全自動硬質合金球齒機器人的製作方法

2023-07-28 23:55:16 1

專利名稱：全自動硬質合金球齒機器人的製作方法
技術領域：
本發明全自動硬質合金球齒機器人涉及的是一種在粉末冶金行 業中硬質合金球齒燒結前坯件的拾取、去毛刺、稱重與碼放所用的設 備。
背景技術：
在粉末冶金行業，數控工具機用硬質合金球齒在壓坯的拾取、去毛 刺、稱重、碼放工序，是非常耗費人力的，操作人員必須手工操作， 每人一機、手眼並用，非常辛苦，尤其是剛剛壓製出來的生坯，未經 燒結，非常脆弱，若用手抓取其刀口部分， 一不小心就會掉邊、掉角， 形成廢品。所以，目前在該行業，迫切需要一種既能大大減少人工勞 動強度，同時又能提高生產率與產品質量的機械。 發明內容本發明的目的是針對上述不足之處提供一種全自硬質合金球齒 機器人，具有去毛剌機構、電子天平、多關節機器人、機械手臂、抓 取手指和自動換板機構等，既能大大減少工人勞動強度，又能提高生 產率與產品質量、提高生產安全性。全自硬質合金球齒機器人是採取以下方案實現的全自硬質合金 球齒機器人結構包括機架、去毛刺機構、電子天平、多關節機器人、 自動換板機構，機架裝有機架面板、操作面板、電氣控制箱、氣動控制箱、防護罩，多關節機器人、電子天平、自動換板機構安裝在機架 面板上，多關節機器人包括底座、三個水平關節、z軸運動機構、抓 取手指。三個水平關節包括A軸水平關節、B軸水平關節、W軸水平 關節，A軸水平關節具有手臂A、旋轉軸A、伺服電機A， B軸水平關 節具有手臂B、旋轉軸B、伺服電機B， W軸水平關節具有旋轉軸W、 同步齒形傳送帶、伺服電機W。伺服電機A安裝在底座內，手臂A套 裝在旋轉軸A上，伺服電機A直接帶動手臂A旋轉；伺服電機B安裝 在手臂A上，旋轉軸B安裝在手臂A上，手臂B套裝在旋轉軸B上， 伺服電機B帶動手臂B旋轉；伺服電機W安裝在手臂B上部，旋轉軸 W裝在手臂B前端軸孔內，伺服電機W通過同步齒形傳送帶帶動旋轉 軸W旋轉。Z軸運動機構具有伺服電機Z、滾珠絲杆螺母，旋轉軸W上設置 滾珠絲杆螺紋，與滾珠絲杆螺母相配合，由伺服電機Z通過同步齒形 帶帶動滾珠絲杆螺母傳動，傳動旋轉軸W作上、下運動。旋轉軸W上、 下運動時又稱Z軸。抓取手指裝置在Z軸運動機構下部的旋轉軸W(又稱Z軸)下端 部，抓取手指可採用吸盤式抓取手指，或皮囊式抓取手指，或氣爪抓 取手指或氣爪與吸盤結合的抓取機構。吸盤式抓取手指採用真空吸 盤；皮囊式抓取手指具有皮囊；氣爪抓取手指包括微型氣爪、爪頭， 微型氣爪一端裝置有爪頭，微型氣爪內設置氣缸，通過活塞使爪頭開 合；吸盤與機械氣爪爪組合式的抓取機構，吸盤採用真空吸盤，機械 氣爪包括微型氣爪、爪頭，微型氣爪一端裝置有爪頭，微型氣爪內設置氣缸，通過活塞使爪頭開合。自動換板機構(排坯傳動機構)包括傳動電機l號、傳動電機2號、傳動電機3號、同步齒形傳送帶l號、同步齒形傳送帶2號、同 步齒形傳送帶3號、承燒板(排坯板)、氣缸，傳動電機1號、傳動 電機2號、傳動電機3號分別裝有同步齒形帶輪，並分別裝有同步齒 形傳送帶1號、同步齒形傳送帶2號、同步齒形傳送帶3號，在同步 齒形傳送帶2號的下部裝有氣缸，氣缸上部裝有託板，通過託板推動 2號齒形傳送帶上、下升降。承燒板放置在同步齒形傳送帶上，由傳 動電機帶動作前後移動。在同步齒形傳送帶l號、同步齒形傳送帶2 號、同步齒形傳送帶3號上部側板上分別設置有接近開關(傳感器) l號、接近開關(傳感器)2號、接近開關(傳感器)3號。 工作原理(1) 壓機拖模結束，等候在壓機外面的抓取手指迅速伸入上、 下模之間將產品利用機械夾爪將查取出；(2) 將取出的產品利用機械手臂上的擺動氣缸翻轉90。