鑄造系統桁架式機械手的製作方法

2024-01-29 14:12:15

鑄造系統桁架式機械手的製作方法
【專利摘要】鑄造系統桁架式機械手，屬於金屬鑄造技術。本發明包括龍門桁架、機械手和控制系統，龍門桁架包括Z軸橫梁、Z軸滑移組件、Y軸橫梁、Y軸滑移組件、Z軸滑枕和Z軸滑移組件，機械手通過Z軸滑移組件、Y軸滑移組件和Z軸滑移組件進行三軸聯動，通過在Y軸橫梁、Z軸橫梁和Z軸滑枕上的兩個側面上分別設置兩個導軌副進行導向，機械手包括湯勺、湯勺支架、湯勺旋轉機構和舀湯機構，湯勺通過湯勺旋轉機構旋轉伺服電機驅動旋轉，湯勺通過舀湯機構的舀湯伺服電機驅動以及傘齒輪傳動實現傾轉完成取料和給料，所述控制系統控制上述各個機構的動作。通過通過控制系統控制湯勺的傾轉角度實現自動定量給料和定量取料，解決人工澆鑄方式存在的缺陷。
【專利說明】鑄造系統桁架式機械手

【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬鑄造設備領域，尤其與適用於多工位自動鑄造系統的鑄造系統桁架式機械手有關。

【背景技術】
[0002]鑄造是指熔化金屬並通過精鍊形成可以澆注用的金屬液，製造鑄造模型，並將金屬液澆入鑄造模型中，凝固後獲得具有一定形狀、尺寸、性能的鑄件成形方法。目前，鑄造生產廠家在鑄造時，通常使用人工輸送鑄造用的金屬液和人工取出成型的鑄件，鑄造生產場地往往工作環境惡劣，容易對從業人員造成人生傷害，生產效率低下，而且人工工作量大，即使使用自動搬運機構輸送金屬液的自動化設備，大多也是一對一的配置，並且自動搬運機構結構複雜，運行不穩定；一般一臺鑄造機配置一熔爐設備，設備投入成本較高。為解決人工澆鑄方式的缺陷，本 申請人:組織開發了一種能自動完成金屬件鑄造的一種多工位自動鑄造系統。


【發明內容】

[0003]本發明的目的旨在解決人工澆鑄方式存在的缺陷，適應自動完成金屬件鑄造的多工位自動鑄造系統，提供一種能自動平穩輸送金屬液，控制方便的鑄造系統桁架式機械手。
[0004]為此，本發明採用以下技術方案:鑄造系統桁架式機械手，包括龍門桁架、機械手和控制系統，龍門桁架包括Z軸橫梁、Z軸滑移組件、Y軸橫梁、Y軸滑移組件、Z軸滑枕和Z軸滑移組件，Y軸橫梁間隔一定距離平行設置有兩個，每一 Y軸橫梁兩端分別通過一支撐立柱支撐固定，每一 Y軸橫梁上對應設置有所述的Y軸滑移組件，所述的Y軸滑移組件包括滑移支架、Y軸齒條、與Y軸齒條相互嚙合的齒輪、Y軸導軌副和驅動該齒輪的Y軸伺服電機，滑移支架通過所述Y軸導軌副滑動安裝於所述Y軸橫梁上，Y軸齒條和Y軸導軌副的導軌均沿Y軸方向安裝於所述Y軸橫梁上，Y軸伺服電機驅動滑移支架在Y軸方向上滑移運動；所述的Z軸橫梁架設於所述兩個Y軸橫梁上，Z軸橫梁兩端分別與所述滑移支架固定連接，所述的Z軸滑移組件包括滑座、Z軸齒條、與Z軸齒條相互嚙合的齒輪、Z軸導軌副和驅動該齒輪的Z軸伺服電機，滑座通過Z軸導軌副滑動安裝於所述Z軸橫梁上，Z軸齒條和Z軸導軌副的導軌均沿Z軸方向安裝於所述Z軸橫梁上，Z軸伺服電機驅動滑座在Z軸方向上滑移運動；所述的Z軸滑移組件包括Z軸齒條、與Z軸齒條相互嚙合的齒輪、Z軸導軌副和驅動該齒輪的Z軸伺服電機，所述Z軸滑枕通過Z軸導軌副滑動安裝於所述滑座上，Z軸齒條和Z軸導軌副的導軌均沿Z軸方向安裝於所述Z軸滑枕上，Z軸伺服電機驅動Z軸滑枕上下運動；
