重载锻造操作机器人的制作方法

本发明涉及机器人，具体地，涉及一种重载锻造操作机器人。

背景技术：

随着国民经济发展与基础设施建设的速度越来越快，国内对大型锻造液压机的需求也越来越大，拒不完全统计，仅目前在建的万吨级大型自由锻造液压机就超过十台套，而这些自由锻造液压机都亟需配备与之相应的重载锻造操作机器人。目前随着产业的推进，对重载锻造操作机器人所具有的功能需求变得多样化，例如夹钳机构的伸缩等功能。因此重载锻造操作机器人的多样化开发变得非常重要，这关系到国家工业水平提升的。

经过对现有文献的检索，发现专利申请号为201210420626.9，名称为一种多悬挂杆组合式锻造操作机。该发明专利中整机移动和工件的夹取都是通过机架的行驶在固定轨道上来实现的，该装置只能沿着轨道进行工作，而对于在轨道左右的工件和需要到电炉取的工件，这时需要夹钳具有伸缩功能、水平左右回转功能和平衡夹钳伸长工作时的力矩的功能，该装置不能有效的工作。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种重载锻造操作机器人。

根据本发明提供的重载锻造操作机器人，包括升降机构、夹钳机构、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构、夹钳机构水平回转机构以及移动机构；

其中，所述夹钳机构水平回转机构设置在所述移动机构上；所述升降机构、夹钳机构、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构设置在所述夹钳机构水平回转机构上；

所述移动机构用于带动所述夹钳机构水平回转机构运动；所述夹钳机构水平回转机构用于带动所述升降机构、夹钳机构、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构水平回转；所述夹钳头部竖直面旋转机构用于驱动所述夹钳机构在竖直面内旋转；所述夹钳伸缩机构用于驱动所述夹钳机构的伸缩；所述升降机构用于驱动所述夹钳机构在水平面内升降，进行高度调整。

优选地，所述移动机构包括下端基体、车轮以及链轮；

下端基体上设置有车轮，通过车轮能够在导轨上移动；所述链轮安装在下端基体两侧；所述链轮驱动所述车轮运动。

优选地，所述夹钳机构水平回转机构包括上端基体水平回转环形导轨、下端基体齿轮盘、上端基体小齿轮以及上端基体；

所述下端基体的顶侧面上设置有上端基体水平回转环形导轨，所述上端基体的下端面设置在所述上端基体水平回转环形导轨，能够沿所述上端基体水平回转环形导轨转动；

所述下端基体齿轮盘和上端基体水平回转环形导轨同心安装；

上端基体小齿轮沿所述下端基体齿轮盘周向分布，与所述下端基体齿轮盘啮合；上端基体小齿轮连接上端基体的下侧电动机的输出轴上。

优选地，所述升降机构包括后提升梁、前提升梁、侧移液压缸、前提升梁移动轴、夹钳移动基座、前端提升臂、提升缸活塞杆、俯仰缸体、缓冲保护套、俯仰缸体活塞杆、第一提升缸体以及缓冲液压缸；

前提升梁和后提升梁的后侧两端分别通过上端基体的顶部凹槽连接在上端基体上；提升梁移动轴设置在前提升梁的前侧端，提升梁移动轴通过第一轴承连接前端提升臂的上端；后提升梁的前端横轴通过第二轴承连接俯仰缸体；

前端提升臂的下端、俯仰缸体的俯仰缸体活塞杆分别通过第三轴承、第四轴承连接夹钳移动基座；俯仰缸体用于通过俯仰缸体活塞杆控制夹钳移动基座俯仰；

第一提升缸体的下端连接所述上端基体，第一提升缸体的第一提升活塞杆连接所述后提升梁；第二提升缸体的下端连接所述上端基体，第二提升缸体的第二提升活塞杆连接所述前提升梁；

