CN212666053U - 桁架自动放置专机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种桁架自动放置专机，其包括：模台；桁架输送装置，设置于所述模台侧边，桁架由所述桁架输送装置输送至所述模台侧边；桁架放置装置，包括空间移动架和连接在所述空间移动架上的机械手，所述机械手于所述桁架输送装置上拿取桁架并放置于所述模台上的预设位置。本实用新型的桁架自动放置专机可实现预构件桁架的智能化拾取、批量化布置，可大幅缩短生产节拍、降低劳动强度、提升布模精度、提高生产效率与作业安全性。

Description

桁架自动放置专机

技术领域

本实用新型涉及装配式建筑预构件生产领域，具体地说，是涉及一种用于装配式建筑预构件领域中桁架的自动放置的桁架自动放置专机。

背景技术

在装配式建筑预构件生产领域，桁架放置作为预构件生产中的重要工序，目前国内大部分企业以手工操作为主。实际施工中，桁架具有规格多、数量多、质量大等特点，因此传统作业方式因其工作效率低、劳动强度大、布置精度差等缺点，已经成为制约行业发展的瓶颈。同时，人工操作过程中的安全事故也时有发生。如今随着自动化、数字化、信息化、智能化等新技术的快速发展，可促使该行业的作业模式发生重大改变。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种桁架自动放置专机。

为了实现上述目的，本实用新型的桁架自动放置专机包括：模台；桁架输送装置，设置于所述模台侧边，桁架由所述桁架输送装置输送至所述模台侧边；桁架放置装置，包括空间移动架和连接在所述空间移动架上的机械手，所述机械手于所述桁架输送装置上拿取桁架并放置于所述模台上的预设位置。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述桁架输送装置包括导向件。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述导向件包括第一导杆和第二导杆，所述第一导杆和第二导杆呈喇叭形。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述第一导杆和第二导杆分别由多个线性排列的滚轮组成。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述空间移动架包括齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构包括伺服电机以及相啮合的主动齿轮和齿条，所述伺服电机驱动所述主动齿轮于所述齿条上移动。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述齿轮齿条传动机构还包括辅助齿轮和齿轮张紧部件，所述辅助齿轮与所述齿条相啮合，所述齿轮张紧部件张紧所述辅助齿轮以消除所述主动齿轮与所述齿条的齿间隙。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述机械手包括转动轴、连接在所述转动轴上的导轨以及连接在所述导轨上的夹爪。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述机械手还包括夹爪自适应控制机构，所述夹爪自适应控制机构控制所述夹爪沿所述导轨移动一自适应调整距离。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述自适应调整距离小于桁架的焊接步距。

上述的桁架自动放置专机的一实施方式中，所述机械手还包括长度调节机构，所述长度调节机构包括棘轮齿条、棘轮勾爪、第一弹簧和第二弹簧，所述棘轮勾爪连接在所述导轨上，所述棘轮齿条连接在所述夹爪和棘轮勾爪之间，所述第一弹簧连接在所述棘轮勾爪和导轨之间，所述第二弹簧连接在所述夹爪和导轨之间。

本实用新型的有益功效在于，本实用新型的桁架自动放置专机可实现预构件桁架的智能化拾取、批量化布置，可大幅缩短生产节拍、降低劳动强度、提升布模精度、提高生产效率与作业安全性。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的桁架自动放置专机的一实施例的立体结构图；

图2为本实用新型的桁架自动放置专机的桁架输送装置的一实施例的工作过程图；

图3为图2的A处放大图；

图4为本实用新型的桁架自动放置专机的桁架放置装置的一实施例的立体结构图；

图5为图4的B处放大图；

图6为本实用新型的桁架自动放置专机的机械手的一实施例的立体结构图；

图7为图6的C处放大图；

图8为本实用新型的桁架自动放置专机的机械手的自适应控制的工作示意图。

其中，附图标记

1：桁架自动放置专机

10：模台

20：桁架输送装置

30：桁架放置装置

40：桁架

100：机械手

110：转动轴

120：导轨

130：夹爪

131：到位检测传感器

140：长度调节机构

141：棘轮齿条

142：棘轮勾爪

143：第一弹簧

144：第二弹簧

150：夹爪自适应控制机构

200：空间移动架

210：伺服电机

220：主动齿轮

230：齿条

240：辅助齿轮

250：齿轮张紧部件

300：导向件

300a：滚轮

310：第一导杆

320：第二导杆

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

如图1所示，本实用新型的桁架自动放置专机1包括模台10、桁架输送装置20以及桁架放置装置30，桁架放置装置30包括机械手100以及空间移动架200，机械手100连接在空间移动架200上。其中，桁架输送装置20设置于模台10侧边，桁架40由桁架输送装置20输送至模台10侧边，机械手100通过空间移动架200三个方向移动，于桁架输送装置20上拿取桁架40后，放置于模台10上的预设位置。

