CN111267223B - 一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，可以抓取和自由固定摆放单根钢筋的机械手，可以实现两种方式固定摆放，分别为边模开孔的钢筋穿孔方式固定摆放以及边模开凹槽的钢筋入槽固定摆放，该生产单元可以融入现有预制混凝土构件工业化生产线，满足现有生产对技术与设备要求。这个装置可以降低工人体力劳动，提高钢筋固定摆放速度，同时还可提高工作环境安全系数，更好地控制构件的质量和工艺，降低综合成本。

Description

一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置

技术领域

本发明涉及建筑工业化智能制造技术领域，具体为一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置。

背景技术

随着建筑工业化水平的提高，混泥土预制构件标准化设计、工厂化生产成为我国建筑工业化发展的重要趋势，这极大地推进了我国预制行业的发展，颠覆了建筑产业的传统施工方式。摆放或固定钢筋是混泥土预制构件工业化生产的重要环节，即钢筋入模。根据施工要求不同，国内一般有两种钢筋入模方式，一种是向底模托盘上带有孔位边模的钢筋穿筋，另一种是向底模托盘上边模凹槽处按槽位放置钢筋。

目前，国内混泥土预制构件生产尚属快速发展阶段，在现有国内生产系统中，没有一个独立的摆放固定钢筋的生产单元，普遍采用传统手工方式，即工人徒手搬运、摆放钢筋置入边模围城的布料区域内，此种方式工作效率较低、工作成本高、劳动强度大；国外则单独设置专门钢筋生产线，用于钢筋定尺切割和焊接成网，然后将钢筋网通过磁力搬运装置一次性放入边模围城布料区域内，但此种钢筋摆放方式适应不出筋的构件生产，而我国预制构件生产要求出筋，所以，并不适用我国预制构件生产系统。

发明型内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，具体技术方案如下：

一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，包括机械手支架、立柱、机械手装置、直线导轨、进给电机导轨和进给电机；

所述机械手支架是由四根水平方向的支架连接杆、四根竖直方向的支撑杆和两块底板组成的立体框架结构；支架连接杆和支撑杆连接处设置了连接块，连接块内有螺纹，用于使结构更加紧固；

所述立柱设置在机械手支架两侧，机械手支架在立柱内动作；

所述机械手支架上端的两个支架连接杆中央位置焊接机械手支架中轴；

所述机械手支架底部水平设置了两个底板，底板a和底板b；

底板a上安装有进给电机导轨和齿轮齿条装置a，且进给电机导轨两端对称设有限位挡板；

底板b上安装齿轮齿条装置b；

在所述进给电机导轨上设置三个相同的进给电机，且每一个进给电机均控制一个机械手气缸；

所述进给电机的电机轴通过普通平键连接齿轮齿条装置a中的齿轮，电机轴与传动轴相连，传动轴的另一端与齿轮齿条装置b中的齿条连接；传动轴的正中间位置设置了机械手载物台，机械手载物台在Y轴方向水平开孔，孔内设置了滚动轴承，传动轴可在轴承内滚动，进给电机工作时，带动传动轴和与传动轴固定在一起的两个齿轮一起在支架底板上往复行走，在抓取长短不一的钢筋时，可以根据实际情况控制进给电机来扩大或缩小三个机械手装置之间的距离，实现水平方向精准定位。

机械手载物台一侧在竖直方向上固定了气缸，另一侧设置气动卡盘，机械手装在气动卡盘上，气动卡盘和机械手都通过伸缩杆上下移动；三个气缸中的每一个能够单独控制一个机械手实现抓取、放松的动作，同时控制伸缩，实现机械手竖直方向定位；

在三个机械手载物台下方均固定了滑块，滑块在直线导轨上滑动，直线导轨将三个滑块连接在一条直线上，直线导轨两端固定在直线导轨固定元件保护套内，限制机械手载物台在周向上的自由度；

所述直线导轨固定元件沿y轴方向水平放置，两端焊接在机械手支架立柱上；

所述立柱上设有两条x轴轨道，其中一条x轴轨道上设有x轴齿轮齿条装置和x轴电机导轨，另一条x轴轨道上只设置了x轴齿轮齿条装置；两条x轴轨道上方沿y轴水平放置了y轴连接轴，y轴连接轴沿x轴轨道往复行走，带动机械手实现x轴方向上定位；

所述y轴连接轴上安装了y轴轨道，y轴轨道上安装了y轴齿轮齿条，y轴传动电机通过连接杆与z轴载物板相连，同时y轴传动电机沿y轴轨道往复行走，带动机械手实现y轴方向上定位；

