專利名稱：一種噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，特別涉及一種可用于鋼卷噴印機(jī)的噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)。
背景技術(shù)：
噴印設(shè)備是由計(jì)算機(jī)控制的全自動標(biāo)號系統(tǒng)，通過噴點(diǎn)陣直接在鋼卷的側(cè)部表面和頂部表面上形成標(biāo)號。目前，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的熱軋生產(chǎn)線用于熱鋼卷標(biāo)號的方式一般多為涂料點(diǎn)陣噴印，該方式的成字原理是將多個噴槍并排設(shè)置，并等速行走，在設(shè)定位置上噴出點(diǎn)狀涂料，以點(diǎn)組成文字。因?yàn)閲娪C(jī)還包括有傳感器，質(zhì)量較大，因此噴印機(jī)對鋼卷側(cè)部表面的側(cè)噴和對鋼卷頂部表面的頂噴大多分別單獨(dú)控制。
一種方案是采用6軸聯(lián)動的關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其先后對鋼卷進(jìn)行頂噴和側(cè)噴，雖然只需要一套噴印機(jī)，但是由于噴印周期超過鋼卷的軋制周期，導(dǎo)致軋鋼的節(jié)奏會受到一定的限制。還有一種方案采用的是雙噴印機(jī)，其側(cè)噴和頂噴設(shè)備分別設(shè)置于運(yùn)輸鏈的兩側(cè)，在噴印時兩部分同時進(jìn)行。
目前，隨著噴印機(jī)不斷的小型化，已出現(xiàn)一種側(cè)噴手臂和頂噴手臂共用一個機(jī)器人的方案，但其頂噴手臂只能噴印在鋼卷頂部靠近內(nèi)圈的位置，這又與鋼卷塔形始現(xiàn)于內(nèi)圈這種情況發(fā)生沖突，于是就存在鋼卷大量返修的缺陷，并且該方案需要2個機(jī)器人手臂分別進(jìn)行側(cè)噴和頂噴運(yùn)動，使得噴印機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制也較為煩瑣，大大增加了裝置的返修率。
目前使用的各種噴印機(jī)存在以下的缺點(diǎn)溫度適應(yīng)差由于現(xiàn)有的噴印機(jī)，大多采用風(fēng)機(jī)冷卻，或者甚至不采用主動冷卻，因此對溫度的適應(yīng)性較差，使噴印機(jī)不能適應(yīng)較高的操作環(huán)境溫度和高溫卷溫度。
噴印周期長由于現(xiàn)有的噴印機(jī)，大多采用單噴印設(shè)備結(jié)合關(guān)節(jié)型機(jī)器人的方案，使頂噴和側(cè)噴先后進(jìn)行，造成噴印周期無法縮短，影響到軋制節(jié)奏的優(yōu)化和加快。
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜現(xiàn)有的噴印機(jī)雖然采用了頂噴和側(cè)噴的同步方案，但其機(jī)械組合設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，特別是臂長過長，如何降低手臂帶來的扭矩就顯得相當(dāng)關(guān)鍵，設(shè)備操作控制也煩瑣，且會給設(shè)備維護(hù)帶來難度。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種與六軸聯(lián)動機(jī)械臂關(guān)節(jié)相比大為簡單的噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)，為一種噴印用升降式三軸聯(lián)動的機(jī)械臂關(guān)節(jié)。主要解決六軸聯(lián)動機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、臂長過長導(dǎo)致的扭矩過大，以及操作控制繁瑣、維護(hù)困難的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)，為三軸聯(lián)動機(jī)構(gòu)，由定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、傳動減速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機(jī)械臂組成，所述的定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)包含定位機(jī)械臂、定位軸、軸承、隔圈和軸套，所述定位軸固定于定位機(jī)械臂上，定位軸上套接有軸套，軸套上安裝有軸承，在定位軸上套接多個隔圈，調(diào)節(jié)定位機(jī)械臂與傳動部分的相對位置以及調(diào)節(jié)軸承的定位。
所述的傳動減速機(jī)構(gòu)包含伺服電機(jī)、伺服電機(jī)支架、安裝環(huán)座、傳動圓盤和諧波減速器，所述伺服電機(jī)安裝于伺服電機(jī)支架上，伺服電機(jī)支架則固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂，所述諧波減速器經(jīng)傳動圓盤安裝于安裝環(huán)座上，所述安裝環(huán)座固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)兩個機(jī)械臂之間的轉(zhuǎn)動，所述伺服電機(jī)傳動至諧波減速器進(jìn)行減速，依次帶動安裝環(huán)座、傳動圓盤，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動機(jī)械臂繞定位軸相對于定位機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動；軸套與軸套上軸承對傳動圓盤和安裝座形成支撐并提高轉(zhuǎn)動機(jī)械臂的穩(wěn)定性，其控制結(jié)構(gòu)簡單，可適應(yīng)較重的噴印裝置，其控制靈活性也能夠滿足較短軋制周期時間上的要求。
