一种混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手的制作方法

本发明涉及水泥制品预制成型领域，尤其涉及一种混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手。

背景技术：

目前，几乎所有厂家的混凝土预制构件制品采用的是湿法成型工艺，转运托盘托盘的转运安装还是采用人工的方式，生产效率低下，人工强度大等问题一直是制约行业发展的因素。

在国内已申请的相关专利中，专利《一种升降旋转机械臂》（申请号：201320783535.1，公开日：2014-06-04），公开了一种可以简单实现升降旋转功能的机械臂，但其对夹持构件没有详细描述，而且其并没有针对性的设计元素，因此其专用性不强，由于易磨损部位（夹持构件）没有采用抗疲劳耐磨损的材料，因此使用寿命相对较短，而且由于该专利公布的结构过于简单，很多部件的结构及功能未详述，因此实现起来较困难，也不容易维护和保养；专利《一种吊卸铝箔压块的机械手》（申请号：201520863240.4，公开日：2016-04-13），公开了一种可夹持易损件的升降旋转机械手，但其采用的是绳索吊挂形式放下夹持装置，较难定位，操作不方便，而且该装置如果用于混凝土预制转运托盘装卸，则由于其夹持力方向不够精准，压力之间不平衡，易发生倾斜和摇晃，操作过程中易损坏到转运托盘里转运的成型物料，破坏其完整性；没有弯折横臂，对四角立有支撑柱的工作台不适用。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种专用性强、转运过程平稳、不摇晃和倾斜、操作方便、定位精准、成本低廉、易于实现、寿命长、易于维护保养、适用于四角立有支撑柱的工作台的混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手，包括基座、安装在基座上的旋转机构、安装在旋转机构上的升降机构、安装在升降机构上的横臂、安装在横臂上的夹持机构、动力机构、传动机构和PLC控制系统，其中：

所述升降机构包括支撑体、安装在支撑体上的导向体和固定在导向体上的运动体；所述旋转机构包括轮轴、与轮轴匹配的转动套、设置在转动套上的限位装置及用于安装升降装置的安装座；所述夹持机构包括工作盘、设置在工作盘上的真空吸盘或金属抓取机构，其中金属抓取机构包括四道滑梁、与滑梁匹配的金属执行机构；所述四道滑梁呈十字形结构；所述金属执行机构包括构件主体和与构件主体匹配的构件功能端，所述构件主体与构件功能端中间腔设置有弹簧，所述弹簧的轴线与金属执行机构的轴线重合；所述动力机构包括连接轮轴的减速电机、连接四个金属执行机构的四个气缸或连接真空吸盘的真空泵和连接运动体与安装座的升降装置；构件主体的另一端安装在气缸的输出端上；PLC控制系统分别与升降装置、减速电机和气缸或真空泵相连接；

所述旋转升降机械手还集成有防错机构，所述防错机构包括自动紧急制动开关、压力检测装置和防错控制系统；所述压力检测装置至少设置有三个，其中两个分别设置在轴线相互垂直的两个金属执行机构的弹簧与构件主体中间，另一个设置在横臂与工作盘之间；防错控制系统分别与自动紧急制动开关和压力检测装置连接，启动阀值范围为1000N-3000N。

上述的混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手，其中：所述弹簧优选采用VDCrSi制作，其抗拉强度不低于1800Mpa；

