CN109500275A - 一种换位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换位系统，包括转动轴承座、支撑架、转动单元、抓紧装置、转动内盘、气电旋转接头和升降装置，支撑架顶面固定设有转动内盘，转动单元设于转动内盘外部，转动单元与转动内盘转动连接，支撑架上还固定设有升降装置，升降装置位于转动单元内部，升降装置上端与转动单元通过转动轴承座实现转动连接，气电旋转接头设置在转动轴承座内部，转动单元上端底部沿环形固定设有若干个抓紧装置，转动轴承座与抓紧装置通过气管实现连接；多个抓紧装置可以实现多工位的同步换位，气电旋转接头为系统供电供气，且保证电线和气管不会因旋转升降动作而打结缠乱，整个系统的操作十分简单方便。

Description

一种换位系统

技术领域

本发明涉及产品换位技术领域，更具体地说，它涉及一种换位系统。

背景技术

现今的工业生产中，对于不同工序之间产品的运输一般是通过抓手机器人从对应工序的装置中取出再放到另一道工序中，这样的话每个工序之间就需要单独设置一台抓手机器人，生产成本过高，且有时多道工序之间需要进行换位操作，一台机器人要同时实现多道工序的抓取再换位放置；普通机器一般最多只能旋转180°，旋转时，电线或气管会缠绕，影响装置的灵活性；机器的操作不够简便，需要耗费操作人员大量的时间精力。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种换位系统，其具有的特点：操作简单、可旋转360°、可多工位操作。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种换位系统，包括底座和支撑架，底座接地，底座顶面与支撑架底面固定连接，支撑架顶面固定设有转动内盘，转动内盘外侧设有转动单元，转动单元与转动内盘转动连接，支撑架顶部的下端固定设有驱动装置，支撑架顶面沿竖直方向设有贯通的电机槽，驱动装置穿过电机槽与转动单元啮合连接，支撑架上还固定设有升降装置，升降装置位于转动单元内部，升降装置顶部固定设有转动轴承座，升降装置与转动单元通过转动轴承座实现转动连接，转动轴承座内设有气电旋转接头，转动单元上端沿环形固定设有若干个抓紧装置，气电旋转接头下端与升降装置顶面固定连接，气电旋转接头上端与抓紧装置通过气管连接。

通过采用上述技术方案，气电旋转接头在本系统进行360°旋转的同时，保证电线和气管不会缠绕打结，不会影响系统的使用，气电旋转接头分为上端的活动部与下端的固定部，固定部与升降装置固定连接，升降装置是不旋转的，只在竖直方向进行升降活动，活动部为抓紧装置供电供气，转动单元在水平面上进行转动，在竖直方向上借由升降装置实现同步升降运动，装置上设有若干个抓紧装置，实现多工位的同时抓取、换位以及放置操作，动作完全一致，通过转动、升降和滑动三个简单的动作实现完整的换位，更易理解，操作更加简单。

进一步地，转动轴承座包括套环、外壳以及滚珠，套环通过滚珠与外壳实现转动连接，套环位于外壳内部，升降装置顶部伸入外壳内部与套环的内侧壁固定连接，气电旋转接头位于外壳内部。

通过采用上述技术方案，升降装置不转动，只升降，气电旋转接头为系统供电供气，升降装置与转动单元通过转动轴承座实现转动连接。

进一步地，转动单元包括从动齿轮、导柱、滑动单元、连接架、限位架以及转动槽，从动齿轮设于转动内盘外侧，从动齿轮与转动内盘转动连接，从动齿轮齿侧与驱动装置啮合，从动齿轮的顶面固定设有安置板，安置板的顶面沿环形、竖直地固定设有若干导柱，导柱依次穿过滑动单元、连接架以及限位架，滑动单元以及连接架全都与导柱滑动连接，限位架与导柱顶部固定连接，滑动单元顶部与连接架底部固定连接，连接架位于限位架下方，转动槽贯通限位架，转动轴承座同时穿过滑动单元以及连接架，转动轴承座同时与滑动单元和连接架固定连接。

