一种用于流水线作业的石材板下料机械臂
技术领域
本实用新型涉及机械臂设备领域，特别涉及一种用于流水线作业的石材板下料机械臂。
背景技术
普通石材板加工大多以量产、标准化、高效率为目标，其整个加工过程多为流水线加工，即先由石材加工设备切割出标准尺寸规格，随后将初步切割后的石材板运送至传送带输送机以进行下一步加工(打磨、抛光、装饰等)。在将切割好的石材板由石材加工设备运送到传送带输送机上这一过程中，传统人工操作方式依靠操作杆和吸盘搬运已无法满足当下生产效率要求。随着自动化技术及机械臂相关技术的不断发展，利用自动化技术制作出一套可完成此操作的设备并不困难，但此过程仅为单一搬运，过于智能的设备不仅浪费其功能，还会导致制造及后期维修成本增加。因此此过程需要一台工作高效、结构简单且自动化程度低的设备以满足所述要求。
实用新型内容
针对上述的不足，本实用新型提供了一种用于流水线作业的石材板下料机械臂。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种用于流水线作业的石材板下料机械臂，包括底座模块、步进电机、传动模块、旋转模块、升降模块和抓取模块，所述底座模块底部固定在地面上，所述步进电机输出轴一端与所述传动模块底端键连接，所述步进电机另一端固定在底座模块顶部位置，所述传动模块底端固定在所述底座模块的顶端，所述传动模块底端与所述步进电机输出轴一端键连接，所述旋转模块固定在所述传动模块的上下两端，所述旋转模块的底端与所述底座模块的顶端转动连接，所述旋转模块的顶部与所述传动模块的顶端转动连接，所述旋转模块远离底座模块的一端与所述升降模块滑动连接，所述升降模块靠近底座模块一端与所述传动模块上半部分滑动连接，所述升降模块远离底座模块一端与所述旋转模块远离底座模块一端滑动连接，所述升降模块的中间位置与所述旋转模块滑动连接，所述抓取模块的正上方与所述升降模块远离底座模块一端的下端固定连接。
作为优化，所述底座模块包括液压升降机、底座柱和辅助杆，所述液压升降机为现有技术，所述液压升降机底部固定在地面上，所述底座柱的底部焊接在液压升降机的顶端正上方，所述底座柱的顶部设置有电机安装台，所述底座柱的顶端与所述传动模块的底端旋转连接，所述辅助杆通过底端竖直固定在地面上，所述辅助杆可伸缩。
作为优化，所述步进电机输出轴一端与所述传动模块底端键连接，所述步进电机另一端固定在电机安装台上。
作为优化，所述传动模块包括二级齿轮减速器、支撑连接座、第一推力滚子轴承、圆柱凸轮和第二推力滚子轴承，所述二级齿轮减速器位于所述支撑连接座内且二级齿轮减速器转速输入端与步进电机输出轴键连接，所述二级齿轮减速器转速输出端与所述圆柱凸轮底端键连接，所述二级齿轮减速器外围设置有减速器壳体，所述二级齿轮减速器通过减速器壳体固定在电机安装台上，所述支撑连接座顶部设置有第一安装轴，所述支撑连接座底端与所述底座柱顶端旋转连接，所述支撑连接座侧边与所述旋转模块固定连接，所述支撑连接座顶部与所述第一推力滚子轴承旋转连接，所述支撑连接座顶端与所述圆柱凸轮底部旋转连接，所述第一推力滚子轴承内侧通过第一安装轴与所述支撑连接座旋转连接，所述第一推力滚子轴承位于支撑连接座和圆柱凸轮之间，所述圆柱凸轮侧边设置有第一凸轮槽和第二凸轮槽，所述升降模块滑动连接于所述第一凸轮槽和第二凸轮槽内，所述圆柱凸轮顶端设置有第二安装轴，所述圆柱凸轮底端与所述第一安装轴旋转连接，所述第二安装轴分别与所述第二推力滚子轴承内侧和旋转模块顶部旋转连接，所述圆柱凸轮位于所述第一推力滚子轴承和所述第二推力滚子轴承之间，所述第二推力滚子轴承位于所述圆柱凸轮和旋转模块顶部之间。
