一种砖坯码放机器人的制作方法

本发明涉及自动化码坯设备技术领域，尤其是一种砖坯码放机器人。

背景技术：

在目前许多砖厂采用人力配合砖机进行砖坯码放，劳动强度非常大，工作环境恶劣；同时，人工码放不均匀，透气性差，导致蒸砖坯时砖坯受热不均、生熟不一，最终导致成砖质量不稳定。也存在一些砖坯自动码放装置，使用机械手抓取砖坯进行码放，取代人工劳动，然而，其砖坯抓取机械手采用2级齿轮传动并采用坐地安装结构，这样会导致机械手系统体积庞大、重复定位精度低、产生动作偏差，出现砖坯码放不匀，弄破砖坯等问题。同时，坐地固定安装结构占用本来就狭小的砖机、轨道空间，很难同不同高度专机匹配，安装复杂困难，兼容性差，外形臃肿难看。而且，现有的码放机械手采用的是单立柱悬臂结构，受力不均，会导致轨道偏磨，密封破坏，故障率高，维修、保养困难，影响生产效率，大大增加使用成本；后期导致运行精度丧失，漏油等问题，缩短使用寿命；针对上述情况本公司开发了一种专利号201410102646.0所介绍的新的砖坯码放设备及其控制操作方法，但是这种新的码放机械设备仍然存在不足之处，一是机械手的驱动升降部件存在缺陷，在相同的升降行程下占用的安装空间过大；二是砖坯的放置转运的问题，这也是以前的设备存在的最大的问题，那就是砖坯在砖坯码放工作台上进行码放时只能是按一个方向码放，不能进行交叉码放，这样的码放会导致砖坯在转运过程中不能上下一致数量的整齐码放，而且在转运过程中极易由于震动碰撞等原因出现不稳定，发生掉落；三是小机械手由于其连接结构的问题，导致其翻转及升降行程不合理；四是原来的设备中的皮带输送机与机架部分都是分开设置的，这会导致设备在安装定位时容易出现偏差，影响使用。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有的自动化制砖及码放砖坯的设备存在的上述问题，提供一种结构改进新颖，能够显著提升砖坯码放效率以及稳定可靠性高的砖坯码放机器人。

本发明的具体方案是：一种砖坯码放机器人，该砖坯码放机器人与自动制砖机配合设置，以使得砖坯码放机器人能够从自动制砖机上抓取砖坯并进行码放；砖坯码放机器人包括有龙门框架，竖向朝下设置在龙门框架上的大机械手、设置在龙门框架侧部的小机械手以及固定设在龙门框架上的皮带输送机，其中小机械手用于从自动制砖机上抓取砖坯放置在皮带输送机上，龙门框架顶部平行布置有机械手导向杆和机械手平移链条，所述大机械手通过其上安装的链轮与机械手平移链条啮合并采用链轮电机进行驱动平移；所述小机械手倒悬固定于龙门框架上靠近自动制砖机一侧的横梁上；小机械手主体由上至下分为竖直筒体、弧形摆臂、弧形摆臂末端底面上的夹持装置；竖直筒体上装有竖直布置的伺服电机a，伺服电机a的输出端连接水平布置的伺服电机b，伺服电机b的输出端装有弧形摆臂，弧形摆臂的摆动端装有用于夹持砖坯的夹持装置，伺服电机a、伺服电机b均作90°往复转动，以使得弧形摆臂能够在自动制砖机的出砖工位到皮带传送机的接砖工位之间往返做旋转摆动，所述龙门框架内前部地面上装有砖坯交叉垂直码放装置；所述大机械手包括有底座支架，所述底座支架中间设有可上下移动的外立柱，外立柱为中空筒状，外立柱的前后左右四面侧壁与设置在底座支架上的限位滚轮滚动接触，外立柱的外侧壁上还竖向固定设有一根升降驱动齿条，底座支架上设有升降驱动电机，升降驱动电机的输出轴上装有驱动齿轮，该驱动齿轮与所述升降驱动齿条啮合连接；所述外立柱的上端口处还装有一个钢丝滑轮；外立柱内部套装有一内立柱，该内立柱沿外立柱的内壁上下移动，内立柱的底部外壁上固结引出有一根柔性钢丝绳，该柔性钢丝绳穿过内外立柱之间间隙向上绕装在钢丝滑轮上并与底座支架固定连接，所述内立柱的底部装有由夹紧气缸控制动作的砖坯夹爪；所述砖坯交叉垂直码放装置具有井字形底座，井字形底座中心处垂直装有圆柱形传动箱，传动箱的内部通过上下三组轴承装有传动轴，传动轴的下端悬空在井字形底座上方，传动轴上端伸出传动箱并连接有一转动台，工作时转动台上放置有一砖坯码放托盘，传动轴上还装有一传动齿轮；传动箱的下部侧壁上开设有一传动缺口，该传动缺口正对着传动齿轮布置；所述井字形底座上还装有一推动气缸，推动气缸的活塞杆端上装有一根直齿条，所述直齿条穿过传动缺口与传动箱内的传动齿轮啮合连接；推动气缸通过单片机运动控制器控制按预定行程动作；所述传动箱的侧部一侧还设有一双向阻尼装置，该双向阻尼装置用于实现对转动台的旋转动作的缓冲、限位；所述双向阻尼装置包括有设在转动台底部的阻尼板和装在井字形底座上的长方体状阻尼盒，阻尼盒的两边侧壁上同轴布置有两根阻尼销，两阻尼销均是一端置于阻尼盒中另一端伸出，每根阻尼销上位于阻尼盒内部中间处均设置有一个限位台阶，两阻尼销上共同套装有一根阻尼弹簧，阻尼弹簧的两端分别顶在对应侧的限位台阶上；两阻尼销的外端部与所述阻尼板相对应。