通过采用上述技术方案，限位架和安置板限制了滑动单元的路程，导柱则限制了升降的路线方向，更加科学稳定，保证了系统对物品取件位置和放件位置的精确性，转动槽用来配合系统的转动，整体构造更加科学。

进一步地，驱动装置包括驱动电机和主动齿轮，驱动电机固定设于支撑架顶部的下端，驱动电机的转轴穿过电机槽与主动齿轮固定连接，主动齿轮与从动齿轮啮合。

通过采用上述技术方案，通过传统的回转支承轴承结构，即通过位置固定的两个齿轮来实现回转动作，主动齿轮与从动齿轮啮合，通过电机驱动主动齿轮继而带动从动齿轮及与其连接的部件同步转动。

进一步地，升降装置包括升降油缸、套块以及升降连接轴，升降油缸底部固定设于支撑架上，套块底部与升降油缸顶部固定连接，套块顶部与升降连接轴的底部螺栓连接，升降连接轴插入转动轴承座，升降连接轴顶部的外侧壁与套环的内侧壁固定连接，升降连接轴的顶面与气电旋转接头的底面固定连接。

通过采用上述技术方案，通过升降油缸的伸缩带动整个升降装置进行升降且保证气电旋转接头的下端部分是固定不动的。

进一步地，抓紧装置包括滑动固定块、滑动杆、抓紧气缸、抓手以及气缸连接座，滑动固定块和抓紧气缸都固定设于滑动单元的顶板的底面，滑动杆沿水平方向穿过滑动固定块，滑动杆与滑动固定块滑动连接，滑动杆的一端与抓手固定连接，抓手还与气缸连接座固定连接，气缸连接座远离抓手的一端与抓紧气缸螺栓连接，抓手对称地设置在滑动单元顶板上对应位置的两端。

通过采用上述技术方案，抓紧气缸伸缩实现两个抓手的靠近和远离动作，进而实现抓手的抓取和松放。

进一步地，升降油缸可以替换成升降气缸。

通过采用上述技术方案，升降装置由液压驱动类型转换为气动的类型，可以适应不同的场景条件。

进一步地，导柱的数量至少为两个。

通过采用上述技术方案，导柱数量越多，系统的准确性更高。

进一步地，抓紧装置的数量至少为两个。

通过采用上述技术方案，一个抓手对应一个工位，抓手越多可进行换位操作的工位越多。

进一步地，主动齿轮和从动齿轮的啮合方式可以是内啮合也可以是外啮合。

通过采用上述技术方案，内啮合的方式可以适当减少系统占用的体积空间。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施方式的总体结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施方式的支撑架结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施方式的转动单元与升降装置连接结构示意图；

图4为本发明提供的一种实施方式的驱动装置结构示意图；

图5为本发明提供的一种实施方式的升降装置结构示意图；

图6为本发明提供的一种实施方式的抓紧装置结构示意图；

图7为本发明提供的一种实施方式的转动轴承座结构剖视图；

图8为本发明提供的一种实施方式的主动齿轮与从动齿轮内啮合结构剖切示意图；

图中：1、底座；2、支撑架；21、转动内盘；22、电机槽；23、升降支架；24、升降槽；3、转动单元；31、从动齿轮；311、安置板；32、导柱；33、滑动单元；34、连接架；35、限位架；36、转动槽；4、驱动装置；41、驱动电机；42、主动齿轮；5、升降装置；51、升降油缸；52、套块；53、升降连接轴；6、抓紧装置；61、滑动固定块；62、滑动杆；63、抓紧气缸；64、抓手；65、气缸连接座；7、气电旋转接头；8、转动轴承座；81、套环；82、外壳；83、滚珠。

