CN211491560U - 一种搬运铁锭的液压机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种搬运铁锭的液压机器人，包括转动基座、第一关节单元、第二关节单元、夹持单元以及关节控制单元；夹持单元包括安装架和一对夹持伸缩件；一对夹持伸缩件与安装架固定连接，安装架与第二关节单元转动连接；关节控制单元包括液压泵、液压调节阀、D/A转换器、电子齿轮、编码器以及控制器；液压泵与液压调节阀通讯相连，液压调节阀与第一关节单元、第二关节单元以及夹持伸缩件通讯相连，编码器分别与电子齿轮、第一关节单元、第二关节单元、夹持伸缩件和控制器通讯相连，D/A转换器分别与液压调节阀和电子齿轮通讯相连。本申请的搬运铁锭的液压机器人，具有较高的动作频率和定位精度，能够对多种重量级的铁锭进行稳定地搬运。

Description

一种搬运铁锭的液压机器人

技术领域

本申请涉及铁锭搬运机器人技术领域，具体是一种搬运铁锭的液压机器人。

背景技术

工业机器人是典型的机电一体化产品，一般由机械本体、控制系统、传感器、驱动器和输入/输出系统接口等五部分组成。传感器对机械本体的工作信息进行采集并反馈至控制系统，控制系统将控制程序产生指令信号传给驱动器，使执行机构再现示教的各种动作。液压控制系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油，通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。

在浇铸行业中，生产过程中的铁锭主要由吊车、带式输送机、链式输送机、人力作业车辆，牵引车等设备来进行搬运。这种搬运设备能提高搬运的效率，节省人力成本，减轻装卸工人的劳动强度，改善了工人的劳动条件。但是还存在以下问题：现有技术中的铁锭搬运设备，需要人为操控设备沿既定的路线对承载的铁锭进行运输，且布置既定路线成本较高，导致现有技术中的铁锭搬运设备存在无法适应多区域搬运的工作需求且需要消耗较多的人力成本的问题；另一方面，受搬运设备的结构影响，现有技术中的铁锭搬运设备能够运输的产品类型比较单一，无法适应对多种重量级的产品进行运送的工作需求。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，提供一种搬运铁锭的液压机器人，控制器根据编码器反馈的信号通过液压调节阀对转动基座、第一关节单元、第二关节单元以及夹持单元的动作进行控制调节，实现机器人能够根据任务需要实现对多种重量级的铁锭进行搬运，并通过转动基座、第一关节单元和第二关节单元，使夹持单元能够在控制器的控制下到达指定位置进行铁锭搬运和运送任务，结构简单且稳定性高。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种搬运铁锭的液压机器人，包括转动基座、第一关节单元、第二关节单元、夹持单元以及关节控制单元；所述第一关节单元底端与所述转动基座转动连接，所述第一关节单元顶端与所述第二关节单元顶端转动连接；所述夹持单元包括安装架和一对夹持伸缩件；所述一对夹持伸缩件均与所述安装架固定连接，所述一对夹持伸缩件的伸缩端朝向相向设置，所述安装架顶部通过转动轴承与所述第二关节单元底端相连；所述关节控制单元包括液压泵、液压调节阀、D/A转换器、电子齿轮、编码器以及控制器；所述液压泵与所述液压调节阀通讯相连，所述液压调节阀与所述第一关节单元、所述第二关节单元以及所述夹持伸缩件通讯相连，所述编码器分别与所述电子齿轮、第一关节单元、所述第二关节单元、所述夹持伸缩件和所述控制器通讯相连，所述D/A转换器分别与所述液压调节阀和所述电子齿轮通讯相。