所述z轴载物板竖直方向设置了z轴轨道，z轴轨道表面安装了z轴齿轮齿条装置，通过z轴传动电机带动z轴齿轮齿条装置的齿条在z轴方向上下行走，同时带动机械手实现z轴方向定位；

所述z轴轨道侧面下方安装了旋转电机固定板，旋转电机固定板上安装了旋转电机，旋转电机通过普通平键与齿轮传动机构主动轮相连，主动轮与从动轮齿合，从动轮固定在旋转轴上；

所述旋转轴顶端为一圆形支撑架，支撑架放置在z轴轨道底端焊接在一起的连接箱内，旋转轴下端与机械手支架中轴焊接在一起；

旋转电机工作时带动传动机构主动轮同步旋转，主动轮旋转带动从动轮进行旋转，从动轮旋转带动短轴与整个机械手支架同步旋转，在需要摆放水平内两个垂直方向的钢筋或在边模中穿两个垂直方向上的孔时，可以通过旋转电机实现机械手支架在立柱内的90°旋转。

所述的一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，其优选方案为所述齿轮齿条装置a、齿轮齿条装置b、x轴齿轮齿条装置、y轴齿轮齿条装置、z轴齿轮齿条装置的两端均设有限位保护挡板。

所述的一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，其优选方案为三个进给电机中的每一个进给电机均控制一个机械手装置，使三个机械手装置均可单独或同时在底板上往复行走，实现水平方向精准定位；三个机械手中每一个机械手上方均设置一个气缸，三个气缸能够单独控制机械手实现抓取、放松动作，同时控制伸缩，实现机械手竖直方向定位。

所述的一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，其优选方案为所述z轴轨道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。

本发明的有益效果：本发明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、设置了三个可以独立工作的机械手，通过三个气缸控制机械手独立抓取、放松，实现在z轴方向微量伸缩，不用连续定位，只在两个极限位置定位即可，抓取钢筋更加方便，在穿钢筋时还可通过单手伸缩实现跨越障碍的作用。通过三个电机控制机械手独立行走，使三个机械手都可以在架子上行走定位，实现三手之间的小范围距离调控，根据钢筋的长短调整三手之间的距离，受力均衡，避免出现钢筋弯度过大的情况。

2、设置了机械手支架、连接块和齿轮传动机构。机械手支架包括支撑柱、连接杆和支架底板，各部分焊接在一起，保证结构安全。连接块安装在连接杆上，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。齿轮传动机构可实现机械手支架的90度旋转，不管是在穿钢筋还是摆放钢筋时，都可以实现多方向上的作业，为生产节约了大量的时间，提高了生产效率。

3、设置了进给电机、齿轮齿条传动机构以及键连接，通过进给电机提供动能带动齿轮在齿条上运动，实现三轴运动及机械手的独立运动，齿轮齿条传动机构承载力大，传动精度相对较高，运动平稳可靠，齿条价格便宜，制造方便。齿轮和传动轴之间通过平键连接，键被紧定螺钉压在轴槽底部，结构简单拆装也十分方便。

4、设置了限位挡板、导轨和六角螺栓，通过电机传动使得齿轮在齿条上相对运动，实现了装置的三轴运动功能，电机安装在导轨上，保证运动平稳连续，导轨及齿条两端设置了限位挡板，避免运动超出限制行程对装置造成损伤，对齿条和电机进行保护。设置在z轴移动轨道两端的两个六角螺栓，能使齿条在工作中更加紧固地与移动轨道相连接。

5、设置了直线导轨和直线导轨固定元件，限制了机械手装置的周向自由度。直线导轨装配方便简单、运行速度快而且加工精度高。

附图说明

图1为一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置结构示意图；

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、支架连接杆；2、立柱；3、底板a；4、底板b；5、连接块；6、机械手支架中轴；7、进给电机导轨；8、齿轮齿条a；9、限位挡板；10、齿轮齿条b；11、限位保护挡板；12、进给电机；13、普通平键；14、机械手载物台；15、气缸；16、气动卡盘；17、机械手；18、伸缩杆；19、滑块；20、直线导轨固定元件；21、x轴轨道；22、x轴齿轮齿条装置；23、y轴连接轴；24、y轴轨道；25、y轴传动电机；26、连接杆；27、z轴载物板；28、z轴轨道；29、z轴齿轮齿条装置；30、z轴传动电机；31、旋转电机固定板；32、旋转电机；33、齿轮传动机构中主动轮；34、齿轮传动机构中从动轮；35、旋转轴；36、连接箱；37、y轴齿轮齿条装置；38、六角螺栓；39、六角螺栓；40、支撑杆；41直线导轨。

具体实施方式

下面结合本发明中的附图对发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主体范围仅限于下述实施例；在不脱离本发明上述思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

如图1-4所示；一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，包括机械手支架、立柱2、机械手装置、直线导轨41、进给电机导轨7和进给电机12；

