1.本发明属于塑性加工技术领域，具体涉及一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手及物料转移方法。


背景技术：

2.管子成形的主要工序有缩口、拉拔、旋锻、灌蜡、大端缩口、压扁、成方、过渡段成方等。现有技术中管子如图1所示，在不同工位间转移物料存在的主要问题有以下几点：
3.(1)人工转移物料：现有技术中管子在成形过程中涉及到多个工序，不同工序的物料转移主要依靠人工，影响生产的连贯性。工序接口过多，生产周期长。
4.(2)人工翻转管子，管子在经过压扁工序后，需经过翻转90
°
进入到成方工序，管子翻转依靠人工，效率低。
5.因此，优化物料转移方式，提升自动化能力，减少人工操作，保证产品的一致性具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手，包括桁架框架组件，横向驱动传动组件和滑枕装置组件，通过横向驱动传动组件实现了滑枕装置组件在水平方向的横移，将其中一个滑枕装置设计为与待缩口管子状态相匹配的结构，通过可转动的横梁带动气爪实现了管子由上料位至缩口工位的转移，在另一个滑枕装置中，通过电动执行器使气爪转动90
°
后，能够使管子由压扁工位转移至成方工位且能够满足成方工艺需求，本发明还可以包括第三个滑枕装置，实现管子由成方工位至过渡段成方工位的转移以及过渡段成方工位至下料位转移；本发明还提供一种基于利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手的物料转移方法，本发明所提供的机械手和方法能够有效地提高生产效率，降低劳动强度，提高产品一致性。
7.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手，包括桁架框架组件，横向驱动传动组件和滑枕装置组件；
9.所述横向驱动传动组件安装在桁架框架组件上，横向驱动传动组件连接滑枕装置组件；所述滑枕装置组件包括第一滑枕装置和第二滑枕装置；
10.所述第一滑枕装置包括斜拉气缸组件，第一横梁、第一竖梁、第一导杆缸和第一气爪组件；第一竖梁与横向驱动传动组件连接，斜拉气缸组件两端分别与第一竖梁和第一横梁铰接，斜拉气缸组件为两组，分别设于第一竖梁两侧，第一气爪组件通过导杆缸安装于第一滑枕横梁下表面，在上料位时，斜拉气缸组件驱动第一滑枕横梁旋转至与待抓取管子相应的角度，第一导杆缸驱动第一气爪组件伸出及回缩完成管子抓取，斜拉气缸组件驱动第一滑枕横梁旋转至水平状态，横向驱动传动组件使第一滑枕装置移动至缩口工位，实现管子由上料位至缩口工位的转移；
11.所述第二滑枕装置包括第二竖梁、第二斜拉肋、第二横梁、电动执行器和第二气爪组件；第二竖梁与横向驱动传动组件连接，第二斜拉肋两端分别与第二竖梁和第二横梁连接，气爪组件与电动执行器连接，电动执行器和气爪组件均安装于第二横梁下面；第二气爪组件抓取压扁完成后的管子，电动执行器驱动第二气爪组件旋转90
°
，进而使管子旋转90
°
，横向驱动传动组件使第二滑枕装置移动至成方工位，实现管子由压扁工位至成方工位的转移。
12.进一步的，所述第二滑枕装置还包括第二溜板，滑枕导轨，滑枕滑块，滑枕齿轮，滑枕齿条和滑枕驱动电机，所述滑枕导轨为设于第二竖梁上的竖直导轨，滑枕滑块与所述滑枕导轨相配合，第二溜板与所述滑枕滑块连接，固定在第二溜板上的滑枕驱动电机通过滑枕齿轮啮合固定在第二竖梁上的滑枕齿条，使滑枕齿条带动第二竖梁进行相对于第二溜板的上下运动，此时滑枕滑块不动，滑枕导轨上下运动，进而实现第二气爪组件的升降。
13.进一步的，所述第一滑枕装置还包括第一溜板，第一竖梁通过第一溜板与横向驱动传动组件连接。