本发明中所述外立柱上部四周及外立柱下部与砖坯夹爪之间的区域四周均设置有防尘风琴罩。

本发明中所述限位滚轮分为上下两层，上下层的限位滚轮均是设置在前后左右四个方向上。

本发明中在内立柱的上部端头处还设有安全挡，该安全挡用于防止内外立柱过度伸长发生脱离。

本发明中两阻尼销中远离阻尼板的阻尼销棒身与阻尼盒之间采用螺纹结构进行连接，该阻尼销的外端装有用于扭动调节的螺帽。

本发明中所述传动轴的下端与固定在传动箱上的端面止推轴承连接。

本发明中所述传动箱的外侧壁上位于传动缺口处朝外螺钉固定有一限位轴承，该限位轴承贴着直齿条的背面滚动。

本发明中所述转动台为圆形，转动台的底面与地面保持平齐设置。

本发明中所述皮带输送机与龙门框架之间通过一用于高度调节的调节支架相连接。

本发明中所述调节支架并排设有两组，两组调节支架对应支撑皮带输送机的两端；每组调节支架均由两根并排布置的调节螺栓及与每根调节螺栓相匹配的锁紧螺母组成，其中调节螺栓的头端通过锁紧螺母紧固连接皮带输送机的底座，调节螺栓的尾端通过锁紧螺母紧固连接固定支架。

本发明的砖坯码放机相对于现有的砖坯码放设备相比，具有以下有益效果：

（1）本发明的大机械手，其水平移动是通过链轮电机带动链轮旋转，进而通过与设在龙门框架上的机械手平移链条实现水平面内的移动，而其竖向升降运动则是通过内立柱和外立柱实现，本发明将传统的整体式升降立柱改为分体式的外立柱和内立柱结合，将内立柱套入外立柱中，由柔性钢丝绳通过钢丝滑轮传递动力，柔性钢丝绳的一端固定在底座支架上，另一端吊住内立柱底部，而钢丝滑轮则固定在外立柱上端口处，这样当升降驱动电机带动驱动齿轮及升降驱动齿条上升或下降时，外立柱就会做升降运动，外立柱升降的同时内立柱也会沿外立柱同步做升降运动，但是其行程只需要原来整体升降行程的一半就能实现原结构的功能，这样整机的安装高度就可以降低为原高度的1/2，达到降低整机安装高度的目的，也节约了安装空间。

（2）本发明中当制砖系统中的大机械手在砖坯码放工作台上码好一层砖坯之后，大机械手回到皮带输送机上方等待下一个抓取动作的时间间隔中，单片机运动控制器按程序预先设置好的发出电控制信号，相关电磁阀动作（电磁阀和气源部分附图中未示出），推动气缸动作，使得直齿条动作并带动传动齿轮及转动轴转动，然后使得砖坯码放托盘动作做90°角旋转，就可以使得后面一层的砖坯改换为垂直90°交错放置；齿条每间隔一层往复运动一次，砖坯码放托盘就做90°旋转，从而实现每隔一层码砖坯方向旋转90°，达到垂直交叉码砖坯的目的；本发明中的双向阻尼装置是用来克服齿轮齿条间隙辅助90°精确定位的作用；这样的砖坯交叉垂直码放装置能够将砖坯平稳可靠的码放起来，十分方便于运输和搬运。

