一种龙门式桁架机械手的制作方法

本发明属于机械手，具体涉及一种龙门式桁架机械手。

背景技术

行车是人们对桥式起重机的俗称，它的特点是可以使挂在吊钩或者其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移，依靠起升机构，桁架运行机构等的配合动作，可使重物在一定的立方型空间内起升和搬运。在大型工业车间，货运港口，货运中心，大型行车是必不可少的，大型货物工件的搬运放置，都离不开行车。而且随着工业发展，企业对于大跨度重载桥式起重机的需求也在增加。重载大跨度往往就意味着大挠度大偏差和低精度。所以在保证高精度的前提下实现大跨度重载的桁架行车，对完善工业体系，提高行业效率，有着重大意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大跨距重载精度高的龙门式桁架机械手。

实现本发明目的的技术方案是：

本发明提供的龙门式桁架机械手，包括通过立柱设有两根平行轨道的桁架、横跨在所述两根平行轨道上的移动梁、设在所述移动梁上且与移动梁垂直的竖梁、设在所述竖梁下端的旋转装置，所述移动梁的两端分别设有独立的行走装置沿所述轨道同步行走，所述移动梁的一端固定在行走装置上，另一端在梁的轴向与行走装置活动配合。

所述行走装置包括沿所述轨道滑动的滑块和伺服电机，所述伺服电机通过减速机驱动齿轮与安装在轨道上的齿条配合驱动所述滑块滑动。

所述旋转装置包括与所述竖梁固定连接的减速伺服电机、与减速伺服电机固定连接的可转动的法兰盘、所述竖梁固定连接的气缸，与气缸固定连接用于将所述法兰盘限位的插销。

本发明的有益效果：

1、本发明可实现x，y，z三个方向的快速平移和z轴末端的转动,运动灵活无死角，工作效率高。

2、由于移动梁的一端固定在行走装置上，另一端在梁的轴向与行走装置活动配合，使得该梁简化为简支梁模型，热膨胀和张拉预应力都不会在梁内部产生附加的应力，可以显著减少桁架变形，提高精度，提高设备寿命。

3、移动梁的两端分别采用独立的行走装置，实现同步驱动，同步运动。这样的设置可以有效减少行走装置的磨损，提高运动精度。

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明中z轴梁的结构示意图。

图4是本发明中y轴横梁与x轴横梁连接结构的示意图。

图5是本发明中y轴横梁与z轴梁连接结构的示意图之一。

图6是本发明中y轴横梁与z轴梁连接结构的示意图之二。

图7是本发明中旋转装置的结构示意图。

具体实施方式

见图1—图3，本发明提供的龙门式桁架机械手，包括通过立柱1设有两根平行的作为轨道的x轴横梁2的桁架、横跨在所述两根平行的x轴横梁2上可前后移动的作为移动梁的y轴横梁3、垂直设在所述y轴横梁3上且左右、上下移动的作为竖梁的z轴梁4、设在所述z轴梁4下端的旋转装置5、设在所述旋转装置5下端的用于预留装夹各种抓取夹具的连接法兰，所述y轴横梁3的两端分别设有独立的行走装置沿所述x轴横梁2同步行走；所述y轴横梁3的一端固定该端在行走装置上，另一端在梁的轴向与该端的行走装置活动配合。

更具体的：桁架由6根立柱1，2根x轴横梁2，1根y轴横梁3，1根z轴梁4和z轴下端的旋转装置5组成。

见图4，所述x轴横梁2上固定安装有两根平行的线轨303、304，所述y轴横梁3两端安装有y轴安装底座301，y轴安装底座301下面固定有滑块302，所述y轴横梁3通过滑块302与所述两条x轴横梁2上的线轨303、304配合实现平动；y轴横梁3两端的行走装置包括伺服电机6、减速机305和安装在减速机305上的齿轮306，齿轮306与安装在x轴横梁2上的齿条307配合，伺服电机6通过减速机305驱动齿轮306转动从而驱动y轴横梁3沿x轴横梁2前后移动。

见图5、图6，z轴梁4与y轴梁3通过两套线轨与滑块的配合实现上下、左右移动。y轴横梁3上安装有线轨410和齿条411，z轴安装底板404通过滑块409与线轨410配合安装在y轴横梁3上，z轴安装底板404上安装有伺服电机408，伺服电机408通过减速机413安装有与齿条411配合的齿轮412；z轴安装底板404上另安装有滑块403、伺服电机405、减速机406和安装在减速机406上的齿轮407，z轴梁4上安装有线轨401和齿条402，z轴梁4通过线轨401与滑块403配合安装在z轴安装底板404上，且齿条402与齿轮407相配合；伺服电机408通过减速机413驱动齿轮412转动从而驱动z轴安装底板404与z轴梁4一起沿y轴横梁3左右移动，伺服电机406通过减速机406驱动齿轮407转动从而驱动z轴梁4上下移动。

见图7，所述旋转装置5包括减速伺服电机501、法兰盘502、气缸503、504，减速伺服电机501与z轴梁4固定连接，法兰盘502与减速伺服电机501固定连接，减速伺服电机501驱动法兰盘502转动从而实现旋转功能，气缸503、504与z轴梁4固定连接，插销505与气缸503固定连接，插销506与气缸504固定连接，当法兰盘502转动90°位置或180°位置时，气缸503、504可驱动插销505、506下降将法兰盘502锁死，实现锁位功能。

x轴行程9500mm，最大运行速度1500mm/s，重复定位精度小于±0.2mm，绝对位置精度小于±0.6mm/9m，加速时间1s。y轴行程6500mm，最大运行速度1000mm/s，重复定位精度小于±0.2mm，绝对位置精度小于±0.5mm/6m，加速时间300-500ms。z轴行程2000mm，最大运行速度1000mm/s，重复定位精度小于±0.2mm，绝对位置精度小于±0.4mm/2m，加速时间1s。z轴末端旋转行程0-360°，最大运行速度20°/s，绝对位置精度小于±0.2mm。z轴末端的额定承载300kg，最大承载500kg。

桁架的y轴横梁3长达7.7m，这是一个很大的跨度，市面上的行车厂家可选购的最大跨度一般是6.5m。为了应对大跨度带来的力学变形及应力问题，y轴横梁3采用450mm×250mm的整根方钢，在保证宽度的情况下，尽可能增加高度，增加垂直方向上的截面惯距，以应对大跨度重载带来的大挠度问题，保证运动精度。y轴横梁3的一端采用完全固定，而另一端不加水平约束，可释放y轴横梁3一端水平方向的位移，这样将y轴横梁简化为简支梁模型，热膨胀和张拉预应力都不会在梁内部产生附加的应力，可以显著减少桁架变形，提高精度，提高设备寿命。

在大跨度重载的情况下，x轴方向的驱动也要重新考虑。传统的集中驱动方式，即一台电动机带动长传动轴驱动两边车轮的方式在这里不太合适，单电机驱动这么大重量的横梁很吃力，并且大跨距情况下长传动轴传动效果很差，会引起两边运动不统一，造成横梁和滑块严重磨损。因此本发明中选择双轴双伺服电机6同步驱动，y轴横梁3两边的车轮各用一台伺服电机6驱动，通过控制系统，实现同步驱动，同步运动。这样的设置可以有效的减少磨损，提高运动精度。

本机械手具有4个轴向运动，上位机向机械手发送运动指令，机械手按照指令运动至指定位置或运动指定轨迹。