後，至去毛刺點去除產品兩端的毛刺，在此過程中對被去除的毛刺(粉 料)進行回收；(3) 將去完毛刺的的坯件利用擺動氣缸再翻轉90。按設定的間 隔個數放在電子天平上稱重；(4) 將合格的產品利用吸盤重新拾取碼放在承燒板上，將不合 格的產品(過輕或過重)丟入廢品箱；(5) 當承燒板排滿則自動輸出機外，同時空板自動進入工作位置。全自動硬質合金球齒機器人的特點-(1) 全自硬質合金球齒機器人抓取手指自動撿拾產品，翻轉產品 去毛刺，並根據所設定的間隔個數或直接排列產品、或再翻轉放 在電子天平上稱重後合格產品被再次用吸盤拾取排列(等待稱重 的時間可設定)，不合格產品被撿入廢品箱。抓取手指拾取並為每分鐘15 30次，定位精度小於土O. 02毫米。(2) 採用交互式人機界面進行數據輸入，只需簡單的坯件形狀確 認和擺放行數與列數的鍵入便可完成程序輸入，計算機自動進行 拾取方式的選擇和坯件間隔的計算，且可隨時進行數據修改，調 整所擺放坯件的方向與疏密。(3) 帶有觸摸式計算機面板操作機構，具有各種必要的操作提示， 操作界面人性化。運動控制單元內設置32位RISC CPU和豐富的 機器人命令語，有豐富的內置命令，控制器參數易於修改，總控 制單元適合與各種PLC I/O接口 。(4) 具有自診斷功能，根據人機界面的提示，維修人員能方便快 捷地發現問題和處理問題。為保證安全，人機界面設有密碼，非 專業人員不能進入機械設定界面。(5) 多關節機器人抓取手指能自動進行零位的校正。(6) 採用密閉式結構，Z軸配防塵套，提高防塵能力。(7) 對被去除的毛刺(粉料)進行回收。


以下將結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是全自動硬質合金球齒機器人結構示意圖。圖2是全自動硬質合金球齒機器人的多關節機器人俯視圖。圖3是全自動硬質合金球齒機器人的皮囊式抓取手指示意圖。圖4是全自動硬質合金球齒機器人的氣爪式抓取手指主視圖。圖5是全自動硬質合金球齒機器人的氣爪式抓取手指俯視圖。 圖6是全自動硬質合金球齒機器人的自動換板機構示意圖。 圖7是全自動硬質合金球齒機器人的吸盤與氣爪複合式抓取手指 主視圖。圖8是全自動硬質合金球齒機器人的吸盤與氣爪複合式抓取手指 俯視圖。
具體實施方式
參照附圖1 8，全自動硬質合金球齒機器人結構包括機架(36)、 去毛剌機構(35)、電子天平(5)、多關節機器人、自動換板機構(3)。 機架(36)裝有機架面板(2)、操作面板(4)、電氣控制箱、氣動控制 箱(1)、防護罩(15)。多關節機器人、電子天平(5)、自動換板機 構(3)安裝在機架面板(2)上，多關節機器人包括底座(16)、三 個水平關節、Z軸運動機構、抓取機構(6)。三個水平關節包括A軸 水平關節、B軸水平關節、W軸水平關節，A軸水平關節具有手臂A (13)、旋轉軸A、伺服電機A (14)、 B軸水平關節具有手臂B (12)、 旋轉軸B、伺服電機B (11)， W軸水平關節具有旋轉軸W (8)、同步齒形傳送帶、伺服電機W (10)。伺服電機A (14)安裝在底座(16) 內，手臂A (13)套裝在旋轉軸A上，伺服電機A (14)直接帶動手 臂A (13)旋轉。伺服電機B (11)安裝在手臂A (13)上，手臂B (12)套裝在旋轉軸B上，伺服電機B (11)帶動手臂B (12)旋轉。 伺服電機W (10)安裝在手臂B (12)上部，旋轉軸W (8)裝在手臂 B (12)前端軸孔內，伺服電機W (10)通過同步齒形傳送帶帶動旋 轉軸W (8)旋轉。