本发明涉及一种码垛机机械手臂平衡预紧系统。
背景技术：
型钢轧制后，经冷却、定尺、矫直后，必须以合乎标准和市场的商品钢材包装规格要求按照一定的模式推码成垛向客户交付产品，以便实现物料的存储、搬运、装卸运输等物流活动。型材高速码垛机械手宜采用摆臂结构，刚性的摆臂能够实现精确控制和定位，这种摆臂结构工作过程如下：驱动元件通过连杆驱动摆臂动作，摆臂可前摆至接钢位吸取成组型钢、回摆至码垛位将型钢码垛成堆。然而该机械结构仍存在以下几个问题：一、摆臂重量大，惯量大，所需驱动力矩较大，摆臂动作迟缓；二、机械系统铰接处存在间隙，摆臂前后摆动过程中会出现抖动现象，定位精度低；三、连杆在摆臂摆动过程中承受较大压力，为避免压杆失稳，连杆直径必须较大，进一步增加动作部件质量，减缓动态响应速度。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种抵消吊臂和/或载荷重量的码垛机机械手臂平衡预紧系统。
为达到上述目的，本发明码垛机机械手臂平衡预紧系统包括机架、与所述机架铰接的吊臂以及用于平衡部分或全部吊臂自重和/或载荷的平衡装置；其中，
所述机架包括竖直段和与所述竖直段连接的水平段，所述吊臂与所述水平段前端铰接；
所述平衡装置包括两端分别与所述吊臂和所述竖直段铰接的弹性机构以及 用于调节弹性机构弹力的调节机构。
进一步地，所述弹性机构包括平衡气缸以及与所述平衡气缸的进气口连通的气包，所述调节机构包括气源以及用于连通起源和气包的气源处理元件；所述平衡气缸的伸缩杆和缸体分别与所述吊臂和所述竖直段铰接。
具体地，所述气包上设置有减压阀或调压阀。
具体地，所述气包上设置有用于测量气包气压的气压表。
进一步地，所述弹性机构对所述吊臂施加的平衡力矩不小于所述吊臂的自重以及载荷对吊臂施加的力矩。
具体地，所述平衡气缸与气包通过平衡管道连通，所述平衡管道上设置有第一阀门，所述气包与所述气源之间通过供气管道连通，所述供气管道上设置有第二阀门。
进一步地，所述弹性机构包括与铰接在所述竖直段上的拐臂，所述拐臂的其中一个臂与平衡气缸的伸缩杆铰接，所述平衡气缸的缸体与所述竖直段铰接，所述拐臂的另一个臂与平衡连杆的一端铰接，所述平衡连杆的另一端与所述吊臂铰接。
具体地，所述弹性机构还包括与所述平衡气缸连通的气包；所述调节机构包括通过气源处理元件与所述气包连通的气源。
具体地，所述拐臂的两个臂的长度比不小于2：1；其中，长臂与所述连杆铰接，短臂与所述平衡气缸的伸缩杆铰接。
具体地，所述平衡连杆对所述吊臂产生的力矩不小于所述吊臂的自重以及负载对所述吊臂产生的力矩。
本发明码垛机机械手臂平衡预紧系统采用平衡装置平衡吊臂和载荷的重量，这样，使吊臂处于一个接近平衡的状态，当吊臂受力时，能够快速响应，快速运动。同时，由于吊臂处于接近平衡的状态，驱动吊臂所需要的力会减小， 使用较小功率的驱动装置就能够驱动吊臂运动。
附图说明
图1是本发明码垛机机械手臂平衡预紧系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示，码垛机机械手臂平衡预紧系统包括机架、与所述机架铰接的吊臂以及用于平衡部分或全部吊臂自重和/或载荷的平衡装置；其中，
所述机架包括竖直段和与所述竖直段连接的水平段，所述吊臂与所述水平段前端铰接；
所述平衡装置包括两端分别与所述吊臂和所述竖直段铰接的弹性机构以及用于调节弹性机构弹力的调节机构。
所述弹性机构包括平衡气缸501以及与所述平衡气缸501的进气口连通的气包510，所述调节机构包括气源516以及用于连通起源和气包510的气源处理元件512；所述平衡气缸501的伸缩杆和缸体分别与所述吊臂和所述竖直段铰接。