定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)起定位和支撐作用，傳動減速機(jī)構(gòu)的質(zhì)量首先由轉(zhuǎn)動機(jī)械臂部分承擔(dān)，傳動減速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機(jī)械臂部分結(jié)合后的質(zhì)量都由定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)支撐，所述噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)由傳動減速機(jī)構(gòu)通過諧波減速器對伺服電機(jī)減速來帶動轉(zhuǎn)動機(jī)械臂部分實(shí)現(xiàn)其關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動功能；所述轉(zhuǎn)動機(jī)械臂可與下一節(jié)的機(jī)械臂關(guān)節(jié)相連，并通過機(jī)械臂關(guān)節(jié)的運(yùn)動以獲得噴印的軌跡。
本實(shí)用新型提供的噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其運(yùn)動過程實(shí)現(xiàn)如下當(dāng)伺服電機(jī)收到轉(zhuǎn)動指令后，傳動至諧波減速器進(jìn)行減速，傳動圓盤安裝在固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂的安裝環(huán)座上，并通過軸套上的軸承提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動支撐，形成轉(zhuǎn)動機(jī)械臂繞定位軸相對于定位機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動。
本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型根據(jù)圓弧成形的規(guī)律，即三個聯(lián)接臂就可形成圓弧軌跡，末端關(guān)節(jié)與手腕相連，令手腕上的噴印裝置與鋼卷外表面呈垂直狀，以確保字符清晰，從而避免使用復(fù)雜的六軸聯(lián)動設(shè)計(jì)，令噴印聯(lián)接臂結(jié)構(gòu)簡單化，可提高附重能力，并使設(shè)備維護(hù)簡捷可靠。
2、本實(shí)用新型的機(jī)械臂包含三個繞各自的Z軸轉(zhuǎn)動的自由度，并且三個繞各自的Z軸轉(zhuǎn)動的自由度使機(jī)械臂在一個固定的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，使得其圓弧軌跡運(yùn)動簡捷平穩(wěn)，獲得較好的穩(wěn)定性。
3、為適應(yīng)鋼卷不同的寬度，本實(shí)用新型可采用升降機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)平面機(jī)構(gòu)上下移動，使平面運(yùn)動和上下移動進(jìn)行任意組合，即可以先上下移動到所需要的高度再實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動，也可以轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的空間運(yùn)動組合，簡單易行，穩(wěn)定可靠，4、相對于六軸聯(lián)動機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型具有靈敏性愈高、快速性、起動轉(zhuǎn)矩慣量比大、調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，簡單的三軸聯(lián)動機(jī)構(gòu)，增加了其控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化。
5、本實(shí)用新型采用的伺服電動機(jī)作為機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)，能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時間內(nèi)承受過載。
6、關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動是相對緩慢的，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)采用諧波減速器來進(jìn)行減速。諧波減速器的傳動比大、承載能力強(qiáng)、傳動精度高、傳動平穩(wěn)、效率高(一般可達(dá)到0.7～0.9)、體積小、質(zhì)量輕。
7、本實(shí)用新型采用交流伺服電機(jī)，其采用新型的磁場矢量變換控制技術(shù)，對交流電動機(jī)做磁場的矢量控制；將電動機(jī)定子的電壓量或電流矢量作操作量，控制其幅值和相位。它沒有電刷和換向器，因此可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動態(tài)響應(yīng)好。在同樣體積下，交流伺服電動機(jī)的輸出功率可比直流電動機(jī)提高10％～70％。交流伺服電動機(jī)與同容量的直流電動機(jī)相比，重量約輕一半，價格僅為直流電動機(jī)的三分之一，效率高、調(diào)速范圍廣、響應(yīng)頻率高。
另外，關(guān)節(jié)型機(jī)器人，關(guān)節(jié)型機(jī)器人動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對機(jī)器人本體的尺寸，其工作空間比較大。對于噴印機(jī)器人來說這種結(jié)構(gòu)是比較合適的。
附圖為本實(shí)用新型提供的一種噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1定位機(jī)械臂，2螺釘及墊片，3轉(zhuǎn)動機(jī)械臂，4螺釘，5螺釘，6伺服電機(jī)支架，7安裝環(huán)座，8隔圈，9螺釘，10軸承，11軸套，12傳動圓盤，13隔圈，14定位軸，15隔圈，16伺服電機(jī)，17編碼器接頭，18電源接頭，19諧波減速器，20螺釘。
具體實(shí)施方式
以下根據(jù)附圖，說明本實(shí)用新型的一種最佳實(shí)施方式。
