一種混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手的製作方法

2023-05-08 13:46:21

本發明涉及水泥製品預製成型領域，尤其涉及一種混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手。

背景技術：

目前，幾乎所有廠家的混凝土預製構件製品採用的是溼法成型工藝，轉運託盤託盤的轉運安裝還是採用人工的方式，生產效率低下，人工強度大等問題一直是制約行業發展的因素。

在國內已申請的相關專利中，專利《一種升降旋轉機械臂》（申請號：201320783535.1，公開日：2014-06-04），公開了一種可以簡單實現升降旋轉功能的機械臂，但其對夾持構件沒有詳細描述，而且其並沒有針對性的設計元素，因此其專用性不強，由於易磨損部位（夾持構件）沒有採用抗疲勞耐磨損的材料，因此使用壽命相對較短，而且由於該專利公布的結構過於簡單，很多部件的結構及功能未詳述，因此實現起來較困難，也不容易維護和保養；專利《一種吊卸鋁箔壓塊的機械手》（申請號：201520863240.4，公開日：2016-04-13），公開了一種可夾持易損件的升降旋轉機械手，但其採用的是繩索吊掛形式放下夾持裝置，較難定位，操作不方便，而且該裝置如果用於混凝土預製轉運託盤裝卸，則由於其夾持力方向不夠精準，壓力之間不平衡，易發生傾斜和搖晃，操作過程中易損壞到轉運託盤裡轉運的成型物料，破壞其完整性；沒有彎折橫臂，對四角立有支撐柱的工作檯不適用。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種專用性強、轉運過程平穩、不搖晃和傾斜、操作方便、定位精準、成本低廉、易於實現、壽命長、易於維護保養、適用於四角立有支撐柱的工作檯的混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手。

為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手，包括基座、安裝在基座上的旋轉機構、安裝在旋轉機構上的升降機構、安裝在升降機構上的橫臂、安裝在橫臂上的夾持機構、動力機構、傳動機構和PLC控制系統，其中：

所述升降機構包括支撐體、安裝在支撐體上的導向體和固定在導向體上的運動體；所述旋轉機構包括輪軸、與輪軸匹配的轉動套、設置在轉動套上的限位裝置及用於安裝升降裝置的安裝座；所述夾持機構包括工作盤、設置在工作盤上的真空吸盤或金屬抓取機構，其中金屬抓取機構包括四道滑梁、與滑梁匹配的金屬執行機構；所述四道滑梁呈十字形結構；所述金屬執行機構包括構件主體和與構件主體匹配的構件功能端，所述構件主體與構件功能端中間腔設置有彈簧，所述彈簧的軸線與金屬執行機構的軸線重合；所述動力機構包括連接輪軸的減速電機、連接四個金屬執行機構的四個氣缸或連接真空吸盤的真空泵和連接運動體與安裝座的升降裝置；構件主體的另一端安裝在氣缸的輸出端上；PLC控制系統分別與升降裝置、減速電機和氣缸或真空泵相連接；

所述旋轉升降機械手還集成有防錯機構，所述防錯機構包括自動緊急制動開關、壓力檢測裝置和防錯控制系統；所述壓力檢測裝置至少設置有三個，其中兩個分別設置在軸線相互垂直的兩個金屬執行機構的彈簧與構件主體中間，另一個設置在橫臂與工作盤之間；防錯控制系統分別與自動緊急制動開關和壓力檢測裝置連接，啟動閥值範圍為1000N-3000N。

上述的混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手，其中：所述彈簧優選採用VDCrSi製作，其抗拉強度不低於1800Mpa；

上述的混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手，其中：所述構件功能端優選採用5CrNiMo製作，其整體硬度範圍為45-51HRC。