具体实施方式

实施例1：

以下结合附图1-8对本发明作进一步详细说明。

一种换位系统，如图1、图2、图3以及图5所示，包括底座1和支撑架2，底座1接地，底座1顶面与支撑架2底面固定连接，支撑架2顶面固定设有转动内盘21，转动内盘21外侧设有转动单元3，转动单元3与转动内盘21转动连接，支撑架2上的平台板下端固定设有驱动装置4，支撑架2顶面沿竖直方向设有贯通的电机槽22和贯通的升降槽24，驱动装置4穿过电机槽22与转动单元3啮合连接，支撑架2上还固定设有升降支架23，升降支架23上固定设有升降装置5，升降装置5穿过升降槽24，升降装置5位于转动单元3内部，升降装置5顶部设有转动轴承座8，升降装置5插入转动轴承座8下端，升降装置5顶部与转动轴承座8下端的内侧壁固定连接，转动单元3与转动轴承座8外侧壁固定连接，升降装置5与转动单元3通过转动轴承座8实现转动连接，转动轴承座8内设有气电旋转接头7，转动单元3上端沿环形固定设有三组抓紧装置6，气电旋转接头7下端与升降装置5顶面固定连接，气电旋转接头7上端与抓紧装置6通过气管实现连接。

如图3、图5和图7所示，转动轴承座8包括套环81、外壳82以及滚珠83，套环81通过滚珠83与外壳82实现转动连接，套环81位于外壳82内部，升降装置5顶部插入转动轴承座8并与套环81内侧壁固定连接，气电旋转接头7位于外壳82内部。

如图1、图3和图5所示，转动单元3包括从动齿轮31、导柱32、滑动单元33、连接架34、限位架35以及转动槽36，从动齿轮31为外啮合齿轮，从动齿轮31设于转动内盘21外侧，从动齿轮31与转动内盘21转动连接，从动齿轮31还与驱动装置4外啮合，从动齿轮31顶面固定设有安置板311，安置板311的顶面沿环形、竖直地固定设有若干导柱32，导柱32依次穿过滑动单元33、连接架34以及限位架35，滑动单元33以及连接架34全都与导柱32滑动连接，限位架35与导柱32顶部固定连接，滑动单元33顶部与连接架34底部固定连接，连接架34位于限位架35下方，转动槽36贯通限位架35，转动轴承座8同时穿过滑动单元33、连接架34且转动轴承座8还和这两个部件固定连接。

如图2和图4所示，驱动装置4包括驱动电机41和主动齿轮42，驱动电机41固定设于支撑架2上支撑台的下端，驱动电机41的转轴穿过电机槽22与主动齿轮42固定连接，主动齿轮42与从动齿轮31外啮合。

如图5和图7升降装置5包括升降油缸51、套块52以及升降连接轴53，升降油缸51底部固定设于升降装置5顶面上，套块52底部与升降油缸51顶部固定连接，套块52顶部与升降连接轴53的底部螺栓连接，所述升降连接轴53的顶部与所述转动轴承座8的底部固定连接，升降连接轴53插入转动轴承座8，升降连接轴53顶部的外侧壁与套环81的内侧壁固定连接，升降连接轴53的顶面与气电旋转接头7的底面固定连接。

如图1、图3和图6所示，抓紧装置6包括八块滑动固定块61、四根滑动杆62、两台抓紧气缸63、两个抓手64以及两个气缸连接座65，四块滑动固定块61、一台抓紧气缸63、两根滑动杆62、一个抓手64以及一个气缸连接座65为一个完整的功能模块，每组抓紧装置6内包含两个这样的功能模块，这两个功能模块对称设置且都固定设于滑动单元33顶板的底面，八块滑动固定块61均匀等间距地设置，每根滑动杆62沿水平方向穿过各自对应的两块滑动固定块61，滑动杆62与滑动固定块61滑动连接，滑动杆62的一端与抓手64固定连接，滑动杆62的另一端设有防脱座，抓手64分为固定端和抓持端，抓手64的抓持端一边带有弧度，抓手64的固定端与抓持端呈L型结构连接，抓手64的固定端与气缸连接座65固定连接，气缸连接座65远离抓手64的一端与抓紧气缸63螺栓连接，两台抓紧气缸63相对设置，伸展的方向相反，抓紧气缸63与气电旋转接头7之间连通有电线和气管，三组抓紧装置6以升降顶板的几何中心为圆心，均匀等间距地沿环形分布在抓紧顶板的底端。