（3）本发明中由于伺服电机b的输出轴与所述夹持装置之间采用弧形摆臂连接，这样就能够使得夹持装置实现较大幅度的转换行程，基本实现无需升降就能够将所夹持的砖坯进行角度转换。

（4）本发明中将皮带输送机与龙门框架连成一体制造设计，这样有利于安装调试的方便，提高安装调试效率，同时有利于设备运行的稳定性。

本发明结构设计简单实用，相较于现有的码砖坯机械设备，砖坯码放更加稳定可靠高效，具有很好的实际使用及推广价值。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的俯视方向结构示意图；

图3是本发明中大机械手主视方向结构示意图；

图4是图3的俯剖结构示意图；

图5是本发明中水泥砖坯交叉码放旋转装置主剖结构示意图；

图6是图5的俯视方向结构示意图；

图7是本发明中水泥砖坯交叉码放旋转装置使用状态示意图；

图8是本发明中小机械手结构示意图；

图9是本发明中皮带输送机结构示意图；

图10是本发明中夹持装置结构示意图。

图中：1—大机械手，2—链轮电机，3—小机械手，4—砖坯，5—自动制砖机，6—砖坯交叉垂直码放装置，7—皮带输送机，8—龙门框架，9—调节支架，10—接近开关，11—机械手导向杆，12—机械手平移链条，13—限位滚轮，14—底座支架，15—钢丝滑轮，16—柔性钢丝绳，17—防尘风琴罩，18—驱动齿轮，19—链轮，20—升降驱动齿条，21—外立柱，22—内立柱，23—砖坯夹爪，24—夹紧气缸，25—安全挡，26—升降驱动电机，27—转动台，28—砖坯码放托盘，29—转动轴承，30—传动轴，31—传动箱，32—传动齿轮，33—端面止推轴承，34—井字形底座，35—限位轴承，36—直齿条，37—推动气缸，38—螺帽，39—螺纹结构，40—阻尼弹簧，41—阻尼盒，42—限位台阶，43—阻尼销，44—阻尼板，45—竖直筒体，46—伺服电机b，47—弧形摆臂，48—夹持装置，49—传送皮带，50—气缸，51—电磁阀，52—夹持板，53—伺服电机a。

具体实施方式

参见图1-图10，本发明是一种砖坯码放机器人，该砖坯码放机器人与自动制砖机5配合设置，以使得砖坯码放机器人能够从自动制砖机上抓取砖坯并进行码放；砖坯码放机器人包括有龙门框架8，竖向朝下设置在龙门框架上的大机械手1、设置在龙门框架侧部的小机械手3以及固定设在龙门框架上的皮带输送机7，其中小机械手用于从自动制砖机上抓取砖坯放置在皮带输送机上，龙门框架顶部平行布置有机械手导向杆11和机械手平移链条12，所述大机械手通过其上安装的链轮19与机械手平移链条啮合并采用链轮电机2进行驱动平移；所述小机械手倒悬固定于龙门框架上靠近自动制砖机一侧的横梁上；小机械手主体由上至下分为竖直筒体45、弧形摆臂47、弧形摆臂末端底面上的夹持装置48；竖直筒体上装有竖直布置的伺服电机a53，伺服电机a的输出端连接水平布置的伺服电机b46，伺服电机b的输出端装有弧形摆臂，弧形摆臂的摆动端装有用于夹持砖坯的夹持装置，伺服电机a、伺服电机b均作90°往复转动，以使得弧形摆臂能够在自动制砖机的出砖工位到皮带传送机的接砖工位之间往返做旋转摆动，所述龙门框架内前部地面上装有砖坯交叉垂直码放装置6；所述大机械手包括有底座支架14，所述底座支架中间设有可上下移动的外立柱21，外立柱为中空筒状，外立柱的前后左右四面侧壁与设置在底座支架上的限位滚轮13滚动接触，外立柱的外侧壁上还竖向固定设有一根升降驱动齿条20，底座支架上设有升降驱动电机26，升降驱动电机的输出轴上装有驱动齿轮18，该驱动齿轮与所述升降驱动齿条啮合连接；所述外立柱的上端口处还装有一个钢丝滑轮15；外立柱内部套装有一内立柱22，该内立柱沿外立柱的内壁上下移动，内立柱的底部外壁上固结引出有一根柔性钢丝绳16，该柔性钢丝绳穿过内外立柱之间间隙向上绕装在钢丝滑轮上并与底座支架固定连接，所述内立柱的底部装有由夹紧气缸24控制动作的砖坯夹爪23；所述砖坯交叉垂直码放装置具有井字形底座34，井字形底座中心处垂直装有圆柱形传动箱31，传动箱的内部通过上下三组轴承装有传动轴30，传动轴的下端悬空在井字形底座上方，传动轴上端伸出传动箱并连接有一转动台27，工作时转动台上放置有一砖坯码放托盘28，传动轴上还装有一传动齿轮32；传动箱的下部侧壁上开设有一传动缺口，该传动缺口正对着传动齿轮布置；所述井字形底座上还装有一推动气缸37，推动气缸的活塞杆端上装有一根直齿条36，所述直齿条穿过传动缺口与传动箱内的传动齿轮啮合连接；推动气缸通过单片机运动控制器控制按预定行程动作；所述传动箱的侧部一侧还设有一双向阻尼装置，该双向阻尼装置用于实现对转动台的旋转动作的缓冲、限位；所述双向阻尼装置包括有设在转动台底部的阻尼板44和装在井字形底座上的长方体状阻尼盒41，阻尼盒的两边侧壁上同轴布置有两根阻尼销43，两阻尼销均是一端置于阻尼盒中另一端伸出，每根阻尼销上位于阻尼盒内部中间处均设置有一个限位台阶42，两阻尼销上共同套装有一根阻尼弹簧40，阻尼弹簧的两端分别顶在对应侧的限位台阶上；两阻尼销的外端部与所述阻尼板相对应。

