CN101559593B - 一种铝活塞浇注机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝活塞浇注机器人，该浇注机器人采用平行四连杆机构，包括横梁、Z轴伺服电机、X轴伺服电机、Y轴伺服电机和A轴伺服电机，Z轴伺服电机安装在横梁直线导轨副的十字滑台上，并与横梁之间设有齿轮齿条传动机构；X轴伺服电机安装在十字滑台的直线导轨副上并与滑台之间设有齿轮齿条传动机构；Y轴伺服电机安装在浇注机箱体上并与主摆臂相连，A轴伺服电机安装在浇注机箱体上并与竖直摆臂上的浇勺连接；主摆臂和副摆臂均与竖直摆臂相连，主摆臂与副摆臂之间设有连杆，主摆臂、副摆臂、竖直摆臂和连杆形成平行四连杆机构。本发明具有四个自由度，能够满足铝活塞毛坯铸造正向或反向倾转随动浇注工艺要求，结构简单，成本低。

Description

一种铝活塞浇注机器人

技术领域

本发明涉及一种铝活塞毛坯铸造的铝活塞浇注机器人。

背景技术

目前，铝活塞生产厂家在铸造铝活塞毛坯时普遍采用手工浇注的铸造方式，这种工艺受人为因素影响较大，常常造成铝活塞毛坯铸造质量的波动，废品率较高。虽有部分厂家采用铝活塞浇注机器人，但是现有的浇注机器人通常设计有3个自由度，只能用于轻型轿车活塞毛坯的铸造，也有用于浇注的高端通用机器人，可以提供6个自由度，能完成各种动作，但成本高、结构复杂。

发明内容

本发明针对现有铝活塞浇注机器人技术存在的问题，提供一种能够满足铝活塞毛坯铸造正向或反向倾转随动浇注工艺要求，结构简单、成本低的铝活塞浇注机器人。

本发明采用以下技术解决方案：

该铝活塞浇注机器人采用平行四连杆机构，包括支架、横梁、Z轴伺服电机、X轴伺服电机、Y轴伺服电机、A轴伺服电机、主摆臂、副摆臂、竖直摆臂、连杆和浇勺，支架上固定有横梁，横梁上安装有直线导轨副，该直线导轨副上安装有十字滑台，Z轴伺服电机安装在十字滑台上并与一减速机连接，减速机与横梁之间设有齿轮齿条传动机构；十字滑台上安装有直线导轨副，该直线导轨副上安装有一滑台，X轴伺服电机安装在该滑台上并与一减速机连接，该减速机与滑台之间设有齿轮齿条传动机构；Y轴伺服电机安装在浇注机箱体上并与一减速机连接，该减速机的输出轴通过蜗轮蜗杆机构与主摆臂的一端相连，主摆臂的另一端与竖直摆臂相连，副摆臂的一端铰接在浇注机箱体上，另一端也与竖直摆臂相连，主摆臂与副摆臂之间设有连杆，主摆臂、副摆臂、竖直摆臂和连杆形成平行四连杆机构；A轴伺服电机安装在浇注机箱体上并与一减速机连接，该减速机的输出轴通过蜗轮蜗杆机构与安装在浇注机箱体上的蜗轮轴连接，该蜗轮轴再通过链轮链条传动与连接轴连接，连接轴通过链轮链条传动与竖直摆臂下端盖上的链轮连接，链轮上连接有浇勺。

主摆臂上设有重力平衡块。

本发明的铝活塞浇注机器人具有四个自由度，能够满足铝活塞毛坯铸造工艺要求，可实现铝活塞毛坯铸造的浇注自动化，结构简单，成本又低，减少了人为因素对铝活塞毛坯浇注过程的影响，毛坯质量稳定，提高了生产效率，减轻了工人劳动强度。

附图说明

图1是本发明铝活塞浇注机器人的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是Y轴和A轴控制部分的结构示意图。

图4是图3的左视图。

其中：1、连接轴，2、连接轴，3、Z轴伺服电机，4、减速机，5、电机座，6、齿轮，7、齿条，8、直线导轨副，9、支架，10、横梁，11、直线导轨副，12、十字滑台，13、电机座，14、滑台，15、减速机，16、X轴伺服电机，17、重力平衡块，18、浇注机箱体，19、电机座，20、减速机，21、A轴伺服电机，22、主摆臂，23、连杆，24、副摆臂，25、竖直摆臂，26、电机座，27、减速机，28、Y轴伺服电机，29、浇勺，30、Z向齿条，31、齿轮，32、蜗杆，33、联轴器，34、蜗杆，35、联轴器，36、链轮，37、链轮，38、蜗轮，39、蜗轮轴，40、链轮，41、链条，42、蜗轮，43、蜗轮轴，44、链条，45、链轮，46、下端盖，47、浇勺联接块。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的铝活塞浇注机器人包括Z轴伺服电机3、X轴伺服电机16、Y轴伺服电机28和A轴伺服电机21，这四个伺服电机带动浇勺29沿四个自由度运动，实现浇勺29选择铸造机及保温炉、随动、运送铝液、舀取定量及浇注铝液等动作，来替代人工浇注，以减少人为因素对铝活塞铸造质量的影响。