所述气包510上设置有减压阀或调压阀。
所述气包510上设置有用于测量气包510气压的气压表511。
所述平衡气缸501与气包510通过平衡管道连通，所述平衡管道上设置有第一阀门，所述气包510与所述气源516之间通过供气管道连通，所述供气管道上设置有第二阀门。
本实施例包括码垛机械手机架1、摆臂2、驱动连杆3、平衡气缸501及其供气系统。所述的摆臂2悬挂于码垛机械手架体1下方，可绕架体1上一轴旋转，所述驱动连杆与摆臂2铰接，在驱动元件的作用下推动摆臂2旋转；所述平衡气缸501安装在摆臂2与架体1之间，在摆臂2动作过程中支撑摆臂自重。
所述供气系统包括气源516、气包510、气压表511、气源处理三元件512、焊接钢管503及球阀513，所述气源516通过异径接头515、焊接钢管514、球阀513及气源处理三元件512将压缩空气储存至气包510，可手动调节球阀513对气包510进行充气，也可调节气包510上的减压阀或调压阀进行放气。
所述气包510上设有气压表511，可实时读取气包510气压值；
所述气缸进气单元502通过焊接钢管503、异径管接头504、焊接钢管505、球阀506、活接头507焊接钢管508以及异径管接头509与气包510连接，可手动关闭或打开球阀506以便控制气包510与平衡气缸501之间的输气通道。
所述气包510放置在码垛机械手架体1侧边或较近处，气包510与气缸之间的球阀506安装在架体1上便于操作的位置。
本实施例码垛机机械手臂平衡预紧系统采用平衡装置平衡吊臂和载荷的重量，这样，使吊臂处于一个接近平衡的状态，当吊臂受力时，能够快速响应，快速运动。同时，由于吊臂处于接近平衡的状态，驱动吊臂所需要的力会减小，使用较小功率的驱动装置就能够驱动吊臂运动。
实施例2
在上述实施例的基础上，所述弹性机构对所述吊臂施加的平衡力矩不小于所述吊臂的自重以及载荷对吊臂施加的力矩。
本实施例的气包510中的压力应满足：一、平衡气缸501的推力产生的平衡力矩略大于摆臂运动过程中自重产生的最大负载阻力矩，二、气包510在整个驱动过程中压力基本不变。
在上述两个条件下，无驱动连杆的作用，摆臂将在平衡气缸501的推力下摆动到最前端位置，因此驱动连杆的受力由原先的受压变为受拉，避免出现压杆失稳现象；摆臂2前摆接钢后，增加了钢材的重量，负载力矩的变大有利于摆臂回摆，驱动连杆的拉力也随之减小；在摆臂2动作过程中，平衡气缸501一直处于推力状态，驱动拉杆一直处于受拉状态，连接部件受力没有换向，从而消除 了铰接处的间隙影响。
根据上述分析，采用本发明可有效平衡摆臂自重，改善拉杆受力条件，提高摆臂响应速度，消除机械系统运动间隙，进而保证摆臂的动作精度。
实施例3
本实施例提供另一种弹性机构的设置方式，所述弹性机构包括与铰接在所述竖直段上的拐臂，所述拐臂的其中一个臂与平衡气缸的伸缩杆铰接，所述平衡气缸的缸体与所述竖直段铰接，所述拐臂的另一个臂与平衡连杆的一端铰接，所述平衡连杆的另一端与所述吊臂铰接。
所述弹性机构还包括与所述平衡气缸连通的气包；所述调节机构包括通过气源处理元件与所述气包连通的气源。
所述拐臂的两个臂的长度比不小于2：1；其中，长臂与所述连杆铰接，短臂与所述平衡气缸的伸缩杆铰接。
所述平衡连杆对所述吊臂产生的力矩不小于所述吊臂的自重以及负载对所述吊臂产生的力矩。
本实施例通过拐臂以及平衡连杆实现吊臂的预紧平衡，这样，能够采用较小的力将吊臂进行平衡，同时，还能够通过拐臂转换气缸弹力的方向，能够将气缸设置在方便的位置。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。