一种随动可追踪位置信息的四轴机械手

技术领域

本发明涉及四轴机械手技术领域，具体为一种随动可追踪位置信息的四轴机械手。

背景技术

在连铸工艺的生产过程中，钢水从大包经长水口流入中间包，再经中间包出水口进入结晶器，冷却后凝固成各种截面的铸坯。钢包向中间包浇注钢水时候，为了防止钢水氧化和飞溅，一般都采用加长水口进行浇注，大部分通过人工操作机械臂固定长水口来实现。大包底部设置有用于调节钢水流量的滑板，长水口的顶端与滑板上的出水口相通，其顶端的外箍与滑板连接在一起，整个长水口由机械臂支撑。通常大包长水口与机械臂的连接方式是将长水口直接套在机械手前端的托圈里，托圈与长水口外壁不固定连接，而是利用长水口自重使托圈与长水口顶端的外箍底面接触。

目前，整个拆装长水口过程都需要人操作笨重的机械臂，经过人工点动液压油缸的方式，使机械手带动长水口完成顶包，其特点是工作效率低，可靠性差，工作状态下的钢水温度极高，对人工操作存在很大的安全隐患，存在烧烫伤操作人员的风险，环境恶劣且容易发生安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种随动可追踪位置信息的四轴机械手，以解决上述背景技术中提出的整个拆装长水口过程都需要人操作笨重的机械臂，经过人工点动液压油缸的方式，使机械手带动长水口完成顶包，其特点是工作效率低，可靠性差，工作状态下的钢水温度极高，对人工操作存在很大的安全隐患，存在烧烫伤操作人员的风险，环境恶劣且容易发生安全事故的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种随动可追踪位置信息的四轴机械手，包括底座，所述底座的上方设置有一轴支筒，所述底座的上表面通过螺栓与一轴支筒的底端相固接，所述一轴支筒的外壁通过轴承与二轴臂的一端活动相连，所述二轴臂远离一轴支筒的一端设置有二轴支筒，所述二轴支筒的外壁通过轴承与二轴臂活动相连，所述一轴支筒的上方和二轴支筒的下方均设置有传动盖，两个所述传动盖均通过螺栓与二轴臂相固接。

优选的，所述一轴支筒和二轴支筒内均设置有转轴电机、转轴减速机、离合器和减速机固定架，所述转轴电机的输出轴一端与转轴减速机相固接，所述转轴电机的输出轴与转轴减速机传动相连，所述转轴减速机的远离转轴电机一端与离合器相啮合，所述离合器与传动盖相固接，所述转轴减速机的外壁与减速机固定架相固接，两个所述减速机固定架分别与一轴支筒的内壁和二轴支筒的内壁相固接。

优选的，所述二轴支筒的上方设置有三轴臂支架，所述二轴支筒的顶端与三轴臂支架相固接，所述三轴臂支架的内侧设置有三轴臂套筒，所述三轴臂套筒通过三轴支点轴与三轴臂支架转动相连，所述三轴臂支架的右侧设置有液压油缸，所述液压油缸的外壁与三轴臂支架相固接，所述液压油缸的活塞杆与三轴臂套筒活动相连。

优选的，所述三轴臂套筒的内部设置有机械手四轴臂，所述机械手四轴臂的外壁与三轴臂套筒转动相连，所述机械手四轴臂远离三轴臂套筒的一端设置有长水口，所述长水口与机械手四轴臂相固接，所述机械手四轴臂靠近三轴臂套筒的一端与四轴减速机传动相连，所述四轴减速机与三轴臂套筒相固接，所述四轴减速机与四轴电机传动相连，所述四轴电机与三轴臂套筒相固接。

优选的，所述一轴支筒和二轴支筒的外壁均固接有旋转编码器，所述液压油缸的外壁固接有直线编码器。

优选的，所述三轴臂套筒靠近四轴减速机的一端设置有扶手，所述扶手与三轴臂套筒相固接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该随动可追踪位置信息的四轴机械手，通过离合器实现对转轴电机的动力输出控制，使得经转轴减速机减速后的转轴电机扭矩能够驱动二轴臂以一轴支筒为轴转动，并使二轴支筒能够自转，以实现对三轴臂套筒的位置控制，再通过液压油缸控制三轴臂套筒以三轴支点轴为轴转动，从而带动机械手四轴臂和长水口同步运动，使得长水口完成顶包作业，再通过四轴电机控制机械手四轴臂转动，以控制长水口转动，整体流程无需人工亲力亲为，实现远程控制，有效保证工作人员的人身安全，并大幅度缩减人力消耗，通过旋转编码器和直线编码器能够检测实时位置，使用方法简单，实用性强。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的传动盖和三轴臂套筒结构示意图；

