CN212198233U - 一种大跨度重载桁架机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大跨度重载桁架机械手，包括龙门机架、行走大车、行走小车、升降机构、旋转台和抓手，龙门机架的两侧设有大车轨道，行走大车包括大车行走驱动、桥梁和设于桥梁两端的端梁，两端的端梁设于大车轨道上，大车行走驱动与两个端梁连接，并驱动端梁沿大车轨道移动，行走小车包括小车车架和小车行走驱动，桥梁上设有小车轨道，所述小车车架设于小车轨道上，小车行走驱动设于小车车架上并驱动小车车架沿小车轨道移动，升降机构包括升降架和驱动升降架升降的升降驱动，升降架和升降驱动均安装在小车车架上，旋转台设于升降架上，抓手设于旋转台上。本实用新型具有四自由度运动、作业灵活、作业范围广、智能化、无人化生产的优点。

Description

一种大跨度重载桁架机械手

技术领域

本实用新型涉及重工制造领域，尤其涉及一种大跨度重载桁架机械手。

背景技术

在重工制造领域中，大型设备机架大多采用铆焊结构，铆焊加工件在生产过程中各个工序间大范围物流运转目前还是通过人工借用叉车、桁车等工具来完成吊运。因铆焊加工件外形尺寸较大、重量较重，人工吊运难度大，作业不安全，生产效率低，人工吊运定位精度低等。目前，在重工制造领域中，智能制造技术已逐渐成熟，像自动组对工位、自动焊接设备都相当稳定、成熟，两工位之间小范围的轻型货物运转可通过机器人实现转运，但是机器人使用有局限，作业范围小、载重轻、造价高，所以并没得到广泛运用，大部分还是采用人工借助辅助工具运转。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有四自由度运动、作业灵活、作业范围广、智能化、无人化生产的大跨度重载桁架机械手。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种大跨度重载桁架机械手，包括龙门机架、行走大车、行走小车、升降机构、旋转台和抓手，所述龙门机架的两侧设有大车轨道，所述行走大车包括大车行走驱动、桥梁和设于桥梁两端的端梁，两端的端梁设于大车轨道上，所述大车行走驱动与两个端梁连接，并驱动端梁沿大车轨道移动，所述行走小车包括小车车架和小车行走驱动，所述桥梁上设有小车轨道，所述小车车架设于小车轨道上，所述小车行走驱动设于小车车架上并驱动小车车架沿小车轨道移动，所述升降机构包括升降架和驱动升降架升降的升降驱动，所述升降架和升降驱动均安装在小车车架上，所述旋转台设于升降架上，所述抓手设于旋转台上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述升降架包括定臂筒和动臂筒，所述定臂筒固定在小车车架上，所述动臂筒套于定臂筒内，且位于小车车架的下方，所述升降驱动包括液压站和液压缸，所述液压站设于小车车架上，所述液压缸的缸体与定臂筒连接，活塞杆与动臂筒连接，并可驱动动臂筒沿定臂筒伸缩，所述旋转台安装在动臂筒上。

所述旋转台与动臂筒之间设有旋转驱动，所述旋转驱动包括伺服电机、大齿轮和与大齿轮啮合的小齿轮，所述伺服电机设于动臂筒的周侧面上，所述小齿轮设于伺服电机的输出轴上，所述大齿轮可转动的设于动臂筒一端的端部，所述旋转台与大齿轮固定连接。

所述定臂筒上设有拉线传感器，所述拉线传感器的钢丝绳与动臂筒连接用于记录动臂筒伸缩的位置，所述动臂筒与定臂筒之间设有导向滑块。

所述小车行走驱动包括小车驱动电机、驱动轮和从动轮，所述驱动轮和从动轮均通过支撑轴、轴承安装在小车车架上，所述小车驱动电机与驱动轮连接，所述桥梁的两端设有小车防撞垫。