與現有技術相比較，本發明具有以下優點：對夾持構件有詳細描述，並且其針對混凝土預製轉運託盤裝卸的特性設計了十字滑槽和氣缸推動夾持的裝置，專用性很強，能與混凝土預製轉運託盤裝卸形成良好的匹配關係；由於易磨損部位（夾持構件）採用了抗疲勞耐磨損的冷作轉運託盤鋼，緩衝的彈簧用的又是超耐疲勞的油淬回火鋼絲，因此耐磨損、耐衝擊，使用壽命長；本專利公布的結構很完整，主要部件的結構及功能都有描述，因此實現起來較容易，也容易維護和保養；由於採用了導向體、限位裝置和安裝座三重限位關係，易定位，操作方便，定位精準；而且該裝置主要用於混凝土構件自動化成型裝置的轉運託盤的裝卸，由於其夾持力可控，運行平穩、不搖晃，並設有緩衝用的彈簧裝置，因此在轉運過程中不會發生傾斜和搖晃，因此不會破壞混凝土構件物料的型制及完整性，提升了轉運託盤的使用效果及質量穩定性；採用了彎折橫臂，可以在旋轉過程中繞過工作檯的立柱，實用性強；還設置有防錯機構，可以在設備故障、程序設置錯誤或移動方向上有異物導致的夾持力超額或工作盤向下過移動時，及時制動，保護設備和轉運託盤，可以保證設備的使用性能和安全性，提升設備的使用壽命，具體為：設置在軸線相互垂直的兩個金屬執行機構的彈簧與構件主體中間的兩個壓力檢測裝置可以檢測到夾持動作進行過程中用於夾持的金屬執行機構受到的阻力，當大於閥值時說明受到了惡性的阻礙或對轉運託盤的夾持力設置過高，為防止其變形，妨礙使用，設置在橫臂與工作盤之間的壓力檢測裝置可以檢測到工作盤下降過程中受到的阻力，當大於閥值時說明受到了惡性的阻礙或位移量設置錯誤導致工作盤向下過位移，當任一壓力檢測裝置反饋壓力大於預設的閥值時，自動緊急制動開關立即啟動，終止動作，避免錯誤操作或突然情況帶來的設備損壞，進一步延長設備壽命。

附圖說明

圖1是本發明的主視圖；

圖2是本發明的俯視圖；

圖3是工作盤的仰視圖。

圖中：安裝座1、升降裝置2、支撐體3 、運動體4、導向體5、旋轉機構6、限位裝置7、轉動套8、基座9、工作盤10、減速電機11、輪軸12、橫臂13、氣缸14、構件主體15、彈簧16、構件功能端17、滑梁18、壓力檢測裝置19。

具體實施方式

實施例1：

一種混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手，包括基座9、安裝在基座9上的旋轉機構6、安裝在旋轉機構6上的升降機構、安裝在升降機構上的橫臂13、安裝在橫臂13上的夾持機構、動力機構、傳動機構和PLC控制系統，其中：所述升降機構包括導向體5、支撐體3和運動體4；所述旋轉機構6包括輪軸12、與輪軸12匹配的轉動套8、設置在轉動套8上的限位裝置7及用於安裝升降裝置2的安裝座1；所述夾持機構包括工作盤10、設置在工作盤10上的金屬抓取機構，其中金屬抓取機構包括四道滑梁18、與滑梁18匹配的金屬執行機構；所述四道滑梁18呈十字形結構；所述金屬執行機構包括構件主體15和與構件主體15匹配的構件功能端17，該構件功能端17採用5CrNiMo製作，其整體硬度範圍45-51HRC；所述構件主體15與構件功能端17中間設置有彈簧16，該彈簧16採用VDCrSi製作，其抗拉強度不低於1800Mpa，所述彈簧16的軸線與金屬執行機構的軸線重合；所述動力機構包括連接輪軸12的減速電機11、連接四個金屬執行機構的四個氣缸14和連接運動體4與安裝座1的升降裝置2 ；構件主體15的另一端安裝在氣缸14的輸出端上；PLC控制系統分別與升降裝置2、減速電機11和氣缸14相連接；

所述旋轉升降機械手還集成有防錯機構，所述防錯機構包括自動緊急制動開關、壓力檢測裝置19和防錯控制系統；所述壓力檢測裝置19至少設置有三個，其中兩個分別設置在軸線相互垂直的兩個金屬執行機構的彈簧16與構件主體15中間，另一個設置在橫臂13與工作盤10之間；防錯控制系統分別與自動緊急制動開關和壓力檢測裝置19連接，啟動閥值範圍為1000N。

