九轴数控自动制壳自动摘挂机械手及用其自动制壳的方法技术

本发明专利技术公开了一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，包括底座单元，与底座单元转动连接的主机单元，主机单元上设有四个以主机单元中心矩形阵列布置的上下导轨单元，上下导轨单元上设有上下滑动设置的托板，托板上设有摆动单元，每个摆动单元上设有两个抓手单元。本发明专利技术使得制壳所需的四步工艺同时运行，一次完成。大幅提高了工作效率。重复定位精度高，运行平稳。采用伺服控制方式，解决精度控制问题；简化工人操作，全部动作数字化，使用和调整方便，适应不同人群的使用。质量稳定，减少了人为因素对质量的影响；实现了与制壳干燥线的自动摘挂，减少了工厂的设备投入成本；操作简单易学，维修方便；改善员工的劳动环境，减少制壳工序的环保压力。的环保压力。的环保压力。

【技术实现步骤摘要】
九轴数控自动制壳自动摘挂机械手及用其自动制壳的方法


[0001]本专利技术涉及备属于熔模精密铸造领域自动化设备。替代人工和机器人实现制壳生产线无人化生产。具体涉及一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手及用其自动制壳的方法。

技术介绍

[0002]熔模铸造是机械制造业不能缺少的一个工艺过程。这个工艺过程历来都是人工操作，劳动强度大，工况环境不好，是典型的苦脏累岗位。普通制壳机械手的出现，某种程度上减轻了工人的劳动轻度。但是，由于设计结构简单，控制精度不够，只能实现固定的简单动作，无法实现铸造自动化生产。
[0003]当今，环境保护要求越来越高，改善环境的同时，需要优化制造结构，提高生产效率，降低人工成本，才能使企业良性发展和生存。
[0004]为了解决上述问题，申请人从2017年开始，与国内其它公司同步开发制壳机械手。当时起步点就比较高，以数控系统为控制器，伺服电机为执行机构。与其它同类型机器不在同一个技术水平，相同点都是手工摘挂。经过几次技术改进，现在是第三代机器，实现全部功能自动化。由于普通制壳机械手制造相对简单，精度要求不高，仿制厂家越来越多，市场竞争激烈。
[0005]当前，铸造制壳采用的方法基本3种。简要介绍如下：
[0006]1、手工制壳
[0007]原始的传统制壳方法，工艺要求靠手工技能保证。
[0008]最大优点是：灵活，可以随机变化对应一些特殊结构产品的制作。
[0009]缺点：劳动强度大，质量因人而异非常不稳定，甚至和人的情绪有关。生产效率最低，面临用工成本高，人难招的尴尬情况，面临被淘汰的风险。
[0010]2、普通机械手(手工摘挂)制壳
[0011]由PLC控制步进电机动作，缓解了部分劳动强度问题。仍然需要工人手工摘挂，人工操作控制机器夹紧、松开和启动等动作，每台机械手必须有人才能工作。
[0012]缺点是：重复定位精度低，无法实现自动摘挂，也就无法实现无人操作，设备效率受人制约，不能连续运行，用户不能随机修改程序和参数，无法实现工厂整体自动化的推进。
[0013]3、机器人制壳
[0014]用机器人完成沾浆、淋沙、控浆、摘取等动作。
[0015]机器人制壳能够完成人的所有工作，改变了劳动强度大和产品质量问题，可以实现自动化加工。
[0016]缺点：机器人模拟人的工作过程，制壳所需要的4步工艺只能单工位动作，效率不高。操作难度大，维修维护成本高。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，多工位同时工作，解决了行业中制壳工序操作工劳动强度大，环境差，人难招的问题；生产效率高，不但高于手工制壳，也高于机器人制壳；质量稳定，减少了人为因素对质量的影响。
[0018]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，包括底座单元，与底座单元转动连接的主机单元，主机单元上设有四个以主机单元中心矩形阵列布置的上下导轨单元，上下导轨单元上设有上下滑动设置的托板，托板上设有摆动单元，每个摆动单元上设有两个抓手单元。
[0019]a.主机四工位重复定位精度包括9个运动轴：
[0020]4个上下运动轴U/B/Z/W轴；
[0021]4个摆动轴V/C/A/Y轴；
[0022]1个主机旋转轴X轴。
[0023]b.通过使用锁紧环式挡块检测2mm接近开关，保证抓手准确定位停止，解决了变频器不能精确定位的问题，保证旋转抓手重复定位精度；
[0024]c.与干燥线相对位置定位精度
[0025]d.安全运行防护措施
[0026]e.自动抓手(具备夹紧/松开，准停、正反转)
[0027]进一步的技术方案是，底座单元包括底座立柱，底座立柱通过回转支承转动设置在底座下法兰上，底座立柱上端固定连接有主机板，主机板上固定连接有主机单元中的主机柱，主机柱的外侧壁上固定连接有上下导轨单元中的槽钢状竖直导轨，竖直导轨上固定设置带抱闸的伺服电机，带抱闸的伺服电机连接设置在竖直导轨内的丝杠螺母机构，丝杠螺母机构上的螺母固定连接有滑块，滑块固定连接所述托板，托板滑动设置在竖直导轨内。上下导轨单元竖直安装在主机板上，并且成90度等分安装。上下导轨将承载摆动抓手按数控指令做精确上下点定位移动，除了完成制壳工艺动作外，更重要的是配合摆动和X轴旋转，实现准确摘挂动作。在托板上安装有接近开关挡块，和接近开关组成上下零点位置确定。4个上下导轨单元分别命名为，U轴、B轴、Z轴、W轴。上下限位采用软限位方式，限位方向、距离均由数控软件控制，无需机械挡块，也就省去了机械调试的麻烦。使用数字控制，简化机械结构，方便调试和使用。并且这样设置后具有精密的机械结构：1、主机旋转定位机构；2、升降机构；3、摆动机构；4、自动气电抓手、及抓手控制。