所述小车车架上还设有安全护栏、第一侧导向轮、防脱滚轮、软限位和读码器，所述第一侧导向轮成对布置，每对的两个第一侧导向轮位于小车轨道的两侧。

所述大车行走驱动包括大车驱动电机和两组从动机构，所述大车驱动电机固定在桥梁上，所述从动机构包括变速箱、链轮和链轨，两个链轨分布在龙门机架的两侧，每组的变速箱的输入端通过联轴器与大车驱动电机连接，输出端与对应的链轮连接，所述链轮设于端梁的一端，端梁的另一端还设有行走轮，所述行走轮通过支撑轴、轴承安装在端梁上。

所述端梁设有大车防撞垫、后端软限位开关、侧部软限位开关、第二侧导轮、读码器和光通讯，所述大车防撞垫设置两个，分设于端梁的前端和后端，所述第二侧导轮成对设置，每对的两个第二侧导轮分设在大车轨道的两侧，所述侧部软限位开关、读码器和光通讯均安装在端梁的外侧侧壁上。

所述端梁设有至少一个脱钩，设置一个脱钩时，脱钩设置在端梁的后端，设置两个脱钩时，分设于端梁的前端和后端，所述脱钩卡在大车轨道上。

所述龙门机架包括两个并排的纵梁，所述纵梁通过多个支腿支撑于基础地基上，两个纵梁之间通过多个横梁连接，所述纵梁上设有所述大车轨道，所述大车轨道的前端和后端均设有硬限位撞块，所述大车轨道的两侧设有软限位撞块，其中一个纵梁的外侧设有用于取电的滑触线。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型的大跨度重载桁架机械手，旋转台带动抓手旋转，实现抓手在水平面内做旋转运动。小车行走驱动驱动小车车架沿桥梁往复移动，实现抓手在X轴方向的移动，大车行走驱动驱动端梁沿龙门机架的两侧的大车轨道往复移动，实现抓手在Y轴方向的移动，升降驱动驱动升降架上升下降，实现抓手在Z轴方向的移动。此桁架机械手为坐标式四轴机器人，作业灵活，实现对工件搬运及旋转，作业范围广，与各个地面站配合使用，真正实现智能化、无人化制造生产线。

(2)本实用新型的大跨度重载桁架机械手，行走大车取电采用滑触线、数据传递采用光通讯，没有移动电缆，水平移动行程大。行走大车、行走小车行走系统都采用支撑轮(行走轮、驱动轮和从动轮)，升降系统采用液压系统，适用重载作业。定位系统采用读码器、拉线传感器，定位精确。行走大车跨距大，为达到运行同步，采用双输出轴电机，两侧分别用联轴器与变速箱轮组连接，链轮与链轨啮合，能解决同步问题，定位精度高，加工制作及安装维护简单。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中龙门机架的局部放大示意图。

图3是本实用新型中行走大车的结构示意图。

图4是本实用新型中行走小车的结构示意图。

图5是本实用新型中行走小车的防脱滚轮的位置示意图。

图6是本实用新型中升降架的的结构示意图。

图中各标号表示：

1、龙门机架；101、硬限位撞块；102、软限位撞块；103、滑触线；11、大车轨道；12、纵梁；13、支腿；14、横梁；15、走台；16、斜撑；2、行走大车；21、大车行走驱动；211、大车驱动电机；212、变速箱；214、链轨；215、联轴器；22、桥梁；221、小车防撞垫；23、端梁；231、大车防撞垫；232、后端软限位开关；233、侧部软限位开关；234、第二侧导轮；235、脱钩；24、小车轨道；3、行走小车；31、小车车架；311、安全护栏；312、第一侧导向轮；313、防脱滚轮；314、软限位；32、小车行走驱动；321、小车驱动电机；322、驱动轮；323、从动轮；4、升降机构；41、升降架；411、定臂筒；412、动臂筒；413、导向滑块；42、升降驱动；421、液压站；422、液压缸；43、拉线传感器；5、旋转台；51、旋转驱动；511、伺服电机；512、大齿轮；513、小齿轮；6、抓手；7、读码器；8、光通讯。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图6所示，本实施例的大跨度重载桁架机械手，包括龙门机架1、行走大车2、行走小车3、升降机构4、旋转台5和抓手6，龙门机架1的两侧设有大车轨道11，行走大车2包括大车行走驱动21、桥梁22和设于桥梁22两端的端梁23，两端的端梁23设于大车轨道11上，大车行走驱动21与两个端梁23连接，并驱动端梁23沿大车轨道11移动，行走小车3包括小车车架31和小车行走驱动32，桥梁22上设有小车轨道24，桥梁22不仅有连接大车的两个端梁23的作用，还为行走小车3运行提供支撑。小车车架31设于小车轨道24上，小车行走驱动32设于小车车架31上并驱动小车车架31沿小车轨道24移动。

