一种镜像布置升降装置的重载锻造操作机器人的制作方法

本发明涉及重载锻造操作机器人，具体是一种镜像布置升降装置的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大型锻造操作机。但是由于国内并没有完全掌握1600kN级以上级大型锻造操作机的核心技术，而国外对这项技术又进行技术封锁，只能依赖进口的现状严重地制约妨碍了国内相关行业的发展。目前随着产业的推进，大型锻造操作机器人逐渐完善，但是对锻造机器人需求变得多样化，例如企业要求夹钳机构具有伸缩功能、前后提升梁同步提升等。因此锻造机器人的多样化普及变得非常重要，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。该发明通过它的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，该装置前后提升梁是分别用两套油缸系统控制的，很难保证前后提升梁同步提升。另外，它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：

本发明的目的在于提供一种镜像布置升降装置的重载锻造操作机器人，两个提升梁布置为镜像方式，两个提升梁用两对拉杆连接起来，同时两对拉杆上固定滑块来连接主升降装置的提升活塞杆，同时镜像布置能够提高工作装置的刚度，能够节省空间使得机架内部可以布置杠杆升降机构；升降装置由能够一对提升缸带动两对拉杆升降，进而实现简洁控制前后提升梁的升降；其中主升降装置采用并联杠杆结构达到省力节能的目的；镜像布置提升梁可以避免工作过程中提升梁和升降装置干涉。同时镜像布置能够提高工作装置的刚度，能够节省机架空间使得机架内部可以布置杠杆升降机构。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种镜像布置升降装置的重载锻造操作机器人，包括机架、升降装置、夹钳、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构、上端基体水平回转机构、下端基体移动机构和夹钳工作力矩平衡机构，所述升降装置包括杠杆升降省力机构和次升降机构，机架包括下端基体、链轮保护罩、上端基体、液压动力装置、后提升梁、前提升梁、夹钳移动基座、夹钳连接颈、夹钳、前端提升臂、俯仰缸体活塞杆、俯仰缸体、上端基体水平回转环形导轨和车轮，所述升降装置安装在机架的上端，一端固定在机架上的前提升梁上，与液压动力装置的活塞杆一端相连；下端基体通过车轮在上端基体水平回转环形导轨上进行移动，上端基体通过上端基体水平回转环形导轨与下端基体滑动连接，液压动力装置通过螺栓安装固定在上端基体的尾部，前提升梁和后提升梁的末端通过上端基体的顶部的凹槽固定到上端基体上，提升梁和后提升梁的前端通过轴承连接前端提升臂和俯仰缸体，前端提升臂和俯仰缸体通过轴承连接夹钳移动基座，夹钳通过夹钳连接颈与夹钳基体相连，链轮保护装置通过螺栓固定在下端基体两侧。

优选地，所述的杠杆升降省力机构包括上端基体、后提升梁、拉杆、提升连接块、前提升梁、前端提升臂、提升活塞杆、提升杆、提升缸体、中间滑动套筒和滑动轴，拉杆两端开有槽型孔，拉杆的数量为两对，每一对两端分别连接前提升梁和后提升梁一侧的两端顶部凸起，所述提升杆与机架上的连接前提升梁和后提升梁的拉杆上滑动的提升连接块焊接一起，另一端通过轴承与滑动轴相连形成转动副，中间滑动套筒与滑动轴配合形成移动副，滑动轴一端通过轴承和提升杆通过轴承相连形成转动副，另一端与提升缸体的活塞杆通过轴承相连形成转动副，提升缸体的另一端和上端基体相连形成转动副；次提升臂与前提升臂连接轴相连，随着提升过程中，滑动轴在滑动套筒滑动，实时调整杠杆支点，实现自适应工作状态，既能达到省力，即省一半的力以上，又能避免升降运动过程中的干涉。