去毛剌機構(35)可以採用擺動氣缸，擺動氣缸 的旋轉擺杆上裝有毛刷，旋轉擺杆帶動毛刷旋轉去除毛刺，去毛刺機 構(35)也可以採用電機，在電機輸出軸上裝有毛刷，電機帶動毛刷 旋轉去除毛刺。Z軸運動機構具有伺服電機Z (9)、滾珠絲杆螺母(7)，旋轉軸 W (8)上設置滾珠絲杆螺紋，與滾珠絲杆螺母(7)相配合，由伺服 電機Z (9)通過同步齒形帶帶動滾珠絲杆螺母(7)旋轉，傳動旋轉 軸W (8)作上、下運動。旋轉軸W (8)上、下運動時又稱Z軸。多關節機器人共有三個水平關節A、 B、 C和一個能沿Z軸運動的 機構，每個關節極Z軸運動機構均安裝有伺服電機，通過程序控制， 可以將坯件送到手臂展開長度為半徑以固定機座為圓心250。範圍內 的任何位置通過設定，也可以讓坯件在任何位置停留，當然也可使坯 件按事先設定的任何陣列碼放。抓取機構(6)裝置Z軸運動機構下部的旋轉軸W (又稱Z軸)(8) 下端部，抓取機構(6)主要採用吸盤與機械氣爪複合式，或皮囊式 抓取手指，或氣爪抓取手指。吸盤(39)與機械氣爪(41)組合式的抓取機構。吸盤採用真空吸盤，機械氣爪包括微型氣爪，爪頭，微型 氣爪一端裝置有爪頭，微型氣爪內設置氣缸，通過活塞使爪頭開合。皮囊式抓取手指具有皮囊(18)，皮囊(18)上部裝置有鎖緊夾頭(19)。 皮囊式抓取手指用一皮囊(18)插入坯件(17)小孔中，充氣使其膨 脹，脹住坯件(17)，放氣後利用皮囊自身張力縮回，坯件(17)靠 自重落下。氣抓抓取手指包括微型氣爪(20)、爪頭(21)，微型氣爪(20) 一端裝置有爪頭(21)，微型氣爪(20)內設置氣缸，通過活塞使爪 頭開合/氣爪式抓取手指利用兩隻氣爪手指的開啟與合攏脹取坯件， 該結構較適宜坯件較厚而圓柱形孔的坯件。吸盤與氣爪複合式抓取手包括與機器人W軸(8)相連接的主支 架(43)、安裝在主支架(43)上部的中位止動氣缸(37)、翻轉(擺動) 氣缸(38)、真空吸盤(39)、旋轉軸(40)、氣動手爪(41)、手指(42)。 脫模結束後，氣動手爪(41)驅動手指(42)閉合，夾取產品，然後 翻轉(擺動)氣缸(38)驅動旋轉軸(40)帶動氣爪(41)和產品翻 轉90°至去毛刺機構(35)去除毛刺，然後翻轉(擺動)氣缸(38) 再翻轉90°或0°使產品倒立，並在機器人的驅動下放在電子天平 (5)上稱重。稱重結束，真空吸盤(39)吸附產品側面，然後把其 帶到指定位置進行排列。自動換板機構(排坯傳動機構)(3)包括傳動電機1號(25)、 傳動電機2號(27)、傳動電機3號(31)、同步齒形傳送帶1號(23)、 同步齒形傳送帶2號(29)、同步齒形傳送帶3號(32)、承燒板(排坯板)(22、 30)、氣缸(26)。傳動電機1號(25)、傳動電機2號(27)、 傳動電機3號(31)分別裝有同步齒形帶輪，並分別裝有同步齒形傳 送帶1號(23)、同步齒形傳送帶2號(29)、同步齒形傳送帶3號(32)， 在同步齒形傳送帶2號(29)的下部裝有氣缸(26)，氣缸(26)上 部裝有託板(27)，通過託板(34)推動2號齒形帶(29)上、下升 降。承燒板放置在同步齒形傳送帶上，由傳動電機帶動做前後移動。 在同步齒形傳送帶1號、2號、3號上部側板上分別設置有接近開關 (傳感器)1號(24)、 2號(28)、 3號(33)。接近開關採用EZK-X4MEI 型接近接近開關等。該換板機構分上、下兩層，由傳動電機帶動同步 齒形傳送帶傳送承燒板。空板從下層放入後被自動送至前端，到位後 接近開關即傳感器感知，被氣缸託起進入等待排坯的位置，待該板排 滿後被自動從上面一層送出機外。這時操作人員可從上面將排滿坯件 的承燒板取走。上層傳送帶最多可儲放三塊承燒板，如果三塊板排滿 仍不被取走，機器會停車並報警。