14.进一步的，所述滑枕装置组件还包括第三滑枕装置，所述第三滑枕装置包括第三竖梁、第三斜拉肋、第三横梁、第三溜板、第三导杆缸和第三气爪组件；第三竖梁通过第三溜板与横向驱动传动组件连接，第三斜拉肋两端分别与第三竖梁和第三横梁连接，第三气爪组件通过第三导杆缸安装于第三滑枕横梁下面，第三导杆缸驱动第三气爪组件完成对成方工艺完成后或过渡段成方工艺管子的抓取，横向驱动传动组件驱动第三滑枕装置横移至过渡段成方工位或下料位，实现管子由成方工位至过渡段成方工位的转移以及过渡段成方工位至下料位转移。
15.进一步的，所述桁架框架组件包括桁架框架和框架横梁；
16.所述框架横梁固定于桁架框架上，横向驱动传动组件安装在框架横梁上。
17.进一步的，所述横向驱动传动组件包括传动齿条、传动导轨、传动滑块，传动齿轮、减速器、伺服电机和传动溜板；
18.所述传动导轨为设于框架横梁上的横向水平导轨，传动滑块与传动导轨相配合，传动溜板固定在所述传动滑块上，传动齿条和传动齿轮相啮合，传动溜板与所述滑枕装置组件连接；
19.伺服电机通过减速器驱动传动齿轮转动，啮合传动齿条沿传动导轨滑动，使滑枕装置组件产生相对于框架横梁的横向位移。
20.进一步的，所述第一气爪组件包括第一气爪主体和第一气爪手指；
21.第二气爪组件包括第二气爪主体和第二气爪手指。
22.一种物料转移方法，采用上述一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手实现，具体步骤如下：
23.s1管子由上料位至缩口工位的转移：
24.s11第一滑枕装置横移至上料位上方，斜拉气缸组件驱动第一滑枕横梁旋转至与待抓取管子相应的角度；
25.s12第一导杆缸驱动第一气爪组件伸出及回缩完成管子抓取；
26.s13斜拉气缸组件驱动第一滑枕横梁旋转至水平状态，第一滑枕装置横移至缩口工位上方；
27.s14第一导杆缸驱动第一气爪组件下降至预定位置后，第一气爪组件松开管子并回缩；
28.s15第一滑枕装置重新横移至上料位上方，进行下一管子的转移；
29.s2管子由压扁工位至成方工位的转移：
30.s21第二滑枕装置横移至压扁工位上方，第二气爪组件抓取压扁工艺完成后的管子；
31.s22电动执行器驱动第二气爪组件进而使管子旋转90
°
；
32.s23第二滑枕装置横移至成方工位，第二气爪组件将管子放置于成方工位；
33.s24第二滑枕装置重新横移至压扁工位上方，进行下一管子的转移。
34.进一步的，所述第二滑枕装置还包括第二溜板，滑枕导轨，滑枕滑块，滑枕齿轮，滑枕齿条和滑枕驱动电机，所述滑枕导轨为设于第二竖梁上的竖直导轨，滑枕滑块与所述滑枕导轨相配合，第二溜板固定在所述滑枕滑块上，滑枕驱动电机通过滑枕齿轮和滑枕齿条啮合驱动第二竖梁进行相对于第二溜板的上下运动，进而实现第二气爪组件的升降；
35.所述步骤s2管子由压扁工位至成方工位的转移包括如下步骤：
36.s21第二滑枕装置横移至压扁工位上方，第二气爪组件下降并抓取压扁工艺完成后的管子，然后第二气爪组件上升至预设位置；
37.s22电动执行器驱动第二气爪组件进而使管子旋转90
°
；
38.s23第二滑枕装置横移至成方工位，第二气爪组件下降，将管子放置于成方工位后，第二气爪组件松开；
39.s24第二滑枕装置重新横移至压扁工位上方，进行下一管子的转移。
40.进一步的，所述滑枕装置组件还包括第三滑枕装置，所述第三滑枕装置包括第三竖梁、第三斜拉肋、第三横梁、第三导杆缸和第三气爪组件；第三竖梁与横向驱动传动组件连接，第三斜拉肋两端分别与第三竖梁和第三横梁连接，第三气爪组件通过第三导杆缸安装于第三滑枕横梁下面；
