专利名称：一种喷印用机械臂负荷平衡机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷印机的平衡机构，特别涉及一种喷印用机械臂负荷平衡机构。
背景技术：
喷印设备是由计算机控制的全自动标号系统，通过喷点阵直接在钢卷的侧部表面和顶部表面上形成标号。目前，国内外钢铁企业的热轧生产线用于热钢卷标号的方式一般多为涂料点阵喷印，该方式的成字原理是将多个喷枪并排设置，并等速行走，在设定位置上喷出点状涂料，以点组成文字。因为喷印机还包括有传感器，质量较大，因此喷印机对钢卷侧部表面的侧喷和对钢卷顶部表面的顶喷大多采用分别单独控制。
一种方案采用的是6轴联动的关节型机器人，其先后对钢卷进行顶喷和侧喷，虽然只需要一套喷印机，但是由于喷印周期超过钢卷的轧制周期，导致轧钢的节奏会受到一定的限制。还有一种方案采用的是双喷印机，其侧喷和顶喷设备分别设置于运输链的两侧，在喷印时两部分同时进行。
目前，随着喷印机不断的小型化，已出现一种侧喷手臂和顶喷手臂共用一个机器人的方案，但其顶喷手臂只能喷印在钢卷顶部靠近内圈的位置，这又与钢卷塔形始现于内圈这种情况发生冲突，于是就存在钢卷大量返修的缺陷，并且该方案需要2个机器人手臂分别进行侧喷和顶喷运动，使得喷印机结构复杂，控制也较为烦琐，大大增加了装置的返修率。
由于目前喷印机都采用机器人机械手控制操作，为保持机构平衡，一般采用配重块平衡方式，但是增加配重块，势必增加了额外负重，使得机械臂的灵活性和稳定性下降，并会产生机器人的失重现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以保证喷印机机械臂平衡的喷印用机械臂负荷平衡机构。主要解决目前机器人单向失重以及负重能力较小的技术问题。本发明利用喷印机机械臂的合理分布来实现负荷相对平衡，即本发明喷印机用机器人机械臂通过电机、关节的合理设置，相对均衡分布于以升降机构为旋转中心，可有效避免失重，同时可大大提高机器人的承重能力，避免增加额外负重，在提高喷印灵活性和稳定性的同时，大大提高喷印机械臂的负重能力。
本发明的技术方案为一种喷印用机械臂负荷平衡机构，包含机械大臂装置、机械中臂装置、机械小臂装置和喷印手腕装置四个部分，所述机械大臂装置与喷印升降架联接实现同步升降，该机械大臂装置包含机械大臂、伺服电机和中臂关节，中臂关节固定于机械大臂上，中臂关节联接伺服电机，实现机械中臂的旋转；所包含的伺服电机、中臂关节等自重还实现整个喷印机械臂的配重功能，所述的机械中臂装置包含机械中臂、伺服电机和小臂关节，机械中臂装置固定在中臂关节上，小臂关节固定于机械中臂上，小臂关节联接伺服电机，实现机械“Z”型小臂的旋转，所述机械小臂装置包含机械“Z”型小臂、伺服电机和手腕关节，机械“Z”型小臂一端固定在小臂关节上，机械“Z”型小臂另一端固定手腕关节，手腕关节联接伺服电机，实现小臂关节的旋转，该手腕在机械中臂上的小臂关节旋转的同时，其手腕关节可同时在伺服电机控制下实现手腕的旋转；所述喷印手腕装置包含手腕和喷印装置，手腕固定在手腕关节上，手腕上固定有封闭的喷印装置，喷印装置与钢卷外表面呈垂直状，可以避免喷印字符变形或模糊，以获得清晰喷印所需的喷印垂直状态和轨迹。机械中臂在机械大臂上的中臂关节旋转的同时，其小臂关节可同时在伺服电机控制下实现机械小臂的旋转；机械中臂与机械“Z”型小臂在喷印升降架顶部横穿联接，其小臂关节和手腕关节分布实现机械“Z”型小臂和喷印手腕的转动，通过手腕上封闭的喷印装置实现所需的喷印轨迹和功能。
本发明的有益效果是本发明利用喷印机机械臂的合理分布来实现负荷相对平衡，避免增加额外负重，在提高喷印灵活性和稳定性的同时，大大提高喷印机械臂的负重能力。
附图为本发明提供的喷印用负荷平衡式机械臂机构结构示意图；图中1机械“Z”型小臂，2手腕关节，3螺钉，4螺钉，5螺钉，6手腕接口，7锁紧螺母，8手腕，9螺钉，10喷印装置，11伺服电机，12机身盖，13机械大臂，14螺钉，15螺钉，16小臂关节，17伺服电机，18接口，19机械中臂，20螺钉，21中臂关节，22接口，23螺钉，24伺服电机，25电源接口，26编码器接口，27滑轨架，28升降架。
具体实施例方式以下根据附图，说明本发明的一种最佳实施方式。
如附图所示，为本发明提供的一种喷印用机械臂负荷平衡机构，包含机械大臂装置、机械中臂装置、机械小臂装置和喷印手腕装置共四个部分；所述机械大臂装置与喷印升降架联接，机械中臂装置位于喷印升降架上方一端联接机械小臂装置及喷印手腕装置，另一端与机械大臂装置联接，机械大臂装置和机械小臂装置及喷印手腕装置分别位于升降架两侧构成机械臂平衡。