權利要求
1、一種全自動硬質合金球齒機器人，其特徵在於結構包括機架、去毛刺機構、電子天平、多關節機器人、自動換板機構；多關節機器人、電子天平、自動換板機構安裝在機架面板上；多關節機器人包括底座、三個水平關節、Z軸運動機構、抓取手指；三個水平關節包括A軸水平關節、B軸水平關節、W軸水平關節，A軸水平關節具有手臂A、旋轉軸A、伺服電機A，B軸水平關節具有手臂B、旋轉軸B、伺服電機B、W軸水平關節具有旋轉軸W、同步齒形傳送帶、伺服電機W；伺服電機A安裝在底座內，手臂A套裝在旋轉軸A上；伺服電機B安裝在手臂A上部，旋轉軸B裝在手臂A上，手臂B套裝在旋轉軸B上；伺服電機W安裝在手臂B上部，旋轉軸W裝在手臂B前端軸孔內；Z軸運動機構具有伺服電機Z、滾珠絲杆螺母、旋轉軸W上設置滾珠絲杆羅紋；抓取手指裝置在Z軸運動機構下部的旋轉軸W又稱Z軸下端部；自動換板機構包括傳動電機1號、傳動電機2號、傳動電機3號、同步齒形傳送帶1號、同步齒形傳送帶2號、同步齒形傳送帶3號、承燒板、氣缸，傳動電機1號、傳動電機2號、傳動電機3號分別裝有同步齒形帶輪，並分別裝有同步齒形傳送帶1號、同步齒形傳送帶2號、同步齒形傳送帶3號，在同步齒形傳送帶2號的下部裝有氣缸，氣缸上部裝有託板，承燒板放置在同步齒形傳送帶上，同步齒形傳送帶1號、同步齒形傳送帶2號、同步齒形傳送帶3號上部側板上分別設置有接近開關1號、接近開關2號、接近開關3號。
2、 根據權利要求1所述的全自動硬質合金球齒機器人，其特徵在於所述的機架裝有機架面板、操作面板、電器控制箱、氣動控制箱、 防護罩。
3、 根據權利要求1所述的全自動硬質合金球齒機器人，其特徵 在於所述的抓取手指採用吸盤和氣動機械閉合式手指相結合的方式， 吸盤與機械氣爪組合式的抓取機構，吸盤採用真空吸盤，機械氣爪包 括微型氣爪，爪頭，微型氣爪一端裝置有爪頭，微型氣爪內設置氣缸， 通過活塞使爪頭開合。
4、 根據權利要求1所述的全自動硬質合金球齒機器人，其特徵 在於所述的抓取手指採用皮囊式抓取手指，皮囊式抓取手指具有皮 囊，皮囊上部裝置有鎖緊夾頭。
5、 根據權利要求1所述的全自動硬質合金球齒機器人，其特徵 在於所述的抓取手指採用氣爪抓取手指，氣爪式抓取手指包括微型氣 爪、爪頭，微型氣爪一端裝置有爪頭，微型氣爪內設置氣缸，通過活 塞使爪頭開合。
6、 根據權利要求1所述的全自動硬質合金球齒機器人，其特徵 在於所述的去毛剌機構採用擺動氣缸，擺動氣缸的旋轉擺杆上裝有毛 刷。
7、 根據權利要求1所述的全自動硬質合金球齒機器人，其特徵 在於所述的去毛刺機構採用電機，在電機輸出軸上裝有毛刷。
全文摘要
本發明全自動硬質合金球齒機器人是一種在粉末冶金行業中硬質合金球齒燒結前的拾取、去毛刺、稱重分撿與碼放所用的設備。結構包括機架、去毛刺機構、電子天平、多關節機器人、自動換板機構，多關節機器人、電子天平、自動換板機構安裝在機架面板上；多關節機器人包括底座、三個水平關節、Z軸運動機構、抓取手指；三個水平關節包括A軸水平關節、B軸水平關節、W軸水平關節，Z軸運動機構具有伺服電機Z、滾珠絲杆螺母，旋轉軸W上設置滾珠絲杆螺紋。抓取手指裝置在Z軸運動機構下部的旋轉軸W又稱Z軸下端部。自動換板機構包括傳動電機1號、2號、3號、同步齒形傳送帶1號、2號、3號、承燒板、氣缸。
文檔編號B25J9/00GK101214646SQ200710192379
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者瑛 王, 許雲燦 申請人:南京東部精密機械有限公司