基于上述结构，控制器对机器人的动作进行控制，在控制器的控制过程中，液压泵中的油液流至液压调节阀时触发负反馈，负反馈信号传输至控制器；控制器依据预设的输出信号以及负反馈信号，调节电子齿轮，将处理过的信号经过D/A转换器转换，进而控制液压调节阀，调节油液流量的大小和速度；油液经液压调节阀调节流量大小和速度后，驱动转动基座、第一关节单元、第二关节单元以及夹持单元工作，并通过流经液压马达的油液量调节转动基座、第一关节单元和第二关节单元转动的角度以及调节夹持单元的伸缩长度；系统所需的油液量由编码器进行检测和反馈，在系统所需的油液量达到需求值时，编码器传送信号给控制器进而控制整个系统的运行；通过控制器的驱动转动基座、第一关节单元和第二关节单元转动的角度转动调节夹持单元的位置，使夹持单元移动至待搬运的铁锭处于一对夹持伸缩件之间的状态，并驱动一对夹持伸缩件对待搬运的铁锭进行夹持。

作为优选，所述夹持伸缩件包括伸缩液压缸和夹持伸缩杆，所述伸缩液压缸与所述液压调节阀和所述编码器通讯相连，所述伸缩液压缸的缸体与所述安装架固定连接，所述夹持伸缩杆顶端与所述伸缩液压缸输出端相连。

作为优选，所述夹持伸缩杆底端固定有橡胶夹持板。

基于上述夹持伸缩件的结构，在夹持伸缩杆底端固定橡胶夹持板，在伸缩液压缸的驱动下，橡胶夹持板在夹持伸缩杆的带动下压紧铁锭，且在橡胶夹持板发生形变后，能够对铁锭进行更好的固定，使本申请的搬运铁锭的液压机器人在搬运较大重量的铁锭时，具有良好的夹持效果，提高机器人在搬运铁锭时的稳定性。

作为优选，所述第一关节单元包括安装底座、第一机械臂、第一液压马达以及液压升降件；所述安装底座与所述转动基座转动连接；所述第一液压马达包括输出端和固定端，所述第一液压马达的输出端与所述第一机械臂底端固定，所述第一液压马达的固定端与所述安装底座固定连接；所述第一液压马达的输出端朝向与所述安装底座的转动方向呈夹角设置；所述第一液压马达和所述液压升降件均与所述液压调节阀和所述编码器通讯相连；所述液压升降件底端与所述安装底座相连，所述液压升降件顶端与所述第一机械臂中部转动连接。

作为优选，所述第一液压马达的输出端朝向与所述安装底座的转动方向相垂直。

作为优选，所述液压升降件包括升降液压缸、升降伸缩杆和转动底座；所述升降液压缸的缸体通过所述转动底座与所述安装底座转动连接，所述升降液压缸的中轴线与所述第一机械臂长度方向上的轴线共面；所述升降液压缸与所述液压调节阀和所述编码器通讯相连；所述升降伸缩杆底端与所述升降液压缸输出端相连，所述升降伸缩杆顶端与所述第一机械臂中部转动连接。

基于上述第一关节单元的结构，升降液压缸对第一机械臂进行支撑，使第一机械臂在转动和机器人夹持铁锭后的运动过程中保持运行稳定，防止第一机械臂在载重较大时运行不稳定，并通过液压调节阀和编码器对第一液压马达和升降液压缸的驱动参数进行控制调节，提高第一机械臂动作的响应效率和精度，进而使本申请的搬运贴顶的液压机器人的工作效率提高。

作为优选，所述第二关节单元包括第二机械臂和第二液压马达，所述第二液压马达与所述液压调节阀和所述编码器通讯相连；所述第二液压马达包括输出端和固定端；所述第二机械臂顶端与所述第二液压马达的输出端固定，所述第二液压马达的固定端与第一机械臂顶部固定连接，所述第二液压马达的输出端朝向与第一液压马达的输出端朝向相平行。

进一步地，机器人在转动基座的驱动下实现夹持单元在水平面上的位置调整，在第一机械臂和第二机械壁的驱动下实现夹持单元在竖直面上的位置调整，通过第二机械臂和第二液压马达构成的第二关节单元，简化了机器人机械臂的结构，使第二关节单元轻量化，进而提高机器人的载重性能，提高对多重量级铁锭的搬运能力。