其特徵是，所述的每一個Y軸橫梁的兩個側面上分別設置有所述的Y軸導軌副，所述的Z軸橫梁的兩個側面上分別設置有所述的Z軸導軌副，所述Z軸滑枕的兩個側面上分別設置有所述的Z軸導軌副，通過在Y軸橫梁、Z軸橫梁和Z軸滑枕上的兩個側面上分別設置兩個導軌副進行導向，提高了 Z軸、Y軸、Z軸在三軸聯動時的平穩性；所述的機械手包括湯勺、湯勺支架、湯勺旋轉機構和舀湯機構，湯勺安裝於所述湯勺支架，湯勺旋轉機構包括第一轉軸和驅動轉軸旋轉的旋轉伺服電機，第一轉軸豎向安裝於所述Z軸滑枕上，湯勺支架固定安裝於所述第一轉軸底端，旋轉伺服電機驅動第一轉軸旋轉，帶動湯勺支架與湯勺同時旋轉；所述的S湯機構包括第二轉軸、傳動軸和S湯伺服電機，第二轉軸穿過湯勺末端和湯勺支架上，第二轉軸一端端部設置有第一傘齒輪，S湯伺服電機通過電機安裝架固定安裝於湯勺支架上，所述傳動軸一端與所述S湯伺服電機的輸出軸連接，另一端設置有與所述第一傘齒輪相互嚙合的第二傘齒輪，驅動S湯伺服電機驅動，帶動傳動軸及第二傘齒輪旋轉，通過傘齒輪哨合傳動，使第一傘齒輪和湯勺一起傾轉，實現金屬液的取料和給料；所述控制系統控制上述各個機構的動作。
[0005]作為對上述技術方案的補充和完善，本發明還包括以下技術特徵。
[0006]所述的Z軸橫梁、Y軸橫梁和Z軸滑枕均為橫截面為口字形的型鋼結構，使所述龍門桁架結構簡單、安裝方便。
[0007]所述的第一轉軸穿裝於Z軸滑枕的型鋼結構內腔，旋轉伺服電機安裝於Z軸滑枕頂部，其輸出軸與所述第一轉軸頂端連接，第一轉軸底端穿出Z軸滑枕底部並與所述湯勺支架固定連接，旋轉伺服電機驅動第一轉軸旋轉帶動湯勺支架及湯勺旋轉。
[0008]所述的Y軸導軌副包括滾輪和所述Y軸導軌，滾輪通過支撐杆支撐安裝於所述滑移支架上，滾輪的外周面分別抵靠於所述Y軸導軌上，通過將現有導軌與滑塊之間的面接觸改成現在導軌與滾輪之間的點接觸，降低了滑移支架和Y軸橫梁之間的摩擦力，使Z軸橫梁滑移時穩定性提高。
[0009]進一步，所述的每一 Y軸導軌副的滾輪並排設置有兩隻，提高了 Z軸橫梁在滑移過程中的穩定性。
[0010]所述的鑄造系統桁架式機械手還包括液位感應機構，液位感應機構包括三根豎向且間隔一定距離平行設置的探測杆，三根探測杆通過探測杆支架安裝於所述湯勺支架上，分別為公共探測杆、第一探測杆和第二探測杆，第一探測杆的底端與所述湯勺傾轉最大角度時的湯勺最低端等高，公共探測杆的底端低於所述第一探測杆的底端，避免了湯勺在舀湯的過程中碰觸到金屬液容器的底部，第二導通杆底端與所述湯勺傾轉角度最小時的湯勺上沿處等高，當進行取料時，湯勺下降到金屬液容器中時，當公共探測杆和第一探測杆之間通電導通時，說明湯勺接觸到金屬液，然後湯勺繼續下降，直至公共探測杆和第二探測杆之間通電導通時，說明湯勺浸入金屬液中可以進行舀湯，通過設置公共探測杆底端和第二探測杆底端之間的距離，可以設定湯勺S湯的金屬液容量，達到定量取料，通過設置該液位感應機構的公共探測杆的底端和第一探測杆的底端之間的距離，可以避免湯勺與金屬液容器碰撞；O
