CN107351071A - 一种重载机械手夹持车轮翻转机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重载机械手夹持车轮翻转机构，所述抓取夹具包括两个抓夹臂、两个夹紧臂、丝杆、直线导轨和安装板，所述直线导轨和丝杆分别固定到安装板上，所述夹紧臂的一端连接在直线导轨上，另一端连接抓夹臂，所述丝杆转动带动夹紧臂开合，所述两个抓夹臂之间形成用于抓取车轮的空间，所述夹紧臂与抓夹臂之间通过轴承连接；所述夹紧臂上设有齿轮传动机构，所述第三驱动机构连接在齿轮传动机构的输入端，所述齿轮传动机构的输出端连接至抓夹臂并带动抓夹臂旋转。夹持过程中不会有旋转扭矩产生，受力合理，车轮可实现X轴和Z轴移动，夹具可实现抱紧、旋转功能。

Description

一种重载机械手夹持车轮翻转机构

技术领域

本发明涉及一种用于抓夹车轮的机构，尤其涉及的是一种重载机械手夹持车轮翻转机构。

背景技术

车轮生产过程中，需要将其夹持进行处理或者转移。目前车轮抓夹是采用固定式的接触车轮方式，容易划伤车轮表面需要后期打磨完善，费时费力。

特别是对于有凸出边缘的车轮，其夹持过程要求更高，如果用固定式的抓夹方式，不仅会划伤车轮表面，还会导致划伤凸起的边缘，需要打磨的区域增大。

铁路高速化已经迅猛发展，车轮(特别是高速车轮)的要求越来越高，原有的车轮生产线需要升级改造，用重载机械手代替辊道进行车轮输送，避免车轮与辊道之间刚性接触，造成车轮表面划伤和擦伤，是行业的一种发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种重载机械手夹持车轮翻转机构，能够实现夹紧和定位的功能。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括桁架、双梁支架、Z向导轨、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构和抓取夹具；所述桁架固定在地面，所述双梁支架支承在桁架的顶部，所述第一驱动机构固定在双梁支架上并驱动双梁支架沿桁架的长度方向移动，所述Z向导轨连接抓取夹具，所述第二驱动机构固定在双梁支架上并驱动Z向导轨沿垂直桁架高度方向运动；所述抓取夹具包括两个抓夹臂、两个夹紧臂、丝杆、直线导轨和安装板，所述直线导轨和丝杆分别固定到安装板上，所述夹紧臂的一端连接在直线导轨上，另一端连接抓夹臂，所述丝杆转动带动夹紧臂开合，所述两个抓夹臂之间形成用于抓取车轮的空间，所述夹紧臂与抓夹臂之间通过轴承连接；所述夹紧臂上设有齿轮传动机构，所述第三驱动机构连接在齿轮传动机构的输入端，所述齿轮传动机构的输出端连接至抓夹臂并带动抓夹臂旋转。

所述齿轮传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮；所述第一齿轮连接第三驱动机构，所述第五齿轮连接抓夹臂，所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮依次啮合。

所述第一齿轮小于第二齿轮，第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮尺寸相同。用一个小齿轮和四个大齿轮，能够平稳的传动，确保整个抓夹臂能够平稳的抓夹车轮，不会发生晃动。

所述第一齿轮的模数为3，齿数为20，所述第二齿轮的模式为3，齿数为60。

所述第三驱动机构包括第三驱动电机和减速机，所述第三驱动电机固定在安装板上，所述减速机的一端连接第三驱动电机，另一端连接第一齿轮。

所述第一驱动机构包括第一驱动电机、输出转轴、第一输出齿轮和第一传动齿条，所述第一驱动电机的具有两个输出端，分别连接对应的输出转轴，所述输出转轴的一端连接第一驱动电机上，另一端连接第一输出齿轮，所述第一输出齿轮和第一传动齿条相啮合，所述第一传动齿条沿桁架顶部两侧的长度方向设置。

所述第二驱动机构包括第二驱动电机、第二输出齿轮和第二传动齿条，所述第二驱动电机固定在双梁支架上，所述第二驱动电机的输出端连接第二输出齿轮，所述第二输出齿轮和第二传动齿条相啮合，所述第二传动齿条沿Z向导轨的高度方向固定在Z向导轨上。

每个所述抓夹臂包括两个抓夹本体、夹紧环和销轴，每个抓夹本体具有开口结构，所述抓夹本体的开口端部具有夹持口，所述夹紧环设置于所述夹持口内，所述销轴依次穿过夹持口的端部和夹紧环并套设在夹持口内，所述夹紧环绕销轴转动。

