CN111285291A

CN111285291A - 往复式悬臂搬运设备

Info

Publication number: CN111285291A
Application number: CN202010134280.0A
Authority: CN
Inventors: 盖永军; 吴金强; 张环宇; 曹雪莹; 王兴宇; 王海量; 赵志伟
Original assignee: Jilin Tianyi Simulation Technology Co Ltd
Current assignee: Jilin Tianyi Simulation Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2020-06-16

Abstract

一种往复式悬臂搬运设备，同步轮驱动机构安装于升降机构上面，悬臂联动伸缩机构下面，悬臂联动伸缩机构水平对称安装于同步轮驱动机构上面,与同步轮驱动机构传动连接，支撑机构固定于地面，构成一个口字形的整体结构，同步轮驱动机构、升降机构置于口字形内，升降机构的电机安装于同步轮驱动机构上，升降机构与支撑机构上下传动配合，升降时带动同步轮驱动机构、悬臂联动伸缩机构同时上下运动。本发明占地面积小，采用了多层伸缩设计，解决了设备之间安装接口干涉的难题；升降结构与平移机构可以实现设备的升降与平移运动；制造成本低。本发明通过自动化控制，能够实现物料搬运，实现精准定位，运行稳定可靠，尤其是在重载搬运应用中，更能体现出其优势。

Description

往复式悬臂搬运设备

技术领域

本发明属于自动化物料搬运技术领域，尤其是涉及往复式悬臂搬运设备。

背景技术

在自动化生产线零部件及物料搬运过程中，二维搬运是自动化搬运领域中应用比较广泛的形式，例如：二维桁架机械臂、四轴机械臂；但在一些特定的限制情况下，例如：高度安装空间、地面安装空间、搬运定位精度、搬运行程、搬运重量、项目成本影响下，二维桁架机械臂、四轴机械臂就无能为力了，因此，急需研究开发一种能够适应现场各种受限条件环境的搬运设备，尤其是重载物料搬运过程中，对这种设备的需求更是明显。

发明内容

为了解决现场实际搬运部件及物料的需求，降低项目成本，提高生产效率，本发明提供一种往复式悬臂搬运设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：包括同步轮驱动机构、悬臂联动伸缩机构、支撑机构、升降机构、原点定位机构，同步轮驱动机构安装于升降机构上面，悬臂联动伸缩机构下面，用于驱动悬臂联动伸缩机构双向水平移动；悬臂联动伸缩机构水平对称安装于同步轮驱动机构上面,与同步轮驱动机构传动连接，用于水平搬运物料从一侧到另一侧；支撑机构固定于地面，构成一个口字形的整体结构；同步轮驱动机构、升降机构置于口字形内，升降机构的电机安装于同步轮驱动机构上，升降机构与支撑机构上下传动配合，升降时带动同步轮驱动机构、悬臂联动伸缩机构同时上下运动；原点定位机构固定在地面上，上面与同步轮驱动机构配合，用于升降机构带动同步轮驱动机构下降时机械限位，同时也是整套设备的基准定位点。

所述的同步轮驱动机构是通过电机驱动连接一主动轴，主动轴上面中部位置对称安装有胀套链轮，一端还设有双排链轮，通过双排链轮与链条的传动连接，带动其它从动轴同步同向旋转，进而使得主动轴与从动轴上的所有胀套链轮同步旋转。

所述的悬臂联动伸缩机构整体从下到上依次分为三层组件且逐层镶嵌，第一层组件为基础部分，固定不动，第二层组件镶嵌在第一层组件的导槽内，第三层组件镶嵌在第二层组件导槽内，动滑轮安装在第二层组件的两端，链条绕过动滑轮一端连接在第三层组件上，另一端连接在第一层组件上，通过第二层组件中的链条与同步轮驱动机构的胀套链轮传动连接，驱动第二层组件伸缩，进而带动第三层组件伸缩运动。

所述的支撑机构由4套钢构机架围成一个口字形结构，口字形结构四周由梁连接固定，每套钢构机架上面安装一个导向柱，导向柱上面连接有齿条，齿条两两相对。

所述的钢构机架的底座上设有调整底板，用于调整设备水平。

所述升降机构是通过减速电机传动连接一动力输入轴，动力输入轴两端各连接一换向器，每个换向器两端各连接一个动力输出轴，每个动力输出轴的另一端都连接有齿轮，四个齿轮与支撑机构的四根齿条啮合传动连接。