[0011]所述的機械手還包括湯勺蓋，湯勺蓋固定安裝於Z軸滑枕上，當湯勺提取金屬液後進行輸送時，湯勺蓋封蓋於湯勺上沿處，湯勺蓋由石棉材質製成，對金屬液起到防氧化和保溫作用。
[0012]使用本發明可以達到以下有益效果:通過鑄造系統桁架式機械手進行金屬液的輸送，通過控制系統精確控制湯勺的傾轉角度實現定量給料和定量取料，提高了多工位自動鑄造系統的自動化程度，機械手在每個方向滑移運動時通過兩個導軌副進行導向，提高了機械手在滑移過程中的平穩性，避免金屬液從湯勺中滴落；同時節省了人力，降低了從業人員的安全係數，提高了鑄件生產效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明立體結構示意圖。
[0014]圖2是圖1中I處的放大示意圖。
[0015]圖3是本發明另一個方向的立體結構示意圖。
[0016]圖4是本發明中機械手部分的放大示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0018]如圖f圖4所示，本發明包括龍門桁架、機械手、液位感應裝置和控制系統，龍門桁架包括Z軸橫梁8、Z軸滑移組件、Y軸橫梁9、Y軸滑移組件、Z軸滑枕5和Z軸滑移組件，所述的Z軸橫梁8、Y軸橫梁9和Z軸滑枕5均為橫截面為口字形的型鋼結構，Y軸橫梁9間隔一定距離平行設置有兩個，每一 Y軸橫梁9兩端分別通過一支撐立柱I支撐固定，每一 Y軸橫梁9上對應設置有所述的Y軸滑移組件，所述的Y軸滑移組件包括滑移支架3、Y軸齒條2、與Y軸齒條2相互嚙合的齒輪、兩組Y軸導軌副和驅動該齒輪的Y軸伺服電機12，每組Y軸導軌副包括所述Y軸導軌11和並排設置的兩隻滾輪10，兩Y軸導軌11分別沿Y軸方向設置於Y軸橫梁9的上下兩個側面上，滾輪10通過支撐杆支撐安裝於所述滑移支架3上，滾輪10的外周面分別抵靠於對應的所述Y軸導軌11上，通過將現有導軌與滑塊之間的面接觸改成現在導軌與滾輪10之間的點接觸，提高了滑移支架3滑移的穩定性，Y軸齒條2沿Y軸方向固定安裝於Y軸的另一側面上，Y軸伺服電機12固定於所述滑移支架3上，Y軸伺服電機12的輸出軸與該齒輪連接，Y軸伺服電機12驅動帶動該齒輪在Y軸齒條2上運動，帶同滑移支架3沿Y軸方向在Y軸橫梁9上滑移運動。
