應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人的製作方法

2023-10-30 23:53:27 1

專利名稱：應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人，具體是涉及應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的 機器人，主要應用在發動機氣門生產行業，用於發動機氣門電鐓和氣門熱鍛成型兩道工序 之間氣門工件的加工工位變換。
背景技術：
發動機氣門是汽車發動機關鍵零部件之一，對發動機的性能和壽命有重要的影 響。熱鍛是在金屬再結晶溫度以上進行的鍛壓，提高坯料的溫度能改善金屬的塑性， 有利於提高工件的內在質量，使之不易開裂，高溫下還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛 壓機的噸位。熱鍛模在金屬塑性成形過程中起著十分重要作用。電鐓是一種局部鐓粗工藝，它利用工件自身的電阻熱使工件部分金屬進入塑性狀 態，同時再施加一定鐓粗力，工件局部被鐓粗，隨著變形的發展，材料在頭部聚集，形成「蒜 頭」。發動機氣門從棒料到成型，需經過電鐓、鍛壓機熱鍛、機加等工序。當前在國內多 數企業電鐓完成後發動機氣門毛坯滑落到落料槽，並由人工實現鍛壓機發動機氣門毛坯的 上料以及熱鍛成型發動機氣門的落料操作。當前的發動機氣門電鐓熱鍛成型生產存在以下 問題(1)發動機氣門生產工作環境惡劣；(2)鍛壓機熱鍛工序氣門上下料危險；(3)電鐓 完成後發動機氣門夾取時間不穩定。採用人工將電鐓完成的發動機氣門夾取到鍛壓機，完 全依靠工人的直覺，導致進入鍛壓機模腔的氣門毛坯溫度不一致。

實用新型內容本實用新型的目的就是克服上述不足問題，提供一種應用於發動機氣門電鐓熱鍛 成型工序的機器人，它能夠完成發動機氣門電鐓工序和氣門熱鍛成型工序之間氣門工件的 加工工位變換。實現本實用新型的目的的技術方案是一種應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序 的機器人，其特徵在於包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、 腰部伺服電機、第一腰部減速器、第二腰部減速器小齒輪和第二腰部減速器大齒輪機構；腰 部支架包括連接盤、大臂支撐板和小臂支撐板；在連接盤上端分別安裝了大臂支撐板和小 臂支撐板；第二腰部減速器大齒輪機構包括外圈緊固件，第二腰部減速器轉盤軸承外圈、第 二腰部減速器轉盤軸承內圈、內圈緊固件和定位環；第二腰部減速器轉盤軸承外圈通過外 圈緊固件與連接盤連接，第二腰部減速器轉盤軸承內圈通過內圈緊固件固結在底座上，定 位環安放於第二腰部減速器轉盤軸承內圈的內部，與底座固接；第一腰部減速器與第二腰 部減速器小齒輪固結，第二腰部減速器小齒輪與第二腰部減速器轉盤軸承外圈齒輪相互齧 合，腰部伺服電機與第一腰部減速器連接；大臂伺服電機與大臂減速器連接，大臂減速器安裝在大臂支撐板上，大臂減速器與大臂連接，大臂為空心圓柱鋼管；小臂伺服電機與小臂減速器連接，小臂減速器安裝在小 臂支撐板上，小臂減速器與小臂驅動杆連接，小臂驅動杆通過軸承與拉杆連接，拉杆通過軸 承與夾緊小臂的夾緊件連接，小臂是一根空心圓柱形鋼管；大臂與大臂U型支架連接，大臂 U型支架與小臂夾緊塊連接，小臂夾緊塊夾緊小臂；小臂前端通過法蘭盤連接著繞小臂軸 線旋轉的手腕；手腕為空心圓柱形鋼管，手腕的空心圓柱形鋼管內設有手腕減速器和手腕 伺服電機，手腕減速器和手腕伺服電機連接，手腕減速器連接一個做俯仰運動的手部，手部 上設有手部減速器與手部伺服電機，手部減速器前端安裝可更換的手指，手指為V字形。為進一步實現本實用新型的目的，所述腰部支架還包括加強筋，大臂支撐板和小 臂支撐板通過加強筋固定在連接盤上。所述大臂伺服電機與大臂減速器優選通過螺釘連接。所述大臂減速器1優選通過法蘭與大臂連接。所述小臂減速器優選通過法蘭與小臂驅動杆連接。所述大臂優選通過焊接與大臂U型支架連接。所述大臂U型支架優選通過螺栓與小臂夾緊塊連接。所述小臂夾緊塊優選通過螺釘夾緊小臂。所述大臂、小臂驅動杆、拉杆和小臂組成一個平行四邊形。上述的應用於氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人中，手指的收縮和張開實現氣門的 夾取和松放，根據所述的手指空間位置和手指空間姿態，可以實現空間不同位置的氣門夾 取和放置，完成氣門電鐓熱鍛成型工序中氣門工件的加工工位變換。本實用新型與現在技術相比有如下優點(1)可根據生產需要、發動機氣門的形狀，更換機器人手部上的手指，提高了機器 人的靈活性。(2)由於腰部採用轉盤軸承結構，腰部可以提供較大的扭矩與抗顛覆力。 (3)由於採用機器人夾取發動機氣門配合電鐓熱鍛成型生產，保證了發動機氣門 夾取時間的一致，確保了進入下道工序的發動機氣門表面溫度的一致。