本实施例中，驱动电机41可选用厦门精研自动化元件有限公司生产的6-200W微型系列电机，升降油缸51可选用泰兴市轩宇液压机械厂生产的对应大小的标准升降液压油缸，抓紧气缸63可选用深圳市日荣机械手配件厂销售的微型气缸，气电旋转接头7可选用默孚龙科技旗舰店销售的对应规格大小的MK型气电旋转接头7。

工作原理：初始状态下，连接架34紧紧贴住限位架35，升降装置5与转动单元3通过转动轴承座8实现升降装置5固定、转动单元3自由旋转的运行模式，启动升降油缸51，转动单元3静止，升降油缸51收缩，滑动单元33沿着导柱32下降，下降至一定高度时，启动抓紧气缸63，气电旋转接头7为整个系统供电供气，抓紧气缸63带动抓手64完成抓取动作，由于抓手64为L型结构且互相配合的两个抓手64相对的一面为弧形，抓取的物件一般为圆筒或者圆形的篮子里，里面放置有工件或产品，抓取完成后，抓紧气缸63停止收缩，升降油缸51开始伸展，带动滑动单元33上升，升至一定高度后，停止动作，启动驱动电机41，两个啮合的齿轮开始转动，继而带动转动单元3转动，整个过程中，升降装置5保持静止状态，转动的只有转动单元3和气电旋转接头7的上端，旋转换位后，升降油缸51收缩，被抓取件底部接触放置台面后，抓紧气缸63伸展释放，抓紧装置6松开物件，物件静止在换位后的平面上后，将系统回归初始状态，至此完成了一个完整的换位操作。

气电旋转接头7分为转动的上端部分和固定的下端部分，为整个系统供电供气，下端部分与升降连接轴53的顶部固定连接，上端部分与抓紧气缸63通过气管和电线连接，并随着转动单元3转动。

实施例2

与实施例1的不同之处在于，如图8所示，主动齿轮42与从动齿轮31的啮合方式变为内啮合，从动齿轮31由外啮合齿轮替换成了内啮合齿轮，转动内盘21设置在从动齿轮31的外侧且转动内盘21的大小也适当进行调整，转动内盘21依旧与从动齿轮31转动连接，电机槽22的位置也相应地进行了调整。

本实施例中，齿轮之间的啮合方式由外啮合变为内啮合，内啮合的方式可以适当减少系统占用的体积空间。

实施例3

与实施例1的不同之处在于，升降油缸51更换为升降气缸。

本实施例中，油缸的体积小而出力大，可恒速和变速，出力的调整也教方便，传动的自由度较高，但维护成本和安装成本都较高，且有油温和污染的麻烦；气缸控制方便，价格较低，能源取得方便.但力小，且无法达到稳速的效果，同样也是按需选用。升降气缸可选用无锡市华通气动制造有限公司生产的标准气缸。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、在实现360°旋转的情况下，借助气电旋转接头7可以有效防止电线或气管打结缠绕的情况发生；

2、整个系统操作简便，远离易于理解；

3、多工位同时抓取、换位、放置，效率更高；

4、部件间的连接方式多样，系统的驱动方式多样，可以适应更多情况和需求；

5、占地小，功能强大，可以取代抓取机器人，成本更加低廉。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种换位系统，包括底座(1)和支撑架(2)，其特征在于：所述底座(1)接地，所述底座(1)顶面与所述支撑架(2)底面固定连接，所述支撑架(2)顶面固定设有转动内盘(21)，所述转动内盘(21)外侧设有转动单元(3)，所述转动单元(3)与所述转动内盘(21)转动连接，所述支撑架(2)顶部的下端固定设有驱动装置(4)，所述支撑架(2)顶面沿竖直方向设有贯通的电机槽(22)，所述驱动装置(4)穿过所述电机槽(22)与所述转动单元(3)啮合连接，所述支撑架(2)上还固定设有升降装置(5)，所述升降装置(5)位于所述转动单元(3)内部，所述升降装置(5)顶部固定设有转动轴承座(8)，所述升降装置(5)与所述转动单元(3)通过所述转动轴承座(8)实现转动连接，所述转动轴承座(8)内设有所述气电旋转接头(7)，所述转动单元(3)上端沿环形固定设有若干个抓紧装置(6)，所述气电旋转接头(7)下端与所述升降装置(5)顶面固定连接，所述气电旋转接头(7)上端与所述抓紧装置(6)通过气管连接。