模台10安装在地面上，空间移动架200也通过基座安装在地面上，机械手100通过空间移动架200能够在XYZ三个方向自由度移动。同时，机械手100相对空间移动架200可以360度旋转，以下将详述。

如图1至图3所示，桁架输送装置20包括导向件300，导向件300用于将输送的桁架40进行导向以及定位，导向件300包括第一导杆310和第二导杆320，第一导杆310和第二导杆320呈喇叭形。如图2所示，当桁架40通过桁架输送装置20流入上料时，桁架40从第一导杆310和第二导杆320形成的喇叭口进入，可实现其姿态的逐渐纠偏，直至桁架40通过第一导杆310以及第二导杆320定位。本实用新型通过设置导向件300，可为多种规格的桁架40上料提供取料基准和导向。

并，如图3所示，第一导杆310和第二导杆320分别由多个线性排列的滚轮300a组成。本实用新型通过竖向布设滚轮结构形成导向，可避免桁架40于导向定位过程发生卡滞。

如图1和图4所示，空间移动架200带动机械手100于XYZ三个方向移动，使得机械手100可于大空间范围内抓取桁架40，并放置于模台10上的预设位置。

本实用新型中，空间移动架200采用齿轮齿条传动机构，伺服电机驱动。详细来说，空间移动架200的X方向跨距约7米，采用四列直线导轨与两组齿轮齿条驱动，保证了整体驱动的强度与稳定性，同时采用两组伺服电机进行同步控制；空间移动架200的Y方向跨距约10米、Z方向行程约2米，YZ两个方向各采用一组伺服电机驱动。

可见，本实用新型的空间移动架200的典型特点是大跨距，为保证工作精度，本实用新型在齿条上安装有自动齿隙补偿装置，可有效降低加工偏差、磨损和返程间隙造成的累积误差。

如图4和图5所示，齿轮齿条传动机构包括伺服电机210以及相啮合的主动齿轮220和齿条230，伺服电机210驱动主动齿轮220于齿条230上移动。另，齿轮齿条传动机构还包括辅助齿轮240和齿轮张紧部件250，辅助齿轮240与齿条230相啮合，齿轮张紧部件250张紧辅助齿轮240以消除主动齿轮220与齿条230的齿间隙。

本实用新型中，自动齿隙补偿装置设计时，齿轮传动副采用主从式复合结构，主动齿轮220与伺服电机210直接相连，工作中起驱动作用，辅助齿轮240不起驱动作用。在初始安装时，主动齿轮220与辅助齿轮240一起同时与齿条230啮合，将齿条230抱紧，在沿着X+或X-方向运动时，可将齿侧间隙消除，进而实现在大跨距下机械手仍能保持较高精度。

如图4和图6所示，机械手100包括转动轴110、导轨120以及夹爪130，导轨120通过转动轴110连接在空间移动架200上，导轨120连接在转动轴110上，夹爪130连接在导轨120上。其中，夹爪130为两组，抓取更稳定。连接在转动轴110的导轨120以及夹爪130相对空间移动架200能够360度旋转。

本实用新型中，机械手100通过空间移动架200以及转动轴110配合，可实现任意角度要求的桁架40的位姿变换及放置作业。

另，机械手100还包括长度调节机构140，通过长度调节机构140调整两组取放料用的夹爪130于导轨120上的位置，进而可满足多种尺寸的桁架40的抓取作业。

如图7所示，长度调节机构140包括棘轮齿条141、棘轮勾爪142、第一弹簧143和第二弹簧144，棘轮勾爪142连接在导轨120上，棘轮齿条141连接在夹爪130和棘轮勾爪142之间，第一弹簧143连接在棘轮勾爪142和导轨120之间，第二弹簧144连接在夹爪130和导轨120之间。更详细来说，棘轮勾爪142转动连接在导轨120上，其一端通过第一弹簧143抬起，以使另一端的勾爪部与棘轮齿条141相联结。

本实用新型中，夹爪130安装于导轨120之上，采用棘轮齿条141与棘轮勾爪142联结，调整时通过在棘轮勾爪142上施加力F压迫第一弹簧143，棘轮勾爪142的勾爪部抬起并与棘轮齿条141的联结断开，夹爪130便可在第二弹簧144的拉动作用下沿导轨120滑动，滑动至指定位置后，在棘轮勾爪142上施加力F取消，在第一弹簧143的作用下棘轮勾爪142与棘轮齿条141自动锁住。通过长度调节机构140，能够实现夹爪130于导轨120上位置的调整，如图6所示，进而可以改变两个夹爪130之间的间距L，以兼容多种不同长度规格的桁架40。