本实施例中的单片机运动控制器是一种用于工业控制的控制电动机的运行方式的专用控制器：比如电动机在由行程开关控制交流接触器而实现电动机拖动物体向上运行达到指定位置后又向下运行，或者用时间继电器控制电动机正反转或转一会停一会再转一会再停，运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制（gmc），单片机运动控制器是可以在市场上直接采购按照说明书使用即可，它是以单片机为核心处理器，例如市场上由深圳市博启能电子有限公司代理销售的系列运动控制器，其控制精度可根据需要进行选择，使用方便。

本实施例中所述外立柱上部四周及外立柱下部与砖坯夹爪之间的区域四周均设置有防尘风琴罩17。

本实施例中所述限位滚轮分为上下两层，上下层的限位滚轮均是设置在前后左右四个方向上。

本实施例中在内立柱的上部端头处还设有安全挡25，该安全挡用于防止内外立柱过度伸长发生脱离。

本实施例中两阻尼销中远离阻尼板的阻尼销棒身与阻尼盒之间采用螺纹结构39进行连接，该阻尼销的外端装有用于扭动调节的螺帽38。

本实施例中所述传动轴的下端与固定在传动箱上的端面止推轴承33连接。

本实施例中所述传动箱的外侧壁上位于传动缺口处朝外螺钉固定有一限位轴承35，该限位轴承贴着直齿条的背面滚动。

本实施例中所述转动台为圆形，转动台的底面与地面保持平齐设置。

本实施例中所述皮带输送机与龙门框架之间通过一用于高度调节的调节支架9相连接。

本实施例中所述调节支架并排设有两组，两组调节支架对应支撑皮带输送机的两端；每组调节支架均由两根并排布置的调节螺栓及与每根调节螺栓相匹配的锁紧螺母组成，其中调节螺栓的头端通过锁紧螺母紧固连接皮带输送机的底座，调节螺栓的尾端通过锁紧螺母紧固连接固定支架。

本实施例所述皮带输送机由90°双轴输出的行星减速机、主动轮、从动轮和两根并排布置的传送皮带组成；主动轮采用两个带外齿的同步轮，行星减速机的两个输出轴对应同轴连接两个带外齿的同步轮；从动轮采用两个光轮结构的同步轮；传送皮带采用氯丁橡胶基底，上涂覆防滑软胶，传送皮带底下加承重托板；在皮带输送机的输入端设有用于检测砖坯到位信息的接近开关，接近开关与行星减速机构成电气连锁控制。

