CN103042523A

CN103042523A - 龙门机器人

Info

Publication number: CN103042523A
Application number: CN2012105362175A
Authority: CN
Inventors: 葛础; 姚海涛; 叶文安; 吴超平; 徐丽笑
Original assignee: ZHEJIANG JINYUE MACHINERY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG JINYUE MACHINERY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: CN103042523B

Abstract

本发明提供了一种龙门机器人，用于轮毂的自动化加工，包括龙门架、第一托板、第二托板和第三托板，第一托板可滑动地安装于龙门架的横梁上，第二托板可滑动地安装于第一托板上，第三托板可滑动地安装于第二托板上，第三托板的一端设置有夹具，夹具可夹持轮毂，第一托板可在横梁上沿X轴方向运动；第二托板可在第一托板上沿Y轴方向运动；第三托板可在第二托板上沿Z轴方向运动。本发明提供的技术方案，实现了大型轮毂的搬运，第三托板末端加装特制夹具，能够精确安全的搬运大型轮毂，并具有降低工人的劳动强度、减少安全事故的发生、提高轮毂的动平衡性能、生产效率高等优点。

Description

龙门机器人

技术领域

本发明涉及机械加工领域，更具体而言，涉及一种龙门机器人。

背景技术

轮毂的机加工过程需要经过三台机床，分别进行装夹和定位。目前国内加工轮毂通常采用人工加工和关节臂机器人自动加工两种方式。但是，人工加工存在产品性能不稳定，报废率高，施工安全系数低，生产效率低下，用工成本高，企业经济效益不好等不足。采用人工加工方式生产的轮毂的市场竞争力弱，很难在国际市场立足。采用机器人自动加工，则对机器人的性能要求较高：需要机器人具有足够大的工作范围，动作灵敏，移动快捷，定位精度高等特性。而具备这些性能的关节式机器人造价高，工作范围小，因此并没有广泛的投入使用。

因此，设计一种自动搬运装置，具有工作空间大，自动化程度高，造价低等特点，更适合轮毂机加工的需求，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种龙门机器人，用于轮毂在机加工过程中的搬运及精准装夹，其具有负载能力强，工作空间大、自动化程度高、造价低廉等优点，同时能够降低工人的劳动强度。

有鉴于此，本发明提供了一种龙门机器人，用于轮毂的自动化加工，包括龙门架、第一托板、第二托板和第三托板，所述第一托板可滑动地安装于所述龙门架的横梁上，所述第二托板可滑动地安装于所述第一托板上，所述第三托板可滑动地安装于所述第二托板上，所述第三托板的一端设置有夹具，所述夹具可夹持轮毂，所述第一托板可在所述横梁上沿X轴方向运动；所述第二托板可在所述第一托板上沿Y轴方向运动；所述第三托板可在所述第二托板上沿Z轴方向运动；所述X轴与所述Y轴均位于水平面内且互相垂直，所述Z轴垂直于水平面。

本发明提供的龙门机器人，采用模块化设计，可以进行各种形式的组合，组成多台联机的生产线；第一托板、第二托板和第三托板使轮毂可分别在X、Y、Z三个方向运动；第三托板末端加装特制夹具，能够精确安全的搬运大型轮毂，有效降低了工人的劳动强度，减少了安全事故的发生。

在上述技术方案中，优选地，所述第三托板包括第一滑动臂和第二滑动臂，所述第一滑动臂的一端和所述第二滑动臂的一端均设置有所述夹具。

进一步，优选地，所述第一滑动臂和所述第二滑动臂对称地设置于所述第二托板上。

对称设置的第一滑动臂和第二滑动臂提高了龙门机器人的负载能力，从而提高了龙门机器人Z轴的负载能力，实现了大型轮毂的自动化搬运，第一滑动臂的一端和第二滑动臂的一端设置的夹具，不仅能够可靠地搬运大型轮毂，同时使轮毂在运输时更加平稳；采用两个滑动臂的设计，还可以在搬运轮毂的过程中进行配合，减少滑动臂在X轴方向的空载返程，节约时间，保证生产的连续性，提高生产效率。