升降机构4包括升降架41和驱动升降架41升降的升降驱动42，升降架41和升降驱动42均安装在小车车架31上，旋转台5设于升降架41上，抓手6设于旋转台5上。抓手6和旋转台5位于桥梁22，抓手6用于夹取工件。

工作原理：旋转台5带动抓手6旋转，实现抓手6在水平面内做旋转运动；小车行走驱动32驱动小车车架31沿桥梁22往复移动，实现抓手6在X轴方向的移动；大车行走驱动21驱动端梁23沿龙门机架1的两侧的大车轨道11往复移动，实现抓手6在Y轴方向的移动；升降驱动42驱动升降架41上升下降，实现抓手6在Z轴方向的移动。此桁架机械手为坐标式四轴机器人(具有四自由度运动)，作业灵活，实现对工件搬运及旋转，作业范围广，与各个地面站配合使用，真正实现智能化、无人化制造生产线。

本实施例中，升降架41包括定臂筒411和动臂筒412，定臂筒411固定在小车车架31上，动臂筒412套于定臂筒411内，且位于小车车架31的下方，升降驱动42包括液压站421和液压缸422，液压站421设于小车车架31上，为液压缸422提供油液。液压缸422的缸体用销轴与定臂筒411连接，活塞杆与动臂筒412连接，并可驱动动臂筒412沿定臂筒411伸缩，动臂筒412与定臂筒411之间设有导向滑块413。导向滑块413优选的设置在定臂筒411上。

旋转台5安装在动臂筒412上。旋转台5与动臂筒412之间设有旋转驱动51，旋转驱动51包括伺服电机511、大齿轮512和与大齿轮512啮合的小齿轮513，伺服电机511设于动臂筒412的周侧面上，小齿轮513设于伺服电机511的输出轴上，大齿轮512可转动的设于动臂筒412一端的端部，旋转台5与大齿轮512固定连接，伺服电机511驱动小齿轮513转动，小齿轮513带动大齿轮512转动，大齿轮512带动旋转台5转动，应用伺服控制系统实现抓手6的精准定位。

定臂筒411上还设有拉线传感器43，拉线传感器43的钢丝绳与动臂筒412连接，当动臂筒412伸缩时，拉线传感器43能准确记录动臂筒412的伸缩位置。

本实施例中，龙门机架1包括两个并排的纵梁12，纵梁12通过多个支腿13支撑于基础地基(底面)上，支腿13与纵梁12之间还设有斜撑16。两个纵梁12之间通过多个横梁14连接，形成“门”字结构框架。大车轨道11设置在纵梁12，大车轨道11的前端和后端均设有硬限位撞块101，防止行走大车2在Y轴方向脱离大车轨道11，大车轨道11的两侧设有软限位撞块102，防止行走大车2在X轴方向脱轨。硬限位撞块101与软限位撞块102组成双保险，防止行走大车2脱轨，其中一个纵梁12的外侧设有用于取电的滑触线103，供移动端取电。纵梁12的外侧设有走台15，可方便调试、检修。

