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一种用于机械手升降的双倍增速机构
一种用于机械手升降的双倍增速机构
【申请公布号：CN108730468A；申请权利人：滁州市科创模具制造有限公司;发明设计人：王和升; 胡基建;】
摘要：
本发明公开了一种用于机械手升降的双倍增速机构，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架、安装在水平运动架上的升降固定架、能够上下移动地安装在升降固定架上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B；伺服电机通过驱动固定在垂直运动架A上的齿条，带动垂直运动架A上、下运动，同步带轮随着垂直运动架A上、下运动的同时绕轮轴转动，带动同步带轮另一侧同步带上、下运动；同步带上、下运动带动垂直运动架B上、下运动。因此垂直运动架A在伺服电机驱动下，上、下运动的同时带动垂直运动架B作等速上、下运动，它们速度和行程相同。本发明缩短了机械手升降时间，满足了连线生产的节拍，同时降低了设备成本。
主权项：
1.一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架(1)、安装在水平运动架(1)上的升降固定架(2)、能够上下移动地安装在升降固定架(2)上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B(24)；所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板(5)和下连接板(14)、竖直安装在上连接板(5)和下连接板(14)之间的立板(6)、两个对称安装在上连接板(5)和下连接板(14)上位于立板(6)左侧的同步带轮(35)、啮合安装在两个同步带轮(35)上的同步带(18)、安装在立板(6)右侧的齿条(7)以及啮合安装在齿条(7)上齿轮(8)，所述立板(6)的前侧设有与升降固定架(2)滑动配合的直线导轨滑块B(20)；所述垂直运动架B(24)布置在立板(6)的后侧，所述垂直运动架B(24)上靠近立板(6)的一侧设有与立板(6)滑动配合的直线导轨滑块A(19)，所述垂直运动架B(24)的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架(25)，所述吸盘固定架(25)上安装有与真空发生器相连的吸盘(26)；所述同步带(18)为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B(24)上的同步带固定板B(15)和同步带夹板B(27)夹紧固定；所述升降固定架(2)上靠近同步带(18)的一侧安装有用于固定同步带(18)的同步带固定板A(3)，所述同步带固定板A(3)上安装有用于夹紧同步带(18)的同步带夹板A(4)；所述升降固定架(2)上靠近齿条(7)的一侧安装有伺服电机安装板(10)，所述伺服电机安装板(10)上安装有伺服电机(11)，伺服电机(11)与齿轮(8)的齿轮轴(9)连接。
要求：
1.一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架(1)、安装在水平运动架(1)上的升降固定架(2)、能够上下移动地安装在升降固定架(2)上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B(24)；
所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板(5)和下连接板(14)、竖直安装在上连接板(5)和下连接板(14)之间的立板(6)、两个对称安装在上连接板(5)和下连接板(14)上位于立板(6)左侧的同步带轮(35)、啮合安装在两个同步带轮(35)上的同步带(18)、安装在立板(6)右侧的齿条(7)以及啮合安装在齿条(7)上齿轮(8)，所述立板(6)的前侧设有与升降固定架(2)滑动配合的直线导轨滑块B(20)；
所述垂直运动架B(24)布置在立板(6)的后侧，所述垂直运动架B(24)上靠近立板(6)的一侧设有与立板(6)滑动配合的直线导轨滑块A(19)，所述垂直运动架B(24)的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架(25)，所述吸盘固定架(25)上安装有与真空发生器相连的吸盘(26)；
所述同步带(18)为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B(24)上的同步带固定板B(15)和同步带夹板B(27)夹紧固定；