其工作原理為：當要執行目標動作時，在PLC控制系統裡設置好程序，然後升降機構上升，旋轉機構6帶動工作盤10旋轉至轉運託盤存放平臺；氣缸14收縮，升降機構下降至夾持水平；氣缸14伸展，完成夾持動作，此時彈簧16受力變形，除額外提供穩定的夾持力外還卸荷了不可控的硬機械構件夾緊力；升降機構上升，旋轉機構6帶動工作盤10旋轉至工作平臺中心，彎折的橫臂13正好繞過空間上阻礙的立柱，在導向體5、限位裝置7和安裝座1的限位作用下，空間位置被精確定位；升降機構下降至安裝水平，氣缸14收縮，將轉運託盤精準地匹配至工作平臺上，通過輪廓限位將轉運託盤固定。防錯機構在設備正常運行時不工作，當在設備故障、程序設置錯誤或移動方向上有異物時，由於受到超過閥值的夾持方向或升降方向阻力，可能導致設備或轉運託盤受損時，自動開啟緊急制動，保護設備和轉運託盤，具體為：設置在軸線相互垂直的兩個金屬執行機構的彈簧16與構件主體15中間的兩個壓力檢測裝置19可以檢測到夾持動作進行過程中用於夾持的金屬執行機構受到的阻力，當大於閥值時說明受到了惡性的阻礙（例如機械卡滯）或對轉運託盤的夾持力設置過高，設置在橫臂與工作盤之間的壓力檢測裝置19可以檢測到工作盤下降過程中受到的阻力，當大於閥值時說明受到了惡性的阻礙（例如異物阻擋）或位移量設置錯誤導致工作盤向下過位移，當任一壓力檢測裝置反饋壓力大於預設的閥值（該預設閥值可以根據設備的大小及工作環境進行設置）時，自動緊急制動開關立即啟動，終止動作，下同。

按本實施例生產出的機械手在實際生產過程中，至少可以完成一百萬次抓取、松卸動作；重複定位精度可達0.02mm；通過PLC控制系統設定好程序後，可在30S內完成一個循環的操作，方便快捷，大量地節省了人工；並且，遇錯後防錯機構會控制設備迅速急停，避免設備損壞，設備的使用安全性高、壽命長。

實施例2：

一種混凝土預製轉運託盤裝卸用旋轉升降機械手，包括基座9、安裝在基座9上的旋轉機構6、安裝在旋轉機構6上的升降機構、安裝在升降機構上的橫臂13、安裝在橫臂13上的夾持機構、動力機構、傳動機構和PLC控制系統，其中：所述升降機構包括導向體5、支撐體3和運動體4；所述旋轉機構6包括輪軸12、與輪軸12匹配的轉動套8、設置在轉動套8上的限位裝置7及用於安裝升降裝置2的安裝座1；所述夾持機構包括工作盤10、設置在工作盤10上的真空吸盤；所述動力機構包括連接輪軸12的減速電機11、連接真空吸盤的真空泵和連接運動體4與安裝座1的升降裝置2 ；PLC控制系統分別與升降裝置2、減速電機11和氣缸14相連接；所述旋轉升降機械手還集成有防錯機構，所述防錯機構包括自動緊急制動開關、壓力檢測裝置19和防錯控制系統；所述壓力檢測裝置19至少設置有三個，其中兩個分別設置在真空吸盤下方，另一個設置在橫臂13與工作盤10之間；防錯控制系統分別與自動緊急制動開關和壓力檢測裝置19連接，啟動閥值範圍為3000N。

其工作原理為：當要執行目標動作時，在PLC控制系統裡設置好程序，然後升降機構上升，旋轉機構6帶動工作盤10旋轉至轉運託盤存放平臺；氣缸14收縮，升降機構下降至夾持水平；真空泵工作，將轉運託盤吸附；升降機構上升，旋轉機構6帶動工作盤10旋轉至工作平臺中心，彎折的橫臂13正好繞過空間上阻礙的立柱，在導向體5、限位裝置7和安裝座1的限位作用下，空間位置被精確定位；升降機構下降至安裝水平，真空泵斷開，將轉運託盤精準地匹配至工作平臺上，通過輪廓限位將轉運託盤固定。防錯機構在設備正常運行時不工作，當在設備故障、程序設置錯誤或移動方向上有異物時，由於受到超過閥值的夾持方向或升降方向阻力，可能導致設備或轉運託盤受損時，自動開啟緊急制動，保護設備和轉運託盤。

按本實施例生產出的機械手在實際生產過程中，至少可以完成五十萬次抓取、松卸動作；重複定位精度可達0.02mm；通過PLC控制系統設定好程序後，可在20S內完成一個循環的操作，方便快捷，大量地節省了人工；並且，遇錯後防錯機構會控制設備迅速急停，避免設備損壞，設備的使用安全性高、壽命長。

對所公開的實施例的上述說明，僅為了使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。