所述机械手支架是由四根水平方向的支架连接杆1、四根竖直方向的支撑杆40和两块底板组成的立体框架结构；支架连接杆1和支撑杆40连接处设置了连接块5，连接块5内有螺纹，用于使结构更加紧固；

所述立柱2设置在机械手支架两侧，机械手支架在立柱2内动作；

所述机械手支架上端的两个支架连接杆1中央位置焊接机械手支架中轴6；

所述机械手支架底部水平设置了两个底板，底板a3和底板b4；

底板a3上安装有进给电机导轨7和齿轮齿条装置a，8且进给电机导轨7两端对称设有限位挡板9；

底板b4上安装齿轮齿条装置b10；

在所述进给电机导轨7上设置三个相同的进给电机12，且每一个进给电机均控制一个机械手气缸；

所述进给电机12的电机轴通过普通平键13连接齿轮齿条装置a8中的齿轮，电机轴与传动轴相连，传动轴的另一端与齿轮齿条装置b10中的齿条连接；传动轴的正中间位置设置了机械手载物台14，机械手载物台14在Y轴方向水平开孔，孔内设置了滚动轴承，传动轴可在轴承内滚动，进给电机12工作时，带动传动轴和与传动轴固定在一起的两个齿轮一起在底板上往复行走，在抓取长短不一的钢筋时，可以根据实际情况控制进给电机来扩大或缩小三个机械手装置之间的距离，实现水平方向精准定位；

所述机械手载物台14在竖直方向上一侧固定了气缸15，另一侧设置了气动卡盘16，机械手17安装在气动卡盘16上，气动卡盘16和机械手17都通过伸缩杆18上下移动，三个气缸15中的每一个能够单独控制一个机械手17实现抓取、放松的动作，同时控制伸缩，实现机械手竖直方向定位；

在三个机械手载物台14下方均固定了滑块19，滑块19在直线导轨41上滑动，直线导轨41将三个滑块连接在一条直线上，直线导轨两端固定在直线导轨固定元件20保护套内，限制机械手载物台14在周向上的自由度；

所述直线导轨固定元件20沿y轴方向水平放置，两端焊接在机械手支架支撑杆39上；

所述立柱2上设有两条x轴轨道21，其中一条x轴轨道21上设有x轴齿轮齿条装置22和x轴电机导轨，另一条x轴轨道21上只设置了x轴齿轮齿条装置22；两条x轴轨道21上方沿y轴水平放置了y轴连接轴23，y轴连接轴23沿x轴轨道21往复行走，带动机械手17实现x轴方向上定位；

所述y轴连接轴23上安装了y轴轨道24，y轴轨道24上安装了y轴齿轮齿条37，y轴传动电机25通过连接杆26与z轴载物板27相连，同时y轴传动电机25沿y轴轨道24往复行走，带动机械手实现y轴方向上定位；

所述z轴载物板27竖直方向设置了z轴轨道28，z轴轨道28表面安装了z轴齿轮齿条装置29，通过z轴传动电机30带动z轴齿轮齿条装置29的齿条在z轴方向上下行走，同时带动机械手17实现z轴方向定位；

所述z轴轨道28侧面下方安装了旋转电机固定板31，旋转电机固定板31上安装了旋转电机32，旋转电机32通过普通平键与齿轮传动机构主动轮33相连，主动轮33与从动轮34齿合，从动轮34固定在旋转轴35上；

所述旋转轴35顶端为一圆形支撑架，支撑架放置在z轴轨道28底端焊接在一起的连接箱36内，旋转轴35下端与机械手支架中轴焊接在一起；

旋转电机32工作时带动传动机构主动轮33同步旋转，主动轮33旋转带动从动轮34进行旋转，从动轮34旋转带动短轴与整个机械手支架同步旋转，在需要摆放水平内两个垂直方向的钢筋或在边模中穿两个垂直方向上的孔时，可以通过旋转电机32实现机械手支架在立柱2内的90°旋转。

所述齿轮齿条装置a8、齿轮齿条装置b10、x轴齿轮齿条装置22、y轴齿轮齿条装置37、z轴齿轮齿条装置29的两端均设有限位保护挡板。

三个进给电机12中的每一个进给电机均控制一个机械手装置，使三个机械手装置均可单独或同时在底板a3和底板b4上单独往复行走，实现水平方向精准定位和实现机械手17来回运动；

三个机械手17中每一个机械手17上方均设置一个气缸15，三个气缸15能够单独控制机械手17实现抓取、放松动作，同时控制伸缩，实现机械手竖直方向定位。

所述z轴轨道28两端分别设有六角螺栓38，用于能使齿条在工作中更加紧固地与轨道相连接。

Claims (4)