本实用新型的桁架自动放置专机1的机械手100还包括夹爪自适应控制机构150，夹爪自适应控制机构150控制夹爪130沿导轨120移动一自适应调整距离。自适应调整距离一般小于桁架40的焊接步距。

详细来说，根据制造执行系统下发的桁架步距，桁架自动放置专机1的机械手100对桁架40进行试抓取。机械手100的夹爪130如遇桁架40的加强筋焊点阻隔时将导致桁架拾取失败，如图7所示，气动的夹爪130的到位检测传感器131会给出夹取失败反馈信号。此时，可通过夹爪自适应控制机构150自适应调整夹爪130的拾取位置，以避开桁架40的加强筋焊点位置处。

为避免出现错误判断，可以设置试夹2次均失败，即启动夹爪自适应控制机构150。如图8所示，若桁架40的焊接点步距假定为d，夹爪130的自适应调整距离假定为s，则调整策略为0<s<d，一般选取s＝d/2。启动夹爪自适应控制机构150自适应调整后，机械手100的夹爪130沿导轨120移动自适应调整距离s后再次抓取，进而能够避开桁架40的加强筋焊点，并找到桁架40的最佳拾取点。

本实用新型中，桁架40放置精度高且兼容尺寸具有扩展性，具体为：2m≤桁架长度≤4m，放置精度±1mm；4m＜桁架长度≤6m，放置精度±2mm。

本实用新型的桁架自动放置专机可与车间的制造执行系统直接通讯，将生产订单中的工艺数据自动提取，实现桁架40的自动布置。

上述的桁架自动放置的方法包括如下步骤：

S100，桁架由桁架输送机构输送至模台侧边；

S200，机械手拿取桁架输送机构上的桁架，并放置于模台上的预设位置。

步骤S100中包括：桁架由桁架输送机构上的导向件提供取料基准和导向。

步骤S200中还包括：机械手通过空间移动架三自由度方向移动；机械手采用齿轮齿条结构沿一方向移动，并通过设置与齿条相啮合的张紧的辅助齿轮，以消除主动齿轮与齿条的齿间隙；机械手对桁架进行试抓举，如果抓举失败，机械手的夹爪整体位移一小于桁架的焊接步距的距离后继续抓举；如桁架需旋转一定角度放置，则通过机械手的转动轴旋转后再放置于模台上。

本实用新型用于装配式建筑预构件的生产中，是一种集桁架自动布置、自动避障、自动检测于一体的关键单元技术，用以完成对桁架实现定位、抓取、放置、检测等功能。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种桁架自动放置专机，包括模台，其特征在于，还包括：

桁架输送装置，设置于所述模台侧边，桁架由所述桁架输送装置输送至所述模台侧边；

桁架放置装置，包括空间移动架和连接在所述空间移动架上的机械手，所述机械手于所述桁架输送装置上拿取桁架并放置于所述模台上的预设位置。

2.根据权利要求1所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述桁架输送装置包括导向件。

3.根据权利要求2所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述导向件包括第一导杆和第二导杆，所述第一导杆和第二导杆呈喇叭形。

4.根据权利要求3所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述第一导杆和第二导杆分别由多个线性排列的滚轮组成。

5.根据权利要求1所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述空间移动架包括齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构包括伺服电机以及相啮合的主动齿轮和齿条，所述伺服电机驱动所述主动齿轮于所述齿条上移动。

6.根据权利要求5所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述齿轮齿条传动机构还包括辅助齿轮和齿轮张紧部件，所述辅助齿轮与所述齿条相啮合，所述齿轮张紧部件张紧所述辅助齿轮以消除所述主动齿轮与所述齿条的齿间隙。

7.根据权利要求1所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述机械手包括转动轴、连接在所述转动轴上的导轨以及连接在所述导轨上的夹爪。

8.根据权利要求7所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述机械手还包括夹爪自适应控制机构，所述夹爪自适应控制机构控制所述夹爪沿所述导轨移动一自适应调整距离。

9.根据权利要求8所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述自适应调整距离小于桁架的焊接步距。

10.根据权利要求7所述的桁架自动放置专机，其特征在于，所述机械手还包括长度调节机构，所述长度调节机构包括棘轮齿条、棘轮勾爪、第一弹簧和第二弹簧，所述棘轮勾爪连接在所述导轨上，所述棘轮齿条连接在所述夹爪和棘轮勾爪之间，所述第一弹簧连接在所述棘轮勾爪和导轨之间，所述第二弹簧连接在所述夹爪和导轨之间。

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