上述的混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手，其中：所述构件功能端优选采用5CrNiMo制作，其整体硬度范围为45-51HRC。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：对夹持构件有详细描述，并且其针对混凝土预制转运托盘装卸的特性设计了十字滑槽和气缸推动夹持的装置，专用性很强，能与混凝土预制转运托盘装卸形成良好的匹配关系；由于易磨损部位（夹持构件）采用了抗疲劳耐磨损的冷作转运托盘钢，缓冲的弹簧用的又是超耐疲劳的油淬回火钢丝，因此耐磨损、耐冲击，使用寿命长；本专利公布的结构很完整，主要部件的结构及功能都有描述，因此实现起来较容易，也容易维护和保养；由于采用了导向体、限位装置和安装座三重限位关系，易定位，操作方便，定位精准；而且该装置主要用于混凝土构件自动化成型装置的转运托盘的装卸，由于其夹持力可控，运行平稳、不摇晃，并设有缓冲用的弹簧装置，因此在转运过程中不会发生倾斜和摇晃，因此不会破坏混凝土构件物料的型制及完整性，提升了转运托盘的使用效果及质量稳定性；采用了弯折横臂，可以在旋转过程中绕过工作台的立柱，实用性强；还设置有防错机构，可以在设备故障、程序设置错误或移动方向上有异物导致的夹持力超额或工作盘向下过移动时，及时制动，保护设备和转运托盘，可以保证设备的使用性能和安全性，提升设备的使用寿命，具体为：设置在轴线相互垂直的两个金属执行机构的弹簧与构件主体中间的两个压力检测装置可以检测到夹持动作进行过程中用于夹持的金属执行机构受到的阻力，当大于阀值时说明受到了恶性的阻碍或对转运托盘的夹持力设置过高，为防止其变形，妨碍使用，设置在横臂与工作盘之间的压力检测装置可以检测到工作盘下降过程中受到的阻力，当大于阀值时说明受到了恶性的阻碍或位移量设置错误导致工作盘向下过位移，当任一压力检测装置反馈压力大于预设的阀值时，自动紧急制动开关立即启动，终止动作，避免错误操作或突然情况带来的设备损坏，进一步延长设备寿命。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是工作盘的仰视图。

图中：安装座1、升降装置2、支撑体3 、运动体4、导向体5、旋转机构6、限位装置7、转动套8、基座9、工作盘10、减速电机11、轮轴12、横臂13、气缸14、构件主体15、弹簧16、构件功能端17、滑梁18、压力检测装置19。

具体实施方式

实施例1：

一种混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手，包括基座9、安装在基座9上的旋转机构6、安装在旋转机构6上的升降机构、安装在升降机构上的横臂13、安装在横臂13上的夹持机构、动力机构、传动机构和PLC控制系统，其中：所述升降机构包括导向体5、支撑体3和运动体4；所述旋转机构6包括轮轴12、与轮轴12匹配的转动套8、设置在转动套8上的限位装置7及用于安装升降装置2的安装座1；所述夹持机构包括工作盘10、设置在工作盘10上的金属抓取机构，其中金属抓取机构包括四道滑梁18、与滑梁18匹配的金属执行机构；所述四道滑梁18呈十字形结构；所述金属执行机构包括构件主体15和与构件主体15匹配的构件功能端17，该构件功能端17采用5CrNiMo制作，其整体硬度范围45-51HRC；所述构件主体15与构件功能端17中间设置有弹簧16，该弹簧16采用VDCrSi制作，其抗拉强度不低于1800Mpa，所述弹簧16的轴线与金属执行机构的轴线重合；所述动力机构包括连接轮轴12的减速电机11、连接四个金属执行机构的四个气缸14和连接运动体4与安装座1的升降装置2 ；构件主体15的另一端安装在气缸14的输出端上；PLC控制系统分别与升降装置2、减速电机11和气缸14相连接；

所述旋转升降机械手还集成有防错机构，所述防错机构包括自动紧急制动开关、压力检测装置19和防错控制系统；所述压力检测装置19至少设置有三个，其中两个分别设置在轴线相互垂直的两个金属执行机构的弹簧16与构件主体15中间，另一个设置在横臂13与工作盘10之间；防错控制系统分别与自动紧急制动开关和压力检测装置19连接，启动阀值范围为1000N。