所述两个抓夹本体相互垂直。抓夹臂转动90°可以直接实现车轮的90°旋转，满足常规生产需要，便于控制。

作为本发明的优选方式之一，所述夹紧环沿径向具有用于配合待夹持车轮凸缘的凹槽。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明能够根据生产需要，控制齿轮和夹臂尺寸，齿轮在数控滚齿机上加工，在确定了齿轮和夹臂关键尺寸后，进行装配，从下往上装配，确保齿轮转动灵活。装配好后，试车，抱夹晃动最大1mm，满足要求。夹持过程中不会有旋转扭矩产生，受力合理，车轮可实现X轴和Z轴移动，夹具可实现抱紧、旋转功能，采用电控系统控制伺服电机驱动，可精确和任意定位车轮移动的位置，可实现最大抓取1200kg的车轮，并沿导轨方向随意移动旋转车轮，以放置到不同加工工位上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是机械手的主视图；

图3是图2的右视图；

图4是图2的立体图；

图5是抓取夹具的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1～4所示，本实施例包括桁架1、双梁支架2、Z向导轨3、第一驱动机构4、第二驱动机构5和抓取夹具6；所述桁架1固定在地面，所述双梁支架2支承在桁架1的顶部，所述第一驱动机构4固定在双梁支架2上并驱动双梁支架2沿桁架1的长度方向移动，所述Z向导轨3连接抓取夹具6，所述第二驱动机构5固定在双梁支架2上并驱动Z向导轨3沿垂直桁架1高度方向运动。

所述双梁支架2的两端具有导向部21，所述导向部21套设在桁架1的顶部。带动整个设备沿桁架1的长度方向移动。

所述导向部21的端部设有防撞块22。可以防止前后的机械手发生碰撞而造成设备损失。

所述第一驱动机构4包括第一驱动电机41、输出转轴42、第一输出齿轮43和第一传动齿条(图中未显示)，所述第一驱动电机41的具有两个输出端，分别连接两个输出转轴42，所述输出转轴42的一端连接第一驱动电机41上，另一端连接第一输出齿轮43，所述第一输出齿轮43和第一传动齿条相啮合，所述第一传动齿条沿桁架1顶部两侧的长度方向设置。通过第一驱动机构4带动机械手沿桁架1长度方向移动，实现X轴的移动。

所述第二驱动机构5包括第二驱动电机51、第二输出齿轮(图中未显示)和第二传动齿条52，所述第二驱动电机51固定在双梁支架2上，所述第二驱动电机51的输出端连接第二输出齿轮，所述第二输出齿轮和第二传动齿条52相啮合，所述第二传动齿条52沿Z向导轨3的高度方向固定在Z向导轨3上。通过第二驱动机构5带动整个机械手沿桁架1高度方向移动，实现Y轴移动。

所述Z向导轨3的底部和抓取夹具6之间设有缓冲弹簧8。能够缓冲抓夹带来的冲击力。

如图5所示，所述抓取夹具6包括两个抓夹臂61、两个夹紧臂62、丝杠63、直线导轨64和安装板65，所述直线导轨64和丝杠63分别固定到安装板65上，所述夹紧臂62的一端连接在直线导轨64上，另一端连接抓夹臂61，所述丝杠63转动带动夹紧臂62开合，所述两个抓夹臂61之间形成用于抓取车轮7的空间，所述夹紧臂62与抓夹臂61之间通过轴承连接。

所述抓夹臂61包括两个相互垂直的抓夹本体611、夹紧环612和销轴613，每个抓夹本体611具有开口结构，所述抓夹本体611的开口端部具有夹持口，所述夹紧环612设置于所述夹持口内，所述销轴613依次穿过夹持口的端部和夹紧环612并套设在夹持口内，所述夹紧环612绕销轴613转动。

所述夹紧环612沿径向具有凹槽。可以夹持带有凸缘的车轮7，凹槽能够配合待夹持车轮7凸缘。

所述夹紧环612为301不锈钢制成。夹紧环612具有一定的弹性，能够有效的保护车轮7。

所述抓夹本体611的开口底部具有连接通孔，所述连接通孔通过轴承连接夹紧臂62。

所述夹紧臂62上设有齿轮传动机构66，所述齿轮传动机构66的输入端连接第三驱动机构9，所述齿轮传动机构66的输出端连接到抓夹臂61。车轮7能够自由旋转，并能够通过第三驱动机构9的输出控制精确定位。