图3为图2的正视剖切结构示意图。

图中：1、底座，2、一轴支筒，3、传动盖，4、二轴臂，5、二轴支筒，6、三轴臂支架，7、四轴电机，8、四轴减速机，9、扶手，10、三轴臂套筒，11、机械手四轴臂，12、长水口，13、液压油缸，14、旋转编码器，15、直线编码器，16、转轴电机，17、转轴减速机，18、离合器，19、轴承，20、减速机固定架，21、三轴支点轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种随动可追踪位置信息的四轴机械手，包括底座1，底座1的上方设置有一轴支筒2，底座1的上表面通过螺栓与一轴支筒2的底端相固接，一轴支筒2的外壁通过轴承19与二轴臂4的一端活动相连，二轴臂4能够以一轴支筒2为轴转动，二轴臂4远离一轴支筒2的一端设置有二轴支筒5，二轴支筒5能够在二轴臂4内转动，二轴支筒5的外壁通过轴承19与二轴臂4活动相连，一轴支筒2的上方和二轴支筒5的下方均设置有传动盖3，两个传动盖3均通过螺栓与二轴臂4相固接。

一轴支筒2和二轴支筒5内均设置有转轴电机16、转轴减速机17、离合器18和减速机固定架20，转轴电机16的输出轴一端与转轴减速机17相固接，转轴电机16的输出轴与转轴减速机17传动相连，转轴减速机17的远离转轴电机16一端与离合器18相啮合，离合器18与传动盖3相固接，转轴减速机17的外壁与减速机固定架20相固接，两个减速机固定架20分别与一轴支筒2的内壁和二轴支筒5的内壁相固接，转轴电机16在转轴减速机17的作用下将减速后的扭矩传递至离合器18，通过离合器18实现对传动盖3的控制。

二轴支筒5的上方设置有三轴臂支架6，二轴支筒5的顶端与三轴臂支架6相固接，三轴臂支架6的内侧设置有三轴臂套筒10，三轴臂套筒10通过三轴支点轴21与三轴臂支架6转动相连，三轴臂支架6的右侧设置有液压油缸13，液压油缸13的外壁与三轴臂支架6相固接，液压油缸13的活塞杆与三轴臂套筒10活动相连，三轴臂套筒10能够在液压缸13的驱动下以三轴支点轴21为轴转动，从而实现控制长水口12的上下顶包作业。

三轴臂套筒10的内部设置有机械手四轴臂11，机械手四轴臂11的外壁与三轴臂套筒10转动相连，机械手四轴臂11远离三轴臂套筒10的一端设置有长水口12，长水口12与机械手四轴臂11相固接，机械手四轴臂11靠近三轴臂套筒10的一端与四轴减速机8传动相连，四轴减速机8与三轴臂套筒10相固接，四轴减速机8与四轴电机7传动相连，四轴电机7与三轴臂套筒10相固接，四轴电机7的扭矩在四轴减速机8的减速下输出，从而控制机械手四轴臂11转动，以控制长水口12转动。

一轴支筒2和二轴支筒5的外壁均固接有旋转编码器14，液压油缸13的外壁固接有直线编码器15。三轴臂套筒10靠近四轴减速机8的一端设置有扶手9，扶手9与三轴臂套筒10相固接，通过旋转编码器14和直线编码器15可监测实时位置信息。

机器人安装在底座1上，当离合器18处于啮合状态时，转轴电机16的扭矩在转轴减速机17的减速后通过离合器18控制传动盖3转动，从而实现对二轴臂4的转动控制，在此过程中，二轴臂4能够以一轴支筒2为轴转动，也能使二轴支筒5自转，进而实现对三轴臂套筒10的位置控制，通过控制液压油缸13活塞杆的位置，以带动三轴臂套筒10以三轴支点轴21为轴转动，从而带动机械手四轴臂11同步运动，以带动长水口12同步运动，使得长水口12的上下运动，实现顶包作业，通过四轴电机7能够驱动机械手四轴臂11转动，以控制长水口12转动，在上述过程中，旋转编码器14和直线编码器15能够反馈实时位置，以实现位置检测。

当离合器18处于非啮合状态下，当转轴电机16、转轴减速机17驱动时，传递的扭矩会在离合器18上中断，处于空转状态，这个状态对于机械手单轴称之为“随动状态”，即可使机械手适应于外力的驱使，运动到某一特定的位置，而不会对转轴电机16和转轴减速机17产生伤害。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。