所述升降固定架(2)上靠近同步带(18)的一侧安装有用于固定同步带(18)的同步带固定板A(3)，所述同步带固定板A(3)上安装有用于夹紧同步带(18)的同步带夹板A(4)；所述升降固定架(2)上靠近齿条(7)的一侧安装有伺服电机安装板(10)，所述伺服电机安装板(10)上安装有伺服电机(11)，伺服电机(11)与齿轮(8)的齿轮轴(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，还包括气缸(21)，所述升降固定架(2)上立板(6)的前侧安装有气缸固定板(22)，所述气缸(21)固定安装在气缸固定板(22)上，气缸(21)的活塞杆端与下连接板(14)连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述气缸(21)的活塞杆端连接有凸形气缸连接块(12)，所述下连接板(14)上安装有与气缸连接块(12)相配合的压块(13)，气缸连接块(12)与压块(13)之间呈T型槽连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述上连接板(5)和下连接板(14)上均安装有水平布置的支板固定板(30)，每个所述支板固定板(30)的左右两侧对称安装有两个竖直布置的同步带轮支板(29)，所述同步带轮(35)通过带轮轴(34)安装在两个同步带轮支板(29)之间，同步带轮(35)通过滚动轴承(31)、衬套A(32)、衬套B(33)与带轮轴(34)形成滚动配合。
5.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述升降固定架(2)上靠近伺服电机安装板(10)的位置安装有伺服电机涨紧板(36)，所述伺服电机涨紧板(36)与伺服电机安装板(10)通过调节螺杆(37)连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述底座呈井字形结构，包括两个前后布置的铝合金型材A(23)和两个左右布置的铝合金型材B(28)，所述吸盘固定架(25)安装在铝合金型材B(28)上。
一种用于机械手升降的双倍增速机构
技术领域
本发明涉及一种增速机构，具体是一种用于机械手升降的双倍增速机构，属于机械手增速机构技术领域。
背景技术
随着国内制造业工资待遇和福利保障成本的增加以及市场竞争的加剧，越来越多的家电企业面临招工难的困境。同时，人员流失带给企业的损失也是显而易见的。为此，近年来，国内许多知名家电企业在推行精益生产、内部挖潜、深化管理的同时，不约而同地将目光投向生产工艺装备的少人化、自动化。目前国内家电制造业的生产自动化、少人化进程已经开启。中国家电行业已着手从精益生产管理与装备自动化两个方面行动，这也是近年来中国家电企业发展值得关注的热点。
冰箱内胆冲孔专机是生产冰箱不可缺少的设备，它的精度和工作效率直接影响到冰箱生产的效率和质量。目前大多企业一般采用以下两种方法冲孔：(1)用简易的气动冲孔专机进行冲孔；(2)用大型的冲孔模具在专用的油压机上进行冲孔。这两种冲孔方法都需要人工取放料，需要有周转小车，成型内胆及冲制好的内胆均需要考虑较大的库存场地。如何减少人工，车间零库存生产，成为迫切需要解决的问题。
为此研发了“面向家电行业智能化工厂全自动柔性冲孔装备”。该产品把传输系统、取放料机械手、冲孔设备等整合在一个平台上，通过PLC进行逻辑控制，实现了产品与前后工序的直接连线生产，不再需要人工和产品的库存，提高了生产效率，降低了产品成本。
由于要与前道工序连线，本产品的生产节拍必须小于前道工序的生产节拍。目前前道工序生产节拍≥35秒，因此本产品的生产节拍必须≤30秒。由于是机械手取放料，每一个循环包括：机械手从上料工位抓取料片→机械手行走到冲孔工位→机械手放料→冲孔→机械手抓取料片→机械手行走至下料工位→机械手放料→机械手行走至上料工位。从每个循环动作可以看出，要想提高本产品的生产节拍，有很大的难度，因为正常的冲孔时间是6～10秒，机械手每次行走时间3～5秒，机械手每次升降时间≥6秒，一个循环最快时间为39秒。因此如何保证本产品的生产节拍≤30秒，是整个项目能否顺利进行的关键。从每个循环动作可以看出，机械手抓取料片有四次动作，要想提高生产节拍，首先要考虑缩短每一次机械手升降的时间，这样效果最明显。现有机械手行走与升降均采用的是伺服电机驱动，如果想缩短升降时间，必须减小伺服电机的速比，如果功率不变，速比减小，扭矩也减小，要想保证扭矩，必须加大电机功率，造成成本增加。此外，由于升降总行程不大，伺服电机从启动到快速及从快速到停止都需要有一个加减速过程，速比变化不大时，升降时间变化很小。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于机械手升降的双倍增速机构，可缩短机械手每次升降时间所需时间，满足连线生产的节拍，成本低。