优选地，所述的次升降机构包括前提升梁、侧移液压缸活塞杆、前提升梁移动轴、前端提升臂、提升杆、俯仰缸体、缓冲保护套、俯仰缸体活塞杆、杠杆套、提升缸体、液压缓冲缸、滑动轴、提升缸体活塞杆；前提升梁移动轴安装在前提升梁的前端，前提升梁移动轴和后提升梁的前端通过轴承连接前端横轴提升臂和俯仰缸体，前端提升臂和俯仰缸体活塞杆通过轴承连接夹钳移动基座；前端提升臂一端和夹钳伸缩装置连接形成转动副，俯仰缸体活塞杆和俯仰缸体构成俯仰液压缸，控制夹钳移动基座俯仰，缓冲保护套安装在夹钳移动基座的底端，前提升梁两侧安装侧移液压缸，侧移液压缸的活塞杆和前提升梁移动轴相连，前提升梁移动轴安装在前提升梁的前端，侧移液压缸和夹钳移动基座底部的俯仰缸体活塞杆连接轴上的液压装置相互配合实现夹钳基体的左右移动，缓冲液压缸末端安装在夹钳移动基座上，首端铰接在前端提升臂上。

优选地，所述夹钳伸缩机构包括夹钳移动基座、夹钳连杆、夹钳、缓冲保护套、夹钳基体、可移动滑枕、转向马达、前提升臂连接轴、转向大齿轮、主动小齿轮、俯仰缸体活塞杆连接轴；夹钳和夹钳基体通过夹钳连接颈相连，夹钳基体和移动滑枕通过螺栓连接，移动滑枕安装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移动；转向马达固定在夹钳基体的末端两侧，输出端与主动小齿轮相连，主动小齿轮与转向大齿轮啮合；前提升臂连接轴安装在夹钳移动基座的底端，俯仰缸体活塞杆连接轴安装在夹钳移动底座的底端，缓冲保护套的后面。

优选地，所述夹钳头部竖直面转机构包括转向大齿轮、主动小齿轮、夹钳转向轴、夹钳伸缩轴、夹钳伸缩直线马达，夹钳移动油缸；向大齿轮和夹钳伸缩直线马达同心安装，夹钳移动油缸安装在夹钳移动基座内部环形底部上，夹钳转向轴、夹钳伸缩轴、夹钳伸缩直线马达同心安装。

优选地，所述上端基体水平回转机构包括下端基体、包括链轮、下端基体齿轮盘、上端基体小齿轮、上端基体水平回转环形导轨；下端基体顶端焊接上端基体水平回转环形导轨，下端基体齿轮盘和上端基体水平回转环形导轨同心安装，上端基体小齿轮均布在下端基体齿轮盘圆周上，并固定安装在上端基体底部的电动机上，链轮安装在下端基体两侧。

优选地，所述夹钳工作力矩平衡机构包括上端基体、平衡块、平衡块活塞杆、平衡块调节器；上端基体尾部内部安装有平衡块，平衡块安装在上端基体内部的导轨上，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。

优选地，所述车轮的数量为四个，分别安装在下端基体1的两侧。

优选地，所述提升缸体的数量为两个。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

两个提升梁布置为镜像方式，节省空间，提高工作装置的刚度。升降装置能够由一对提升缸带动两对拉杆升降，进而实现简单、同步地控制前后提升梁的升降。其中主升降装置采用并联杠杆结构达到省力节能的目的,同时镜像布置能够提高工作装置的刚度，能够节省机架空间使得机架内部可以布置杠杆升降机构；它的整机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(4-5米)的伸缩运动，同时可以绕钳杆轴线360度旋转，钳杆有升降运动、俯仰运动、小尺度(0.2-0.5米)的前后移动以及左右移动。该重载锻造操作机器人装置前后提升梁的升降是用一套油缸系统控制的，能保证前后提升梁的升降的同步性，对提高重载锻造操作机器人的提升精度非常有益。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图。