本发明砖坯码放机的整体实施过程原理：

1）启动制砖机，本砖坯码放机器人整个系统同步启动；小机械手中的夹持装置初始位于皮带输送机上方接砖工位；大机械手初始位置远离皮带运输机，并位于砖坯交叉垂直码放装置和皮带输送机之间的运行轨迹上；2）制砖机进行制砖，在制砖机出砖的同时制砖机间歇停留；与此同时，小机械手末端的夹持装置同步从皮带输送机上方旋转摆动至制砖机出砖位上方，抓取砖坯之后摆动和翻转返回至皮带输送机上方接砖工位，释放砖坯在皮带输送机上后，小机械手再次摆动运行至制砖机出砖工位上方，完成一个工作循环；3）皮带输送机的皮带向背离制砖机的方向移动，留置出下一个空闲接砖工位；4）重复步骤2）-3），直至皮带输送机的皮带上的砖坯依次排满设定长度的整个砖坯队列；5）在步骤4）中砖坯即将排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手向皮带输送机移动；当皮带输送机上砖坯排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手移动至皮带输送机上方并正对整个砖坯队列，之后，大机械手下降抓取整个砖坯队列后提升，然后送至龙门框架下等待的砖坯交叉垂直码放装置上码放；然后，大机械手提升回到初始位置，完成大机械手的一个工作循环；6）大机械手、小机械手按照步骤2）-5)的过程周而复始工作；当砖坯运输小车达到预设的砖坯层数和数量时，制砖机及本砖坯码放机器人系统自动停止作业；满载砖坯的砖坯码放托盘被叉车转运走，再在其上放置空的砖坯码放托盘，放好之后，制砖机及本砖坯码放机器人整个系统自动启动，恢复正常工作；如此不断循环。

上述过程中小机械手工作时按以下动作进行：小机械手上的弧形摆臂带动夹持装置，同步从皮带输送机上方位置绕竖直方向摆动90度运行至制砖机出砖位上方，之后弧形摆臂带动夹持装置抓取砖坯；抓取砖坯后的夹持装置随弧形摆臂绕弧形摆臂自身轴线翻转90度，翻转同时，弧形摆臂摆动返回至皮带输送机上方的接砖工位，然后夹持装置释放砖坯将砖坯放置在皮带输送机上，之后小机械手的弧形摆臂再次摆动运行至制砖机出砖位上方，完成一个工作循环；在此过程中，位置探测装置随时检测弧形摆臂的摆动位置是否达到设定要求。

上述过程中的大机械手，其水平移动是通过链轮电机带动链轮旋转，进而通过与设在龙门框架上的机械手平移链条实现水平面内的移动，而其竖向升降运动则是通过内立柱和外立柱实现，本发明将传统的整体式升降立柱改为分体式的外立柱和内立柱结合，将内立柱套入外立柱中，由柔性钢丝绳通过钢丝滑轮传递动力，柔性钢丝绳的一端固定在底座支架上，另一端吊住内立柱底部，而钢丝滑轮则固定在外立柱上端口处，这样当升降驱动电机带动驱动齿轮及升降驱动齿条上升或下降时，外立柱就会做升降运动，外立柱升降的同时内立柱也会沿外立柱同步做升降运动，但是其行程只需要原来整体升降行程的一半就能实现原结构的功能，这样整机的安装高度就可以降低为原高度的1/2，达到降低整机安装高度的目的，也节约了安装空间。

上述工作过程中的砖坯交叉垂直码放装置工作原理：当制砖系统中的大机械手在砖坯码放托盘上码好一层砖坯之后，大机械手回到皮带输送机上方等待下一个抓取动作的时间间隔中，单片机运动控制器按程序预先设置好的发出电控制信号，相关电磁阀动作（电磁阀和气源部分附图中未示出），推动气缸动作，使得直齿条动作并带动传动齿轮及传动轴转动，然后使得砖坯码放托盘动作做90°角旋转，就可以使得后面一层的砖坯改换为垂直90°交错放置；齿条每间隔一层往复运动一次，砖坯码放工作台就做90°旋转，从而实现每隔一层码砖坯方向旋转90°，达到垂直交叉码砖坯的目的；本发明中的双向阻尼装置是用来克服齿轮齿条间隙辅助90°精确定位的作用；这样的砖坯交叉垂直码放装置能够将砖坯平稳可靠的码放起来，十分方便于运输和搬运。

上述实施例只是本发明的一种较佳实施例而已，任何采用上述方案做出的改进或等同变换，均属于本发明的权利要求保护范围。