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于机械手升降的双倍增速机构，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架、安装在水平运动架上的升降固定架、能够上下移动地安装在升降固定架上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B；所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板和下连接板、竖直安装在上连接板和下连接板之间的立板、两个对称安装在上连接板和下连接板上位于立板左侧的同步带轮、啮合安装在两个同步带轮上的同步带、安装在立板右侧的齿条以及啮合安装在齿条上齿轮，所述立板的前侧设有与升降固定架滑动配合的直线导轨滑块B；所述垂直运动架B布置在立板的后侧，所述垂直运动架B上靠近立板的一侧设有与立板滑动配合的直线导轨滑块A，所述垂直运动架B的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架，所述吸盘固定架上安装有与真空发生器相连的吸盘；所述同步带为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B上的同步带固定板B和同步带夹板B夹紧固定；所述升降固定架上靠近同步带的一侧安装有用于固定同步带的同步带固定板A，所述同步带固定板A上安装有用于夹紧同步带的同步带夹板A；所述升降固定架上靠近齿条的一侧安装有伺服电机安装板，所述伺服电机安装板上安装有伺服电机，伺服电机与齿轮的齿轮轴连接。
优选地，还包括气缸，所述升降固定架上立板的前侧安装有气缸固定板，所述气缸固定安装在气缸固定板上，气缸的活塞杆端与下连接板连接。
优选地，所述气缸的活塞杆端连接有凸形气缸连接块，所述下连接板上安装有与气缸连接块相配合的压块，气缸连接块与压块之间呈T型槽连接。
优选地，所述上连接板和下连接板上均安装有水平布置的支板固定板，每个所述支板固定板的左右两侧对称安装有两个竖直布置的同步带轮支板，所述同步带轮通过带轮轴安装在两个同步带轮支板之间，同步带轮通过滚动轴承、衬套A、衬套B与带轮轴形成滚动配合。
优选地，所述升降固定架上靠近伺服电机安装板的位置安装有伺服电机涨紧板，所述伺服电机涨紧板与伺服电机安装板通过调节螺杆连接。
优选地，所述底座呈井字形结构，包括两个前后布置的铝合金型材A和两个左右布置的铝合金型材B，所述吸盘固定架安装在铝合金型材B上。
本发明中伺服电机通过齿轮轴上的齿轮驱动固定在垂直运动架A上的齿条上、下运动，固定在垂直运动架A上的同步带轮随着垂直运动架A一起上、下运动，由于同步带在同步带固定板A被同步带夹板A夹紧固定不动，因此同步带轮在随垂直运动架A上、下运动同时绕轮轴转动，带动同步带轮另一侧同步带上、下运动，开口同步带的两端通过同步带固定板B和同步带夹板B固定在垂直运动架B上，同步带上、下运动带动垂直运动架B上、下运动。因此，垂直运动架A在伺服电机驱动下，上、下运动的同时带动垂直运动架B作等速上、下运动，它们速度和行程相同，固定在垂直运动架B上的吸盘上、下运动的最大距离是垂直运动架A的两倍。在吸盘最大行程不变的情况下，伺服电机驱动齿条运动和行程只有吸盘最大行程的二分之一，伺服电机运行时间只有直接驱动的二分之一，即机械手升降时间只有以前直接驱动时间的二分之一，因而节省了大量时间。总而言之，与以前伺服电机直接全行程驱动相比，本发明缩短了机械手升降时间，满足了连线生产的节拍，同时降低了设备成本。
附图说明
图1为本发明机械手上升时的示意图；
图2为本发明机械手下降时的示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图2的右视图；
图5为图2的K向视图(仅示垂直升降电机)；
图6为图2中A处的放大示意图。
图中：1、水平运动架，2、升降固定架，3、同步带固定板A，4、同步带夹板A，5、上连接板，6、立板，7、齿条，8、齿轮，9、齿轮轴，10、伺服电机安装板，11、伺服电机，12、气缸连接块，13、压块，14、下连接板，15、同步带固定板B，16、涨紧板A，17、调节螺栓，18、同步带，19、直线导轨滑块A，20、直线导轨滑块B，21、气缸，22、气缸固定板，23、铝合金型材A，24、垂直运动架B，25、吸盘固定架，26、吸盘，27、同步带夹板B，28、铝合金型材B，29、同步带轮支板，30、支板固定板，31、滚动轴承，32、衬套A，33、衬套B，34、带轮轴，35、带轮，36、伺服电机涨紧板，37、调节螺杆。