本实施例中，大车行走驱动21包括大车驱动电机211和两组从动机构，大车驱动电机211固定在桥梁22的中部。从动机构包括变速箱212、链轮(图中未示出)和链轨214，两个链轨214分布在龙门机架1的两侧，每组的变速箱212的输入端通过联轴器215与大车驱动电机211连接，输出端与对应的链轮连接，链轮设于端梁23的一端，端梁23的另一端还设有行走轮(图中未示出)，行走轮通过支撑轴、轴承安装在端梁23上。一个大车驱动电机211通过两组从动机构实现两端梁23大跨距且同步移动。行走大车2跨距大，如果采用双驱动，两侧端梁23行走很难达到同步运行，为达到运行同步，采用双输出轴电机(大车驱动电机211)，两侧分别用联轴器215与变速箱212连接，链轮与链轨214啮合，能解决同步问题，定位精度高，加工制作及安装维护简单。

行走大车2上设有多种保护装置，确保运行可靠、安全。端梁23设有大车防撞垫231、后端软限位开关232、侧部软限位开关233和第二侧导轮234。大车防撞垫231设置两个，分设于端梁23的前端和后端，行走大车2移动至前端或者后端时，大车防撞垫231可能会与龙门机架1上的硬限位撞块101接触碰撞，后端软限位开关232设置在纵梁12的后端，当行走大车2行走到龙门机架1的后端会停车。第二侧导轮234成对设置，每对的两个第二侧导轮234分设在大车轨道11的两侧，第二侧导轮234一方面可以防脱，另一方面可以对移动进行导向。侧部软限位开关233设置两个，分设在端梁23的外侧，当两个端梁23行走间距超过设定值便会停车。为确保运行精准，行走大车2在一侧端梁23设有读码器7，控制精确。为实现移动端与地面站信息交换，数据传递采用光通讯8。读码器7和光通讯8均安装在端梁23的外侧侧壁上。

端梁23设有至少一个脱钩235，设置一个脱钩235时，脱钩235设置在端梁23的后端，设置两个脱钩235时，分设于端梁23的前端和后端，脱钩235卡在大车轨道11上，以防行走大车2脱轨并导向。本实施例中，以端梁23的前端和后端都有脱钩235为例。

本实施例中，小车车架31由钣金拼焊而成，小车车架31上设有安全护栏311、第一侧导向轮312。第一侧导向轮312成对布置，每对的两个第一侧导向轮312位于小车轨道24的两侧，用于导向和防脱轨。小车行走驱动32包括小车驱动电机321、驱动轮322和从动轮323，驱动轮322和从动轮323均通过支撑轴、轴承安装在小车车架31上，小车驱动电机321与驱动轮322连接，用于驱动驱动轮322滚动，牵引行走小车3移动，从动轮323安装在车架另一端，起支撑作用。桥梁22的两端设有小车防撞垫221。在每个支撑轮(指驱动轮322或从动轮323)附近都安装防脱滚轮313，防脱滚轮313设在小车导轨24下方，当小车受倾翻力驱使小车脱离轨道时，防脱滚轮313会卡住小车轨道24下方，防止脱离轨道。同样行走小车3设有软限位314和读码器7。软限位314和桥梁22的两端的小车防撞垫221(硬限位)都是保护小车在行走方向脱离轨道的双重保护。软限位314是由行程开关组成，当行程开关检测到信号会传递给控制中心驱使小车制动、停车，如果软限位314出现故障，小车会直接撞向小车防撞垫221，小车防撞垫221上设有缓冲垫，能吸收小车一定动能，尽可能减少设备受损。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种大跨度重载桁架机械手，其特征在于：包括龙门机架(1)、行走大车(2)、行走小车(3)、升降机构(4)、旋转台(5)和抓手(6)，所述龙门机架(1)的两侧设有大车轨道(11)，所述行走大车(2)包括大车行走驱动(21)、桥梁(22)和设于桥梁(22)两端的端梁(23)，两端的端梁(23)设于大车轨道(11)上，所述大车行走驱动(21)与两个端梁(23)连接，并驱动端梁(23)沿大车轨道(11)移动，所述行走小车(3)包括小车车架(31)和小车行走驱动(32)，所述桥梁(22)上设有小车轨道(24)，所述小车车架(31)设于小车轨道(24)上，所述小车行走驱动(32)设于小车车架(31)上并驱动小车车架(31)沿小车轨道(24)移动，所述升降机构(4)包括升降架(41)和驱动升降架(41)升降的升降驱动(42)，所述升降架(41)和升降驱动(42)均安装在小车车架(31)上，所述旋转台(5)设于升降架(41)上，所述抓手(6)设于旋转台(5)上。

