具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人。它包括冗余升降機(jī)構(gòu)、夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)、夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下端基體移動機(jī)構(gòu)和夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，下端基體移動機(jī)構(gòu)頂部設(shè)置有上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)尾部設(shè)置有夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)前端設(shè)置有夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有冗余升降機(jī)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)能提供高的夾鉗提升位置精度和高的夾鉗伸縮位置精度,同時雙伺服電機(jī)冗余驅(qū)動不僅能提供大的提升力,而且還可以克服目前鍛造操作機(jī)器人使用的液壓驅(qū)動提升系統(tǒng)，由于液壓油易泄漏造成的提升位置精度低、環(huán)境污染、傳動效率低等問題。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及鍛造操作
，具體涉及具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人。
技術(shù)介紹
隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的速度越來越快，國內(nèi)對鍛造液壓機(jī)的需求也越來越大，而這些自由鍛造液壓機(jī)都亟需配備與之相應(yīng)的鍛造操作機(jī)機(jī)器人。目前隨著產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)，鍛造操作機(jī)器人逐漸完善，但是對鍛造機(jī)器人需求變得多樣化，例如要求鍛造機(jī)器人具有高的提升定位精度、夾鉗機(jī)構(gòu)的伸縮功能、高的夾鉗機(jī)構(gòu)的伸縮定位精度和整體機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)功能等。因此鍛造機(jī)器人的多樣化設(shè)計和制造變得非常重要，這關(guān)系到國家工業(yè)水平提升的。經(jīng)過對現(xiàn)有文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)專利申請?zhí)枮?01210420626.9，名稱為一種多懸掛桿組合式鍛造操作機(jī)。該專利技術(shù)通過它的整機(jī)移動和工件的夾取都是通過機(jī)架的行駛在固定軌道上來實現(xiàn)的，該裝置只能沿著軌道進(jìn)行工作，而對于在軌道左右的工件和需要到電爐取的工件，要對工件精確夾持獲取時，這需要夾鉗具有高的提升定位精度和高的伸縮定位精度，同時還需要水平左右回轉(zhuǎn)功能和平衡夾鉗伸長工作時的力矩的功能，該裝置不能有效的工作。綜上所述，本專利技術(shù)設(shè)計了一種具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術(shù)提供了具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，能提供高的夾鉗提升位置精度和高的夾鉗伸縮位置精度,同時雙伺服電機(jī)冗余驅(qū)動不僅能提供大的提升力,而且還可以克服目前鍛造操作機(jī)器人使用的液壓驅(qū)動提升系統(tǒng)，由于液壓油易泄漏造成的提升位置精度低、環(huán)境污染、傳動效率低等問題。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為：具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，包括冗余升降機(jī)構(gòu)、夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)、夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下端基體移動機(jī)構(gòu)和夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，下端基體移動機(jī)構(gòu)頂部設(shè)置有上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)尾部設(shè)置有夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)前端設(shè)置有夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有冗余升降機(jī)構(gòu)。所述的冗余升降機(jī)構(gòu)包括后提升梁、前提升梁、夾鉗移動基座、前端提升臂、緩沖保護(hù)套、俯仰缸體活塞桿、俯仰缸體、液壓緩沖缸和兩對冗余提升臂；所述提升梁和后提升梁的前端通過軸承連接前端提升臂和俯仰缸體，前端提升臂和俯仰缸體通過軸承連接夾鉗移動基座；所述俯仰缸體活塞桿和俯仰缸體配合構(gòu)成俯仰液壓缸，緩沖保護(hù)套安裝在夾鉗移動基7座的底端；緩沖液壓缸末端安裝在夾鉗移動基座上，緩沖液壓缸首端鉸接在前端提升臂上；所述的冗余提升臂包括冗余提升桿、冗余雙螺母滑臺、冗余電動機(jī)支撐殼、冗余電動機(jī)支撐殼固定軸、驅(qū)動電機(jī)、雙絲杠和協(xié)調(diào)齒輪，所述冗余提升桿上端通過軸承和前提升梁連接，冗余提升桿下端與冗余雙螺母滑臺焊接固定；所述冗余雙螺母滑臺是一個空心殼體，冗余雙螺母滑臺和冗余電動機(jī)支撐殼形成移動副，所述冗余電動機(jī)支撐殼底部通過軸承和冗余電動機(jī)支撐殼固定軸連接，所述冗余電動機(jī)支撐殼固定軸固定在上端基體上，所述驅(qū)動電機(jī)設(shè)置有一對，驅(qū)動電機(jī)并列布置在冗余電動機(jī)支撐殼內(nèi)部底端，驅(qū)動電機(jī)分別和一個絲杠相連，絲杠通過雙螺母與冗余雙螺母滑臺連接，且雙螺母與冗余雙螺母滑臺固定一起，所述協(xié)調(diào)齒輪設(shè)置于冗余雙螺母滑臺的外部底端，側(cè)移液壓缸和夾鉗移動基座底部的俯仰缸體活塞桿連接軸上的液壓裝置相互配合實現(xiàn)夾鉗基體的左右移動。