CN102560063B - 一种铝合金轮毂热处理用自动搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种铝合金制品热处理炉用铝合金轮毂的自动搬运装置，其特征在于该种装置在减速机的驱动下，通过夹紧杆、夹紧气缸、升降盘、升降气缸、移动小车、固定架台等关键部件实现对于工件的夹紧、运输与放开，并通过磁性开关、编码器与PLC可编程控制器相连接等方式实现搬运装置的自动控制，具体应用在铝合金轮毂自固溶炉到时效炉的自动搬运上，可明显提高设备整体的自动化水平。

Description

一种铝合金轮毂热处理用自动搬运装置

技术领域

本项发明属于铝合金热处理设备技术领域，特别适用于铝合金轮毂的自动搬运装置。

背景技术

铝合金轮毂的热应力消除主要依托的技术是对其进行T6热处理，即需要分别在不同温度的热处理炉内进行固溶处理和时效热处理。传统的铝合金轮毂热处理炉多采用先将铝合金轮毂装入料筐中，再将料筐分别送入温度较高的固溶炉及温度较低的时效炉内进行加热、保温，由此可见在这类热处理炉设备中料筐已经成为搬运铝合金轮毂不可缺少的装载工具，必须和被加工的铝合金工件一并入炉加热，因此，以钢铁为其制作材料的料筐进入热处理炉内必定也要吸收一定数量的热量，消耗能源。因此传统热处理炉由于料框的使用而存在加热时间长，能源浪费大的问题，同时由于反复加热和冷却，料筐材料也不断经受着热振和腐蚀，寿命有限，料筐用一段时间就要由于热变形报废而必须更换，这必然要增加产品的生产成本，所以需要对现有热处理炉的料筐搬运方式进行改进，彻底淘汰料筐。作为改进的方法，一是，不再将轮毂放到料筐之中，而是直接放到热处理炉的炉内工件摆放平台上进行加热保温，并通过固溶炉出料装置E将轮毂从炉内摆放平台上推出到炉外；二是，需要设计出一种搬运装置，该种装置能够自动将铝合金轮毂等工件从固溶炉工件出口处搬运至时效炉的装料入口处。

发明内容

本发明正是鉴于淘汰炉筐而设计的，其目的在于提供一种铝合金轮毂工件的自动搬运装置，其能够将铝合金轮毂直接从固溶炉出口的出料装置E处搬运至时效炉入口的送料装置上，并且在整个过程中能够做到自动快速完成搬运，此项装置安装使用之后，不仅可以节省部分人力资源，淘汰料筐，而且热处理炉整套设备的自动化程度也将有所提高。

铝合金轮毂工件的自动搬运装置，主要由减速机1、导向柱2、升降气缸3、夹紧气缸4、升降盘6、夹紧杆11、行走轮12、固定架台13、牵引链条14、驱动轴15、导轨16、从动轴17、移动小车18、连动杆19、连动杆的支点轴20、夹具支座21、从动链轮22、主动链轮23和横梁25组成，其中连动杆19的一端和夹紧气缸4相铰接，连动杆的另一端绕过支点轴20和夹紧杆11固接，拉动连动杆19即可通过支点带动夹紧杆11绕着支点轴20转动，夹紧杆11共用4支，每支夹紧杆11接触工件的部位都有加工花纹；夹具支座21通过螺栓连接固定在升降盘6上，升降盘6的两端分别置于各自导向柱2的滑道之中，同时升降盘6和升降气缸3相互固定，升降气缸3、导向柱2均固定在移动小车18上，移动小车18两侧各安装2个行走轮12，两侧的行走轮12分别置于两根导轨16之上，导轨16安装固定在依靠多根基于地面的立柱支撑的固定架台13的两根横梁25上，移动小车18上安装有从动轴17，从动轴17的两端安装有从动链轮22，从动链轮22通过牵引链条14与驱动轴15两端的主动链轮23连接，驱动轴15固定在固定架台13上，并与减速机1连接。

上述自动搬运装置，搬运装置中升降气缸3的气缸筒升降两端外侧安装有下降磁性开关7和上升磁性开关8，夹紧气缸4的气缸筒升降两端外侧安装有夹紧磁性开关9和打开磁性开关10。

上述自动搬运装置，搬运装置中的驱动轴15的轴端连接编码器5，编码器5的输出端和PLC可编程控制器相连接。

使用该搬运装置，无需料筐装载轮毂，即能将轮毂从固溶炉搬运到时效炉内。由于料筐（钢材）与铝合金零部件一起进入热处理炉内，料筐本身需要吸收热量，存在加热时间长，能源浪费大，且料筐用一段时间由于热变形而报废，造成生产成本高，所以，采用这种搬运装置既节能又降低了生产成本。

