一种轴棒类工件重力夹持转运装置的制作方法

本发明属于轴棒类工件自动化生产领域，特别涉及一种轴棒类工件重力夹持转运装置。

背景技术：

传统的轴棒类工件长度超过数米，重量约几百公斤，其转运及及固定，主要由熟练工人手工捆绑转运，而操作疏忽或不规范就会造成有精度要求的棒体摔落或表面撞击，而造成极大经济损失。另外在一些特殊行业中，生产设备常安置在多层厂房最顶层，轴棒类工件必须由水平状态变换成垂直状态后，经狭窄竖井通道提升至数十米厂房顶层，提升过程中棒体歪斜非常容易造成轴棒类工件与井壁刮碰，造成工件损坏。棒体直径不同和长度不同需要多种手工捆绑的转运装置，极大增加人工操作管理培训成本且安全系数不高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种轴棒类工件重力夹持转运装置，以降低工人的劳动强度，提高轴棒类工件的转运效率和生产的自动化水平。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轴棒类工件重力夹持转运装置，其特征在于，包括：主体框架、浮动底托机构、支撑轮调整机构、曲柄双连杆夹持机构及引力转化机构，其中浮动底托机构可浮动地设置于所述主体框架的底部，用于棒轴类工件处于竖直状态下的支撑；支撑轮调整机构设置于所述主体框架上，用于棒轴类工件处于水平状态下的支撑；曲柄双连杆夹持机构设置于所述主体框架的中部，用于夹持所述棒轴类工件；引力转化机构设置于所述主体框架上，且两端分别与所述浮动底托机构和所述曲柄双连杆夹持机构连接，用于将所述棒轴类工件的自身重量转化为所述曲柄双连杆夹持机构的夹持力。

所述浮动底托机构包括底托板、衬套及导向柱，其中导向柱设置于所述主体框架的底部，所述底托板与所述导向柱滑动配合，所述衬套设置于所述底托板上，用于所述棒轴类工件的定位。

所述浮动底托机构还包括底托板复位机构，所述底托板复位机构包括拉簧，所述拉簧设置于所述底托板的上方、且两端分别与所述底托板和所述主体框架连接。

所述支撑轮调整机构包括支撑轴、调节架及支撑轮，其中调节架为两个，并且分别沿所述主体框架的宽度方向设置于所述主体框架的两侧，所述支撑轴的两端分别与两个所述调节架连接，且通过所述调节架调节与所述主体框架之间的距离，所述支撑轮可转动地设置于所述支撑轴上。

所述调节架上设有e型槽结构，所述支撑轴的端部通过容置于所述e型槽结构中不同高度的凹槽内，实现与所述主体框架之间的间距调整。

所述引力转化机构包括导向套、连接轴、导向轮及钢丝绳，其中导向套设置于所述主体框架上，所述连接轴与所述导向套滑动配合，且下端与所述浮动底托机构连接，所述钢丝绳的一端与所述连接轴的上端连接，另一端与所述曲柄双连杆夹持机构连接，所述导向轮设置于所述主体框架上，用于对所述钢丝绳进行导向。

所述曲柄双连杆夹持机构包括曲柄双连杆机构、手指、导轨、滑板及夹持底座，其中导轨设置于所述夹持底座上，所述导轨上滑动连接有两个滑板，各所述滑板上均设有手指，所述曲柄双连杆机构设置于所述夹持底座上、且与两个滑板连接，用于驱动两个滑板相互靠近，从而使两个手指闭合，实现夹持动作。

所述曲柄双连杆机构包括连杆、曲柄及浮动头，其中曲柄可转动地安装在所述夹持底座上，所述曲柄的两端分别与两个连杆的一端铰接，两个连杆的另一端分别与两个滑板铰接，所述曲柄通过浮动头与所述引力转化机构连接。

所述曲柄双连杆夹持机构还包括滑板复位机构，所述滑板复位机构包括分别与所述两个滑板连接的两个复位弹簧，两个复位弹簧的端部固定在所述夹持底座上，所述两个复位弹簧通过弹力使两个滑板复位，从而使所述手指张开。

所述手指的内侧设有滚轮。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明可有效解决较长(数米长，长细比差距较大)的棒类、轴类物体的转运及铅垂定心提升问题。