[0019]所述的Z軸橫梁8架設於所述兩個Y軸橫梁9上，Z軸橫梁8兩端分別與所述滑移支架3固定連接，所述的Z軸滑移組件包括滑座7、Ζ軸齒條13、與Z軸齒條13相互嚙合的齒輪、兩組Z軸導軌副和驅動該齒輪的Z軸伺服電機15，兩組Z軸導軌副的導軌14分別沿Z軸方向設置於所述Z軸橫梁8的兩個側面上，滑座7同時與所述兩組Z軸導軌副的滑塊固定連接，該兩個滑塊分別與對應的Z軸導軌副滑動連接，Z軸齒條13沿Z軸方向安裝於所述Z軸橫梁8上，Z軸伺服電機15固定安裝於滑座7上，Z軸伺服電機15的輸出軸與該齒輪連接，Z軸伺服電機15驅動帶動該齒輪在Z軸齒條13上運動，帶同滑座7沿Z軸方向在Z軸橫梁8上滑移運動。
[0020]所述的Z軸滑移組件包括Z軸齒條18、與Z軸齒條18相互嚙合的齒輪、兩組Z軸導軌副和驅動該齒輪的Z軸伺服電機6，兩組Z軸導軌副的導軌17分別沿Z軸方向設置於Z軸滑枕5的兩個側面上，兩組Z軸導軌副的滑塊分別固定安裝於滑座7上，該兩滑塊分別與對應的Z軸導軌滑動連接，Z軸齒條18沿Z軸方向安裝於所述Z軸滑枕5的一側面上，Z軸伺服電機6固定安裝於滑座7上，Z軸伺服電機6的輸出軸與該齒輪連接，Z軸伺服電機6驅動帶動該齒輪在Z軸齒條18上運動，帶同Z軸滑枕5沿Z軸方向在滑座7上滑移運動；通過在Y軸橫梁9、Z軸橫梁8和Z軸滑枕5上的兩個側面上分別設置兩個導軌副進行導向，提高了 Z軸、Y軸、Z軸在三軸聯動時的穩定性。
[0021]所述的機械手包括湯勺25、湯勺支架30、湯勺25蓋16、湯勺旋轉機構和舀湯機構，湯勺25安裝於所述湯勺支架30，湯勺旋轉機構包括第一轉軸和驅動該第一轉軸旋轉的旋轉伺服電機4，第第一轉軸穿裝於Z軸滑枕5的型鋼結構內腔，旋轉伺服電機4安裝於Z軸滑枕5頂部，其輸出軸與所述第一轉軸頂端連接，第一轉軸底端穿出Z軸滑枕5底部並與所述湯勺支架30固定連接，旋轉伺服電機4驅動第一轉軸旋轉帶動湯勺支架30及湯勺25旋轉；所述的舀湯機構包括第二轉軸24、傳動軸21和舀湯伺服電機19，第二轉軸24穿過湯勺25末端和湯勺支架30上,第二轉軸24 —端端部設置有第一傘齒輪23,自湯伺服電機19通過電機安裝架20固定安裝於湯勺支架30上,所述傳動軸21 —端與所述自湯伺服電機19的輸出軸連接，另一端設置有與所述第一傘齒輪23相互嚙合的第二傘齒輪22，驅動S湯伺服電機19驅動，帶動傳動軸21及第二傘齒輪22旋轉，通過傘齒輪嚙合傳動，使第一傘齒輪23和湯勺25 —起傾轉，實現金屬液的取料和給料。
[0022]所述的液位感應機構包括三根豎向且間隔一定距離平行設置的探測杆，三根探測杆通過探測杆支架29安裝於所述湯勺支架30上分別為公共探測杆26、第一探測杆27和第二探測杆28，第一探測杆27的底端與所述湯勺25傾轉最大角度時的湯勺25最低端等高，公共探測杆26的底端低於所述第一探測杆27的底端，避免了湯勺25在S湯的過程中碰觸到金屬液容器的底部，第二導通杆底端與所述湯勺25傾轉角度最小時的湯勺25上沿處等高，當進行取料時，湯勺25下降到金屬液容器中時，當公共探測杆26和第一探測杆27之間通電導通時，說明湯勺25接觸到金屬液，然後湯勺25繼續下降，直至公共探測杆26和第二探測杆28之間通電導通時，說明湯勺25浸入金屬液中可以進行舀湯，通過設置公共探測杆26底端和第二探測杆28底端之間的距離，可以設定湯勺25 S湯的金屬液容量，達到定量取料，通過設置該液位感應機構的公共探測杆26的底端和第一探測杆27的底端之間的距離，可以避免湯勺25與金屬液容器碰撞；所述的湯勺25蓋16固定安裝於Z軸滑枕5上，當湯勺25提取金屬液後進行輸送時,湯勺25蓋16封蓋於湯勺25上沿處,湯勺25蓋16為石棉結構，對金屬液起到防氧化和保溫作用。