所述的每个齿轮两侧都设有一组导向轮，导向轮与支撑机构的导向柱侧面贴紧配合，四组导向轮通过U形结构件安装，四个U形结构件连接成口字形结构。

通过上面技术方案的实施，使得本发明产生的积极效果如下：

1.占地面积小，采用了多层伸缩设计，可以左右自由移动，目前最大行程可以达到6米，最大承重能力可达到2t，并且左右两侧为悬空状态，避开了取件与接口设备的地面安装空间，解决了设备之间安装接口干涉的难题。

2.机构设计简单，升降结构与平移机构共两台电机就可以实现设备的升降与平移运动，并可以在任意位置精准定位。

3.制造成本低，整套设备的成本大概是二维搬运机械手的1/2，四轴机械臂的1/4，在线体集成项目中降低了器件采购成本。

本发明通过设计先进的机械设备，通过自动化控制，能够实现物料搬运，实现精准定位，运行稳定可靠，尤其是在重载搬运应用中，更能体现出其优势。

附图说明

图1是本发明整体示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是同步轮驱动机构示意图；

图4.1是悬臂联动伸缩机构示意图；

图4.2是悬臂联动伸缩机构的端面视图；

图4.3是悬臂联动伸缩机构的局部放大图；

图5是支撑机构示意图；

图6是升降机构示意图；

图7是原点定位机构的示意图。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明具体实施方式包括：

同步轮驱动机构1安装于升降机构4上面，安装于悬臂联动伸缩机构2下面，用于驱动悬臂联动伸缩机构2双向水平移动；2套悬臂联动伸缩机构2水平对称安装于同步轮驱动机构上面用于水平搬运物料从一侧到另一侧；支撑机构3由4套钢构机架按照矩形阵列排列固定于地面，4套钢构机架由梁连接构成一个口字形的整体结构；钢构机架与升降机构4升降匹配，用于导向升降机构四驱同步垂直运动。升降机构4位于支撑机构3的口字形内，带动同步轮驱动机构1、悬臂联动伸缩机构2升降运动。原点定位机构5位于支撑机构3口字形内，升降机构4的下方，4根定位柱矩形阵列排列，其地脚与地面固定，用于升降机构4下落机械限位，同时也是整套设备的基准定位点。

参照图3，所述的同步轮驱动机构包括2个安装板101、4根轴102、3根链条103、4根工字钢104、8个垫块105、8个带座轴承106、4个双排链轮107、8个胀套链轮108、减速电机109、过渡法兰110，2个结构安装板呈水平对称布置，8个带座轴承106分为两组，每组为4个，每4个带座轴承等距安装在垫块105上，垫块105安装于结构安装板101上；所述的轴102装配到对称的带座轴承106上，轴102的两端分别嵌入到带座轴承106的孔内，每根轴102上对称安装2个胀套链轮108,通过胀套与轴抱紧，轴的一端安装一个双排链轮107，通过键槽、顶丝与轴固定；所述的减速电机109输出轴为空心轴，带有键槽，其空心轴与轴102同轴安装，位于轴的中间位置，通过键槽固定，减速电机109的安装法兰与过渡法兰110连接，过渡法兰110的两侧分别与安装板101连接；所述的双排链轮107通过3根链条103连接，每相邻两个双排链条之间安装一根链条；所述的工字钢104非等距安装在2个安装板101上，其底面两侧与安装板连接，其顶面两侧与悬臂联动伸缩机构连接。

所述减速电机109是同步轮驱动机构1的动力输入机构，轴102、链条103、双排链轮107是同步轮驱动机构1的动力传动机构，胀套链轮108是同步轮驱动机构1的动力输出机构，这套机构最终要实现的功能就是要使8个胀套链轮保持同步旋转。