作为优化，所述旋转模块包括旋转盖、“L”形梁、第一支撑柱、第二支撑柱和弹簧支撑板，所述旋转盖底部与所述第二安装轴旋转连接，所述旋转盖侧边的上方与所述“L”形梁固定连接，所述旋转盖侧边的下方与所述第一支撑柱固定连接，所述“L”形梁包括横梁杆和竖梁杆，所述横梁杆的一端与所述旋转盖侧边的上方固定连接，所述横梁杆的另一端与竖梁杆固定连接，所述竖梁杆上端与所述横梁杆远离所述旋转盖的一端固定连接，所述竖梁杆下端设置有挡片，所述竖梁杆两侧边整体设置有竖直轨道槽，所述竖直轨道槽中滑动连接有所述升降模块，所述第一支撑柱一端与所述旋转盖侧边的下方固定连接，所述第一支撑柱另一端与弹簧支撑板上方固定连接，所述第二支撑柱一端与所述支撑连接座的侧边固定连接，所述第二支撑柱的另一端与所述弹簧支撑板的下方固定连接，所述弹簧支撑板中间区域设置有中空槽，所述中空槽底端设置有支撑弹簧，所述弹簧支撑板固定在第一支撑柱和第二支撑柱之间，所述升降模块穿过所述中空槽并滑动连接于中空槽内。
作为优化，所述升降模块包括凸轮柱、凸轮支撑柱、工字型梁、连接臂和滑动器，所述凸轮柱一端滑动连接在所述第一凸轮槽中，所述凸轮柱另一端与所述工字型梁固定连接，所述凸轮支撑柱一端滑动连接于第二凸轮槽中，所述凸轮支撑柱另一端固定在所述凸轮柱同工字型梁连接一端的下方，所述工字型梁一端与所述凸轮柱固定连接，所述工字型梁另一端与所述连接臂上端固定连接，所述工字型梁穿过所述中空槽并滑动连接于中空槽内，所述连接臂上端一侧与工字型梁固定连接，所述连接臂上端另一侧与滑动器固定连接，所述连接臂下端与抓取模块固定连接，所述滑动器设置有四个轨道槽滚轮和滑动器板，所述轨道槽滚轮均滑动连接于竖直轨道槽上，所述轨道槽滚轮均转动连接在滑动器板上，所述滑动器板固定连接在连接臂上端。
作为优化，所述抓取模块包括架体、气体管路、真空发生器和吸盘，所述架体正上方与连接臂固定连接，所述架体上方固定连接有气体管路，所述架体下方对应固定连接有吸盘，所述气体管路包括金属硬管路和软管路，所述金属硬管路固定在架体上方且与所述吸盘气密连接，所述金属硬管路上连接有真空发生器，所述软管路一端与金属硬管路气密连接，所述软管路另一端固定连接在横梁杆上且一直延伸到所述旋转盖顶端位置，所述软管路一直延伸到所述旋转盖顶端位置处为进气口，所述真空发生器设置有两个且安装在金属硬管路两侧，两个所述真空发生器均一端与金属硬管路气密连接，另一端为出气口，所述吸盘设置有6个，所述吸盘固定连接在架体下方的同时与所述金属硬管路气密性连接，所述吸盘均匀分布在架体下方。
作为优化，所述金属硬管路包括吸盘管路和真空发生器管路，所述吸盘管路呈方形布置在所述吸盘正上方，所述吸盘管路直接与吸盘气密连接，所述真空发生器管路直接与真空发生器气密连接且与软管路直接连接，所述吸盘管路和所述真空发生器管路气密性连接。
作为优化，所述圆柱凸轮在工作时需加装弹性挡片，所述弹性挡片固定安装在第一凸轮槽和第二凸轮槽内。
该实用新型的有益之处是：本实用新型采用圆柱凸轮结构将升降过程和转动过程仅用一台电机实现。升降过程电机仅带动升降模块工作，旋转搬运过程电机仅带动旋转模块工作，两工作模块独立工作，互不影响却可共享同一台电机，这无疑降低了设备在自动控制方面的难度，更适合于流水线作业。在抓取模块上采用真空吸盘对石材板抓取，不仅增加了抓取过程稳定性，而且在抓与放之间仅靠空气压缩机开关即可实现，配合旋转模块和升降模块工作机制，提高了设备在流水线工作时的效率。
附图说明
附图1为本实用新型总体示意图；
附图2为底座模块、传动模块和部分旋转模块剖视图；
附图3为附图2中A的放大示意图；
附图4为本实用新型主视图；
附图5为抓取模块及旋转模块示意图；
附图6为附图5中B的放大示意图。