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1至图6所示，本发明实施例提供的一种用于机械手升降的双倍增速机构，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架1、安装在水平运动架1上的升降固定架2、能够上下移动地安装在升降固定架2上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B24；所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板5和下连接板14、竖直安装在上连接板5和下连接板14之间的立板6、两个对称安装在上连接板5和下连接板14上位于立板6左侧的同步带轮35、啮合安装在两个同步带轮35上的同步带18、安装在立板6右侧的齿条7以及啮合安装在齿条7上齿轮8，垂直运动架A随齿条7可以上、下运动；所述立板6的前侧设有与升降固定架2滑动配合的直线导轨滑块B20，整个垂直运动架A通过直线导轨滑块B20可在升降固定架2上上、下运动；所述垂直运动架B24布置在立板6的后侧，所述垂直运动架B24上靠近立板6的一侧设有与立板6滑动配合的直线导轨滑块A19，垂直运动架B24通过直线导轨滑块A19可在垂直运动架A上上、下运动；所述垂直运动架B24的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架25，所述吸盘固定架25上安装有与真空发生器相连的吸盘26；所述同步带18为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B24上的同步带固定板B15和同步带夹板B27夹紧固定；所述升降固定架2上靠近同步带18的一侧安装有用于固定同步带18的同步带固定板A3，所述同步带固定板A3上安装有用于夹紧同步带18的同步带夹板A4，所述同步带18在夹紧位置固定不动；所述升降固定架2上靠近齿条7的一侧安装有伺服电机安装板10，所述伺服电机安装板10上安装有伺服电机11，伺服电机11与齿轮8的齿轮轴9连接。其中，升降固定架2可通过螺钉固定安装在水平运动架1上，立板6的两端与上连接板5、下连接板14之间也可通过螺钉固定。
优选地，还包括气缸21，所述升降固定架2上立板6的前侧安装有气缸固定板22，所述气缸21固定安装在气缸固定板22上，气缸21的活塞杆端与下连接板14连接。所述气缸21起辅助提升垂直运动架A的作用，使用时，可将气缸的下腔通过快速排气阀与气源连接，气源的出气口安装有调压阀，伺服电机在提升时，电磁阀得电，气缸下腔进气，辅助提升垂直运动架A；垂直运动架A下降时，电磁阀失电，气缸断气，同时快速排气阀排气，减小下降阻力。
优选地，所述气缸21的活塞杆端连接有凸形气缸连接块12，所述下连接板14上安装有与气缸连接块12相配合的压块13，气缸连接块12与压块13之间呈T型槽连接。
优选地，所述上连接板5和下连接板14上均安装有水平布置的支板固定板30，每个所述支板固定板30的左右两侧对称安装有两个竖直布置的同步带轮支板29，所述同步带轮35通过带轮轴34安装在两个同步带轮支板29之间，同步带轮35通过滚动轴承31、衬套A32、衬套B33与带轮轴34形成滚动配合。
优选地，所述升降固定架2上靠近伺服电机安装板10的位置安装有伺服电机涨紧板36，所述伺服电机涨紧板36与伺服电机安装板10通过调节螺杆37连接。所述伺服电机涨紧板36和调节螺杆37的增设，可调节齿轮与齿条啮合间隙。
优选地，所述底座呈井字形结构，包括两个前后布置的铝合金型材A23和两个左右布置的铝合金型材B28，所述吸盘固定架25安装在铝合金型材B28上。
具体使用过程如下：
升降固定架2通过螺钉固定在可以沿横梁水平移动的水平运动架1上，升降固定架2可以随水平运动架1水平方向移动。伺服电机11通过齿轮轴9上的齿轮8驱动固定在垂直运动架A上的齿条7上、下运动，伺服电机安装板10通过调节螺杆37与固定在升降固定架2的伺服电机涨紧板36，可以调节齿轮与齿条啮合间隙。齿条7带动整个垂直运动架A上、下运动，固定在垂直运动架A上的同步带轮35随着垂直运动架A一起上、下运动，由于同步带18在同步带固定板A3被同步带夹板A4夹紧固定不动，因此同步带轮35在随垂直运动架A上、下运动同时绕轮轴34转动，带动同步带轮35另一侧同步带上、下运动，开口同步带18的两端通过同步带固定板B15和同步带夹板B27固定在垂直运动架B24上，同步带18上、下运动带动垂直运动架B24上、下运动。因此，垂直运动架A在伺服电机11驱动下，上、下运动的同时带动垂直运动架B24作等速上、下运动，它们速度和行程相同，固定在垂直运动架B24上的吸盘26上、下运动的最大距离是垂直运动架A的两倍。在吸盘26最大行程不变的情况下，伺服电机11驱动齿条7运动和行程只有吸盘26最大行程的二分之一，伺服电机11运行时间只有直接驱动的二分之一，即机械手升降时间只有以前直接驱动时间的二分之一，因而节省了大量时间。
此外，考虑到升降速度是以前的2倍，惯性大了，提升时伺服电机瞬时工作电流大，增加了气缸辅助提升机构，气缸21的下腔通过快速排气阀与气源连接，气缸的上腔气口不接管路，气源的出气口安装有调压阀，伺服电机在提升时，电磁阀得电，气缸下腔进气，辅助提升垂直运动架A，垂直运动架A下降时，电磁阀失电，气缸断气，同时快速排气阀排气，减小下降阻力。