所述的夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)包括夾鉗連桿、夾鉗連接頸、夾鉗、緩沖保護(hù)套、夾鉗基體、可移動滑枕、轉(zhuǎn)向馬達(dá)、前提升臂連接軸、轉(zhuǎn)向大齒輪、主動小齒輪、俯仰缸體活塞桿連接軸、夾鉗移動電機(jī)、夾鉗移動雙絲杠和夾鉗協(xié)調(diào)齒輪，所述夾鉗和夾鉗基體通過夾鉗連接頸連接，夾鉗基體和移動滑枕通過螺栓連接；移動滑枕安裝在夾鉗移動基座的導(dǎo)軌上，使夾鉗連接頸，夾鉗，夾鉗基體在夾鉗移動基座上沿著導(dǎo)軌移動；所述轉(zhuǎn)向馬達(dá)固定在夾鉗基體的末端兩側(cè)，轉(zhuǎn)向馬達(dá)輸出端與主動小齒輪相連，主動小齒輪與轉(zhuǎn)向大齒輪嚙合；所述前提升臂連接軸安裝在夾鉗移動基座的底端，俯仰缸體活塞桿連接軸安裝在夾鉗移動底座的底端，且設(shè)置在緩沖保護(hù)套的后側(cè)；所述夾鉗移動電機(jī)設(shè)置有一對，夾鉗移動電機(jī)安裝在夾鉗移動機(jī)體的尾部；所述夾鉗移動雙絲杠一端與夾鉗移動電機(jī)分別相連，另一端和可移動滑枕構(gòu)成螺旋副；所述夾鉗協(xié)調(diào)齒輪設(shè)置于可移動滑枕的末端，同時與夾鉗移動雙絲杠同心安裝形成螺旋副。所述的夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括夾鉗轉(zhuǎn)向軸、夾鉗伸縮軸和夾鉗伸縮直線馬達(dá)，所述夾鉗伸縮直線馬達(dá)與轉(zhuǎn)向大齒輪同心安裝，夾鉗移動電機(jī)安裝在夾鉗移動基座內(nèi)部環(huán)形底部上，所述夾鉗轉(zhuǎn)向軸、夾鉗伸縮軸、夾鉗伸縮直線馬達(dá)同心安裝。所述的上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括下端基體、包括鏈輪、下端基體齒輪盤、上端基體小齒輪和上端基體水平回轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)軌；所述下端基體頂端焊接上端基體水平回轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)軌，下端基體齒輪盤和上端基體水平回轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)軌同心安裝，上端基體小齒輪均布在下端基體齒輪盤圓周上，并固定安裝在上端基體底部的電動機(jī)上；所述鏈輪安裝在下端基體兩側(cè)。所述的夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)所示平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括上端基體、平衡塊、平衡塊活塞桿和平衡塊調(diào)節(jié)器；所述上端基體尾部內(nèi)部安裝有平衡塊，平衡塊安裝在上端基體內(nèi)部的導(dǎo)軌上，并與平衡塊活塞桿連接，平衡塊調(diào)節(jié)器和平衡塊活塞桿相連。所述的平衡塊安裝在上端基體內(nèi)部中間位置，車輪共四個分別安裝在下端基體的兩側(cè)；上端基體通過上端基體水平回轉(zhuǎn)環(huán)形導(dǎo)軌與下端基體形成滑動連接；液壓動力裝置通過螺栓安裝固定在上端基體的尾部，前提升梁和后提升梁的末端通過上端基體的頂部的凹槽固定到上端基體上，鏈輪保護(hù)裝置通過螺栓固定到下端基體兩側(cè)。本專利技術(shù)具有以下有益效果：重載鍛造操作機(jī)器人是一種九自由度的移動重載作業(yè)機(jī)器人，它的整機(jī)移動是通過機(jī)架的行駛在固定軌道上來實現(xiàn)的，上端基體可以進(jìn)行水平回轉(zhuǎn)運動，采用伺服電機(jī)和液壓馬達(dá)雙驅(qū)動工作，根據(jù)工作需要夾鉗可以進(jìn)行大尺度(4-5米)的伸縮運動，同時可以繞鉗桿軸線360度旋轉(zhuǎn)，鉗桿有升降運動、俯仰運動、小尺度(0.2-0.5米)的前后移動以及左右移動。尾部的平衡夾鉗伸長工作的力矩。該構(gòu)型的兩個提升梁由雙伺服電機(jī)冗余升降裝置驅(qū)動提升桿實現(xiàn)上升下降，夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)也由雙伺服電機(jī)冗余驅(qū)動提供伸縮動力,這樣,它們能提供高的夾鉗提升位置精度和高的夾鉗伸縮位置精度,同時雙伺服電機(jī)冗余驅(qū)動不僅能提供大的提升力,而且還可以克服目前鍛造操作機(jī)器人使用的液壓驅(qū)動提升系統(tǒng)，由于液壓油易泄漏造成的提升位置精度低、環(huán)境污染、傳動效率低等問題。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)中提升系統(tǒng)和夾鉗，夾鉗移動的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)中夾鉗移動的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本專利技術(shù)中夾鉗移動的結(jié)構(gòu)的后視圖；圖5為本專利技術(shù)中下端基體的示意圖；圖6為本專利技術(shù)中夾鉗系統(tǒng)的剖視圖；圖7為本專利技術(shù)中上端基體的局部剖視圖；圖8為本專利技術(shù)中上端基體的左視圖；圖9為本專利技術(shù)中冗余升降機(jī)構(gòu)在上端基體的局部視圖；圖10為本專利技術(shù)中冗余夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)斜視圖。