[0028]进一步的技术方案是，摆动单元包括固定连接在托板上的摆动驱动机构，摆动驱动机构通过传动机构与两个抓手单元相连以驱动摆动单元上的两个抓手单元竖直摆动；两个抓手单元分别设置于摆动驱动机构的两侧。摆动单元在九轴机械手中的工作过程相对比较复杂。在不同的工位要做不同的动作，如在摘挂工位必须将抓手准确定位停止；在沾浆工位完成沾浆；在淋沙工位要完成正反转等动作；在控浆位置完成控江。难度较高的是，摘挂时的定位停止。摆动单元是制壳机械手中，动力最多的的地方。一台机械手有4个摆动单元。每个单元上3个电动机。分别是伺服电机一只，3相交流变频电机2只。RV90减速机1只，RV50减速机2只等组成。
[0029]进一步的技术方案为，抓手单元包括与传动机构固定相连的抓手置放框，抓手置
放框上固定连接抓手旋转驱动机构及抓手夹紧顶杆的驱动结构；
[0030]抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线与抓手单元竖直摆动的旋转轴线垂直设置；驱动结构驱动夹紧顶杆伸缩的方向与抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线一致。抓手是自动化操作的另一个难题，特别是2个以上模组，实现多个旋转，对机器人来说，抓手是非标部件，制作难度大，转动角度受限，费用很高，基本在万元以上。本数控制壳机械手的抓手是标准配置，双向旋转，精准定位，无附加费用。机械手抓手组件，在自动上下机构中，占用分成重要的地位。既要抓取还要旋转，在不同的工位要有松开/夹紧、正转/反转等不同动作，还要有准确的定位停止，这些都是比较难实现的，特别是抓手旋转使用的是8只变频电机，变频电机的缺点就是常规使用不能实现准停。
[0031]进一步的技术方案为，摆动单元中的摆动驱动机构包括伺服电机，所述摆动单元中的传动机构为与伺服电机输出轴相连的双轴减速机。
[0032]进一步的技术方案为，双轴减速机的两根轴与两根抓手单元中的每个抓手置放框固定相连；抓手置放框上固定连接有抓手旋转驱动机构。
[0033]进一步的技术方案为，抓手旋转驱动机构包括交流三相电机以及与交流三相电机相连的减速机，减速机的输出轴通过锥齿轮组与抓手单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，其特征在于，包括底座单元，与底座单元转动连接的主机单元，主机单元上设有四个以主机单元中心矩形阵列布置的上下导轨单元，上下导轨单元上设有上下滑动设置的托板，托板上设有摆动单元，每个摆动单元上设有两个抓手单元。2.根据权利要求1所述的九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，其特征在于，所述底座单元包括底座立柱，底座立柱通过回转支承转动设置在底座下法兰上，底座立柱上端固定连接有主机板，主机板上固定连接有主机单元中的主机柱，主机柱的外侧壁上固定连接有上下导轨单元中的槽钢状竖直导轨，竖直导轨上固定设置带抱闸的伺服电机，带抱闸的伺服电机连接设置在竖直导轨内的丝杠螺母机构，丝杠螺母机构上的螺母固定连接有滑块，滑块固定连接所述托板，托板滑动设置在竖直导轨内。3.根据权利要求1或2所述的九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，其特征在于，所述摆动单元包括固定连接在托板上的摆动驱动机构，摆动驱动机构通过传动机构与两个抓手单元相连以驱动摆动单元上的两个抓手单元竖直摆动；两个抓手单元分别设置于摆动驱动机构的两侧。4.根据权利要求3所述的九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，其特征在于，所述抓手单元包括与传动机构固定相连的抓手置放框，抓手置放框上固定连接抓手旋转驱动机构及抓手夹紧顶杆的驱动结构；抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线与抓手单元竖直摆动的旋转轴线垂直设置；驱动结构驱动夹紧顶杆伸缩的方向与抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线一致。5.根据权利要求4所述的九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，其特征在于，所述摆动单元中的摆动驱动机构包括伺服电机，所述摆动单元中的传动机构为与伺服电机输出轴相连的双轴减速机。6.根据权利要求5所述的九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，其特征在于，所述双轴减速机的两根轴与两根抓手单元中的每个抓手置放框固定相连；抓手置放框上固定连接有抓手旋转驱动机构。7.根据权利要求6所述的九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，其特征在于，所述抓手旋转驱动机构包括交...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧俊国，潘开锋，李达，张昊，
申请(专利权)人：江苏联诚精密合金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：