[0023]本發明使用時，將本發明放置於多工位自動鑄造系統中，機械手兩側分別排列多臺澆鑄單元，在兩排澆鑄單元的中間前方安裝有一金屬液熔爐，控制系統控制Y軸伺服電機12工作，驅動機械手隨同Z軸橫梁8 一起滑移運動到熔爐前方，使湯勺25位於熔爐的取湯口正上方，此時控制系統控制Z軸伺服電機6工作，驅動機械手隨同Z軸滑枕5向下運動，在向下運動過程中，直到第二探測杆28與公共探測杆26接通導電，將信息反饋給控制系統，控制系統控制自湯驅動電機工作，通過第一傘齒輪23和第二傘齒輪22的相互哨合傳動，帶動湯勺25傾轉，實現舀湯，控制系統控制Z軸伺服電機6工作，驅動機械手已舀湯的湯勺25隨同Z軸滑枕5向上運動直到湯勺25蓋16板封蓋於湯勺25的上沿處,在Y軸伺服電機12和Z軸伺服電機15的驅動下，帶動機械手及Z軸滑枕5同時運動至需要填充澆鑄的澆鑄單元的澆注口上方，此時旋轉伺服電機4驅動，通過第一轉軸和湯勺支架30以及湯勺25向需要澆注的澆鑄單元旋轉90度，通過S湯伺服電機19驅動湯勺25慢慢傾轉，完成金屬液給料，然後重複上述動作依次向各個澆鑄單元自動給料。
【權利要求】
1.鑄造系統桁架式機械手，包括龍門桁架、機械手和控制系統，龍門桁架包括Z軸橫梁(8)、Z軸滑移組件、Y軸橫梁(9)、Y軸滑移組件、Z軸滑枕(5)和Z軸滑移組件，Y軸橫梁(9 )間隔一定距離平行設置有兩個，每一 Y軸橫梁(9 )兩端分別通過一支撐立柱(I)支撐固定，每一 Y軸橫梁(9)上對應設置有所述的Y軸滑移組件，所述的Y軸滑移組件包括滑移支架(3)、Y軸齒條(2)、與Y軸齒條(2)相互嚙合的齒輪、Y軸導軌副和驅動該齒輪的Y軸伺服電機(12)，滑移支架(3)通過所述Y軸導軌副滑動安裝於所述Y軸橫梁(9)上，Y軸齒條(2)和Y軸導軌副的導軌均沿Y軸方向安裝於所述Y軸橫梁(9)上；所述的Z軸橫梁(8)架設於所述兩個Y軸橫梁(9)上，Z軸橫梁(8)兩端分別與所述滑移支架(3)固定連接，所述的Z軸滑移組件包括滑座(7)、Z軸齒條(13)、與Z軸齒條(13)相互嚙合的齒輪、Z軸導軌副和驅動該齒輪的Z軸伺服電機(15)，滑座(7)通過Z軸導軌副滑動安裝於所述Z軸橫梁(8)上，Z軸齒條(13)和Z軸導軌副的導軌(14)均沿Z軸方向安裝於所述Z軸橫梁(8)上；所述的Z軸滑移組件包括Z軸齒條(18)、與Z軸齒條(18)相互嚙合的齒輪、Z軸導軌副和驅動該齒輪的Z軸伺服電機(6)，所述Z軸滑枕(5)通過Z軸導軌副滑動安裝於所述滑座(7)上，Z軸齒條(18)和Z軸導軌副的導軌(17)均沿Z軸方向安裝於所述Z軸滑枕(5)上；其特徵在於: 