夹紧臂62安装到直线导轨64上，丝杠63可带动夹紧臂62开合，以适应不同直径的车轮7，可适应直径600mm到1300mm的车轮7，抓夹臂61通过轴承与夹紧臂62连接，可绕中心旋转，这样夹紧后的车轮7也被带动旋转了。旋转的动力件是伺服电机，通过伺服电机控制，车轮7旋转位置可以得到精确的控制。

所述齿轮传动机构66包括第一齿轮661、第二齿轮662、第三齿轮663、第四齿轮664和第五齿轮665；所述第一齿轮661连接第三驱动机构9，所述第五齿轮665连接抓夹臂61，所述第一齿轮661、第二齿轮662、第三齿轮663、第四齿轮664和第五齿轮665依次啮合。

所述第一齿轮661小于第二齿轮662，第二齿轮662、第三齿轮663、第四齿轮664和第五齿轮665尺寸相同。用一个小齿轮和四个大齿轮，能够平稳的传动，确保整个抓夹臂61能够平稳的抓夹车轮7，不会发生晃动。

所述第一齿轮661的模数为3，齿数为20，所述第二齿轮662的模式为3，齿数为60。

所述第三驱动机构9包括第三驱动电机和减速机(图中未显示)，所述第三驱动电机固定在安装板65上，所述减速机的一端连接第三驱动电机，另一端连接第一齿轮661。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，包括桁架、双梁支架、Z向导轨、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构和抓取夹具；所述桁架固定在地面，所述双梁支架支承在桁架的顶部，所述第一驱动机构固定在双梁支架上并驱动双梁支架沿桁架的长度方向移动，所述Z向导轨连接抓取夹具，所述第二驱动机构固定在双梁支架上并驱动Z向导轨沿垂直桁架高度方向运动；所述抓取夹具包括两个抓夹臂、两个夹紧臂、丝杆、直线导轨和安装板，所述直线导轨和丝杆分别固定到安装板上，所述夹紧臂的一端连接在直线导轨上，另一端连接抓夹臂，所述丝杆转动带动夹紧臂开合，所述两个抓夹臂之间形成用于抓取车轮的空间，所述夹紧臂与抓夹臂之间通过轴承连接；所述夹紧臂上设有齿轮传动机构，所述第三驱动机构连接在齿轮传动机构的输入端，所述齿轮传动机构的输出端连接至抓夹臂并带动抓夹臂旋转。

2.根据权利要求1所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述齿轮传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮；所述第一齿轮连接第三驱动机构，所述第五齿轮连接抓夹臂，所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮依次啮合。

3.根据权利要求2所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述第一齿轮小于第二齿轮，第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮尺寸相同。

4.根据权利要求3所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述第一齿轮的模数为3，齿数为20，所述第二齿轮的模式为3，齿数为60。

5.根据权利要求2所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述第三驱动机构包括第三驱动电机和减速机，所述第三驱动电机固定在安装板上，所述减速机的一端连接第三驱动电机，另一端连接第一齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一驱动电机、输出转轴、第一输出齿轮和第一传动齿条，所述第一驱动电机的具有两个输出端，分别连接对应的输出转轴，所述输出转轴的一端连接第一驱动电机上，另一端连接第一输出齿轮，所述第一输出齿轮和第一传动齿条相啮合，所述第一传动齿条沿桁架顶部两侧的长度方向设置。

7.根据权利要求1所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二驱动电机、第二输出齿轮和第二传动齿条，所述第二驱动电机固定在双梁支架上，所述第二驱动电机的输出端连接第二输出齿轮，所述第二输出齿轮和第二传动齿条相啮合，所述第二传动齿条沿Z向导轨的高度方向固定在Z向导轨上。

8.根据权利要求1所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，每个所述抓夹臂包括两个抓夹本体、夹紧环和销轴，每个抓夹本体具有开口结构，所述抓夹本体的开口端部具有夹持口，所述夹紧环设置于所述夹持口内，所述销轴依次穿过夹持口的端部和夹紧环并套设在夹持口内，所述夹紧环绕销轴转动。

9.根据权利要求8所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述两个抓夹本体相互垂直。

10.根据权利要求8所述的一种重载机械手夹持车轮翻转机构，其特征在于，所述夹紧环沿径向具有用于配合待夹持车轮凸缘的凹槽。