41.所述物料转移方法还包括步骤s3管子由成方工位至过渡段成方工位的转移：
42.s31第三滑枕装置横移至成方工位上方，第三导杆缸驱动第三气爪组件伸出及回缩完成成方工艺完成后管子的抓取；
43.s32第三滑枕装置横移至过渡段成方工位上方，第三导杆缸驱动第三气爪组件下降至预定位置后，第三气爪组件松开管子并回缩；
44.s33第三滑枕装置重新横移至成方工位上方，进行下一管子的转移；
45.所述物料转移方法还包括步骤s4管子由过渡段成方工位至下料位转移：
46.s41第三气爪组件抓取过渡段成方工艺完成的管子，上升到上限位置；
47.s42第三滑枕装置水平移动至下料位，将管子放置于下料位，松开第三气爪组件。
48.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
49.(1)本发明一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手，通过伺服电机驱动齿轮并通过齿轮齿条传动实现了管子在不同工位之间的物料转移，过程稳定可控，减少了人力成本，实现了自动化；
50.(2)本发明一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手，在滑枕装置中，通过气缸伸缩并带动气爪动作解决了不同状态的管子的自动夹持的问题，管子夹持牢固，为精准
加工奠定了基础；
51.(3)本发明一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手，通过电动执行器实现了管子的自动翻转，采用电动执行器翻转替代人工翻转，保持了产品的一致性，提高了生产效率，此种结构简单有效；
52.(4)本发明一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手，通过气缸的伸缩带动横梁旋转实现了管子的倾斜，满足灌完蜡的管子需要倾斜一定角度的工艺需求，有效地提高了生产效率，降低了劳动强度，提高了产品质量。
附图说明
53.图1为现有技术中管子的结构图；
54.图2为本发明一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手的整体结构图；其中，图(a)为正视图，图(b)为左视图，图(c)为俯视图，图(d)为图(c)a-a剖面图；
55.图3为本发明第一滑枕装置结构图；其中，图(a)为正视图，图(c)为俯视图，图(b)为第一滑枕装置中的溜板示意图；
56.图4为本发明第二滑枕装置结构图；其中，图(a)为正视图，图(c)为俯视图，图(b)为第二滑枕装置中的溜板示意图。
具体实施方式
57.下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
58.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
59.为了解决不同工位间依靠人工转移物料和进行翻转而造成的产品一致性差和效率低的问题，本发明通过伺服电机驱动齿轮并通过齿轮齿条传动实现了管子在不同工位之间的物料转移；通过气缸伸缩并带动气爪动作解决了不同状态的管子的自动夹持的问题；通过电动执行器实现了管子的自动翻转90
°
，从而，解决了管子在不同工位间、不同状态下的自动转移。本发明桁架机械手移载装置涉及到的工序包括大端缩口、压扁、成方和过渡段成方。
60.本发明一种利用滑枕装置实现物料转移的桁架机械手的总体结构示意图如图2所示，包括：桁架框架1，框架横梁(包括第一横梁2、第二横梁5)第一滑枕装置3、第二滑枕装置4，在一种优选的技术方案中，还包括第三滑枕装置6，在一种优选的技术方案中，还包括传动齿条7、传动导轨8、传动齿轮9、减速器10、伺服电机11、传动溜板12、传动滑块等。
