用带两个机械臂的龙门架遥控机械装卸大而重的工件制造技术

一种遥控机械系统，在工作空间内装卸传送工件，包括：一条地板上支撑的导轨（２０），导轨上的至少两个沿着导轨相对移动和协同移动的机械臂（５０），每条臂绕数条轴绞连转动以抓住并支撑工件（７６），以及一台控制器（９６）联络每条机械臂以控制机械臂的移动和转动，每个钳子（７８，８０）抓住工件，机械臂将工件抬离地面，沿着导轨传送，钳子在目的地松开该工件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用带两个机械臂的龙门架遥控机械装卸大而重的工件和本申请相关的参考文献本专利申请要求保护2003年7月18日递交的美国临时专利申请号60/488,668的主题，在此引用该申请的所有内容。
本专利技术涉及用协同起重机架(coordinated gantry)对工件进行材料装卸，特别地，本专利技术涉及一个包括数个可沿着导轨移动的遥控机械(robots)的系统。
技术介绍
特制的自动传送设备，重型区域起重机架和重载基座遥控机械都是利用传统技术按照要求在车间地板上短距离传送大而重的工件。单个的重载遥控机械通常需要硕大的工具来抓住巨大的工件，这严重地影响了可用于工件的有效载荷，同时这种钳子设计非常复杂繁复。工件的尺寸和重量受机械腕轴的惯性限制。如果该遥控机械被固定在地板上，则其工作范围有限，同时，其装卸大工件时无法胜任长距离传送。单个的重载遥控机械若被装到地板，导轨或轨道上，则要实现长距离传送会遇到巨大的物理障碍，他们不能轻易地适用于各种工件尺寸，可能需要额外的工具或装备调整来对工具结构和零件重新配置。特制的自动传送设备是针对每种用途而定制的，需要大量的设计工作和漫长的订货至交货的时间。这种设备是定型的，或者需要高度复杂的结构以获得所需的适应性。其占有大量空间，安装复杂，需要很长的调试时间，特别是当其大到可以适用于特别巨大的工件。传统的起重机架不容易支持工件转向和工件传送控制，其一般需要大型工具来抓持大型工件，工具的设计非常复杂繁复，特别是当需要工件转向，且将转向功能被整合到工具中时。传统的起重机架如果使用固定的垂直柱子，则需要很高的顶梁间隔，或者如果使用伸缩式垂直柱子，则成本-->很高且载荷下降。由于起重机架巨大的结构，其轨迹比有用的移动范围大得多，其需要巨大的空间和安装资源，特别是如果其尺寸适用于特别巨大的工件。
技术实现思路
本专利技术提供了一种协同的高载荷六轴龙门架遥控机械(six-axis gantryrobot)，带有方向控制以传送大而重的工件。提升导轨轴为尺寸在很宽范围内的工件提供大范围的移动，因此在不影响地板水平物流的前提下，节约了车间占地面积。本专利技术提供了一种移动工件的系统，其带有数个沿着导轨独立和协同移动的遥控机械，按照控制算法控制这些遥控机械，算法以计算机程序的形式储存在连通控制器的存储器内。在控制器的控制下，机械臂使用多个协同移动的遥控机械沿着导轨预定的路径抓紧、抬高、传送、放低和松开各种工件。在车间装卸并传送工件的遥控机械系统包括一条地板上支撑的导轨，导轨上支撑至少两个沿着导轨独立移动和协同移动的机械臂，每条臂绕数条轴绞接(articulating)以抓住并支撑工件。一台控制器联络每条机械臂以控制机械臂的移动和关节转动。每个钳子在第一位置抓住靠近导轨的工件，用机械臂将该工件抬离地面，沿着导轨传送，钳子在目的地松开该工件。比起单个重载基座遥控机械，协同绞接起重机架遥控机械的工具设计大大简化，每个遥控机械的工具可以既小又轻，因此加大了能用于工件的有效载荷。工件的尺寸不受机械腕轴的惯性限制，遥控机械导轨轴提供的机动性使大工件实现了长距离传送，在高处安装的导轨改善了物流和地板水平(at floor level)的工艺流程。协同遥控机械组合在一起获得了高度灵活的自动转换，其能根据不同的零件尺寸和形状调整，利用导轨轴来取得巨大的调整范围，同时其使用连接到独立的六自由度遥控机械上的独立工具，能在最优化的位置和方向抓住不同的工件。比起特制的自动传送设备，标准遥控机械产品可以以最低限度的定型设计和标准订货至交货的时间用于协同绞接起重机架遥控机械。高度灵活-->的方案结合了标准的六自由度遥控机械，实现了工具简单化。在高处的安装节省了车间的占地面积。由于多个轻型零件设备的功能结合到了一起而获得的优异功能，安装和调试都变得容易管理。比起传统的起重机架，借助铰接的协同起重机架遥控机械，能很容易地控制工件的方向和零件传送。工具设计和五金机件得到简化而变轻，其不再整合用于工件转向和方向控制的设备，也不再要求高天花板，系统的轨迹完全处于遥控机械的工作范围之内，节省了车间的空间。附图说明本行业的技术人员通过以下的优选的具体实施方式参考附图能很容易地理解本专利技术的优点：图1是车间地板上由柱子支撑的导轨的俯视图，根据本专利技术，导轨在其水平面上以“悬挂”结构支撑铰接的机械臂；图2是图1中设备的侧视图；图3是车间地板上由柱子支撑的导轨的侧视图，根据本专利技术的另一实施例，导轨在其竖直面上以“侧挂”结构支撑铰接的机械臂；图4是图1和2中设备的侧视图；图5是图1到3所示机械臂的立体图；图6是图1和2中的两个机械臂抓住工件时的俯视图；图7是另一实施例中的双机械臂抓住长工件时的侧视图。