参照图4.1、4.2、4.3，所述的悬臂联动伸缩机构包括结构底板201、2根导轨202、2根矩形立板203、若干块连接板204、96个轴承轮205、槽板206、链条207、208、24个轴承轮209、2个惰性链轮210、6个拉紧器211、C型钢212，所诉导轨202端面像一个倒置的“F”形状，2根导轨对称安装在机构底板201上，通过定位销限位，螺栓紧固，连接后的组件端面形态大概像一个“业”字形；所述的2根立板左右对称摆放，两块板之间设置槽板206，通过若干块连接板204连接，连接后的组件端面形态大概像一个E字形，E字形两侧立板安装若干组轴承轮作为E字型组件的行走轮与导向轮，每组行走轮在E字型内壁对称安装8个轴承轮205、在外壁对称安装8个轴承轮205用于行走；在内壁对称安装2个轴承轮209、在外壁对称安装2个轴承轮209用于导向，链条207两端通过拉紧器211分别固定在槽板206的两端，槽板206两端的两个侧面各安装一个惰性链轮210，通过销轴固定，其中一根链条208的一端与固定在结构底板201一端的拉紧器211连接，链条208绕惰性链轮180°角后，其另一端与固定在C型钢212一端的拉紧器211连接，其另外一根链条208以相同的形式对称安装在槽板206的另一侧；所述的结构底板201两个端面与结构安装板101齐平纵向搭接在4根工字钢104的上面，通过螺栓固定，同步轮驱动机构1的8个胀套链轮108透过结构底板201的4个矩形开孔与链条207啮合。所述的E字形组件插入到业字形组件内，轴承轮205、轴承轮209与导轨202的导槽匹配贴合，所述的C型钢212两侧立板带有导槽，与E字形组件的轴承轮配合安装；所述胀套链轮108与链条207配合驱动E字形组件运动，链条208装配后呈U字形，两端分别与结构底板201和C型钢连接，惰性链轮位于U字形转弯处，当惰性链轮210随E字形组件位移时,使U字形两边长度发生了变化，其一端是固定不变的，另一端在惰性链轮210的驱动下拉动C型钢与E字形组件同向同步移动。

参照图5，所述的支撑机构包括4套钢构机架301，每套钢构机架301由调整底板304、地脚板305、加强肋306、导向柱307、齿条308组成，2根横梁302、4根纵梁303；所诉的钢构机架301的地脚板305与地面连接，调整底板304与地脚板305连接，其中通过4个螺栓调整水平，4个螺栓紧固，导向柱307的底面与调整底板304连接，加强肋306的底面与调整底板连接，侧面与导向柱307连接，齿条308与导向柱307的侧面连接；4套钢构机架301按照矩形阵列排列，其中每两个钢构机架301对称安装，齿条308的齿面相对；所述的横梁302连接相对两套钢构机架，纵梁303连接相邻两套钢构机架；连接后的支撑机构类似一个“口”字形。

参照图6，所述升降机构包括2根工字梁401、4个法兰板402、4个U形结构件403、16个轴承轮404、4个三面法兰405、2个连接梁406、4个齿轮407、8个轴承座408、6个联轴器409、2台换向器410、4根输出轴411、输入轴412、减速电机413；所诉的4个U形结构件403底面向上，侧面开口全部面向外面，按照矩形阵列排列，其中相对两个U型结构件403通过工字梁401两端的法兰板402与U形结构件403侧面法兰板横向连接，相邻两个U形结构件403通过三面法兰405与连接梁406纵向连接，其中用三面法兰405的一个侧面与U形结构件403的侧边连接，另一边与连接梁406的端面法兰连接，将这些零部件装配后组成一个“口”字形的组件，轴承轮404共分为4组，每组为4个轴承轮404安装矩形整列排列，安装在U型机构件开口侧的4个通孔；所述的减速电机413的空心输出轴与输入轴412同轴装配，通过键槽固定，输入轴412的两端各连接一个联轴器409，每个联轴器与换向器410的输入轴连接，每个换向器410都有两个输出轴，每个换向器410输出轴都连接一个输出轴端联轴器409，每个输出轴端联轴器409都连接一根输出轴411，输出轴的另一端都安装一个齿轮407，齿轮407与联轴器409之间同轴安装2个轴承座，这些零部件组装后构成一个“H”形的组件；H形组件安装在“口”字形组件下面，连接梁406的中间法兰板与换向器410的顶面连接，轴承座408的安装面与三面法兰405的底面连接；所诉的减速电机413带动输入轴412旋转，输入轴经过输入轴联轴器409将动力传递到换向器410输入轴，经过换向器410转换后为两个与输入轴保持90度角的输出轴，当输入轴转动时，2台换向器的4个输出轴同步同向旋转，通过联轴器409、输出轴411传动，轴承座408限位，最终驱动4个齿轮407同步旋转，4组轴承轮导向，驱动整个升降机构运动。