如附圖所示，為本實(shí)用新型提供的噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖，其包含定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、傳動減速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機(jī)械臂組成；所述的定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)包含定位機(jī)械臂1、定位軸14、軸承10、螺釘及墊片2、隔圈8、隔圈13、隔圈15和軸套11，所述定位軸14通過螺釘及墊片2將其固定于定位機(jī)械臂1上，所述定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)通過隔圈13和軸套11來調(diào)節(jié)定位機(jī)械臂1與傳動減速機(jī)構(gòu)的軸向位置，通過軸承10和隔圈8來調(diào)節(jié)定位軸14與傳動減速部分的徑向定位，所述軸承10裝入軸套11后同時也通過隔圈8調(diào)節(jié)其軸向定位；所述的傳動減速部分包含伺服電機(jī)16、伺服電機(jī)支架6、螺釘4、螺釘5、螺釘9、隔圈15、安裝環(huán)座7、傳動圓盤12和諧波減速器19，所述伺服電機(jī)16含編碼器接頭17、電源接頭18，并經(jīng)螺釘4安裝于伺服電機(jī)支架6上，伺服電機(jī)支架6則固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂3，所述諧波減速器19經(jīng)傳動圓盤12安裝于安裝環(huán)座7上，所述安裝環(huán)座7通過螺釘5固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂3，所述伺服電機(jī)16傳動至諧波減速器19進(jìn)行減速，諧波減速器19通過螺釘20分別與定位軸14和傳動圓盤12聯(lián)接，定位軸14和傳動圓盤12分別起定位和傳動的作用，依次帶動傳動圓盤12和安裝環(huán)座7，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動機(jī)械臂3繞定位軸14相對于定位機(jī)械臂1的轉(zhuǎn)動；所述轉(zhuǎn)動機(jī)械臂3可與下一節(jié)的機(jī)械臂關(guān)節(jié)相連，并通過機(jī)械臂關(guān)節(jié)的運(yùn)動以獲得噴印的軌跡。
本實(shí)用新型提供的噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其工作過程如下當(dāng)伺服電機(jī)16收到轉(zhuǎn)動指令后，傳動至諧波減速器19進(jìn)行減速，傳動圓盤12安裝在固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂3的安裝環(huán)座7上，并通過軸套11上的軸承10提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動支撐，形成轉(zhuǎn)動機(jī)械臂3繞定位軸14相對于定位機(jī)械臂1的轉(zhuǎn)動。
本實(shí)用新型不僅可用于鋼卷噴印機(jī)，還可以用于其他需要完成圓弧軌跡的機(jī)器人手臂。
權(quán)利要求1.一種噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其特征是，為三軸聯(lián)動機(jī)構(gòu)，由定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、傳動減速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機(jī)械臂組成，所述的定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)包含定位機(jī)械臂、定位軸、軸承、隔圈和軸套，所述定位軸固定于定位機(jī)械臂上，定位軸上套接有軸套，軸套上安裝有軸承，在定位軸上套接多個隔圈，所述的傳動減速機(jī)構(gòu)包含伺服電機(jī)、伺服電機(jī)支架、安裝環(huán)座、傳動圓盤和諧波減速器，所述伺服電機(jī)安裝于伺服電機(jī)支架上，伺服電機(jī)支架則固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂，所述諧波減速器經(jīng)傳動圓盤安裝于安裝環(huán)座上，所述安裝環(huán)座固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其特征是，所述轉(zhuǎn)動機(jī)械臂可與下一節(jié)的機(jī)械臂關(guān)節(jié)相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械臂的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，特別涉及一種可用于鋼卷噴印機(jī)的噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)。主要解決六軸聯(lián)動機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、臂長過長導(dǎo)致的扭矩過大，以及操作控制繁瑣、維護(hù)困難的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種噴印用機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其特征是，為三軸聯(lián)動機(jī)構(gòu)，由定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、傳動減速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機(jī)械臂組成，所述的定位機(jī)械臂機(jī)構(gòu)包含定位機(jī)械臂、定位軸、軸承、隔圈和軸套，所述定位軸固定于定位機(jī)械臂上，定位軸上套接有軸套，軸套上安裝有軸承，在定位軸上套接多個隔圈，所述的傳動減速機(jī)構(gòu)包含伺服電機(jī)、伺服電機(jī)支架、安裝環(huán)座、傳動圓盤和諧波減速器，所述伺服電機(jī)安裝于伺服電機(jī)支架上，伺服電機(jī)支架則固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂，所述諧波減速器經(jīng)傳動圓盤安裝于安裝環(huán)座上，所述安裝環(huán)座固定于轉(zhuǎn)動機(jī)械臂。本實(shí)用新型主要用于鋼卷噴印機(jī)。
文檔編號B41J3/407GK2923224SQ200620042238
公開日2007年7月18日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者王軍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司