61.第一横梁2和第二横梁5通过螺栓固定在桁架框架1上。
62.第一滑枕装置3通过第一溜板33与固定在第一横梁2上的传动滑块连接在一起。第二滑枕装置4连接的横梁结构和第一横梁2相同。第三滑枕装置6也是通过第三溜板和固定在第二横梁5上传动滑块连接在一起。传动齿条7、传动导轨8固定在第二横梁5上，伺服电机11经减速器10减速通过齿轮9啮合齿条7传动驱动传动溜板12沿导轨8在第二横梁5上移动，其他两个横梁上的溜板与第二横梁5上的溜板的运动方式相同。齿轮齿条传动用来传递任
意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，适用于长距离重负载；导轨和滑块组成的直线导轨是导向部件，具有导向精密的特点；现有高精度的伺服电机可以实现1μm甚至更高的定位精度。
63.如下对第一滑枕装置3和第二滑枕装置4进行详述：
64.(1)第一滑枕装置3：
65.如图4，第一滑枕装置3主要包括斜拉气缸组件31、第一横梁32、第一溜板33、第一竖梁34、第一导杆缸35、第一气爪组件(第一气爪主主体36和第一气爪手指37)。斜拉气缸组件1两端通过铰链支座分别与第一竖梁34、第一横梁32连接在一起，用于驱动第一横梁32绕第一竖梁34和第一横梁32之间的铰链支座旋转。第一横梁32用于支撑布置在其下面的第一导杆缸35、第一气爪主主体36和第一气爪手指37。第一导杆缸35通过螺钉固定在第一横梁32下面的支座上。第一气爪主主体36通过螺钉与固定在第一导杆缸35上的转支座连接在一起。第一气爪手指37通过螺钉固定在第一气爪主主体36上。第一导杆缸35为带导杆气缸，具有结构紧凑、导向精度高、能够承受较大的横向负载和力矩等特点。
66.管子在经过灌蜡工序后，为了防止蜡流出，所以需要将管子倾斜一定的角度。当机械手移动到所需移载的管子上方后，第一导杆缸35带着第一气爪组件下降到所需抓取的管子的位置，第一气爪手指37开始抓取管子。第一气爪手指37抓住管子后，第一导杆缸35回缩。回缩到位后，通过斜拉气缸组件1伸缩一定的行程带动第一横梁32转动，从而将管子倾斜一定的角度，此种方式简单有效。
67.第一滑枕装置3的结构特点在于：
68.1)第一横梁32能够倾斜一定的角度，第一横梁32通过铰链支座固定在第一竖梁34上，并通过斜拉气缸组件1能够实现一定角度的旋转，从而满足灌完蜡的管子需要倾斜一定角度的工艺需求；
69.2)能够实现倾斜状态下的抓取管子或抓取管子后的倾斜。第一横梁32下布置有气缸(第一导杆缸35)，气缸上带有抓取气爪，当需要抓取管子时，气缸驱动气爪下降，到位后，气爪闭合抓取管子。
70.(2)第二滑枕装置4：
71.如图3，第二滑枕装置4包括第二竖梁41、第二斜拉肋42、第二横梁43、电动执行器44、第二气爪组件(包括第二气爪主体45和第二气爪手指46)；
72.第二竖梁41与第二斜拉肋42通过铆式连接销连接在一起。电动执行器44通过螺钉与布置在第二横梁43下面的转接支座连接。第二气爪主体45通过螺钉与固定在电动执行器44上的转接支座连接。第二气爪手指46通过螺钉固定在第二气爪主体45上。
73.第二滑枕装置4还包括第二溜板47，滑枕导轨，滑枕滑块，滑枕齿轮，滑枕齿条和滑枕驱动电机。第二溜板47通过螺钉与固定在第二竖梁41上的滑枕导轨中的滑枕滑块连接，第二竖梁41可通过滑枕齿轮和滑枕齿条的传动与第二溜板47产生竖直方向上的相对运动，用于调节第二气爪组件竖直方向高度。
74.管子在压扁工序完成后需要将管子翻转90
°