图2为本发明实施例中升降装置、夹钳和夹钳伸缩机构的连接结构示意图。

图3为本发明实施例中夹钳伸缩机构的结构示意图。

图4为图3的后视图。

图5为本发明实施例中下端基体的示意图；

图6为本发明实施例中夹钳的剖视图；

图7为本发明实施例中上端基体的局部剖视图；

图8为本发明实施例中上端基体的左视图

图9为本发明实施例中杠杆升降省力机构的结构示意图。

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。

如图1-图9所示，本发明实施例提供了一种镜像布置升降装置的重载锻造操作机器人，包括机架、升降装置、夹钳、夹钳伸缩机构、夹钳头部竖直面旋转机构、上端基体水平回转机构、下端基体移动机构和夹钳工作力矩平衡机构，所述升降装置包括杠杆升降省力机构和次升降机构，机架包括下端基体1、链轮保护罩2、上端基体3、液压动力装置4、后提升梁5、前提升梁8、夹钳移动基座11、夹钳连接颈12、夹钳13、前端提升臂14、俯仰缸体活塞杆19、俯仰缸体15、上端基体水平回转环形导轨35和车轮39，所述升降装置安装在机架的上端，一端固定在机架上的前提升梁5上，与液压动力装置4的活塞杆一端相连；下端基体1通过车轮39在上端基体水平回转环形导轨35上进行移动，上端基体3通过上端基体水平回转环形导轨35与下端基体1滑动连接，液压动力装置4通过螺栓安装固定在上端基体3的尾部，前提升梁8和后提升梁5的末端通过上端基体3的顶部的凹槽固定到上端基体3上，提升梁6和后提升梁5的前端通过轴承连接前端提升臂14和俯仰缸体15，前端提升臂14和俯仰缸体15通过轴承连接夹钳移动基座11，夹钳13通过夹钳连接颈12与夹钳基体21相连，链轮保护装置2通过螺栓固定在下端基体1两侧。

所述的杠杆升降省力机构包括上端基体3、后提升梁5、拉杆6、提升连接块7、前提升梁8、前端提升臂14、提升活塞杆15、提升杆、提升缸体18、中间滑动套筒40和滑动轴41，拉杆6两端开有槽型孔，拉杆6的数量为两对，每一对两端分别连接前提升梁8和后提升梁58一侧的两端顶部凸起，所述提升杆与机架上的连接前提升梁8和后提升梁5的拉杆6上滑动的提升连接块7焊接一起，另一端通过轴承与滑动轴41相连形成转动副，中间滑动套筒40与滑动轴41配合形成移动副，滑动轴41一端通过轴承和提升杆通过轴承相连形成转动副，另一端与提升缸体18的活塞杆通过轴承相连形成转动副，提升缸体18的另一端和上端基体3相连形成转动副；次提升臂14与前提升臂连接轴24相连，随着提升过程中，滑动轴在滑动套筒滑动，实时调整杠杆支点，实现自适应工作状态，既能达到省力，即省一半的力以上，又能避免升降运动过程中的干涉。

所述的次升降机构包括前提升梁8、侧移液压缸活塞杆、前提升梁移动轴10、前端提升臂14、提升杆、俯仰缸体15、缓冲保护套16、俯仰缸体活塞杆19、杠杆套、提升缸体18、液压缓冲缸17、滑动轴41、提升缸体活塞杆40；前提升梁移动轴10安装在前提升梁8的前端，前提升梁移动轴10和后提升梁5的前端通过轴承连接前端横轴提升臂10和俯仰缸体15，前端提升臂14和俯仰缸体活塞杆19通过轴承连接夹钳移动基座11；前端提升臂14一端和夹钳伸缩装置连接形成转动副，俯仰缸体活塞杆19和俯仰缸体15构成俯仰液压缸，控制夹钳移动基座11俯仰，缓冲保护套16安装在夹钳移动基7座的底端，前提升梁8两侧安装侧移液压缸9，侧移液压缸9的活塞杆和前提升梁移动轴10相连，前提升梁移动轴10安装在前提升梁8的前端，侧移液压缸9和夹钳移动基座11底部的俯仰缸体活塞杆连接轴27上的液压装置相互配合实现夹钳基体21的左右移动，缓冲液压缸19末端安装在夹钳移动基座11上，首端铰接在前端提升臂14上。

如图3-图4所示，所述夹钳伸缩机构包括夹钳移动基座11、夹钳连杆8、夹钳13、缓冲保护套16、夹钳基体21、可移动滑枕22、转向马达23、前提升臂连接轴24、转向大齿轮25、主动小齿轮26、俯仰缸体活塞杆连接轴27；夹钳13和夹钳基体21通过夹钳连接颈12相连，夹钳基体21和移动滑枕18通过螺栓连接，移动滑枕18安装在夹钳移动基座11的导轨上，使夹钳连接颈12、夹钳13、夹钳基体21在夹钳移动基座11上沿着导轨移动；转向马达23固定在夹钳基体21的末端两侧，输出端与主动小齿轮26相连，主动小齿轮26与转向大齿轮25啮合；前提升臂连接轴24安装在夹钳移动基座11的底端，俯仰缸体活塞杆连接轴27安装在夹钳移动基座11的底端，缓冲保护套16的后面。