图中，1、底座模块，2、步进电机，3、传动模块，4、旋转模块，5、升降模块，6、抓取模块，7、弹性挡片，101、液压升降机，102、底座柱，103、辅助杆，104、电机安装台，301、二级齿轮减速器，302、支撑连接座，303、第一推力滚子轴承，304、圆柱凸轮，305、第二推力滚子轴承，306、减速器壳体，307、第一安装轴，308、第一凸轮槽，309、第二凸轮槽，310、第二安装轴，401、旋转盖，402、“L”形梁，403、第一支撑柱，404、第二支撑柱，405、弹簧支撑板，406、横梁杆，407、竖梁杆，408、挡片，409、竖直轨道槽，410、中空槽，411、支撑弹簧，501、凸轮柱，502、凸轮支撑柱，503、工字型梁，504、连接臂，505、滑动器，506、轨道槽滚轮，507、滑动器板，601、架体，602、气体管路，603、真空发生器，604、吸盘，605、金属硬管路，606、软管路，607、吸盘管路，608、真空发生器管路。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明，除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。
如图1和图2所示，在本实施例中，一种用于流水线作业的石材板下料机械臂，包括底座模块1、步进电机2、传动模块3、旋转模块4、升降模块5和抓取模块6，所述底座模块1底部固定在地面上，所述步进电机2输出轴一端与所述传动模块3底端键连接，所述步进电机2另一端固定在底座模块1顶部位置，所述传动模块3底端固定在所述底座模块1的顶端，所述传动模块3底端与所述步进电机2输出轴一端键连接，所述旋转模块4固定在所述传动模块3的上下两端，所述旋转模块4的底端与所述底座模块1的顶端转动连接，所述旋转模块4的顶部与所述传动模块3的顶端转动连接，所述旋转模块4远离底座模块1的一端与所述升降模块5滑动连接，所述升降模块5靠近底座模块1一端与所述传动模块3上半部分滑动连接，所述升降模块5远离底座模块1一端与所述旋转模块4远离底座模块1一端滑动连接，所述升降模块5的中间位置与所述旋转模块4滑动连接，所述抓取模块6的正上方与所述升降模块5远离底座模块1一端的下端固定连接。
在本实施例中，所述底座模块1包括液压升降机101、底座柱102和辅助杆103，所述液压升降机101为现有技术，所述液压升降机101底部固定在地面上，所述底座柱102的底部焊接在液压升降机101的顶端正上方，所述底座柱102的顶部设置有电机安装台104，所述底座柱102的顶端与所述传动模块3的底端旋转连接，所述辅助杆103通过底端竖直固定在地面上，所述辅助杆103可伸缩，使辅助杆103可配合整个设备在不同高度下使用。
在本实施例中，所述步进电机2输出轴一端与所述传动模块3底端键连接，所述步进电机2另一端固定在电机安装台104上。
如图2、图3和图5所示，在本实施例中，所述传动模块3包括二级齿轮减速器301、支撑连接座302、第一推力滚子轴承303、圆柱凸轮304和第二推力滚子轴承305，所述二级齿轮减速器301位于所述支撑连接座302内且二级齿轮减速器301转速输入端与所述步进电机2输出轴键连接，所述二级齿轮减速器301转速输出一端与所述圆柱凸轮304底端键连接，所述二级齿轮减速器301外围设置有减速器壳体306，所述二级齿轮减速器301通过减速器壳体306固定在电机安装台104上，所述支撑连接座302顶部设置有第一安装轴307，所述支撑连接座302底端与所述底座柱102顶端旋转连接，所述支撑连接座302侧边与所述旋转模块4固定连接，所述支撑连接座302顶部与所述第一推力滚子轴承303旋转连接，所述支撑连接座302顶端与所述圆柱凸轮304底部旋转连接，所述第一推力滚子轴承303内侧通过第一安装轴307与所述支撑连接座302旋转连接，所述第一推力滚子轴承303位于支撑连接座302和圆柱凸轮304之间，所述圆柱凸轮304侧边设置有第一凸轮槽308