进入到成方工序，现采用电动执行器翻转替代人工翻转，保持了产品的一致性，提高了生产效率。此滑枕装置的结构特点在于使用电动执行器44将管子翻转90
°
，此种结构简单有效。
75.实施例1：
76.本实施例中主要涉及到的工序为大端缩口、压扁、成方及过渡段成方。
77.1.上料位至缩口工位的转移：
78.上料位的接近开关检测到装有待缩口管子的托盘到位后，桁架机械手中的第一滑枕装置3开始水平移动。当第一滑枕装置3移动到所需移载的管子上方后，斜拉气缸组件1带动第一横梁32旋转一定的角度。旋转到位后，第一导杆缸35带着第一气爪手指37下降到所需抓取的管子的位置，第一气爪手指37开始抓取管子。第一气爪手指37抓住管子后，机械手的第一导杆缸35回缩。回缩到位后，机械手的第一滑枕装置3将抓取的管子横移，横移到缩口工位的料槽上方位置后，斜拉气缸组件1伸缩带动第一横梁32旋转一定的角度，将第一横梁32旋转至水平位置，机械手的第一导杆缸35伸出带着所抓取的管子下降，将管子下降到料槽位置。料槽上的接近开关检测到管子到位后，第一气爪手指37松开，完成管子从上料位到缩口工位的移载。第一气爪手指37松开后，第一导杆缸35接收到信号缩回，缩回到位后，第一滑枕装置3开始水平移动，当移动到所需移载的管子上方后，重复上述移载的动作。
79.2.压扁工位至成方工位的转移：
80.压扁工位完成对管子的压扁后，桁架机械手中的第二滑枕装置4接收到信号开始动作将完成压扁的管子抓取。第二滑枕装置4抓取管子后，机械手带着管子上升。上升到设定位置时，电动摆台(即电动执行器44)动作，将抓取的管子旋转90
°
。将管子完成旋转90
°
后，机械手上的第二滑枕装置4开始水平移动，移动到成方工位的上方时，第二滑枕装置4带着管子开始下降，将管子下降到料槽位置。料槽上的接近开关检测到管子到位后，机械手上的气爪松开。松开到位后，机械手的第二滑枕装置4横移一定的距离，完成管子从压扁1工位到成方1工位的移载。移载完成后，第二滑枕装置4沿竖直方向缩回，缩回到位后，电动摆台动作，将第二气爪手指46旋转到初始位置。第二滑枕装置4开始水平移动，当移动到另一压扁工位的管子上方后，重复上述移载的动作，完成管子从另一压扁工位到另一成方工作位置的移载。
81.3.成方工位至过渡段成方工位的转移：
82.成方工位完成后，桁架机械手中的第三滑枕装置6接收到信号开始动作将完成成方的管子抓取。抓取动作过程与上述两工位中的抓取动作过程相同。机械手抓住管子后，第三导杆缸回缩，回缩到位后，第三滑枕装置6将抓取的管子横移，横移到过渡段成方工位的料槽上方位置后，第三导杆缸伸出带着所抓取的管子下降，将管子下降到料槽位置。料槽上的接近开关检测到管子到位后，机械手上的气爪松开，完成管子从成方工位到过渡段成方工作位置的移载。
83.移载完成后，第三气爪组件接收到信号松开，然后第三气爪组件缩回，缩回到位后，第三滑枕装置6开始水平移动，当移动到另一成方工位的管子上方后，重复上述移载的动作，完成管子从另一成方工位到过渡段成方工作位置的移载。
84.过渡段成方工位完成后，第三气爪组件接收到信号抓取管子，上升到上限位置时，第三滑枕装置6水平移动，移动到料盘上方，并将管子放入料盘的相应位置，气爪松开。完成管子从过渡段成方工位到料盘的移载。如果此时接收到成方工位的完成信号，就进行下一循环。
85.如此循环，直至完成全部管子的移载。
86.以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并
不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
87.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。