其工作原理为：当要执行目标动作时，在PLC控制系统里设置好程序，然后升降机构上升，旋转机构6带动工作盘10旋转至转运托盘存放平台；气缸14收缩，升降机构下降至夹持水平；气缸14伸展，完成夹持动作，此时弹簧16受力变形，除额外提供稳定的夹持力外还卸荷了不可控的硬机械构件夹紧力；升降机构上升，旋转机构6带动工作盘10旋转至工作平台中心，弯折的横臂13正好绕过空间上阻碍的立柱，在导向体5、限位装置7和安装座1的限位作用下，空间位置被精确定位；升降机构下降至安装水平，气缸14收缩，将转运托盘精准地匹配至工作平台上，通过轮廓限位将转运托盘固定。防错机构在设备正常运行时不工作，当在设备故障、程序设置错误或移动方向上有异物时，由于受到超过阀值的夹持方向或升降方向阻力，可能导致设备或转运托盘受损时，自动开启紧急制动，保护设备和转运托盘，具体为：设置在轴线相互垂直的两个金属执行机构的弹簧16与构件主体15中间的两个压力检测装置19可以检测到夹持动作进行过程中用于夹持的金属执行机构受到的阻力，当大于阀值时说明受到了恶性的阻碍（例如机械卡滞）或对转运托盘的夹持力设置过高，设置在横臂与工作盘之间的压力检测装置19可以检测到工作盘下降过程中受到的阻力，当大于阀值时说明受到了恶性的阻碍（例如异物阻挡）或位移量设置错误导致工作盘向下过位移，当任一压力检测装置反馈压力大于预设的阀值（该预设阀值可以根据设备的大小及工作环境进行设置）时，自动紧急制动开关立即启动，终止动作，下同。

按本实施例生产出的机械手在实际生产过程中，至少可以完成一百万次抓取、松卸动作；重复定位精度可达0.02mm；通过PLC控制系统设定好程序后，可在30S内完成一个循环的操作，方便快捷，大量地节省了人工；并且，遇错后防错机构会控制设备迅速急停，避免设备损坏，设备的使用安全性高、寿命长。

实施例2：

一种混凝土预制转运托盘装卸用旋转升降机械手，包括基座9、安装在基座9上的旋转机构6、安装在旋转机构6上的升降机构、安装在升降机构上的横臂13、安装在横臂13上的夹持机构、动力机构、传动机构和PLC控制系统，其中：所述升降机构包括导向体5、支撑体3和运动体4；所述旋转机构6包括轮轴12、与轮轴12匹配的转动套8、设置在转动套8上的限位装置7及用于安装升降装置2的安装座1；所述夹持机构包括工作盘10、设置在工作盘10上的真空吸盘；所述动力机构包括连接轮轴12的减速电机11、连接真空吸盘的真空泵和连接运动体4与安装座1的升降装置2 ；PLC控制系统分别与升降装置2、减速电机11和气缸14相连接；所述旋转升降机械手还集成有防错机构，所述防错机构包括自动紧急制动开关、压力检测装置19和防错控制系统；所述压力检测装置19至少设置有三个，其中两个分别设置在真空吸盘下方，另一个设置在横臂13与工作盘10之间；防错控制系统分别与自动紧急制动开关和压力检测装置19连接，启动阀值范围为3000N。

其工作原理为：当要执行目标动作时，在PLC控制系统里设置好程序，然后升降机构上升，旋转机构6带动工作盘10旋转至转运托盘存放平台；气缸14收缩，升降机构下降至夹持水平；真空泵工作，将转运托盘吸附；升降机构上升，旋转机构6带动工作盘10旋转至工作平台中心，弯折的横臂13正好绕过空间上阻碍的立柱，在导向体5、限位装置7和安装座1的限位作用下，空间位置被精确定位；升降机构下降至安装水平，真空泵断开，将转运托盘精准地匹配至工作平台上，通过轮廓限位将转运托盘固定。防错机构在设备正常运行时不工作，当在设备故障、程序设置错误或移动方向上有异物时，由于受到超过阀值的夹持方向或升降方向阻力，可能导致设备或转运托盘受损时，自动开启紧急制动，保护设备和转运托盘。

按本实施例生产出的机械手在实际生产过程中，至少可以完成五十万次抓取、松卸动作；重复定位精度可达0.02mm；通过PLC控制系统设定好程序后，可在20S内完成一个循环的操作，方便快捷，大量地节省了人工；并且，遇错后防错机构会控制设备迅速急停，避免设备损坏，设备的使用安全性高、寿命长。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。