综上所述，与以前伺服电机直接全行程驱动相比，本发明缩短了机械手升降时间，满足了连线生产的节拍，通过控制，可保证机械手每次升降时间≤4秒，同时降低了设备成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。
【申请公布号：CN108730468A；申请权利人：滁州市科创模具制造有限公司;发明设计人：王和升; 胡基建;】
摘要：
本发明公开了一种用于机械手升降的双倍增速机构，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架、安装在水平运动架上的升降固定架、能够上下移动地安装在升降固定架上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B；伺服电机通过驱动固定在垂直运动架A上的齿条，带动垂直运动架A上、下运动，同步带轮随着垂直运动架A上、下运动的同时绕轮轴转动，带动同步带轮另一侧同步带上、下运动；同步带上、下运动带动垂直运动架B上、下运动。因此垂直运动架A在伺服电机驱动下，上、下运动的同时带动垂直运动架B作等速上、下运动，它们速度和行程相同。本发明缩短了机械手升降时间，满足了连线生产的节拍，同时降低了设备成本。
主权项：
1.一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架(1)、安装在水平运动架(1)上的升降固定架(2)、能够上下移动地安装在升降固定架(2)上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B(24)；所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板(5)和下连接板(14)、竖直安装在上连接板(5)和下连接板(14)之间的立板(6)、两个对称安装在上连接板(5)和下连接板(14)上位于立板(6)左侧的同步带轮(35)、啮合安装在两个同步带轮(35)上的同步带(18)、安装在立板(6)右侧的齿条(7)以及啮合安装在齿条(7)上齿轮(8)，所述立板(6)的前侧设有与升降固定架(2)滑动配合的直线导轨滑块B(20)；所述垂直运动架B(24)布置在立板(6)的后侧，所述垂直运动架B(24)上靠近立板(6)的一侧设有与立板(6)滑动配合的直线导轨滑块A(19)，所述垂直运动架B(24)的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架(25)，所述吸盘固定架(25)上安装有与真空发生器相连的吸盘(26)；所述同步带(18)为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B(24)上的同步带固定板B(15)和同步带夹板B(27)夹紧固定；所述升降固定架(2)上靠近同步带(18)的一侧安装有用于固定同步带(18)的同步带固定板A(3)，所述同步带固定板A(3)上安装有用于夹紧同步带(18)的同步带夹板A(4)；所述升降固定架(2)上靠近齿条(7)的一侧安装有伺服电机安装板(10)，所述伺服电机安装板(10)上安装有伺服电机(11)，伺服电机(11)与齿轮(8)的齿轮轴(9)连接。
要求：
1.一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架(1)、安装在水平运动架(1)上的升降固定架(2)、能够上下移动地安装在升降固定架(2)上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B(24)；
所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板(5)和下连接板(14)、竖直安装在上连接板(5)和下连接板(14)之间的立板(6)、两个对称安装在上连接板(5)和下连接板(14)上位于立板(6)左侧的同步带轮(35)、啮合安装在两个同步带轮(35)上的同步带(18)、安装在立板(6)右侧的齿条(7)以及啮合安装在齿条(7)上齿轮(8)，所述立板(6)的前侧设有与升降固定架(2)滑动配合的直线导轨滑块B(20)；
所述垂直运动架B(24)布置在立板(6)的后侧，所述垂直运动架B(24)上靠近立板(6)的一侧设有与立板(6)滑动配合的直线导轨滑块A(19)，所述垂直运动架B(24)的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架(25)，所述吸盘固定架(25)上安装有与真空发生器相连的吸盘(26)；
所述同步带(18)为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B(24)上的同步带固定板B(15)和同步带夹板B(27)夹紧固定；