圖1是本實用新型的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人的結構示意 圖，圖中示出1-大臂減速器；2-大臂伺服電機；3-大臂；4-小臂；5-手腕；6-手部；7-手 指；8法蘭盤；9-小臂夾緊塊；10-大臂U型支架；11-拉杆；12小臂減速器；13小臂伺服電 機；14-小臂驅動杆；15-腰部；16底座。圖2是腰部結構示意圖，圖中示出，15-1-腰部支架；15-2-腰部減速器2 ； 15-3-腰 部減速器1 ；15-4-腰部伺服電機；15-1-1-小臂支撐板；15-1-2-大臂支撐板；15_1_3_加強 筋；15-1-4-連接盤。圖3是腰部結構剖面示意圖，圖中示出，15-5-1-外圈緊固件；15-5-2-第二腰 部減速器轉盤軸承外圈；15-5-3-第二腰部減速器轉盤軸承內圈；15-5-4-內圈緊固件; 15-5-5-定位環。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1、2、3所示，一種應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，包括底座 16、腰部15、大臂3、小臂4、手腕5和手部6 ；腰部15包括腰部支架15_1、腰部伺服電機 15-4、第一腰部減速器15-3、第二腰部減速器小齒輪15-2和第二腰部減速器大齒輪機構 15-5 ；腰部支架15-1由連接盤15-1-4、大臂支撐板15_1_2、小臂支撐板15_1_1和加強筋 15-1-3組成；在連接盤15-1-4上端分別安裝了大臂支撐板15-1-2和小臂支撐板15_1_1， 大臂支撐板15-1-2和小臂支撐板15-1-1通過加強筋15-1-3固定在連接盤15_1_4上。 第二腰部減速器大齒輪機構15-5包括外圈緊固件15-5-1，第二腰部減速器轉盤軸承外圈 15-5-2，第二腰部減速器轉盤軸承內圈15-5-3，內圈緊固件15_5_4和定位環15_5_5 ；第二 腰部減速器轉盤軸承外圈15-5-2通過外圈緊固件15-5-1與連接盤15-1-4連接，第二腰部 減速器轉盤軸承內圈15-5-3通過內圈緊固件15-5-4固結在底座16上，定位環15_5_5安 放於第二腰部減速器轉盤軸承內圈的內部，與底座16固接。第一腰部減速器15-3與第二 腰部減速器小齒輪15-2固結，第二腰部減速器小齒輪15-2與第二腰部減速器轉盤軸承外 圈15-5-2齒輪相互嚙合，腰部伺服電機15-4與第一腰部減速器15-3連接。腰部伺服電機 15-4帶動第一腰部減速器15-3，第一腰部減速器15-3再帶動第二腰部減速器小齒輪15_2， 第二腰部減速器小齒輪15-2帶動第二腰部減速器轉盤軸承外圈15-5-2，第二腰部減速器 轉盤軸承外圈15-5-2帶動腰部支架15-1旋轉。大臂伺服電機2與大臂減速器1通過螺釘連接，大臂減速器1安裝在大臂支撐板 15-1-2上，大臂減速器1通過法蘭與大臂3連接，大臂3為空心圓柱鋼管。小臂伺服電機 13與小臂減速器12連接，小臂減速器12安裝在小臂支撐板15-1-1上，小臂減速器12通 過法蘭與小臂驅動杆14連接，小臂驅動杆14通過軸承與拉杆11連接，拉杆11通過軸承與 夾緊小臂4的夾緊件連接，小臂4是一根空心圓柱形鋼管。大臂3通過焊接與大臂U型支 架10連接，大臂U型支架10通過螺栓與小臂夾緊塊9連接，小臂夾緊塊9通過螺釘夾緊小 臂4 ；大臂3、小臂驅動杆14、拉杆11和小臂4組成一個平行四邊形。小臂4前端通過法蘭 盤8連接著繞小臂4軸線旋轉的手腕5 ；手腕5為空心圓柱形鋼管，與手臂鋼管連接；手腕 5的管型殼體內設有手腕減速器和手腕伺服電機，手腕減速器和手腕伺服電機連接，手腕減 速器連接一個做俯仰運動的手部6，手部6上設有手部減速器與手部伺服電機，手部減速器 前端安裝可更換的手指7，手指7形如V字形。通過腰部15旋轉、大臂3和小臂4繞腰部15的轉動以及手腕5繞小臂4軸線的 旋轉從而帶動手部6前端的手指7實現發動機氣門夾取和放置，完成發動機氣門電鐓熱鍛 成型工序中氣門工件的加工工位變換。工作時，通過腰部15旋轉、大臂3和小臂4繞腰部15的轉動實現手指不同的空間 位置，通過手腕5繞小臂4軸線的旋轉和手部6的俯仰運動形成手指不同的空間姿態，所述 的空間位置和空間姿態確定了手指能到達目標位置，同時通過手指的收縮和張開實現氣門 的夾取和松放，從而可以實現機器人對空間不同位置的氣門工件的夾取和放置，完成發動 機氣門電鐓熱鍛成型工序中氣門工件的加工工位變換。本實用新型中手指的運動採用氣動 控制方式，通過控制氣流實現手指收縮和張開的速度。