附图说明

图1是铝合金轮毂加热用搬运装置结构示意图的主视图，图中包括了固溶炉、固溶炉出料装置E、时效炉、时效炉装料装置D等的具体位置，同时图中给出了搬运装置的待机位A、搬运装置的取料位B、和搬运装置的卸料位C。

图2是铝合金轮毂加热用搬运装置结构示意图的左视图，图中可见，在同一升降盘上，固定有4套等间距的夹具，即可以1次完成4个工件的搬运。并给出了夹具夹紧工件后上升和下降的两个极限位置。

图3是铝合金轮毂用搬运装置夹具结构示意图的放大图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明。

分析铝合金轮毂（以后简称工件）由固溶炉出炉位置搬运到时效炉入炉位置的过程，总共有3个步骤，一是工件抓取，将处于等待位置的夹具移动到固溶炉出料口处等待搬运的工件的上方，下降并夹持住工件；二是搬运工件，提起已经夹持了工件的夹具，将其移动到入炉端工件装料装置的正上方；三是将工件放下，将已经运送到时效炉入炉口处上方的夹具下降到一定位置，松开夹具，放下工件，然后提升夹具并返回到初始等待位置。

根据上述设想，首先设计出一种可以控制其抓取和松开工件的夹具，该种夹具如图3所示，是一个连杆机构，主要由夹紧气缸4，夹紧杆11，连动杆19和连动杆的支点轴20组成，其中连动杆19的一端和夹紧气缸4相铰接，连动杆19的另一端绕过支点轴20和夹紧杆11固接，拉动连动杆19即可通过支点带动夹紧杆11绕着支点轴转动，夹紧杆11共有4支，每支夹紧杆11接触工件的部位都有加工花纹，以此加大摩擦系数。工作时在夹紧气缸4作用下带动由连动杆19和夹紧杆11构成的连动机构围绕支点轴20旋转，可使4根夹紧杆两两一起靠拢或一起分开，以此完成夹紧或松开工件24的动作。

然后设计出带动夹具运动的机构装置，如附图1和附图2所示，该种装置主要由减速机1、导向柱2、升降气缸3、夹紧气缸4、编码器5、升降盘6、下降磁性开关7、上升磁性开关8、夹紧磁性开关9、打开磁性开关10、行走轮12、固定架台13、牵引链条14、驱动轴15、导轨16、从动轴17、移动小车18、夹具支座21、从动链轮22、主动链轮23和横梁25组成，其中，夹具支座21通过螺栓连接固定在升降盘6上，升降盘6的两端分别置于各自导向柱2的滑道之中，同时升降盘6和升降气缸3相互固定，升降气缸3、导向柱2均固定在移动小车18上，移动小车18两侧各安装2个行走轮12，两组行走轮12置于两根导轨16之上，导轨16安装固定在依靠多根基于地面的立柱支撑的固定架台13的两根横梁25上，移动小车18上安装有从动轴17，从动轴17的两端安装有从动链轮22，从动链轮22通过牵引链条14与驱动轴15两端的主动链轮23连接，驱动轴15固定在固定架台13上，并与减速机1连接。

为了充分提高整个搬运装置的工作效率，保证搬运过程中的准确度，在搬运装置的升降气缸3及夹紧气缸4的气缸筒升降两端外侧安装有相应的磁性开关，主要包括下降磁性开关7、上升磁性开关8、夹紧磁性开关9、打开磁性开关10，目的是为了确认上升或下降动作到位，为下一个动作发出信号指令。这里使用的气缸可以是各种型号的气缸，但缸筒必须是导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢、黄铜等。在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，随活塞的移动磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。出点闭合或断开时发出电信号（或使电信号消失），将磁性开关安装到气缸筒升降两端，即可判断气缸升降是否到位，并可发出相应信号，保证准确、可控。

驱动轴15的轴端安装有编码器5，编码器5的输出端与PLC可编程控制器相连，编码器5可将驱动轴15的旋转位移转换成数字脉冲信号，并将这些脉冲信号通过输出端传送给PLC可编程控制器，经过PLC程序计算可确定移动小车18行走距离，发出动作到位信号，并可及时为下一个动作发出指令。这里使用的编码器是最为常用的控制用编码器，