所述升降固定架(2)上靠近同步带(18)的一侧安装有用于固定同步带(18)的同步带固定板A(3)，所述同步带固定板A(3)上安装有用于夹紧同步带(18)的同步带夹板A(4)；所述升降固定架(2)上靠近齿条(7)的一侧安装有伺服电机安装板(10)，所述伺服电机安装板(10)上安装有伺服电机(11)，伺服电机(11)与齿轮(8)的齿轮轴(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，还包括气缸(21)，所述升降固定架(2)上立板(6)的前侧安装有气缸固定板(22)，所述气缸(21)固定安装在气缸固定板(22)上，气缸(21)的活塞杆端与下连接板(14)连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述气缸(21)的活塞杆端连接有凸形气缸连接块(12)，所述下连接板(14)上安装有与气缸连接块(12)相配合的压块(13)，气缸连接块(12)与压块(13)之间呈T型槽连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述上连接板(5)和下连接板(14)上均安装有水平布置的支板固定板(30)，每个所述支板固定板(30)的左右两侧对称安装有两个竖直布置的同步带轮支板(29)，所述同步带轮(35)通过带轮轴(34)安装在两个同步带轮支板(29)之间，同步带轮(35)通过滚动轴承(31)、衬套A(32)、衬套B(33)与带轮轴(34)形成滚动配合。
5.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述升降固定架(2)上靠近伺服电机安装板(10)的位置安装有伺服电机涨紧板(36)，所述伺服电机涨紧板(36)与伺服电机安装板(10)通过调节螺杆(37)连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于机械手升降的双倍增速机构，其特征在于，所述底座呈井字形结构，包括两个前后布置的铝合金型材A(23)和两个左右布置的铝合金型材B(28)，所述吸盘固定架(25)安装在铝合金型材B(28)上。
一种用于机械手升降的双倍增速机构
技术领域
本发明涉及一种增速机构，具体是一种用于机械手升降的双倍增速机构，属于机械手增速机构技术领域。
背景技术
随着国内制造业工资待遇和福利保障成本的增加以及市场竞争的加剧，越来越多的家电企业面临招工难的困境。同时，人员流失带给企业的损失也是显而易见的。为此，近年来，国内许多知名家电企业在推行精益生产、内部挖潜、深化管理的同时，不约而同地将目光投向生产工艺装备的少人化、自动化。目前国内家电制造业的生产自动化、少人化进程已经开启。中国家电行业已着手从精益生产管理与装备自动化两个方面行动，这也是近年来中国家电企业发展值得关注的热点。
冰箱内胆冲孔专机是生产冰箱不可缺少的设备，它的精度和工作效率直接影响到冰箱生产的效率和质量。目前大多企业一般采用以下两种方法冲孔：(1)用简易的气动冲孔专机进行冲孔；(2)用大型的冲孔模具在专用的油压机上进行冲孔。这两种冲孔方法都需要人工取放料，需要有周转小车，成型内胆及冲制好的内胆均需要考虑较大的库存场地。如何减少人工，车间零库存生产，成为迫切需要解决的问题。
为此研发了“面向家电行业智能化工厂全自动柔性冲孔装备”。该产品把传输系统、取放料机械手、冲孔设备等整合在一个平台上，通过PLC进行逻辑控制，实现了产品与前后工序的直接连线生产，不再需要人工和产品的库存，提高了生产效率，降低了产品成本。
由于要与前道工序连线，本产品的生产节拍必须小于前道工序的生产节拍。目前前道工序生产节拍≥35秒，因此本产品的生产节拍必须≤30秒。由于是机械手取放料，每一个循环包括：机械手从上料工位抓取料片→机械手行走到冲孔工位→机械手放料→冲孔→机械手抓取料片→机械手行走至下料工位→机械手放料→机械手行走至上料工位。从每个循环动作可以看出，要想提高本产品的生产节拍，有很大的难度，因为正常的冲孔时间是6～10秒，机械手每次行走时间3～5秒，机械手每次升降时间≥6秒，一个循环最快时间为39秒。因此如何保证本产品的生产节拍≤30秒，是整个项目能否顺利进行的关键。从每个循环动作可以看出，机械手抓取料片有四次动作，要想提高生产节拍，首先要考虑缩短每一次机械手升降的时间，这样效果最明显。现有机械手行走与升降均采用的是伺服电机驱动，如果想缩短升降时间，必须减小伺服电机的速比，如果功率不变，速比减小，扭矩也减小，要想保证扭矩，必须加大电机功率，造成成本增加。此外，由于升降总行程不大，伺服电机从启动到快速及从快速到停止都需要有一个加减速过程，速比变化不大时，升降时间变化很小。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于机械手升降的双倍增速机构，可缩短机械手每次升降时间所需时间，满足连线生产的节拍，成本低。