作为优选，该种搬运铁锭的液压机器人还包括提拉辅助单元，所述提拉辅助单元包括收卷电机和钢丝绳，所述收卷电机与所述控制器通讯相连，所述收卷电机包括输出端和固定端，所述收卷电机的固定端与第一机械臂固定连接，所述收卷电机的输出端固定有收卷滚筒，所述钢丝绳的两端分别与所述收卷滚筒和第二机械臂固定连接。

进一步地，通过提拉辅助单元的设置，在夹持单元夹持铁锭后的提升过程中，收卷电机驱动钢丝绳对第二机械臂的提升进行辅助，确保第二机械臂能够及时稳定地将夹持单元抬高，使本申请的搬运铁锭的液压机器人能够对多种重量级的铁锭进行搬运，并提高搬运过程中的稳定性。

根据本实用新型的搬运铁锭的液压机器人，控制器根据编码器反馈的信号通过液压调节阀对转动基座、第一液压马达、第二液压马达、夹持液压马达以及液压升降件的驱动参数进行控制调整，实现机器人转动基座、第一关节单元、第二单元和夹持单元的无极调速，使机器人的动作频率和定位精度提高，并通过夹持单元和提拉辅助单元的设置，实现机器人能够负载多种重量级的铁锭，具有结构简单且稳定性高的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中关节控制单元的结构示意图；

以上附图的附图标记：100-转动基座，200-第一关节单元，201-安装底座，202-第一机械臂，203-第一液压马达，210-液压升降件，211-升降液压缸，212-升降伸缩杆，213-转动底座，300-第二关节单元，301-第二机械臂，302-第二液压马达，400-夹持单元，401-安装架，410-夹持伸缩件，411-伸缩液压缸，412-夹持伸缩杆，500-关节控制单元，501-液压泵，502-液压调节阀，503-D/A转换器，504-电子齿轮，505-编码器，506-控制器，600-提拉辅助单元，601-收卷电机，602-钢丝绳。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例：参考图1所示的一种搬运铁锭的液压机器人，包括转动基座100、第一关节单元200、第二关节单元300、夹持单元400以及关节控制单元500；第一关节单元200底端与转动基座100转动连接，第一关节单元200顶端与第二关节单元300顶端转动连接。转动基座100可以是以现有技术为基础的结构，在本实施例中，转动基座100为与编码器505 和流量调节阀502通讯连接的液压马达，第一关节单元200与液压马达的输出端固定连接，并在液压马达的驱动下转动。

夹持单元400包括安装架401和一对夹持伸缩件410；一对夹持伸缩件410均与安装架401固定连接，一对夹持伸缩件410的伸缩端朝向相向设置，安装架401顶部通过转动轴承与第二关节单元300底端相连。安装架401可以是现有技术中的合金钢锻造而成的支架，安装架401的顶部与第二关节单元300的底端转动连接，并在自重和夹持伸缩件410的重力作用下，始终保持安装架401垂直向下的状态。

参考图2所示，关节控制单元500包括液压泵501、液压调节阀502、D/A转换器 503、电子齿轮504、编码器505以及控制器506；液压泵501与液压调节阀502通讯相连，液压调节阀502与第一关节单元200、第二关节单元300以及夹持伸缩件410通讯相连，编码器505分别与电子齿轮504、转动基座100、第一关节单元200、第二关节单元300、夹持伸缩件410和控制器506通讯相连，D/A转换器503分别与液压调节阀502和电子齿轮504 通讯相连。液压泵501、液压调节阀502、D/A转换器503、电子齿轮504以及编码器505 均是以现有技术为基础，控制器506可以是现有技术中的PLC控制柜。