所述的机械大臂装置与喷印升降架28同步升降，该机械大臂装置包含机械大臂13、伺服电机24和中臂关节21，该中臂关节21固定于机械大臂13上，在伺服电机24控制下实现机械中臂19的旋转；机械大臂13固定在滑轨架27上。
所述的机械中臂装置包含机械中臂19、伺服电机17和小臂关节16，机械中臂19位于机身盖12上方，机械中臂19与中臂关节通过螺钉20固定，中臂关节21的安装环与机械大臂13通过螺钉23固定，小臂关节16固定于机械中臂19上，在伺服电机17控制下实现机械“Z”型小臂1的旋转，该机械中臂21在机械大臂13上的中臂关节21旋转的同时，其小臂关节16可同时在伺服电机17控制下实现机械“Z”型小臂1的旋转；所述机械小臂部分包含机械“Z”型小臂1、伺服电机11和手腕关节2，该手腕关节2固定于机械“Z”型小臂1上，机械“Z”型小臂1与手腕关节2通过螺钉3紧固，在伺服电机11控制下实现手腕关节2的旋转，该手腕8在机械中臂19上的小臂关节16旋转的同时，其手腕关节2可同时在伺服电机11控制下实现手腕8的旋转；伺服电机17支架与机械“Z”型小臂1通过螺钉14固定，小臂关节的安装环座与机械“Z”型小臂1通过螺钉15固定，所述喷印手腕部分包含手腕8、伺服电机11和喷印装置10，伺服电机11支架与手腕8通过螺钉4固定，手腕关节的安装环座与手腕8通过螺钉5固定，在伺服电机11控制下实现机械手腕8的旋转，该手腕8还包含封闭的喷印装置10，喷印装置10通过螺钉9固定在手腕8上，以确保喷印装置始终与钢卷外表面呈垂直状，避免喷印字符变形或模糊，手腕另一端则与喷印装置相连以获得清晰喷印所需的喷印垂直状态和轨迹。
所述伺服电机11、伺服电机17和伺服电机24分别拥有25电源接口和26编码器接口，以实现联接和控制；另外，在手腕8、机械大臂13和机械“Z”型小臂1上端封闭腔上分别设有手腕接口6、接口22和接口18与冷却气接口联接。手腕接口6与手腕8通过锁紧螺母7固定。
机械大臂装置与喷印升降架联接实现同步升降，其关节实现机械中臂的转动，所包含的伺服电机等自重还实现整个喷印机械臂的配重功能，所述机械中臂与机械“Z”型小臂共同实现整个机械臂在喷印升降架顶部的横穿联接，其小臂关节和手腕关节分布实现机械“Z”型小臂和喷印手腕的转动，通过手腕上封闭的喷印装置实现所需的喷印轨迹和功能；本发明不仅可用于喷印机，还可用于其他机器人的机械臂的平衡。
权利要求
1.一种喷印用机械臂负荷平衡机构，其特征是包含机械大臂装置、机械中臂装置、机械小臂装置和喷印手腕装置，所述机械大臂装置与喷印升降架联接，机械中臂装置位于喷印升降架上方一端联接机械小臂装置及喷印手腕装置，另一端与机械大臂装置联接，机械大臂装置和机械小臂装置及喷印手腕装置分别位于升降架两侧构成机械臂平衡。
2.根据权利要求1所述的一种喷印用机械臂负荷平衡机构，其特征是机械大臂装置包含机械大臂、伺服电机和中臂关节，中臂关节固定于机械大臂上，中臂关节联接伺服电机，所述的机械中臂装置包含机械中臂、伺服电机和小臂关节，机械中臂装置固定在中臂关节上，小臂关节固定于机械中臂上，小臂关节联接伺服电机，所述机械小臂装置包含机械“Z”型小臂、伺服电机和手腕关节，机械“Z”型小臂一端固定在小臂关节上，机械“Z”型小臂另一端固定手腕关节，手腕关节联接伺服电机，所述喷印手腕装置包含手腕和喷印装置，手腕固定在手腕关节上，手腕上固定有封闭的喷印装置，喷印装置与钢卷外表面呈垂直状，机械中臂与机械“Z”型小臂在喷印升降架顶部横穿联接。
3.根据权利要求2所述的一种喷印用机械臂负荷平衡机构，其特征是在手腕、机械大臂和机械“Z”型小臂上端封闭腔上分别设有接口与冷却气接口联接。
全文摘要
本发明涉及一种喷印机的平衡机构，特别涉及一种喷印用机械臂负荷平衡机构。主要解决目前机器人单向失重以及负重能力较小的技术问题。一种喷印用机械臂负荷平衡机构，其特征是包含机械大臂装置、机械中臂装置、机械小臂装置和喷印手腕装置，所述机械大臂装置与喷印升降架联接，机械中臂装置位于喷印升降架上方一端联接机械小臂装置及喷印手腕装置，另一端与机械大臂装置联接，机械大臂装置和机械小臂装置及喷印手腕装置分别位于升降架两侧构成机械臂平衡。本发明利用喷印机机械臂的合理分布来实现负荷相对平衡，即本发明喷印机用机器人机械臂通过电机、关节的合理设置，相对均衡分布于以升降机构为旋转中心，可有效避免失重，同时可大大提高机器人的承重能力，避免增加额外负重，在提高喷印灵活性和稳定性的同时，大大提高喷印机械臂的负重能力。本发明主要用于喷印机。
文档编号B41J3/407GK101081509SQ2006100270
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者王军 申请人:宝山钢铁股份有限公司