在上述技术方案中，优选地，该龙门机器人还包括上料架和下料架，所述第一滑动臂和所述第二滑动臂可通过所述夹具从所述上料架上夹取轮毂或将轮毂放置于所述下料架上。

龙门机器人上设置上料架及下料架，能够提高轮毂生产的自动化程度，减轻工人的劳动强度，提高生产效率。

在上述技术方案中，优选地，所述上料架和所述下料架位于所述龙门架的同一端，所述上料架位于所述下料架下方。

上料架与下料架位于龙门架的同一侧，可以在同一地点实现对待加工的轮毂的卸载及对已加工完成的轮毂的装载，节省了运输时间，减少厂房占地面积，很好地降低了生产成本。

在上述技术方案中，优选地，所述上料架和所述下料架分别位于所述龙门架的两端。

上料架与下料架分别位于龙门架的两端，可以避免对待加工轮毂与已加工完成的轮毂的误操作，生产线更加流畅，工序分布均匀，生产更加安全有序，同时便于区分待加工轮毂与加工完成的轮毂。

在上述技术方案中，优选地，所述龙门架的横梁上设置有相平行的两条线轨。

龙门架是整个龙门机器人的基础，不仅在强度上应满足负载的要求，同时要满足机械手运动的平稳性，所以龙门架不仅仅是一个强度支撑架，也是X方向上线轨和齿条的安装架，采用双线轨双齿条结构，保证了线轨与齿条满足直线度与平行度的要求，进一步保证了机械手运动的平稳性。

在上述技术方案中，优选地，所述龙门架包括多个小架单元，每个所述小架单元包括两个平行的门式结构。

采用模块化的设计，可以进行各种形式的组合，组成多台联机的生产线，龙门架采用多个小架单元组成，便于加工、运输和拆装，同时每个小架单元可放置不同工序所述的机械装置，这样，便于观察每步工序加工后的轮毂，且使加工工序简单明了。

在上述技术方案中，优选地，所述第一托板和所述龙门架的横梁之间、第二托板和所述第一托板之间、所述第三托板和所述第二托板之间均通过齿轮齿条实现相对运动。

齿轮齿条传动具有承载力大、传动精度高、传动速度快、传动距离远等优点，适合用于第一托板和龙门架的横梁之间、第二托板和第一托板之间、第三托板和第二托板之间的相对运动。

在上述技术方案中，优选地，该龙门机器人还包括设置于所述龙门架的横梁下方的轮毂翻转台。

龙门机器人可以将一端面已加工完成的轮毂毛坯搬运至轮毂翻转台上进行翻转，以便加工轮毂的另一个端面，这样的设计实现了轮毂加工生产的自动化。

综上所述，本发明提供了一种龙门机器人，实现了大型轮毂的自动化搬运和机加工，第三托板末端加装特制夹具，能够精确安全的搬运大型轮毂，并且具有降低工人的劳动强度、减少安全事故的发生、提高轮毂的动平衡性能、生产效率高等优点。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的龙门机器人的立体结构示意图；

图2是图1所示龙门机器人中龙门架的结构示意图；

图3是图2所示的龙门架上横梁的结构示意图；

图4是图3中A的放大结构示意图；

图5是根据本发明的实施例的上料架及下料架的一种连接结构示意图；

图6是图1所示龙门机器人中第一托板的立体结构示意图；

图7是图4中第一托板在X方向的动力系统简图；

图8是图1所示的龙门机器人中第二托板的立体结构示意图；

图9是图1所示的龙门机器人第三托板立体结构示意图；

图10是根据本发明的实施例的龙门机器人应用于轮毂自动化生产的结构示意图。

其中，图1至图10中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1第一托板，2第二托板，21第一动力齿轮，22第一润滑齿轮，31第一滑动臂，32第二滑动臂，4夹具，5上料架，51第一机床，52第二机床，53第三机床，54轮毂翻转台，55第一清洗装置，56第二清洗装置，6下料架，7龙门架，71第一小架单元，72第二小架单元，73第三小架单元，8轮毂，91第一轴，92第二轴，93第三轴，94第四轴，95第一斜齿轮，96第二斜齿轮，97第一联轴器，98第二联轴器，99第三联轴器，10横梁，11齿条，12线轨。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图4所示，一种龙门机器人，用于轮毂8的自动化加工，包括龙门架7、第一托板1、第二托板2和第三托板，第一托板1可滑动地安装于龙门架7的横梁10上，第二托板2可滑动地安装于第一托板1上，第三托板可滑动地安装于第二托板2上，第三托板的一端设置有夹具4，夹具4可夹持轮毂8，第一托板1可在横梁10上沿X轴方向运动；第二托板2可在第一托板1上沿Y轴方向运动；第三托板可在第二托板2上沿Z轴方向运动；X轴与Y轴均位于水平面内且互相垂直，Z轴垂直于水平面。