基于上述结构，控制器506根据编码器505反馈的信号通过液压调节阀502对第一关节单元200、第二关节单元300以及夹持单元400的动作进行控制调节，实现机器人能够根据任务需要实现对多种重量级的铁锭进行搬运，并通过转动基座100、第一关节单元200 和第二关节单元300，使夹持单元400能够在控制器506的控制下到达指定位置进行铁锭搬运和运送任务，结构简单且稳定性高。

作为本实施例的一种优选地实施方式，夹持伸缩件410包括伸缩液压缸411和夹持伸缩杆412，伸缩液压缸411与液压调节阀502和编码器505通讯相连，伸缩液压缸411的缸体与安装架401固定连接，夹持伸缩杆412顶端与伸缩液压缸411输出端相连。伸缩液压缸 411为现有技术中的一种油液液压缸。编码器505用于检测伸缩液压缸411内的油液量，液压调节阀502用于控制伸缩液压缸411内油液的流向和流速。在本实施方式中，夹持伸缩杆 412底端固定有橡胶夹持板413，橡胶夹持板413为现有技术中橡胶材质构成的板状结构。这样设置的好处是，在夹持伸缩杆412底端固定橡胶夹持板413，在伸缩液压缸411的驱动下，橡胶夹持板413在夹持伸缩杆412的带动下压紧铁锭，且在橡胶夹持板413发生形变后，能够对铁锭进行更好的固定，使本申请的搬运铁锭的液压机器人在搬运较大重量的铁锭时，具有良好的夹持效果，提高机器人在搬运铁锭时的稳定性。

作为本实施例的一种优选地实施方式，第一关节单元200包括安装底座201、第一机械臂202、第一液压马达203以及液压升降件210；安装底座201与转动基座100转动连接；第一液压马达203包括输出端和固定端，第一液压马达203的输出端与第一机械臂202 底端固定，第一液压马达203的固定端与安装底座201固定连接；第一液压马达203的输出端朝向与安装底座201的转动方向呈夹角设置；第一液压马达203和液压升降件210均与液压调节阀502和编码器505通讯相连；液压升降件210底端与安装底座201相连，液压升降件210顶端与第一机械臂202中部转动连接。安装底座201为合金钢材料锻造而成的转动盘，安装底座201的底部开设有孔，安装底座201通过键使安装底座201的孔与转动基座 100的液压马达进行固定，并在转动基座100的液压马达的驱动下转动。在本实施方式中，第一液压马达203的输出端也通过一个转动底座213与第一机械臂202转动连接，这样设置的好处是，通过转动底座213的设置，能够分摊第一液压马达203的输出端的承重力，使第一机械臂202的运行更稳定。

在本实施例的一些其他的实施方式中，第一液压马达203的输出端朝向与安装底座 201的转动方向的夹角可以是0～90°的任意角度。作为优选地，本实施方式中，第一液压马达203的输出端朝向与安装底座201的转动方向相垂直。

液压升降件210包括升降液压缸211、升降伸缩杆212和转动底座213；升降液压缸211的缸体通过转动底座213与安装底座201转动连接，升降液压缸211的中轴线与第一机械臂202长度方向上的轴线共面；升降液压缸211与液压调节阀502和编码器505通讯相连；升降伸缩杆212底端与升降液压缸211输出端相连，升降伸缩杆212顶端与第一机械臂 202中部转动连接。升降液压缸211、升降伸缩杆212和转动底座213均是以现有技术为基础。

基于上述第一关节单元200的结构，升降液压缸211对第一机械臂202进行支撑，使第一机械臂202在转动和机器人夹持铁锭后的运动过程中保持运行稳定，防止第一机械臂202在载重较大时运行不稳定，并通过液压调节阀502和编码器505对第一液压马达203和升降液压缸211的驱动参数进行控制调节，提高第一机械臂202动作的响应效率和精度，进而使本申请的搬运贴顶的液压机器人的工作效率提高。