支架9上固定有横梁10。横梁10上安装有两根直线导轨副11，直线导轨副11上安装有十字滑台12。Z轴伺服电机3与减速机4连接，并通过电机座5固定在十字滑台12上。减速机4的输出轴上安装有齿轮31，齿轮31与固定在横梁10上的Z向齿条30啮合。十字滑台12上安装有两根直线导轨副8，直线导轨副8上安装有滑台14。X轴伺服电机16与减速机15连接，并通过电机座13固定在滑台14上。减速机15的输出轴上固定有齿轮6，齿轮6与固定在滑台14上的齿条7啮合。参见图3和图4，Y轴伺服电机28与减速机27连接，并通过电机座26固定在浇注机箱体18上。减速机27的输出轴通过联轴器35与蜗杆34相连，蜗杆34通过平键与蜗轮42啮合。蜗轮42通过蜗轮轴43与主摆臂22相连，主摆臂22上设有重力平衡块17，主摆臂22通过连接轴2与竖直摆臂25相连，竖直摆臂25通过连接轴1与副摆臂24相连，连杆23与主摆臂22和副摆臂24相连，主摆臂22和副摆臂24之间连接有连杆23，主摆臂22、副摆臂24、竖直摆臂25和连杆23形成平行四连杆机构。A轴伺服电机21与减速机20连接，并通过电机座19固定在浇注机箱体18上。减速机20的输出轴通过联轴器33与蜗杆32相连，蜗杆32安装在浇注机箱体18上，蜗杆32与蜗轮38啮合，蜗轮38安装在蜗轮轴39上，蜗轮轴39安装在浇注机箱体18上，其上还通过平键联接有链轮40，链轮40通过链条41与链轮36连接，链轮36和链轮37通过平键联接在连接轴1上，链轮37通过链条44与链轮45连接，链轮45固定在下端盖46上，下端盖46固定在竖直摆臂25上，链轮45通过浇勺联接块47与浇勺29相连。

本发明铝活塞浇注机器人的工作过程是：

Z轴伺服电机3经过减速机4减速后，带动电机座5、十字滑台12、浇注机箱体18、主摆臂22、副摆臂24、竖直摆臂25及浇勺29等组件沿Z向移动，移动距离3290mm；X轴伺服电机16经过减速机15减速后，带动电机座13、滑台14、浇注机箱体18、主摆臂22、副摆臂24、竖直摆臂25及浇勺29等组件沿X向移动，移动距离400mm；Y轴伺服电机28经过减速机27和蜗杆34、蜗轮42两级减速后，经蜗轮轴43带动主摆臂22、副摆臂24、竖直摆臂25及浇勺29等组件在竖直20°～190°之间回转；A轴伺服电机21经过减速机20和蜗杆32、蜗轮38两级减速后，带动蜗轮轴39转动，经蜗轮轴39上的链轮40、链条41和链轮36传动给连接轴1，再经过链轮37、链条44传动给链轮45，带动浇勺29转动。在Z轴伺服电机3、X轴伺服电机16、Y轴伺服电机28和A轴伺服电机21的驱动下，浇勺29沿四个自由度运动，实现选择铸造机及保温炉、随动、运送铝液、舀取定量及浇注铝液等动作。

本发明的电气控制系统为PLC控制系统，即采用可编程控制器(PLC)来控制各伺服电机的动作。在竖直摆臂25上安装有两根探针，探针上有接线柱。当两根探针同时进入铝液时，探针之间导通，向PLC系统发讯，以便控制浇勺进入铝液中的位置。PLC控制系统控制浇勺旋转的角度来完成铝液的定量。

本发明铝活塞浇注机器人的自动浇注工艺流程是(以烘烤浇勺为起始状态)：

烘烤浇勺，等待舀取指令(铝液保温炉上方)→舀取铝水→定量铝水→Z轴伺服电机带动浇勺移至铸造机→Y轴伺服电机带动浇勺移至模具浇口→A轴伺服电机带动浇勺转动，浇注铝液至模具型腔→铝液接触到探针，发信→铸造机开始复位倾转→X轴、Y轴、A轴伺服电机带动浇勺随动浇注→清扫铝皮→浇注机沿Z轴移至铝液保温炉→Y轴伺服电机带动浇勺移至铝液保温炉上方，烘烤浇勺→循环结束。

Claims (2)

1.一种铝活塞浇注机器人，采用平行四连杆机构，包括支架、横梁、Z轴伺服电机、X轴伺服电机、Y轴伺服电机、A轴伺服电机、主摆臂、副摆臂、竖直摆臂、连杆和浇勺，支架上固定有横梁，其特征在于：横梁上安装有直线导轨副，该直线导轨副上安装有十字滑台，Z轴伺服电机安装在十字滑台上并与一减速机连接，减速机与横梁之间设有齿轮齿条传动机构；十字滑台上安装有直线导轨副，该直线导轨副上安装有一滑台，X轴伺服电机安装在该滑台上并与一减速机连接，该减速机与滑台之间设有齿轮齿条传动机构；Y轴伺服电机安装在浇注机箱体上并与一减速机连接，该减速机的输出轴通过蜗轮蜗杆机构与主摆臂的一端相连，主摆臂的另一端与竖直摆臂相连，副摆臂的一端铰接在浇注机箱体上，另一端也与竖直摆臂相连，主摆臂与副摆臂之间设有连杆，主摆臂、副摆臂、竖直摆臂和连杆形成平行四连杆机构；A轴伺服电机安装在浇注机箱体上并与一减速机连接，该减速机的输出轴通过蜗轮蜗杆机构与安装在浇注机箱体上的蜗轮轴连接，该蜗轮轴再通过链轮链条传动与用于连接竖直摆臂和副摆臂的连接轴连接，连接轴通过链轮链条传动与竖直摆臂下端盖上的链轮连接，链轮上连接有浇勺。

2.根据权利要求1所述的铝活塞浇注机器人，其特征在于：所述主摆臂上设有重力平衡块。

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