转传动电机带动齿轮传动机构实现机械手支架的90度旋转；

所述机械手支架是由支架连接杆、提拉支撑杆和支架底板组成的立体框架结构；

所述支架底板两端对称安装提拉支撑杆，提拉支撑杆与支架连接杆连接通过固定块紧固连接；

所述机架立柱设置在机械手支架两侧，机械手支架可以在机架立柱内实现x轴、y轴、z轴方向上的往复运动和水平旋转；

所述机械手支架的支架底板表面纵向安装了进给电机移动导轨，进给电机移动导轨两端对称安装了进给电机限位装置，进给电机移动导轨上安装了三个相同的滑块，所述滑块上表面均固定安装了进给电机，所述进给电机的尾部方向设置了机械手载物台，所述机械手载物台与滑块焊接在一起；

所述进给电机移动导轨右侧安装了底板齿轮齿条装置，且底板齿条与底板齿轮啮合，底板齿轮通过普通平键连接在进给电机输出轴上；

三个进给电机可单独工作也可一起工作，工作时带动底板齿条齿轮装置中齿轮在齿条上转动，使滑块和与滑块焊接的机械手载物台可以沿导轨在水平方向上移动；

所述机械手载物台一侧竖直焊接了机械手转动电机立板，所述机械手转动电机立板上安装了机械手转动电机，所述机械手转动电机输出轴通过普通平键与带传动装置主动轮相连接；机械手载物台另一侧设置了四根竖直立柱，立柱顶端设置了带传动从动轮支架，所述从动轮支架上安装了带传动从动轮，所述带传动从动轮通过传动带与安装在机械手转动电机上方的带传动主动轮连接，带传动从动轮通过键连接了传动轴，所述传动轴顶端焊接了机械手载物台，所述机械手载物台顶端安装了防滑机械手，机械手转动电机工作时带动带传动装置工作，主动轮通过传动带带动从动轮一起旋转，从动轮通过传动轴带动机械手载物台在水平方向上进行旋转，从而实现机械手轴向转动，抓取以机械手连接板为半径的圆周范围内所有的钢筋，所述防滑机械手上方安装了机械手气缸。

2.根据权利要求书1所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，所述z轴移动导轨两端分别设有六角螺栓，用于能使齿条在工作中更加紧固地与轨道相连接。

3.根据权利要求书1所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，所述齿轮传动机构中主动轮与旋转电机之间采用平键连接，平键连接结构简单、装拆方便、对中性好。

4.根据权利要求书1所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，所述提拉支撑杆和支架连接杆之间用固定块二次加固，所述固定块安装在连接杆上，内有螺纹，使结构更加紧固，提高支架承受压力和拉力的能力。

5.根据权利要求书1所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，所述进给电机移动导轨上设置了三个进给电机分别控制三个防滑机械手，使三个防滑机械手均可以在支架底板上单独往复行走，可根据实际情况调整三个机械手之间的距离，实现水平方向精准定位。

6.根据权利要求书1所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，所述三个防滑机械手上方分别设置了三个机械手气缸，三个机械手气缸能够单独控制防滑机械手实现抓取、放松等动作，同时控制伸缩，实现防滑机械手竖直方向定位。

7.根据权利要求书1所述的一种预制混凝土构件钢筋置位机械手装置，其特征在于，所述底板齿轮齿条机构、x轴齿轮齿条机构、y轴齿轮齿条机构的两端均设有限位保护挡板，z轴齿条上设有限位挡块。

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