2.根据权利要求1所述的一种换位系统，其特征在于：所述转动轴承座(8)包括套环(81)、外壳(82)以及滚珠(83)，所述套环(81)通过所述滚珠(83)与所述外壳(82)实现转动连接，所述套环(81)位于所述外壳(82)内部，所述升降装置(5)顶部与所述套环(81)的内侧壁固定连接，所述气电旋转接头(7)位于所述外壳(82)内部。

3.根据权利要求2所述的一种换位系统，其特征在于：所述转动单元(3)包括从动齿轮(31)、导柱(32)、滑动单元(33)、连接架(34)、限位架(35)以及转动槽(36)，所述从动齿轮(31)为外啮合齿轮，所述从动齿轮(31)设于所述转动内盘(21)外侧，所述从动齿轮(31)与所述转动内盘(21)转动连接，所述从动齿轮(31)还与所述驱动装置(4)啮合，所述从动齿轮(31)的顶面固定设有安置板(311)，所述安置板(311)的顶面沿环形、竖直地固定设有若干所述导柱(32)，所述导柱(32)依次穿过所述滑动单元(33)、所述连接架(34)以及所述限位架(35)，所述滑动单元(33)以及所述连接架(34)全都与所述导柱(32)滑动连接，所述限位架(35)与所述导柱(32)顶部固定连接，所述滑动单元(33)顶部与所述连接架(34)底部固定连接，所述连接架(34)位于所述限位架(35)下方，所述转动槽(36)贯通所述限位架(35)，所述转动轴承座(8)同时穿过所述滑动单元(33)以及所述连接架(34)，所述转动轴承座(8)同时与所述滑动单元(33)和所述连接架(34)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种换位系统，其特征在于：所述驱动装置(4)包括驱动电机(41)和主动齿轮(42)，所述驱动电机(41)固定设于所述支撑架(2)顶部的下端，所述驱动电机(41)的转轴穿过所述电机槽(22)与所述主动齿轮(42)固定连接，所述主动齿轮(42)与从动齿轮(31)啮合。

5.根据权利要求4所述的一种换位系统，其特征在于：所述升降装置(5)包括升降油缸(51)、套块(52)以及升降连接轴(53)，所述升降油缸(51)底部固定设于所述支撑架(2)上，所述套块(52)底部与所述升降油缸(51)顶部固定连接，所述套块(52)顶部与所述升降连接轴(53)的底部螺栓连接，所述升降连接轴(53)插入所述转动轴承座(8)，所述升降连接轴(53)顶部的外侧壁与所述套环(81)的内侧壁固定连接，所述升降连接轴(53)的顶面与所述气电旋转接头(7)的底面固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种换位系统，其特征在于：所述抓紧装置(6)包括滑动固定块(61)、滑动杆(62)、抓紧气缸(63)、抓手(64)以及气缸连接座(65)，所述滑动固定块(61)和所述抓紧气缸(63)都固定设于所述滑动单元(33)顶部的底面，所述滑动杆(62)沿水平方向穿过所述滑动固定块(61)，所述滑动杆(62)与所述滑动固定块(61)滑动连接，所述滑动杆(62)的一端与所述抓手(64)固定连接，所述抓手(64)对称地设置在所述滑动单元(33)连接部位的两端，所述抓手(64)还与所述气缸连接座(65)固定连接，所述气缸连接座(65)远离所述抓手(64)的一端与抓紧气缸(63)螺栓连接。

7.根据权利要求6所述的一种换位系统，其特征在于：所述升降油缸(51)替换成升降气缸。

8.根据权利要求7所述的一种换位系统，其特征在于：所述导柱(32)的数量至少为两个。

9.根据权利要求8所述的一种换位系统，其特征在于：所述抓紧装置(6)的数量至少为两个。

10.根据权利要求9所述的一种换位系统，其特征在于：所述从动齿轮(31)替换为内啮合齿轮。