缓冲保护套设置在夹钳移动基座的底侧面上；前提升梁两侧安装侧移液压缸，侧移液压缸的活塞杆和提升梁移动轴相连；

侧移液压缸和夹钳移动基座底部的液压装置相互配合实现夹钳机构的夹钳基体的左右移动；缓冲液压缸后端安装在夹钳移动基座上，前段端铰接在前端提升臂上。

优选地，所述夹钳机构包括钳连接颈、夹钳、夹钳基体以及移动滑枕

所夹钳连接颈的前端连接夹钳，后端连接夹钳基体；夹钳基体和移动滑枕通过螺栓连接；

移动滑枕设置在夹钳移动基座的导轨上，使夹钳连接颈、夹钳、夹钳基体在夹钳移动基座上沿着导轨前后移动。

优选地，所述夹钳头部竖直面旋转机构包括转向马达、主动小齿轮、夹钳转向轴以及转向大齿轮；

所述转向马达设置在夹钳基体的末端两侧，所述转向马达的输出端与主动小齿轮相连，主动小齿轮与转向大齿轮啮合；所述转向大齿轮设置在所述夹钳基体的后端；

所述夹钳转向轴的一端连接夹钳的外壳，另一端连接所述转向大齿轮；所述转向大齿轮驱动夹钳转动。

优选地，所述夹钳伸缩机构包括夹钳移动油缸、夹钳张闭连接轴以及夹钳张闭直线马达；

夹钳移动油缸安装在夹钳移动基座内部环形底部上；所述夹钳移动油缸29驱动所述夹钳基体在夹钳移动基座上沿着导轨前后移动；

所述夹钳张闭连接轴的一端铰接所述夹钳的钳体，另一端连接所述夹钳张闭直线马达的活塞杆。

优选地，所述夹钳转向轴、夹钳张闭连接轴、夹钳张闭直线马达同心安装。

优选地，还包括平衡块、平衡块活塞杆以及平衡块调节器；

所述上端基体的后端设置有平衡块，平衡块设置在上端基体内侧的导轨上，并与平衡块活塞杆连接；平衡块调节器和平衡块活塞杆相连。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明中重载锻造操作机器人是一种9自由度的移动重载作业机器人，适用范围较广；其中9个自由度包括，升降构两对独立工作提升液压缸、夹钳旋转，夹钳移动基座俯仰，夹钳基座左右移动，夹钳伸缩，夹钳的开合，上端基体旋转和机器人工作过程中平衡调节；本发明的整体移动是通过机架的行驶在固定轨道上来实现的，上端基体可以进行水平回转运动，根据工作需要夹钳可以进行大尺度(2-10米)的伸缩运动，同时夹钳可以绕其钳杆轴线360度旋转，夹钳有升降运动、俯仰运动、小尺度(0.2-0.5米)的前后移动以及左右移动；本发明中液压动力装置提供动力和平衡夹钳伸长工作的力矩。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中升降机构的结构示意图；

图3是本发明中夹钳移动的结构示意图；

图4是本发明中夹钳移动的结构的后视图；

图5是本发明中下端基体的示意图；

图6是本发明中夹钳的剖视图；

图7是本发明中上端基体的局部剖视图；

图8是本发明中上端基体的左视图。

其中：

1为下端基体；2为链轮保护罩；3为上端基体；4为液压动力装置；5为后提升梁；6为前提升梁；7为侧移液压缸；8为前提升梁移动轴；9为夹钳移动基座；10为夹钳连接颈；11为夹钳；12为前端提升臂；13为第二提升活塞杆；14为俯仰缸体；15为缓冲保护套；16为俯仰缸体活塞杆；17为第一提升缸体；18为缓冲液压缸；19为夹钳基体；20为移动滑枕；21为转向马达；22为前提升臂连接轴；23为转向大齿轮；24为主动小齿轮；25为俯仰缸体活塞杆连接轴；26为夹钳转向轴；27为夹钳张闭连接轴；28为夹钳张闭直线马达；29为夹钳移动油缸；30为链轮；31为下端基体齿轮盘；32为上端基体小齿轮；33为上端基体水平回转环形导轨；34为平衡块调节器；35为平衡块活塞杆；36为平衡块；37为车轮。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本实施例中，本发明提供的重载锻造操作机器人，包括升降机构、夹钳机构、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构、夹钳机构水平回转机构以及移动机构；

其中，所述夹钳机构水平回转机构设置在所述移动机构上；所述升降机构、夹钳机构、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构设置在所述夹钳机构水平回转机构上；

所述移动机构用于带动所述夹钳机构水平回转机构运动；所述夹钳机构水平回转机构用于带动所述升降机构、夹钳机构、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构水平回转；所述夹钳头部竖直面旋转机构用于驱动所述夹钳机构在竖直面内旋转；所述夹钳伸缩机构用于驱动所述夹钳机构的伸缩；所述升降机构用于驱动所述夹钳机构在水平面内升降，进行高度调整。

所述移动机构包括下端基体1、车轮37以及链轮30、

下端基体1上设置有车轮37，通过车轮37能够在导轨上移动；所述链轮30安装在下端基体两侧；所述链轮30驱动所述车轮37运动。

所述夹钳机构水平回转机构包括上端基体水平回转环形导轨33、下端基体齿轮盘31、上端基体小齿轮32、上端基体3；

所述下端基体1的顶侧面上设置有上端基体水平回转环形导轨33，所述上端基体3的下端面设置在所述上端基体水平回转环形导轨33，能够沿所述上端基体水平回转环形导轨33转动；

所述下端基体齿轮盘31和上端基体水平回转环形导轨33同心安装；

上端基体小齿轮32沿所述下端基体齿轮盘31周向分布，与所述下端基体齿轮盘31啮合；上端基体小齿轮32连接上端基体3的下侧电动机的输出轴上。

液压动力装置4固定在上端基体3的后端部；

所述升降机构包括后提升梁5、前提升梁6、侧移液压缸7、前提升梁移动轴8、夹钳移动基座9、前端提升臂12、提升缸活塞杆11、俯仰缸体14、缓冲保护套15、俯仰缸体活塞杆16、第一提升缸体17以及缓冲液压缸18；