具體實施方式為了使本專利技術(shù)的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。如圖1所示，本專利技術(shù)實施例提供了具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，為九自由度裝置，九自由度是指有九個獨立的運動，其包括下端基體1、鏈輪保護(hù)罩2、上端基體3、液壓動力裝置4、后提本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，其特征在于，具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，包括冗余升降機(jī)構(gòu)、夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)、夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下端基體移動機(jī)構(gòu)和夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，下端基體移動機(jī)構(gòu)頂部設(shè)置有上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)尾部設(shè)置有夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)前端設(shè)置有夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有冗余升降機(jī)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】
1.具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，其特征在于，具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，包括冗余升降機(jī)構(gòu)、夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)、夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下端基體移動機(jī)構(gòu)和夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，下端基體移動機(jī)構(gòu)頂部設(shè)置有上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)尾部設(shè)置有夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)，夾鉗工作力矩平衡機(jī)構(gòu)前端設(shè)置有夾鉗頭部豎直面旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)，上端基體水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有冗余升降機(jī)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，其特征在于，所述的冗余升降機(jī)構(gòu)包括后提升梁(5)、前提升梁(6)、夾鉗移動基座(9)、前端提升臂(12)、緩沖保護(hù)套(16)、俯仰缸體活塞桿(17)、俯仰缸體(18)、液壓緩沖缸(19)和兩對冗余提升臂；所述提升梁(6)和后提升梁(5)的前端通過軸承連接前端提升臂(12)和俯仰缸體(18)，前端提升臂(12)和俯仰缸體(18)通過軸承連接夾鉗移動基座(9)；所述俯仰缸體活塞桿(17)和俯仰缸體(18)配合構(gòu)成俯仰液壓缸，緩沖保護(hù)套(16)安裝在夾鉗移動基(7)座的底端；緩沖液壓缸(19)末端安裝在夾鉗移動基座(9)上，緩沖液壓缸(19)首端鉸接在前端提升臂(12)上；所述的冗余提升臂包括冗余提升桿(13)、冗余雙螺母滑臺(17)、冗余電動機(jī)支撐殼(18)、冗余電動機(jī)支撐殼固定軸(39)、驅(qū)動電機(jī)(40)、雙絲杠(41)和協(xié)調(diào)齒輪(42)，所述冗余提升桿(13)上端通過軸承和前提升梁(6)連接，冗余提升桿(13)下端與冗余雙螺母滑臺(17)焊接固定；所述冗余雙螺母滑臺(17)是一個空心殼體，冗余雙螺母滑臺(17)和冗余電動機(jī)支撐殼(18)形成移動副，所述冗余電動機(jī)支撐殼(18)底部通過軸承和冗余電動機(jī)支撐殼固定軸(39)連接，所述冗余電動機(jī)支撐殼固定軸(39)固定在上端基體(3)上，所述驅(qū)動電機(jī)(40)設(shè)置有一對，驅(qū)動電機(jī)(40)并列布置在冗余電動機(jī)支撐殼(18)內(nèi)部底端，驅(qū)動電機(jī)(40)分別和一個絲杠(41)相連，絲杠(41)通過雙螺母與冗余雙螺母滑臺(17)連接，且雙螺母與冗余雙螺母滑臺(17)固定一起，所述協(xié)調(diào)齒輪(42)設(shè)置于冗余雙螺母滑臺(17)的外部底端，側(cè)移液壓缸(7)和夾鉗移動基座(9)底部的俯仰缸體活塞桿連接軸(26)上的液壓裝置相互配合實現(xiàn)夾鉗基體(20)的左右移動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有冗余功能的重載鍛造操作機(jī)器人，其特征在于，所述的夾鉗伸縮機(jī)構(gòu)包括夾鉗連桿(8)、夾鉗連接頸(10)、夾鉗(11)、緩沖保護(hù)套(16)、夾鉗基體(20)、可移動滑枕(21)、轉(zhuǎn)向馬達(dá)(22)、前提升臂連接軸(23)、轉(zhuǎn)向大齒輪(24)、主動小齒輪(25)、俯仰缸體活塞桿連接軸(26)、夾鉗移動電機(jī)(30)、夾鉗移動雙絲杠(44)和夾鉗協(xié)調(diào)齒輪(45)，所述夾鉗(11)和夾鉗基體(20)通過夾鉗連接頸(10)連接...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬春翔，鄭立波，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31