作为本实施例的一种优选地实施方式，第二关节单元300包括第二机械臂301和第二液压马达302，第二液压马达302与液压调节阀502和编码器505通讯相连；第二液压马达302包括输出端和固定端；第二机械臂301顶端与第二液压马达302的输出端固定，第二液压马达302的固定端与第一机械臂202顶部固定连接，第二液压马达302的输出端朝向与第一液压马达203的输出端朝向相平行。第二机械臂301和第二液压马达302与第一机械臂 301和第一液压马达203的结构相同。这样设置的好处是，机器人在转动基座100的驱动下实现夹持单元400在水平面上的位置调整，在第一机械臂202和第二机械壁301的驱动下实现夹持单元400在竖直面上的位置调整，通过第二机械臂301和第二液压马达302构成的第二关节单元300，简化了机器人机械臂的结构，使第二关节单元300轻量化，进而提高机器人的载重性能，提高对多重量级铁锭的搬运能力。

在本实施方式中，该种搬运铁锭的液压机器人还包括提拉辅助单元600，提拉辅助单元600包括收卷电机601和钢丝绳602，收卷电机601与控制器506通讯相连，收卷电机 601包括输出端和固定端，收卷电机601的固定端与第一机械臂202固定连接，收卷电机 601的输出端固定有收卷滚筒，钢丝绳602的两端分别与收卷滚筒和第二机械臂301固定连接。钢丝绳602与第二机械臂301通过钢丝绳夹头进行固定。这样设置的好处是，通过提拉辅助单元600的设置，在夹持单元400夹持铁锭后的提升过程中，收卷电机601驱动钢丝绳 602对第二机械臂301的提升进行辅助，确保第二机械臂301能够及时稳定地将夹持单元 400抬高，使本申请的搬运铁锭的液压机器人能够对多种重量级的铁锭进行搬运，并提高搬运过程中的稳定性。

工作原理：

基于上述结构，控制器506对机器人的动作进行控制，在控制器506的控制过程中，液压泵 501中的油液流至液压调节阀502时触发负反馈，负反馈信号传输至控制器506；控制器 506依据预设的输出信号以及负反馈信号，调节电子齿轮504，将处理过的信号经过D/A转换器503转换，进而控制液压调节阀502，调节油液流量的大小和速度；

油液经液压调节阀502调节流量大小和速度后，驱动转动基座100、第一机械臂202、第二机械臂301以及夹持单元400工作，并通过流经液压马达的油液量调节转动基座100、第一机械臂202和第二机械臂301转动的角度以及调节夹持单元400的伸缩长度；

系统所需的油液量由编码器505进行检测和反馈，在系统所需的油液量达到需求值时，编码器505传送信号给控制器506进而控制整个系统的运行；在第一机械臂202和第二机械臂 301转动时，收卷电机601根据控制器506的控制指令对钢丝绳602进行收卷和放卷，使钢丝绳602始终保持张紧状态；

通过控制器506的驱动转动基座100、第一机械臂202和第二机械臂301转动的角度转动调节夹持单元400的位置，使夹持单元400移动至待搬运的铁锭处于一对夹持伸缩件410之间的状态，并驱动一对夹持伸缩件410对待搬运的铁锭进行夹持。

以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (8)

1.一种搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，包括转动基座(100)、第一关节单元(200)、第二关节单元(300)、夹持单元(400)以及关节控制单元(500)；所述第一关节单元(200)底端与所述转动基座(100)转动连接，所述第一关节单元(200)顶端与所述第二关节单元(300)顶端转动连接；

所述夹持单元(400)包括安装架(401)和一对夹持伸缩件(410)；所述一对夹持伸缩件(410)均与所述安装架(401)固定连接，所述一对夹持伸缩件(410)的伸缩端朝向相向设置，所述安装架(401)顶部通过转动轴承与所述第二关节单元(300)底端相连；