前提升梁6和后提升梁5的后侧两端分别通过上端基体3的顶部凹槽连接在上端基体3上；提升梁移动轴8设置在前提升梁6的前侧端，提升梁移动轴8通过第一轴承连接前端提升臂12的上端；后提升梁5的前端横轴通过第二轴承连接俯仰缸体14；

前端提升臂12的下端、俯仰缸体14的俯仰缸体活塞杆16分别通过第三轴承、第四轴承连接夹钳移动基座9；俯仰缸体14用于通过俯仰缸体活塞杆16控制夹钳移动基座9俯仰；

第一提升缸体17的下端连接所述上端基体3，第一提升缸体17的第一提升活塞杆连接所述后提升梁5；第二提升缸体的下端连接所述上端基体3，第二提升缸体的第二提升活塞杆12连接所述前提升梁6；

缓冲保护套15设置在夹钳移动基座9的底侧面上；前提升梁6两侧安装侧移液压缸7，侧移液压缸7的活塞杆和提升梁移动轴8相连。

侧移液压缸7和夹钳移动基座9底部的液压装置相互配合实现夹钳机构的夹钳基体19的左右移动；缓冲液压缸18后端安装在夹钳移动基座9上，前段端铰接在前端提升臂12上。

所述夹钳机构包括钳连接颈10、夹钳11、夹钳基体19以及移动滑枕20；

所夹钳连接颈10的前端连接夹钳11，后端连接夹钳基体19；夹钳基体19和移动滑枕20通过螺栓连接；

移动滑枕20设置在夹钳移动基座9的导轨上，使夹钳连接颈10、夹钳11、夹钳基体19在夹钳移动基座9上沿着导轨前后移动。

所述夹钳头部竖直面旋转机构包括转向马达21、主动小齿轮24、夹钳转向轴26以及转向大齿轮23；

所述转向马达21设置在夹钳基体19的末端两侧，所述转向马达21的输出端与主动小齿轮24相连，主动小齿轮24与转向大齿轮23啮合；所述转向大齿轮23设置在所述夹钳基体19的后端；

所述夹钳转向轴26的一端连接夹钳11的外壳，另一端连接所述转向大齿轮23；所述转向大齿轮23驱动夹钳11转动。

所述夹钳伸缩机构包括夹钳移动油缸29、夹钳张闭连接轴27、夹钳张闭直线马达28；

夹钳移动油缸29安装在夹钳移动基座9内部环形底部上；所述夹钳移动油缸29驱动所述夹钳基体19在夹钳移动基座9上沿着导轨前后移动；

所述夹钳张闭连接轴27的一端铰接所述夹钳11的钳体，另一端连接所述夹钳张闭直线马达28的活塞杆。

所述夹钳转向轴26、夹钳张闭连接轴27、夹钳张闭直线马达28同心安装。

本发明提供的重载锻造操作机器人，还包括平衡块调节器34、平衡块活塞杆35、平衡块36；

所述上端基体3的后端设置有平衡块调节器34，平衡块调节器34设置在上端基体3内侧的导轨上，并与平衡块活塞杆35连接。平衡块36和平衡块活塞杆35相连。

所述平衡块调节器34设置在上端基体3内侧中间位置，车轮37共四个分别安装在下端基体1的两侧。

所述液压动力装置是液压缸组的动力来源，平衡装置有调节锻造操作机器人平衡的功能。

本发明为9自由度装置，9自由度是指有9个独立的运动。

在本实施例中，本发明提供的重载锻造操作机器人的工作过程如下：本发明通过链条带动链轮30，使车轮37在轨道上移动来靠近工件；移动一定距离之后，夹钳移动油缸29推动夹钳基体19前进，使夹钳11到达工件的竖直的位置；通过第二提升活塞杆13上升或者下降调节前提升梁6和后提升梁5的位置带动前提升臂12和俯仰缸体142来控制夹钳11的竖直方向的位置，然后转向马达21工作，带动主动小齿轮24，带动转向大齿轮23，使夹钳11转动到夹钳11最合适的夹取位置；夹钳张闭直线马达28带动夹钳张闭连接轴27使夹钳11张开，进而使夹钳11夹取工件，然后夹钳移动油缸29收缩，夹钳基体19带动夹钳11收回工件；在整个夹钳伸长和缩短的同时，平衡系统根据液压动力装置4液压油的输出情况判断加持过程的力矩变化，进而平衡块调节器33控制平衡块活塞杆35的伸长收缩来控制平衡块36位置，来实现整个装置的平衡。同时前提升梁6两侧的侧移液压缸7活塞杆作用前提升梁移动轴8，提升梁移动轴8连接前端提升臂12，前端提升臂12和和夹钳移动基座9相连，即通过侧移液压缸7的移动实现对对夹钳移动基座9位置的微调。然后链轮30继续工作，使整个机器到达下一个工位，上端基体小齿轮32旋转使上端基体小齿轮32围着下端基体齿轮盘31圆周运动，从而带动上端基体3在上端基体水平回转环形导轨33上进行旋转，当旋转到达工件的方向之后，上端基体小齿轮32停止旋转。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。