1.一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，其特征在于：包括机械手支架、立柱、机械手装置、直线导轨、进给电机导轨和进给电机；

所述机械手支架是由四根水平方向的支架连接杆、四根竖直方向的支撑杆和两块底板组成的立体框架结构；支架连接杆和支撑杆连接处设置了连接块，连接块内有螺纹，用于使结构更加紧固；

所述立柱设置在机械手支架两侧，机械手支架在立柱内动作；

所述机械手支架上端的两个支架连接杆中央位置焊接了机械手支架中轴；

所述机械手支架底部水平设置了两块底板，底板a和底板b；底板a上安装有进给电机导轨和齿轮齿条装置a，且进给电机导轨两端对称设有限位挡板，底板b上安装有齿轮齿条装置b；

在所述进给电机导轨上设置三个相同的进给电机，且每一个进给电机均控制一个机械手气缸；

所述进给电机的电机轴通过普通平键与齿轮齿条装置a中的齿轮相接，电机轴的顶端与传动轴相连，两者同步动作，传动轴的另一端与齿轮齿条装置b中的齿轮连接；传动轴的正中间位置设置了机械手载物台，机械手载物台在Y轴方向水平开孔，孔内设置了滚动轴承，传动轴可在滚动轴承内滚动；进给电机工作时，带动传动轴和与传动轴固定在一起的两个齿轮一起在底板上往复行走，在抓取长短不一的钢筋时，可以根据实际情况控制进给电机来扩大或缩小三个机械手装置之间的距离，实现水平方向精准定位；

所述机械手载物台在竖直方向上一侧固定了气缸，另一侧设置了气动卡盘，机械手安装在气动卡盘上，气动卡盘和机械手都通过伸缩杆上下移动，三个气缸中的每一个能够单独控制一个机械手实现抓取、放松的动作，同时控制伸缩，实现机械手竖直方向定位；

在三个机械手载物台下方均固定了直线导轨滑块，直线导轨滑块可以在直线导轨上往复滑动，直线导轨将三个直线导轨滑块连接在一条直线上，直线导轨两端固定在直线导轨固定元件保护套内，限制了机械手载物台在周向上的自由度；

所述直线导轨固定元件沿y轴方向水平放置，两端焊接在机械手支架支撑杆上；

所述立柱上设有两条x轴轨道，其中一条x轴轨道上设有x轴齿轮齿条装置和x轴电机导轨，另一条x轴轨道上只设置了x轴齿轮齿条装置；两条x轴轨道上方沿y轴水平放置了y轴连接轴，y轴连接轴沿x轴轨道往复行走，带动机械手实现x轴方向上定位；

所述y轴连接轴上安装了y轴轨道，y轴轨道上安装了y轴齿轮齿条装置，y轴传动电机通过连接杆与z轴载物板相连，同时y轴传动电机沿y轴轨道往复行走，带动机械手实现y轴方向上定位；

所述z轴载物板竖直方向设置了z轴轨道，z轴轨道表面安装了z轴齿轮齿条装置，通过z轴传动电机带动z轴齿轮齿条装置的齿条在z轴方向上下行走，同时带动机械手实现z轴方向定位；

所述z轴轨道侧面下方安装了旋转电机固定板，旋转电机固定板上安装了旋转电机，旋转电机通过普通平键与齿轮传动机构主动轮相连，主动轮与从动轮齿合，从动轮固定在旋转轴上；所述旋转轴顶端为一圆形支撑架，支撑架放置在z轴轨道底端焊接在一起的连接箱内，旋转轴下端与机械手支架中轴焊接在一起；

旋转电机工作时带动传动机构主动轮同步旋转，主动轮旋转带动从动轮进行旋转，从动轮旋转带动短轴与整个机械手支架同步旋转，在需要摆放水平内两个垂直方向的钢筋或在边模中穿两个垂直方向上的孔时，可以通过旋转电机实现机械手支架在立柱内的90°旋转。

2.根据权利要求1所述的一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，其特征在于：所述齿轮齿条装置a、齿轮齿条装置b、x轴齿轮齿条装置、y轴齿轮齿条装置、z轴齿轮齿条装置的两端均设有限位保护挡板。

3.根据权利要求1所述的一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，其特征在于：三个进给电机中的每一个进给电机均控制一个机械手装置，使三个机械手装置均可单独或同时在底板上往复行走，实现水平方向精准定位；

三个机械手中每一个机械手上方均设置一个气缸，三个气缸能够单独控制机械手实现抓取、放松动作，同时控制伸缩，实现机械手竖直方向定位。

4.根据权利要求1所述的一种预制混凝土构件钢筋入模机械装置，其特征在于：所述z轴轨道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。

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