和第二凸轮槽309，所述升降模块5滑动连接于所述第一凸轮槽308和第二凸轮槽309内，第一凸轮槽308的存在可将步进电机2的转动转化为升降模块5的竖直方向运动，输出所述圆柱凸轮304顶端设置有第二安装轴310，所述圆柱凸轮304底端与所述第一安装轴307旋转连接，所述第二安装轴310分别与所述第二推力滚子轴承305内侧和旋转模块4顶部旋转连接，所述圆柱凸轮304位于所述第一推力滚子轴承303和所述第二推力滚子轴承305之间，第一推力滚子轴承303的存在既可以承受较大轴向力，又可以减少转动阻力，所述第二推力滚子轴承305位于所述圆柱凸轮304和旋转模块4顶部之间。
如图4所示，所述旋转模块4包括旋转盖401、“L”形梁402、第一支撑柱403、第二支撑柱404和弹簧支撑板405，所述旋转盖401底部与所述第二安装轴310旋转连接，所述旋转盖401侧边的上方与所述“L”形梁402固定连接，所述旋转盖401侧边的下方与所述第一支撑柱403固定连接，所述“L”形梁402包括横梁杆406和竖梁杆407，所述横梁杆406的一端与所述旋转盖401侧边的上方固定连接，所述横梁杆406的另一端与竖梁杆407固定连接，所述竖梁杆407上端与所述横梁杆406远离所述旋转盖401的一端固定连接，所述竖梁杆407下端设置有挡片408，所述竖梁杆407两侧边整体设置有竖直轨道槽409，所述竖直轨道槽409中滑动连接有所述升降模块5，所述第一支撑柱403一端与所述旋转盖401侧边的下方固定连接，所述第一支撑柱403另一端与弹簧支撑板405上方固定连接，所述第二支撑柱404一端与所述支撑连接座302的侧边固定连接，所述第二支撑柱404的另一端与所述弹簧支撑板405的下方固定连接，所述弹簧支撑板405中间区域设置有中空槽410，所述中空槽410底端设置有支撑弹簧411，所述弹簧支撑板405固定在第一支撑柱403和第二支撑柱404之间，所述升降模块5穿过所述中空槽410并滑动连接于中空槽410内。
如图4和图5所示，所述升降模块5包括凸轮柱501、凸轮支撑柱502、工字型梁503、连接臂504和滑动器505，所述凸轮柱501一端滑动连接在所述第一凸轮槽308中，所述凸轮柱501另一端与所述工字型梁503固定连接，所述凸轮支撑柱502一端滑动连接于第二凸轮槽309中，凸轮支撑柱502可为凸轮柱501提供较大支辅助撑力，所述凸轮支撑柱502另一端固定在所述凸轮柱501同工字型梁503连接一端的下方，所述工字型梁503一端与所述凸轮柱501固定连接，所述工字型梁503另一端与所述连接臂504上端固定连接，所述工字型梁503穿过所述中空槽410并滑动连接于中空槽410内，所述连接臂504上端一侧与工字型梁503固定连接，所述连接臂504上端另一侧与所述滑动器505固定连接，所述连接臂504下端与所述抓取模块6固定连接，所述滑动器505设置有滑动器板507和四个轨道槽滚轮506，所述轨道槽滚轮506均滑动连接于竖直轨道槽409上，使整个升降模块5可在竖直方向平稳移动，所述轨道槽滚轮506均转动连接在滑动器板507上，所述滑动器板507固定连接在连接臂504上端。
如图5和图6所示，在本实施例中，所述抓取模块6包括架体601、气体管路602、真空发生器603和吸盘604，所述架体601正上方与连接臂504固定连接，所述架体601上方固定连接有气体管路602，所述架体601下方对应固定连接有吸盘604，所述气体管路602包括金属硬管路605和软管路606，软管路606的存在可保证整个设备在转动过程中压缩气体仍能正常供应，所述金属硬管路605固定在架体601上方且与所述吸盘604气密连接，所述金属硬管路605上连接有真空发生器603，所述软管路606一端与金属硬管路605气密连接，所述软管路606另一端固定连接在横梁杆406上且一直延伸到所述旋转盖401顶端位置，所述软管路606一直延伸到所述旋转盖401顶端位置处为进气口，所述真空发生器603设置有两个且安装在金属硬管路605两侧，所述两个真空发生器603均一端与金属硬管路605气密连接且另一端为出气口，所述吸盘604设置有6个，所述吸盘604固定连接在架体601下方的同时与所述金属硬管路605气密性连接，所述吸盘604均匀分布在架体601下方。