權利要求應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在於包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、腰部伺服電機、第一腰部減速器、第二腰部減速器小齒輪和第二腰部減速器大齒輪機構；腰部支架包括連接盤、大臂支撐板和小臂支撐板；在連接盤上端分別安裝了大臂支撐板和小臂支撐板；第二腰部減速器大齒輪機構包括外圈緊固件，第二腰部減速器轉盤軸承外圈、第二腰部減速器轉盤軸承內圈、內圈緊固件和定位環；第二腰部減速器轉盤軸承外圈通過外圈緊固件與連接盤連接，第二腰部減速器轉盤軸承內圈通過內圈緊固件固結在底座上，定位環安放於第二腰部減速器轉盤軸承內圈的內部，與底座固接；第一腰部減速器與第二腰部減速器小齒輪固結，第二腰部減速器小齒輪與第二腰部減速器轉盤軸承外圈齒輪相互嚙合，腰部伺服電機與第一腰部減速器連接；大臂伺服電機與大臂減速器連接，大臂減速器安裝在大臂支撐板上，大臂減速器與大臂連接，大臂為空心圓柱鋼管；小臂伺服電機與小臂減速器連接，小臂減速器安裝在小臂支撐板上，小臂減速器與小臂驅動杆連接，小臂驅動杆通過軸承與拉杆連接，拉杆通過軸承與夾緊小臂的夾緊件連接，小臂是一根空心圓柱形鋼管；大臂與大臂U型支架連接，大臂U型支架與小臂夾緊塊連接，小臂夾緊塊夾緊小臂；小臂前端通過法蘭盤連接著繞小臂軸線旋轉的手腕；手腕為空心圓柱形鋼管，手腕的空心圓柱形鋼管內設有手腕減速器和手腕伺服電機，手腕減速器和手腕伺服電機連接，手腕減速器連接一個做俯仰運動的手部，手部上設有手部減速器與手部伺服電機，手部減速器前端安裝可更換的手指，手指為V字形。
2.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述腰部支架還包括加強筋，大臂支撐板和小臂支撐板通過加強筋固定在連接盤上。
3.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述大臂伺服電機與大臂減速器通過螺釘連接。
4.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述大臂減速器(1)通過法蘭與大臂連接。
5.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述小臂減速器通過法蘭與小臂驅動杆連接。
6.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述大臂通過焊接與大臂U型支架連接。
7.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述大臂U型支架通過螺栓與小臂夾緊塊連接。
8.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述小臂夾緊塊通過螺釘夾緊小臂。
9.根據權利要求1所述的應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，其特徵在 於所述大臂、小臂驅動杆、拉杆和小臂組成一個平行四邊形。
專利摘要本實用新型公開了應用於發動機氣門電鐓熱鍛成型工序的機器人，包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，第二腰部減速器轉盤軸承外圈通過外圈緊固件與連接盤連接，第二腰部減速器轉盤軸承內圈通過內圈緊固件固結在底座上，定位環安放於第二腰部減速器轉盤軸承內圈的內部，與底座固接；第一腰部減速器與第二腰部減速器小齒輪固結，第二腰部減速器小齒輪與第二腰部減速器轉盤軸承外圈齒輪相互嚙合，腰部伺服電機與第一腰部減速器連接；通過腰部旋轉、大臂和小臂繞腰部的轉動以及手腕繞小臂軸線旋轉，帶動手部前端的手指，實現發動機氣門夾取和放置，完成發動機氣門電鐓熱鍛成型工序中氣門工件的加工工位變換，取代工人勞動實現生產自動化。
文檔編號B25J9/02GK201645484SQ20102012094
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月26日 優先權日2010年2月26日
發明者劉銓權, 張惠洪, 朱火美, 李偉光, 莫名韶, 蒲洪彬, 許陽釗, 謝汝炘 申請人:華南理工大學;清遠新大南方機械裝備製造有限公司