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于机械手升降的双倍增速机构，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架、安装在水平运动架上的升降固定架、能够上下移动地安装在升降固定架上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B；所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板和下连接板、竖直安装在上连接板和下连接板之间的立板、两个对称安装在上连接板和下连接板上位于立板左侧的同步带轮、啮合安装在两个同步带轮上的同步带、安装在立板右侧的齿条以及啮合安装在齿条上齿轮，所述立板的前侧设有与升降固定架滑动配合的直线导轨滑块B；所述垂直运动架B布置在立板的后侧，所述垂直运动架B上靠近立板的一侧设有与立板滑动配合的直线导轨滑块A，所述垂直运动架B的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架，所述吸盘固定架上安装有与真空发生器相连的吸盘；所述同步带为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B上的同步带固定板B和同步带夹板B夹紧固定；所述升降固定架上靠近同步带的一侧安装有用于固定同步带的同步带固定板A，所述同步带固定板A上安装有用于夹紧同步带的同步带夹板A；所述升降固定架上靠近齿条的一侧安装有伺服电机安装板，所述伺服电机安装板上安装有伺服电机，伺服电机与齿轮的齿轮轴连接。
优选地，还包括气缸，所述升降固定架上立板的前侧安装有气缸固定板，所述气缸固定安装在气缸固定板上，气缸的活塞杆端与下连接板连接。
优选地，所述气缸的活塞杆端连接有凸形气缸连接块，所述下连接板上安装有与气缸连接块相配合的压块，气缸连接块与压块之间呈T型槽连接。
优选地，所述上连接板和下连接板上均安装有水平布置的支板固定板，每个所述支板固定板的左右两侧对称安装有两个竖直布置的同步带轮支板，所述同步带轮通过带轮轴安装在两个同步带轮支板之间，同步带轮通过滚动轴承、衬套A、衬套B与带轮轴形成滚动配合。
优选地，所述升降固定架上靠近伺服电机安装板的位置安装有伺服电机涨紧板，所述伺服电机涨紧板与伺服电机安装板通过调节螺杆连接。
优选地，所述底座呈井字形结构，包括两个前后布置的铝合金型材A和两个左右布置的铝合金型材B，所述吸盘固定架安装在铝合金型材B上。
本发明中伺服电机通过齿轮轴上的齿轮驱动固定在垂直运动架A上的齿条上、下运动，固定在垂直运动架A上的同步带轮随着垂直运动架A一起上、下运动，由于同步带在同步带固定板A被同步带夹板A夹紧固定不动，因此同步带轮在随垂直运动架A上、下运动同时绕轮轴转动，带动同步带轮另一侧同步带上、下运动，开口同步带的两端通过同步带固定板B和同步带夹板B固定在垂直运动架B上，同步带上、下运动带动垂直运动架B上、下运动。因此，垂直运动架A在伺服电机驱动下，上、下运动的同时带动垂直运动架B作等速上、下运动，它们速度和行程相同，固定在垂直运动架B上的吸盘上、下运动的最大距离是垂直运动架A的两倍。在吸盘最大行程不变的情况下，伺服电机驱动齿条运动和行程只有吸盘最大行程的二分之一，伺服电机运行时间只有直接驱动的二分之一，即机械手升降时间只有以前直接驱动时间的二分之一，因而节省了大量时间。总而言之，与以前伺服电机直接全行程驱动相比，本发明缩短了机械手升降时间，满足了连线生产的节拍，同时降低了设备成本。
附图说明
图1为本发明机械手上升时的示意图；
图2为本发明机械手下降时的示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图2的右视图；
图5为图2的K向视图(仅示垂直升降电机)；
图6为图2中A处的放大示意图。
图中：1、水平运动架，2、升降固定架，3、同步带固定板A，4、同步带夹板A，5、上连接板，6、立板，7、齿条，8、齿轮，9、齿轮轴，10、伺服电机安装板，11、伺服电机，12、气缸连接块，13、压块，14、下连接板，15、同步带固定板B，16、涨紧板A，17、调节螺栓，18、同步带，19、直线导轨滑块A，20、直线导轨滑块B，21、气缸，22、气缸固定板，23、铝合金型材A，24、垂直运动架B，25、吸盘固定架，26、吸盘，27、同步带夹板B，28、铝合金型材B，29、同步带轮支板，30、支板固定板，31、滚动轴承，32、衬套A，33、衬套B，34、带轮轴，35、带轮，36、伺服电机涨紧板，37、调节螺杆。