所述关节控制单元(500)包括液压泵(501)、液压调节阀(502)、D/A转换器(503)、电子齿轮(504)、编码器(505)以及控制器(506)；所述液压泵(501)与所述液压调节阀(502)通讯相连，所述液压调节阀(502)与所述第一关节单元(200)、所述第二关节单元(300)以及所述夹持伸缩件(410)通讯相连，所述编码器(505)分别与所述电子齿轮(504)、所述转动基座(100)、第一关节单元(200)、所述第二关节单元(300)、所述夹持伸缩件(410)和所述控制器(506)通讯相连，所述D/A转换器(503)分别与所述液压调节阀(502)和所述电子齿轮(504)通讯相连。

2.根据权利要求1所述的搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，所述夹持伸缩件(410)包括伸缩液压缸(411)和夹持伸缩杆(412)，所述伸缩液压缸(411)与所述液压调节阀(502)和所述编码器(505)通讯相连，所述伸缩液压缸(411)的缸体与所述安装架(401)固定连接，所述夹持伸缩杆(412)顶端与所述伸缩液压缸(411)输出端相连。

3.根据权利要求2所述的搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，所述夹持伸缩杆(412)底端固定有橡胶夹持板(413)。

4.根据权利要求1所述的搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，所述第一关节单元(200)包括安装底座(201)、第一机械臂(202)、第一液压马达(203)以及液压升降件(210)；所述安装底座(201)与所述转动基座(100)转动连接；所述第一液压马达(203)包括输出端和固定端，所述第一液压马达(203)的输出端与所述第一机械臂(202)底端固定，所述第一液压马达(203)的固定端与所述安装底座(201)固定连接；所述第一液压马达(203)的输出端朝向与所述安装底座(201)的转动方向呈夹角设置；所述第一液压马达(203)和所述液压升降件(210)均与所述液压调节阀(502)和所述编码器(505)通讯相连；所述液压升降件(210)底端与所述安装底座(201)相连，所述液压升降件(210)顶端与所述第一机械臂(202)中部转动连接。

5.根据权利要求4所述的搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，所述第一液压马达(203) 的输出端朝向与所述安装底座(201)的转动方向相垂直。

6.根据权利要求5所述的搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，所述液压升降件(210)包括升降液压缸(211)、升降伸缩杆(212)和转动底座(213)；所述升降液压缸(211)的缸体通过所述转动底座(213)与所述安装底座(201)转动连接，所述升降液压缸(211)的中轴线与所述第一机械臂(202)长度方向上的轴线共面；所述升降液压缸(211)与所述液压调节阀(502)和所述编码器(505)通讯相连；所述升降伸缩杆(212)底端与所述升降液压缸(211)输出端相连，所述升降伸缩杆(212)顶端与所述第一机械臂(202)中部转动连接。

7.根据权利要求1或6所述的搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，所述第二关节单元(300)包括第二机械臂(301)和第二液压马达(302)，所述第二液压马达(302)与所述液压调节阀(502)和所述编码器(505)通讯相连；所述第二液压马达(302)包括输出端和固定端；所述第二机械臂(301)顶端与所述第二液压马达(302)的输出端固定，所述第二液压马达(302)的固定端与第一机械臂(202)顶部固定连接，所述第二液压马达(302)的输出端朝向与第一液压马达(203)的输出端朝向相平行。

8.根据权利要求7所述的搬运铁锭的液压机器人，其特征在于，该种搬运铁锭的液压机器人还包括提拉辅助单元(600)，所述提拉辅助单元(600)包括收卷电机(601)和钢丝绳(602)，所述收卷电机(601)与所述控制器(506)通讯相连，所述收卷电机(601)包括输出端和固定端，所述收卷电机(601)的固定端与第一机械臂(202)固定连接，所述收卷电机(601)的输出端固定有收卷滚筒，所述钢丝绳(602)的两端分别与所述收卷滚筒和第二机械臂(301)固定连接。

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