工作时，固溶炉出料装置E从炉内取出4个轮毂后，本搬运装置升降盘6由水平行走减速机1驱动从待料位移动到固溶炉出料装置E上方，水平行走行程由编码器5控制，升降盘6通过升降气缸3向下驱动使夹具中的夹紧杆11靠近轮毂，下降行程由下降磁性开关7确定，夹具中的夹紧杆11再由夹紧气缸4驱动向内靠拢与轮毂紧密接触，从而夹紧了轮毂，确认轮毂是否夹紧由夹紧磁性开关9判断，然后升降盘6通过升降气缸3向上驱动带动夹具中的夹紧杆11及轮毂到达上升位，上升行程由上升磁性开关8确定，升降盘6再由水平行走减速机1驱动向时效炉装料装置D上方移动，水平行走行程由编码器5控制，然后升降盘6通过升降气缸3向下驱动使夹具中的夹紧杆11靠近时效炉装料装置D，下降行程由下降磁性开关7确定，夹具11再由夹紧气缸4驱动向外分开松开轮毂，确认轮毂是否松开由打开磁性开关10判断，将轮毂放到时效炉装料装置D上，然后升降盘6通过升降气缸3向上驱动带动夹具11到达上升位，上升行程由上升磁性开关8确定，再由水平行走减速机1驱动到达待机位A，完成一次轮毂搬运动作，以后依次进行上述动作，使固溶炉轮毂通过此搬运装置转移到时效炉内。

如图所示，本项装置专门为步进式热处理炉铝合金轮毂的自动搬运所设计。其中升降盘6由型钢焊接而成，其上安装有升降气缸3、导向柱2、夹紧气缸4、行走轮12、夹具等，组成一套动作部件，由于该部件安装有4个行走轮12，可以在安装于固定架台13上的两条导轨16上水平移动。固定架台13一端安装减速机1及驱动轴15、从动轴17、牵引链条14，牵引链条与移动小车18前后两端相连形成闭环，则减速机输出轴旋转时，即可带动移动小车18前进、后退，而升降盘6通过升降气缸3与移动小车18相连，那么升降盘6也能一起前进、后退。夹具是一个连杆机构，固定4根夹紧杆，其上加工花纹，增加摩擦力，夹紧气缸动作时，带动连杆机构围绕支点旋转，形成4根夹紧杆，两两一起靠拢，一起分开，由此完成加紧轮毂、松开轮毂的动作。

Claims (3)

1.一种铝合金制品热处理炉用铝合金轮毂自动搬运装置，其特征在于该种装置主要由减速机（1）、导向柱（2）、升降气缸（3）、夹紧气缸（4）、升降盘（6）、夹紧杆（11）、行走轮（12）、固定架台（13）、牵引链条（14）、驱动轴（15）、导轨（16）、从动轴（17）、移动小车（18）、连动杆（19）、连动杆的支点轴（20）、夹具支座（21）、从动链轮（22）、主动链轮（23）和横梁（25）组成，其中连动杆（19）的一端和夹紧气缸（4）相铰接，连动杆的另一端绕过支点轴（20）和夹紧杆（11）固接，拉动连动杆（19）即可通过支点带动夹紧杆（11）绕着支点轴（20）转动，夹紧杆（11）共用4支，每支夹紧杆（11）接触工件的部位都有加工花纹；夹具支座（21）通过螺栓连接固定在升降盘（6）上，升降盘（6）的两端分别置于各自导向柱（2）的滑道之中，同时升降盘（6）和升降气缸（3）相互固定，升降气缸（3）、导向柱（2）均固定在移动小车（18）上，移动小车(18)两侧各安装2个行走轮(12)，两侧的行走轮(12)分别置于两根导轨（16）之上，导轨(16)安装固定在依靠多根基于地面的立柱支撑的固定架台(13)的两根横梁(25)上，移动小车(18)上安装有从动轴(17)，从动轴(17)的两端安装有从动链轮(22)，从动链轮(22)通过牵引链条(14)与驱动轴(15)两端的主动链轮(23)连接，驱动轴(15)固定在固定架台(13)上，并与减速机(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金制品热处理炉用铝合金轮毂自动搬运装置，其特征在于搬运装置中升降气缸（3）的气缸筒升降两端外侧安装有下降磁性开关（7）和上升磁性开关（8），夹紧气缸（4）的气缸筒升降两端外侧安装有夹紧磁性开关（9）和打开磁性开关（10）。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金制品热处理炉用铝合金轮毂自动搬运装置，其特征在于搬运装置中的驱动轴（15）的轴端连接编码器（5），编码器（5）的输出端和PLC可编程控制器相连接。

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