2.根据权利要求1所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述升降架(41)包括定臂筒(411)和动臂筒(412)，所述定臂筒(411)固定在小车车架(31)上，所述动臂筒(412)套于定臂筒(411)内，且位于小车车架(31)的下方，所述升降驱动(42)包括液压站(421)和液压缸(422)，所述液压站(421)设于小车车架(31)上，所述液压缸(422)的缸体与定臂筒(411)连接，活塞杆与动臂筒(412)连接，并可驱动动臂筒(412)沿定臂筒(411)伸缩，所述旋转台(5)安装在动臂筒(412)上。

3.根据权利要求2所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述旋转台(5)与动臂筒(412)之间设有旋转驱动(51)，所述旋转驱动(51)包括伺服电机(511)、大齿轮(512)和与大齿轮(512)啮合的小齿轮(513)，所述伺服电机(511)设于动臂筒(412)的周侧面上，所述小齿轮(513)设于伺服电机(511)的输出轴上，所述大齿轮(512)可转动的设于动臂筒(412)一端的端部，所述旋转台(5)与大齿轮(512)固定连接。

4.根据权利要求2所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述定臂筒(411)上设有拉线传感器(43)，所述拉线传感器(43)的钢丝绳与动臂筒(412)连接用于记录动臂筒(412)伸缩的位置，所述动臂筒(412)与定臂筒(411)之间设有导向滑块(413)。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述小车行走驱动(32)包括小车驱动电机(321)、驱动轮(322)和从动轮(323)，所述驱动轮(322)和从动轮(323)均通过支撑轴、轴承安装在小车车架(31)上，所述小车驱动电机(321)与驱动轮(322)连接，所述桥梁(22)的两端设有小车防撞垫(221)。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述小车车架(31)上还设有安全护栏(311)、第一侧导向轮(312)、防脱滚轮(313)、软限位(314)和读码器(7)，所述第一侧导向轮(312)成对布置，每对的两个第一侧导向轮(312)位于小车轨道(24)的两侧。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述大车行走驱动(21)包括大车驱动电机(211)和两组从动机构，所述大车驱动电机(211)固定在桥梁(22)上，所述从动机构包括变速箱(212)、链轮和链轨(214)，两个链轨(214)分布在龙门机架(1)的两侧，每组的变速箱(212)的输入端通过联轴器(215)与大车驱动电机(211)连接，输出端与对应的链轮连接，所述链轮设于端梁(23)的一端，端梁(23)的另一端还设有行走轮，所述行走轮通过支撑轴、轴承安装在端梁(23)上。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述端梁(23)设有大车防撞垫(231)、后端软限位开关(232)、侧部软限位开关(233)、第二侧导轮(234)、读码器(7)和光通讯(8)，所述大车防撞垫(231)设置两个，分设于端梁(23)的前端和后端，所述第二侧导轮(234)成对设置，每对的两个第二侧导轮(234)分设在大车轨道(11)的两侧，所述侧部软限位开关(233)、读码器(7)和光通讯(8)均安装在端梁(23)的外侧侧壁上。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述端梁(23)设有至少一个脱钩(235)，设置一个脱钩(235)时，脱钩(235)设置在端梁(23)的后端，设置两个脱钩(235)时，分设于端梁(23)的前端和后端，所述脱钩(235)卡在大车轨道(11)上。

10.根据权利要求1至4任意一项所述的大跨度重载桁架机械手，其特征在于：所述龙门机架(1)包括两个并排的纵梁(12)，所述纵梁(12)通过多个支腿(13)支撑于基础地基上，两个纵梁(12)之间通过多个横梁(14)连接，所述纵梁(12)上设有所述大车轨道(11)，所述大车轨道(11)的前端和后端均设有硬限位撞块(101)，所述大车轨道(11)的两侧设有软限位撞块(102)，其中一个纵梁(12)的外侧设有用于取电的滑触线(103)。

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