2、本发明可有效解决脆性材料物体的转运。

3、本发明可有效解决相对封闭的狭窄、较深(数十米)的竖井内转运提升子系统内夹持的动力源及信号源传输难题。

4、本发明实现棒体转运，大大提高轴棒类工件的转运效率和生产的自动化水平，降低作业人员的工作难度、危险系数和劳动强度。

附图说明

图1为本发明轴棒类工件重力夹持转运装置的轴测图；

图2为本发明轴棒类工件重力夹持转运装置的侧视图；

图3为本发明中浮动底托机构的结构示意图；

图4为本发明中支撑轮调整机构的轴测图；

图5为本发明中支撑轮调整机构的侧视图；

图6为本发明中引力转化机构的结构示意图；

图7为本发明中曲柄双连杆夹持机构的主视图；

图8为本发明中曲柄双连杆夹持机构的轴测图；

图9为本发明中曲柄双连杆夹持机构的工作原理示意图。

图中：1为主体框架，2为棒轴类工件，3为浮动底托机构，31为底托板，32为衬套，33为拉簧，34为导向柱，4为支撑轮调整机构，41为支撑轴，42为悬挂轴，43为e型调节架，44为支撑轮，5为引力转化机构，51为可调丝杆，52为导向套，53为连接轴，54为花篮轴，55为导向轮，56为钢丝绳，6为曲柄双连杆夹持机构，61为连杆，62为曲柄，63为复位弹簧，64为浮动头，65为手指，66为滚轮，67为铰链轴，68为导轨，69为滑板，610为夹持底座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1、图2所示，本发明提供的一种轴棒类工件重力夹持转运装置，包括：主体框架1、浮动底托机构3、支撑轮调整机构4、引力转化机构5及曲柄双连杆夹持机构6，其中浮动底托机构3可浮动地设置于主体框架1的底部，用于棒轴类工件2处于竖直状态下的支撑；支撑轮调整机构4设置于主体框架1上，用于棒轴类工件2处于水平状态下的支撑；曲柄双连杆夹持机构6设置于主体框架1的顶部，用于夹持棒轴类工件2；引力转化机构5设置于主体框架1上，且两端分别与浮动底托机构3和曲柄双连杆夹持机构6连接，用于将棒轴类工件2的自身重量转化为曲柄双连杆夹持机构6的夹持力。

如图3所示，浮动底托机构3包括底托板31、衬套32及导向柱34，其中导向柱34设置于主体框架1的底部，底托板31与导向柱34滑动配合，衬套32设置于底托板31上，用于棒轴类工件2的定位。

浮动底托机构3还包括底托板复位机构，底托板复位机构包括拉簧33，拉簧33设置于底托板31的上方、且两端分别与底托板31和主体框架1连接。

如图4所示，支撑轮调整机构4包括支撑轴41、调节架43及支撑轮44，其中调节架43为两个，并且分别沿主体框架1的宽度方向设置于主体框架1的两侧，支撑轴41的两端分别与两个调节架43连接，且通过调节架43调节与主体框架1之间的距离，支撑轮44可转动地设置于支撑轴41上。

如图5所示，调节架43上设有e型槽结构，支撑轴41的端部通过容置于e型槽结构中不同高度的凹槽内，实现与主体框架1之间的间距调整。

如图6所示，引力转化机构5包括导向套52、连接轴53、导向轮55及钢丝绳56，其中导向套52设置于主体框架1上，连接轴53与导向套52滑动配合，且下端通过可调丝杠51与浮动底托机构3的底托板31连接，钢丝绳56的一端与连接轴53的上端连接，另一端与曲柄双连杆夹持机构6连接。

如图7-8所示，曲柄双连杆夹持机构6包括曲柄双连杆机构、手指65、导轨68、滑板69及夹持底座610，其中导轨68设置于夹持底座610上，导轨68上滑动连接有两个滑板69，各滑板69上均设有手指65，曲柄双连杆机构设置于夹持底座610上、且与两个滑板69连接，用于驱动两个滑板69相互靠近，从而使两个手指65闭合，实现夹持动作。

曲柄双连杆机构包括连杆61、曲柄62及浮动头64，其中曲柄62可转动地安装在夹持底座610上，曲柄62的两端通过铰链轴67分别与两个连杆61的一端铰接，两个连杆61的另一端分别与两个滑板69铰接，曲柄62通过浮动头64与引力转化机构5中的钢丝绳56连接。导向轮55设置于主体框架1上，用于对钢丝绳56进行导向。

曲柄双连杆夹持机构6还包括滑板复位机构，滑板复位机构包括分别与两个滑板69连接的两个复位弹簧63，两个复位弹簧63的端部固定在夹持底座610上，两个复位弹簧63通过弹力使两个滑板69复位，从而使手指65张开。

进一步地，手指65的内侧设有滚轮66。

如图9所示，引力转化机构5带动浮动头64向下移动并转动；浮动头64通过铰链轴带动曲柄62顺时针转动；曲柄62通过双连杆61带动两个滑板69沿着导轨68进行水平移动，手指65进行对中夹紧动作。