具体实施方式图1-4描述了悬在工厂车间地板22工作区上方的导轨20。导轨20在靠近两端处由柱子24，26支撑，较佳地，柱子的形状是中空的圆柱形管。凸缘对28，30位于每根柱子的底端，放射状地由柱子向外伸展，凸缘与柱子以及底盘32焊接在一起。位于底盘32的周围的螺钉34将底盘32固定到地板22上，或固定到位于地板平面上或靠近地板平面的支撑面上。当柱子24，26间的跨度超过了预设长度，可以在两端柱子24，26之间增加至少一个附加柱子36，给导轨20提供中间支撑。图3和4描绘了导轨20用U形螺栓对40，42固定在柱子24，26上，-->并隔开很短距离，螺栓箍紧柱子的环形轮廓，并由穿在螺栓40，42上的固定器44固定。导轨20包括在一侧的第一侧面46和相对的装有机械臂50第二侧面48。图4中，导轨20的方向是侧面46处于朝上的平面而侧面48朝下。导轨通过表面46上的支架52处的U形螺栓40，42，还有导轨第三短侧面上的U形螺栓40，42固定到柱子24，26上，该第三短侧面面对柱子呈垂直面。机械臂50固定在平面48上，如图1和2，沿着导轨20以“悬挂”的形式移位。图3中，导轨20相对图4转动了90度，方向是侧面46处于朝向柱子26，28的垂直平面而侧面48背对柱子。机械臂50固定在平面48上，沿着导轨20以“侧挂”的形式移位。机械臂50为电动伺服驱动机械臂，其沿着导轨20移动而完成物料装卸以及机械维护保养。“侧挂”位置(图3)使机械臂垂直伸展距离最大化，而“悬挂”位置(图4)则将对称的工作范围最大化。机械臂50在导轨20上的移动距离会有差别，较佳地，使用不带电刷的交流电伺服电动机(图中未示)配合齿轮齿条驱动器(图中未示)驱动机械臂50沿着导轨20移动。优选地，如图1和2所示，每条导轨20上支撑一个以上的机械臂50，或者多条导轨可以贴近地布设，每条导轨支撑一条机械臂50或多条机械臂，上述的两种情况下，受控的机械臂50相互协调抓住大工件并将其从地板22上的拾起位置传送到放下位置。机械臂50可以到达导轨20的两端以获取更大的工作空间，或者每个机械臂可以不同另一个机械臂协作，在单个机械臂的载荷和工作范围内装卸单个工件。优选地，如图5所示，机械臂50通过在多个轴60，62，64，66，68绞接可具有六自由度，并可沿着导轨20的轴70做线性移动。在臂50的自由端有一个腕72，其上可固定一个随腕一起移动的钳子。钳子可以采用任何在机械臂上常用的技术来抓取，升高，传送和放开工件，用到的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种龙门架遥控机械系统，在有地板的车间装卸和传送具有不同尺寸、重量和形状的工件，包括：支撑于地板上的导轨；至少两个机械臂，其在导轨上沿导轨彼此相对移动和协同移动，每条臂支撑一个钳子，并能绕多条轴枢轴转动使钳子抓住并支撑工件；和控制器，其联络每条机械臂以控制机械臂的移动和关节转动，使机械臂将工件抬离地面，沿着导轨传送，使钳子松开该工件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-7-18 60/488,6681.一种龙门架遥控机械系统，在有地板的车间装卸和传送具有不同尺寸、重量和形状的工件，包括：支撑于地板上的导轨；至少两个机械臂，其在导轨上沿导轨彼此相对移动和协同移动，每条臂支撑一个钳子，并能绕多条轴枢轴转动使钳子抓住并支撑工件；和控制器，其联络每条机械臂以控制机械臂的移动和关节转动，使机械臂将工件抬离地面，沿着导轨传送，使钳子松开该工件。2.按照权利要求1所述的系统，进一步包括：第一和第二柱子沿着导轨间隔设置，从地板向上延伸，并固定在底座；且其中，导轨邻接柱子且包括固定到柱子上的第一表面，和竖直放置的第二表面，其上支撑机械臂并使其沿导轨移位。3.按照权利要求1所述的系统，进一步包括：第一和第二柱子沿着导轨间隔设置，从地板向上延伸，并固定在底座上；且其中，导轨邻接柱子且包括固定到柱子上的第一表面，和支撑机械臂并使其沿导轨移动的第二表面。4.按照权利要求1所述的系统，其中，机械臂包括：多条轴，其沿着机械臂分布，并使机械臂绕轴枢轴转动；和位于机械臂末端的腕，以支撑其上的钳子。5.按照权利要求1所述的系统，其中，每个钳子都分别固定在相应的机械臂上以随之移动，每个钳子都有一个抓持工件的表面，这就防止当钳子抓住工件时，工件相对钳子发生移动。6.按...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尚特雅韦里，兰加纳特米斯拉，伊恩奥尔，理查德M莫特利，
申请(专利权)人：美国发那科机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]