所述的每一個Y軸橫梁(9)的兩個側面上分別設置有所述的Y軸導軌副，所述的Z軸橫梁(8)的兩個側面上分別設置有所述的Z軸導軌副，所述Z軸滑枕(5)的兩個側面上分別設置有所述的Z軸導軌副；所述的機械手包括湯勺(25)、湯勺支架(30)、湯勺旋轉機構和舀湯機構，湯勺(25)安裝於所述湯勺支架(30)，湯勺旋轉機構包括第一轉軸和驅動該第一轉軸旋轉的旋轉伺服電機(4)，第一轉軸豎向安裝於所述Z軸滑枕(5)上，湯勺支架(30)固定安裝於所述第一轉軸底端；所述的S湯機構包括第二轉軸(24)、傳動軸(21)和S湯伺服電機(19)，第二轉軸(24)穿過湯勺(25)末端和湯勺支架(30)上，第二轉軸(24)—端端部設置有第一傘齒輪(23)，S湯伺服電機(19)通過電機安裝架(20)固定安裝於湯勺支架(30)上，所述傳動軸(21)—端與所述S湯伺服電機(19)的輸出軸連接，另一端設置有與所述第一傘齒輪(23)相互嚙合的第二傘齒輪(22);所述控制系統控制上述各個機構的動作。
2.根據權利要求1所述的鑄造系統桁架式機械手，其特徵在於:所述的Z軸橫梁(8)、Y軸橫梁(9)和Z軸滑枕(5)均為橫截面為口字形的型鋼結構。
3.根據權利要求2所述的鑄造系統桁架式機械手，其特徵在於:所述的第一轉軸穿裝於Z軸滑枕(5)的型鋼結構內腔，旋轉伺服電機(4)安裝於Z軸滑枕(5)頂部，其輸出軸與所述第一轉軸頂端連接，第一轉軸底端穿出Z軸滑枕(5)底部並與所述湯勺支架(30)固定連接。
4.根據權利要求3所述的鑄造系統桁架式機械手，其特徵在於:所述的Y軸導軌副包括滾輪(10 )和所述Y軸導軌(11)，滾輪(10 )通過支撐杆支撐安裝於所述滑移支架(3 )上，滾輪(10)的外周面分別抵靠於所述Y軸導軌(11)上。
5.根據權利要求4所述的鑄造系統桁架式機械手，其特徵在於:所述的每一Y軸導軌副的滾輪(10)並排設置有兩隻。
6.根據權利要求1或5所述的鑄造系統桁架式機械手，其特徵在於:所述的鑄造系統桁架式機械手還包括液位感應機構，液位感應機構包括三根豎向且間隔一定距離平行設置的探測杆，三根探測杆通過探測杆支架(29)安裝於所述湯勺支架(30)上，分別為公共探測杆(26)、第一探測杆(27)和第二探測杆(28)，第一探測杆(27)的底端與所述湯勺(25)傾轉最大角度時的湯勺(25)最低端等高，公共探測杆(26)的底端低於所述第一探測杆(27)的底端，第二導通杆底端與所述湯勺(25)傾轉角度最小時的湯勺(25)上沿處等高。
7.根據權利要求6所述的鑄造系統桁架式機械手，其特徵在於:所述的機械手還包括湯勺(25)蓋(16),湯勺(25)蓋(16)固定安裝於Z軸滑枕(5)上，當湯勺(25)提取金屬液後進行輸送時，湯勺(25)蓋(16)封蓋於湯勺(25)上沿處。
【文檔編號】B22D35/04GK104174836SQ201410226651
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】張青良 申請人:新昌縣東科精密機械有限公司