本发明提供的龙门机器人，采用模块化设计，可以进行各种形式的组合，组成多台联机的生产线；第一托板、第二托板和第三托板使轮毂可在X、Y、Z三个方向运动；第三托板末端加装特制夹具，能够精确安全的搬运大型轮毂，有效降低了工人的劳动强度，减少了安全事故的发生。

X轴、Y轴、Z轴的坐标如图1所示。

如图1所示，在上述实施例中，第三托板包括第一滑动臂31和第二滑动臂32，第一滑动臂31的一端和第二滑动臂32的一端均设置有夹具4。

进一步，优选地，第一滑动臂31和第二滑动臂32对称地设置于第二托板2上。

对称设置的第一滑动臂和第二滑动臂提高了龙门机器人的负载能力，从而提高了龙门机器人Z轴的负载能力，实现了大型轮毂的搬运，第一滑动臂的一端和第二滑动臂的一端设置的夹具，不仅能够精确安全的搬运大型轮毂，同时使轮毂在运输时更加平稳；采用两个滑动臂的设计，还可以在搬运轮毂的过程中进行配合，减少滑动臂在X轴方向的空载返程，节约时间，保证生产的连续性，提高生产效率。

在上述实施例中，该龙门机器人还包括上料架5和下料架6，第一滑动臂31和第二滑动臂32可通过夹具4从上料架5上夹取轮毂8或将轮毂8放置于下料架6上。

如图5所示，在上述技实施例中，上料架5和下料架6位于龙门架7的同一端，上料架5位于下料架6下方。

在上述实施例中，上料架5和下料架6分别位于龙门架7的两端。

如图3和图4所示，在上述实施例中，龙门架7的横梁10上设置有相平行的两条线轨12。

龙门架是整个龙门机器人的基础，是X方向上线轨和齿条的安装架，不仅在强度上应满足负载的要求，同时要保证线轨与齿条直线度和平行度要求，才能保证机械手运动的平稳性。在X方向的支撑结构上我们采用双线轨双齿条结构，这种结构也能很大程度地保证机械手运动的平稳性。

如图2所示，在上述实施例中，龙门架7包括多个小架单元，每个小架单元包括两个平行的门式结构。

本发明使用的龙门架由八根立柱、六根横梁和多根加强梁组成，八根立柱将龙门架分成三个小架单元，分别是第一小架单元71，第二小架单元72，第三小架单元73。

采用模块化的设计，可以进行各种形式的组合，组成多台联机的生产线，龙门架采用多个小架单元组成，便于运输和拆装，同时每个小架单元可放置不同工序所述的机械装置，这样，便于观察每步工序加工后的轮毂，且使加工工序简单明了。

在上述实施例中，第一托板1和龙门架7的横梁10之间、第二托板和第一托板1之间、第三托板和第二托板2之间均通过齿轮齿条实现相对运动。

还可以将本发明提供的龙门机器人应用于其他的大型部件的生产制造，在此无法穷举，不再赘述，但其应用均应在本发明的保护范围之内。

在上述实施例中，该龙门机器人还包括设置于所述龙门架7的横梁10下方的轮毂翻转台。

龙门机器人沿X、Y、Z三个方向运动的实现方式如下：

X方向运动的实现：

如图3和图4所示，龙门架上分别设置对称安装的两条线轨12和两条齿条11，第一托板1下面安装有滑块、第一减速机、第一动力齿轮21和第一润滑齿轮22，第一托板1上的减速机带第一动动力齿轮回转同时与龙门架上的齿条11啮合，使第一托板沿龙门架上的线轨作直线运动。

Y方向运动的实现：

如图6所示，第一托板1安装面上安装Y方向线轨、齿条和防撞块等；第二托板下面安装滑块，上面安装第二减速电机、第二动力齿轮和第二润滑齿轮，通过第二减速电机带动第二动力齿轮回转，第二齿轮与第一托板1上的齿条啮合，实现第二托板沿Y方向的直线运动。第二托板的结构如图8所示。

Z方向运动的实现：

第一滑动臂31的结构如图9所示，第一滑动臂31和第二滑动臂32也可通过齿轮齿条传动实现在第二托板上的滑动，从而带动夹具4移动以搬运轮毂。

以X方向的动力系统为例，龙门机器人的驱动方式如下：

如图6和图7所示，X方向的动力系统由第一减速器、第一轴91、第二轴92、第三轴93、第四轴94、第一联轴器97、第二联轴器98、第三联轴器99、第一斜齿轮95、第二斜齿轮96和两对齿轮齿条组成，第一减速电机通过第一联轴器97与第一轴91相连，通过第一斜齿轮95、第二斜齿轮96组成的齿轮副改变动力方向并带动第二轴92回转，第二轴92的两端分别与第三轴93、第四轴94连接，从而带动齿轮回转，使得与其啮合的齿条沿X方向实现平动。