本发明的实施例中，底托板31通过四组具有直线移动副属性的直线轴承件安装在主动框架1下部，同时设置两组大拉力的拉簧33，克服底托板31垂直状态的重力。支撑轮调整机构4设置两组安装在主动框架1上，装置水平状态下，确保棒轴类工件2的质心在两组支撑轮调整机构4之间。引力转化机构5在浮动底托机构3和曲柄双连杆夹持机构6间进行柔性动力传递。支撑轮调整机构4随着棒经不同，人为调整使得棒轴心在水平状态下与底托板31上的衬套32相适应，同时满足装置在水平转换为垂直后，棒体外表面与支撑轮调整机构4不接触的要求。

本发明提供的一种轴棒类工件重力夹持转运装置，由水平牵引成垂直过程中装置自动定心夹持棒类轴类工件的动作过程是；

轴棒类工件重力夹持转运装置通过两组悬挂轴42固定在竖井通道转运滑车上，随着竖井顶端的提升机牵引滑车沿着竖井内的导向槽移动，重力夹持转运装置由水平姿态缓慢转变为垂直状态。此过程最初水平阶段，棒轴类工件2靠两组支撑轮调整机构4支撑，缓慢牵引后其与水平有夹角θ，棒轴类工件2在支撑轮调整机构4上靠自身重力向下滑动，支撑轮44自身亦滚动，手指接触滚轮66随棒体表面滚动。底托板33与棒轴类工件2一起向下移动；底托板33通过可调丝杆51带动引力转化机构5向下移动；引力转化机构5由钢丝绳56在导向轮55处变向后，固联在曲柄双连杆夹持机构6的浮动头64上，带动浮动头64向下移动并转动；浮动头64通过铰链轴带动曲柄62顺时针转动；曲柄62通过双连杆61带动两个滑板69在水平方向上沿着导轨68进行水平移动，手指65进行对中夹紧动作。随着主体框架1与水平面的夹角θ缓慢增大，手指65不断向中心移动，直至夹紧在棒体表面后，停止移动。此时棒体与重力夹持转运装置保持垂直，此时棒轴类工件2靠底托板31支撑和曲柄双连杆夹持机构6夹紧；棒轴类工件2与支撑轮调整机构4不再接触，从而保证棒体的垂直参数。浮动底托机构3在引力转化机构5和手指65在棒体表面停止的作用下，处于悬空状态。直至滑车在提升机牵引至数十米狭窄竖井顶端。

机械手插入棒体上端卡槽后，缓慢竖直提升棒轴类工件2，随着机械手不断提升，浮动底托机构3负载卸掉后，在两组复位拉簧33的作用下向上移动，手指65在复位弹簧63的推动下，缓慢张开。浮动底托机构3与曲柄双连杆夹持机构6通过引力转化机构5连接同步复位。待棒轴类工件22与底托板31分离后，机械手水平后退，取出棒轴类工件2，完成取棒动作。

本发明属于大细长比，拥有玻璃脆性等轴棒类工件自动化生产领域的一种工件转运及提升装置，其降低工人的劳动强度，大大提高轴棒类工件的转运效率和生产的自动化水平。该装置由多组直线运动副、旋转副、曲柄滑块机构组成，可在水平、垂直状态切换后，由纯机械结构自动靠重力转换成夹持力进行棒体铅垂定心功能。经过人为切换支撑轮档位，兼容不同棒体直径和长度的转运及垂直定位。整体构架钢性良好，纯机械式结构，结构简单，成本较低，易维护，可操作性强，可靠性高等。可非常平稳的转运并夹持数米长的棒类、轴类，即使是含有玻璃脆性的物体在竖井内完成铅垂定心提升。另外采用重力夹持装置转运打破传统纯手工捆绑模式，竖井提升到位后，达到良好的重复定位精度，极大提高自动化对接的便利性。

本发明有效解决较长(数米长，长细比差距较大)的棒类、轴类物体的转运及铅垂定心提升问题，有效解决狭窄、较深(数十米)的竖井内转运提升子系统的夹持的动力源及信号源传输难题。可满足在直径不同、长度不同的情况下，棒体轴心相同的要求，极大的满足自动化转运需求。本发明制造、安装、维护成本低，适合在轴棒类行业里大量推广普及，能够在生产过程中替代人工劳动，提高架棒对接精度，提升生产的效率和自动化水平，降低作业人员的工作危险系数和劳动强度，减少工序转运时间。本发明适用于普通车间或洁净车间，也可以应用于户外、钻井平台等行业其他棒类、轴类零件的转运及垂直定位。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。