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1至图6所示，本发明实施例提供的一种用于机械手升降的双倍增速机构，包括能够移动的安装在横梁上的水平运动架1、安装在水平运动架1上的升降固定架2、能够上下移动地安装在升降固定架2上的垂直运动架A和能够上下移动地安装在垂直运动架A上的垂直运动架B24；所述垂直运动架A包括上下水平布置的上连接板5和下连接板14、竖直安装在上连接板5和下连接板14之间的立板6、两个对称安装在上连接板5和下连接板14上位于立板6左侧的同步带轮35、啮合安装在两个同步带轮35上的同步带18、安装在立板6右侧的齿条7以及啮合安装在齿条7上齿轮8，垂直运动架A随齿条7可以上、下运动；所述立板6的前侧设有与升降固定架2滑动配合的直线导轨滑块B20，整个垂直运动架A通过直线导轨滑块B20可在升降固定架2上上、下运动；所述垂直运动架B24布置在立板6的后侧，所述垂直运动架B24上靠近立板6的一侧设有与立板6滑动配合的直线导轨滑块A19，垂直运动架B24通过直线导轨滑块A19可在垂直运动架A上上、下运动；所述垂直运动架B24的下端安装有底座，底座的底部安装有若干个吸盘固定架25，所述吸盘固定架25上安装有与真空发生器相连的吸盘26；所述同步带18为开口带步带，两端通过固定在垂直运动架B24上的同步带固定板B15和同步带夹板B27夹紧固定；所述升降固定架2上靠近同步带18的一侧安装有用于固定同步带18的同步带固定板A3，所述同步带固定板A3上安装有用于夹紧同步带18的同步带夹板A4，所述同步带18在夹紧位置固定不动；所述升降固定架2上靠近齿条7的一侧安装有伺服电机安装板10，所述伺服电机安装板10上安装有伺服电机11，伺服电机11与齿轮8的齿轮轴9连接。其中，升降固定架2可通过螺钉固定安装在水平运动架1上，立板6的两端与上连接板5、下连接板14之间也可通过螺钉固定。
优选地，还包括气缸21，所述升降固定架2上立板6的前侧安装有气缸固定板22，所述气缸21固定安装在气缸固定板22上，气缸21的活塞杆端与下连接板14连接。所述气缸21起辅助提升垂直运动架A的作用，使用时，可将气缸的下腔通过快速排气阀与气源连接，气源的出气口安装有调压阀，伺服电机在提升时，电磁阀得电，气缸下腔进气，辅助提升垂直运动架A；垂直运动架A下降时，电磁阀失电，气缸断气，同时快速排气阀排气，减小下降阻力。
优选地，所述气缸21的活塞杆端连接有凸形气缸连接块12，所述下连接板14上安装有与气缸连接块12相配合的压块13，气缸连接块12与压块13之间呈T型槽连接。
优选地，所述上连接板5和下连接板14上均安装有水平布置的支板固定板30，每个所述支板固定板30的左右两侧对称安装有两个竖直布置的同步带轮支板29，所述同步带轮35通过带轮轴34安装在两个同步带轮支板29之间，同步带轮35通过滚动轴承31、衬套A32、衬套B33与带轮轴34形成滚动配合。
优选地，所述升降固定架2上靠近伺服电机安装板10的位置安装有伺服电机涨紧板36，所述伺服电机涨紧板36与伺服电机安装板10通过调节螺杆37连接。所述伺服电机涨紧板36和调节螺杆37的增设，可调节齿轮与齿条啮合间隙。
优选地，所述底座呈井字形结构，包括两个前后布置的铝合金型材A23和两个左右布置的铝合金型材B28，所述吸盘固定架25安装在铝合金型材B28上。
具体使用过程如下：
升降固定架2通过螺钉固定在可以沿横梁水平移动的水平运动架1上，升降固定架2可以随水平运动架1水平方向移动。伺服电机11通过齿轮轴9上的齿轮8驱动固定在垂直运动架A上的齿条7上、下运动，伺服电机安装板10通过调节螺杆37与固定在升降固定架2的伺服电机涨紧板36，可以调节齿轮与齿条啮合间隙。齿条7带动整个垂直运动架A上、下运动，固定在垂直运动架A上的同步带轮35随着垂直运动架A一起上、下运动，由于同步带18在同步带固定板A3被同步带夹板A4夹紧固定不动，因此同步带轮35在随垂直运动架A上、下运动同时绕轮轴34转动，带动同步带轮35另一侧同步带上、下运动，开口同步带18的两端通过同步带固定板B15和同步带夹板B27固定在垂直运动架B24上，同步带18上、下运动带动垂直运动架B24上、下运动。因此，垂直运动架A在伺服电机11驱动下，上、下运动的同时带动垂直运动架B24作等速上、下运动，它们速度和行程相同，固定在垂直运动架B24上的吸盘26上、下运动的最大距离是垂直运动架A的两倍。在吸盘26最大行程不变的情况下，伺服电机11驱动齿条7运动和行程只有吸盘26最大行程的二分之一，伺服电机11运行时间只有直接驱动的二分之一，即机械手升降时间只有以前直接驱动时间的二分之一，因而节省了大量时间。
此外，考虑到升降速度是以前的2倍，惯性大了，提升时伺服电机瞬时工作电流大，增加了气缸辅助提升机构，气缸21的下腔通过快速排气阀与气源连接，气缸的上腔气口不接管路，气源的出气口安装有调压阀，伺服电机在提升时，电磁阀得电，气缸下腔进气，辅助提升垂直运动架A，垂直运动架A下降时，电磁阀失电，气缸断气，同时快速排气阀排气，减小下降阻力。
综上所述，与以前伺服电机直接全行程驱动相比，本发明缩短了机械手升降时间，满足了连线生产的节拍，通过控制，可保证机械手每次升降时间≤4秒，同时降低了设备成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。