将本发明提供的龙门机器人应用于轮毂自动化生产线，如图10所示，第一机床51、第二机床52和第三机床53设置于横梁10下方并沿X轴依次排列，夹具4可在第一机床51、第二机床52和第三机床53之间搬运轮毂；其中，第一机床51和第三机床53为立式车床，第二机床52为立式加工中心；在第一机床51和第二机床52之间设置轮毂翻转台54，轮毂翻转台54上设置第一清洗装置55，第二机床52与第三机床53之间设置第二清洗装置56。

轮毂的机加工主要分为三道工艺；车Ⅰ序、车Ⅱ序和加工中心钻中心孔及气门孔，第一机床为立式车床，用于轮毂车Ⅰ序的加工，即加工轮毂的一表面，第二机床为立式加工中心，用于加工中心孔及气门孔，第三机床为立式车床，用于轮毂车Ⅱ序的加工，即加工轮毂的另一表面；在第一机床和第二机床之间设置轮毂翻转台，龙门机器人将一面加工完成的轮毂毛坯搬运至轮毂翻转台翻转，以便于后续加工，这样的设计实现了轮毂加工生产的自动化；设置的第一清洗装置和第二清洗装置用于将每步加工后的轮毂进行清洗，以便于后续加工的进行。

将第一机床放置于第一小架单元内，第二机床放置于第二小架单元内，第三机床放置于第三小架单元内三台机床构成一个加工单元，轮毂的夹装和搬运均通过龙门机器人完成，实现了轮毂加工的自动化生产，且通过该自动化生产线制造出的轮毂动平衡性好，且生产效率高，有效地提高了轮毂的市场竞争力。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有明确的规定和限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种龙门机器人，用于轮毂（8）的自动化加工，其特征在于，包括龙门架（7）、第一托板（1）、第二托板（2）和第三托板，所述第一托板（1）可滑动地安装于所述龙门架（7）的横梁（10）上，所述第二托板（2）可滑动地安装于所述第一托板（1）上，所述第三托板可滑动地安装于所述第二托板（2）上，所述第三托板的一端设置有夹具（4），所述夹具（4）可夹持轮毂（8），

所述第一托板（1）可在所述横梁（10）上沿X轴方向运动；

所述第二托板（2）可在所述第一托板（1）上沿Y轴方向运动；

所述第三托板可在所述第二托板（2）上沿Z轴方向运动；

所述X轴与所述Y轴均位于水平面内且互相垂直，所述Z轴垂直于水平面。

2.根据权利要求1所述的龙门机器人，其特征在于，所述第三托板包括第一滑动臂（31）和第二滑动臂（32），所述第一滑动臂（31）的一端和所述第二滑动臂（32）的一端均设置有所述夹具（4）。

3.根据权利要求2所述的龙门机器人，其特征在于，所述第一滑动臂（31）和所述第二滑动臂（32）对称地设置于所述第二托板（2）上。

4.根据权利要求3所述的龙门机器人，其特征在于，还包括上料架（5）和下料架（6），所述第一滑动臂（31）和所述第二滑动臂（32）可通过所述夹具（4）从所述上料架（5）上夹取轮毂（8）或将轮毂（8）放置于所述下料架（6）上。

5.根据权利要求4所述的龙门机器人，其特征在于，所述上料架（5）和所述下料架（6）位于所述龙门架（7）的同一端，所述上料架（5）位于所述下料架（6）下方。

6.根据权利要求4所述的龙门机器人，其特征在于，所述上料架（5）和所述下料架（6）分别位于所述龙门架（7）的两端。

7.根据权利要求5或6所述的龙门机器人，其特征在于，所述龙门架（7）的横梁（10）上设置有相平行的两条线轨（12）。

8.根据权利要求7所述的龙门机器人，其特征在于，所述龙门架（7）包括多个小架单元，每个所述小架单元包括两个平行的门式结构。

9.根据权利要求8所述的龙门机器人，其特征在于，所述第一托板（1）和所述龙门架（7）的横梁（10）之间、所述第二托板（2）和所述第一托板（1）之间、所述第三托板和所述第二托板（2）之间均通过齿轮齿条实现相对运动。

10.根据权利要求9所述的龙门机器人，其特征在于，还包括设置于所述龙门架（7）的横梁（10）下方的轮毂翻转台（54）。