在本实施例中，所述金属硬管路605包括吸盘管路607和真空发生器管路608，所述吸盘管路607呈方形布置在所述吸盘604正上方，所述吸盘管路607直接与吸盘604气密连接，所述真空发生器管路608直接与真空发生器603气密连接且与软管路606直接连接，所述吸盘管路607和所述真空发生器管路608气密性连接，所述吸盘管路607和所述真空发生器管路608气密性连接位置为单向通道且只能由吸盘管路607流向真空发生器管路608，保证在空气压缩机工作状态下吸盘604处于真空状态，使得吸盘604可牢牢吸附住石材板。
如图5所示，在本实施例中，所述圆柱凸轮304在工作时需加装弹性挡片7，所述弹性挡片7固定安装在第一凸轮槽308和第二凸轮槽309内，所述弹性挡片7在第一凸轮槽308和第二凸轮槽309内的具体安装位置由具体工况决定，弹性挡片7安装位置取决于石材板加工设备与流水线输送设备间的高度差。
工作原理：吸盘604的工作原理是由空气压缩机向软管路606中输入压缩气体，压缩气体经由金属硬管路605流入真空发生器管路608，从真空发生器603的另一端流出，从而将整个吸盘管路607中的空气顺流抽空，在吸盘管路607中行成真空环境，从而使吸盘604吸住石材板。设备使用前首先通过液压升降机101根据石材加工设备高度调节底座模块1高度，调整至当凸轮柱501向下移动至第一凸轮槽308最底部时抓取模块6中的吸盘604恰巧可以完全吸住石材板面。随后根据传送带输送机的高度将弹性挡片7安装(焊接或胶接)在第一凸轮槽308和第二凸轮槽309中合适高度位置，使在凸轮柱501向上移动至弹性挡片7位置时，吸住石材版面的抓取模块6最低端略高于传送带输送机。工作开始时，步进电机2带动凸轮逆时针转动，此时凸轮柱501和凸轮支撑柱502在第一凸轮槽308和第二凸轮槽309内有向下运动的趋势，但因弹簧支撑板405内弹簧支撑，整个升降模块5无法向下运动，此时扭矩足够驱动旋转模块4，于是设备开始逆时针转动，但因辅助杆103的存在，旋转被限制，而此时步进电机2继续旋转，旋转模块4工作被迫停止后，凸轮柱501和凸轮支撑柱502开始在第一凸轮槽308和第二凸轮槽309内沿着两凸轮槽轨道向下滑动，完成升降模块5带动抓取模块6向下运动过程(以上整个过程空气压缩机均处于工作状态)，待凸轮柱501滑动至第一凸轮槽308最底端，此时抓取模块6中的吸盘604被完全压至石材板板面上，石材板被吸盘604牢牢吸住。此时步进电机2开始反转，因第一推力滚子轴承303比支撑连接座302底部的摩擦因数小，外加弹簧向上支撑，凸轮柱501开始沿第一凸轮槽308向上滑动，升降模块5上升，待凸轮柱501滑至弹性挡片7位置时凸轮柱501停止运动，而步进电机2继续转动，在步进电机2扭矩的驱动下整个凸轮开始带动升降模块5、旋转模块4、抓取模块6一并转动，待转至180度后步进电机2停止转动，空气压缩机停止供气1～2秒，吸盘604脱力，石材板便落至传送带输送机的传送带平面上，步进电机2开始反转回到便完成了石材板的移动过程，此时弹簧仍将升降模块5向上顶，凸轮柱501仍然停留在原位置，步进电机2驱动旋转模块4转回初始位置，开始第二次抓取过程。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。