所述夹钳头部竖直面转机构包括转向大齿轮25、主动小齿轮26、夹钳转向轴28、夹钳伸缩轴29、夹钳伸缩直线马达30，夹钳移动油缸31；向大齿轮21和夹钳伸缩直线马达30同心安装，夹钳移动油缸31安装在夹钳移动基座11内部环形底部上，夹钳转向轴28、夹钳伸缩轴29、夹钳伸缩直线马达30同心安装。

所述上端基体水平回转机构包括下端基体1、包括链轮32、下端基体齿轮盘33、上端基体小齿轮34、上端基体水平回转环形导轨35；下端基体顶端焊接上端基体水平回转环形导轨35，下端基体齿轮盘33和上端基体水平回转环形导轨35同心安装，上端基体小齿轮34均布在下端基体齿轮盘33圆周上，并固定安装在上端基体底部的电动机上，链轮32安装在下端基体两侧。

所述夹钳工作力矩平衡机构包括上端基体3、平衡块36、平衡块活塞杆37、平衡块调节器38；上端基体3尾部内部安装有平衡块36，平衡块36安装在上端基体3内部的导轨上，并与平衡块活塞杆37连接，平衡块调节器38和平衡块活塞杆37相连。

所述上端基体3内部中间位置安装有平衡块，车轮39共四个，分别安装在下端基体1的两侧。

所述提升缸体18的数量为两个。

在本实施例中，本发明提供的重载锻造操作机器人工作过程如下：整个设备通过链条带动链轮32，使得设备上的车轮39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31推动夹钳基体21前进，使夹钳13到达工件的竖直的位置，通过提升活塞杆上升或者下降调节前提升梁8和后提升梁5的位置，带动前提升梁移动轴10和后提升臂12来控制夹钳的竖直方向的位置，同时拉杆两端开有槽孔，可以保证前后提升梁顺利上升或者下降。然后转向马达23工作，带动主动小齿轮26，带动转向大齿轮25，使夹钳转动到夹钳13最合适的夹钳位置，夹钳伸缩直线马达30带动夹钳夹钳伸缩轴29使夹钳13张开，进而使夹钳13夹取工件，然后夹钳移动油缸31收缩，夹钳基体21带动夹钳13收回工件，在整个夹钳伸长和缩短的同时，平衡系统根绝液压动力装置4液压油的输出情况判断加持过程的力矩变化，进而平衡调节器控制平衡块活塞杆37的伸长收缩来控制平衡块36位置，来实现整个装置的平衡。然后链轮32继续工作，使整个机器到达下一个工位，上端基体小齿轮34旋转使上端基体小齿轮34围着下端基体齿轮盘33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35上进行旋转，当旋转到达工件的方向之后，上端基体小齿轮34停止旋转。然后夹钳移动油缸31推动夹钳基体21前进，使夹钳13到达工件的竖直的位置，通过提升缸体17推动活塞杆，进而作用滑动轴41，滑动轴41和中间滑动套筒40形成杠杆，放大了提升缸体17的作用力，同时杠杆升降机构能够自适应调整，随着提升过程中，滑动轴41在滑动套筒40滑动，实时调整杠杆支点，来控制夹钳的竖直方向的位置，既能达到省力，即省一半的力以上，又能避免升降运动过程中的干涉。然后转向马达23工作，带动主动小齿轮26，带动转向大齿轮25，使夹钳转动到夹钳13最合适的夹钳位置，夹钳伸缩直线马达30带动夹钳夹钳伸缩轴29使夹钳13张开，进而使夹钳13放置工件，然后夹钳移动油缸31收缩，夹钳基体21带动夹钳13收回夹钳13，在整个夹钳伸长和缩短的同时，平衡系统根绝液压动力装置4液压油的输出情况判断加持过程的力矩变化，进而平衡调节器控制平衡块活塞杆37的伸长收缩来控制平衡块36位置，来实现整个装置的平衡。

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。