参照图7，所诉的原点定位机构5包括地脚板501、调整底板502、调整螺栓503、支撑柱504、调整螺杆505、定位销506；所述地脚板501通过膨胀螺栓与地面连接，调整螺栓503连接到地脚板501螺纹孔内，调整底板502通过调整螺栓503与螺母的配合，连接并固定，支撑柱504焊接到底板502的平面上，调整螺杆505连接到支撑柱504封盖螺纹孔内，定位销506的内螺纹与调整螺杆505旋紧固定。

工作原理：设备的运动轨迹是以顺时针方向分为6个步骤的矩形轨迹，同步轮驱动机构安装板的4个定位孔与4个原点定位机构配合，这是设备的最低位置，也是设备的原点位置；第一步：物料到达接料口，符合搬运条件，同步轮驱动机构驱动悬臂联动伸缩机构伸出，到达接料口；第二步：升降机构运行，在齿轮、齿条、轴承轮的相互配合下，带动同步轮驱动机构、悬臂联动伸缩机构垂直水平提升，托载物料；第三步：在同步轮驱动机构的反向驱动作用力下，悬臂联动伸缩机构托载着物料到达中间位置后停止；第四步：送料口满足接收物料的条件，悬臂联动伸缩机构托载着物料到达送料口；第五步：升降机构运行，在齿轮、齿条、轴承轮的相互配合下，带动同步轮驱动机构、悬臂联动伸缩机构、物料垂直水平下降，物料下降到一定位置后，被送料口支撑机构支撑，悬臂联动伸缩机构继续下降，脱离物料，停止；第六步：同步轮驱动机构驱动悬臂联动伸缩机构收回，到达零点位置后停止；一个搬运周期完成，往复运行。

Claims

1.一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：包括同步轮驱动机构、悬臂联动伸缩机构、支撑机构、升降机构、原点定位机构，同步轮驱动机构安装于升降机构上面，悬臂联动伸缩机构下面，用于驱动悬臂联动伸缩机构双向水平移动；悬臂联动伸缩机构水平对称安装于同步轮驱动机构上面,用于水平搬运物料从一侧到另一侧；支撑机构固定于地面，构成一个口字形的整体结构；同步轮驱动机构、升降机构置于口字形内，升降机构的电机安装于同步轮驱动机构上，升降机构与支撑机构上下传动配合，升降时带动同步轮驱动机构、悬臂联动伸缩机构同时上下运动；原点定位机构固定在地面上，上面与同步轮驱动机构配合，用于升降机构带动同步轮驱动机构下降时机械限位，同时也是整套设备的基准定位点。

2.根据权利要求1所述的一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：所述的同步轮驱动机构是通过电机驱动连接一主动轴，主动轴上面中部位置对称安装有胀套链轮，一端还设有双排链轮，通过双排链轮与链条的传动连接，带动其它从动轴同步同向旋转，进而使得主动轴与从动轴上的所有胀套链轮同步旋转。

3.根据权利要求1所述的一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：所述的悬臂联动伸缩机构整体从下到上依次分为三层组件且逐层镶嵌，第一层组件为基础部分，固定不动，第二层组件镶嵌在第一层组件的导槽内，第三层组件镶嵌在第二层组件导槽内，动滑轮安装在第二层组件的两端，链条绕过动滑轮一端连接在第三层组件上，另一端连接在第一层组件上，通过第二层组件中的链条与同步轮驱动机构的胀套链轮传动连接，驱动第二层组件伸缩，进而带动第三层组件伸缩运动。

4.根据权利要求1所述的一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：所述的支撑机构由4套钢构机架围成一个口字形结构，口字形结构四周由梁连接固定，每套钢构机架上面安装一个导向柱，导向柱上面连接有齿条，齿条两两相对。

5.根据权利要求4所述的一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：所述的钢构机架的底座上设有调整底板，用于调整设备水平。

6.根据权利要求1所述的一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：所述升降机构是通过减速电机传动连接一动力输入轴，动力输入轴两端各连接一换向器，每个换向器两端各连接一个动力输出轴，每个动力输出轴的另一端都连接有齿轮，四个齿轮与支撑机构的四根齿条啮合传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种往复式悬臂搬运设备，其特征在于：所述的每个齿轮两侧都设有一组导向轮，导向轮与支撑机构的导向柱侧面贴紧配合，四组导向轮通过U形结构件安装，四个U形结构件连接成口字形结构。