CN103419191A - 金属件热成型抬包机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种金属件热成型抬包机械手，包括机械手臂、程控箱和龙门架，所述机械手臂安装在龙门架上，所述程控箱固定在龙门架的侧翼，所述机械手臂与程控箱电连接，所述机械手臂包括浇包提运机构、浇包水平面回转机构、浇包竖直面回转机构、定位机构和测温机构。这些装置作用于浇包，实现浇包的提运、旋转、定位、浇注、往复装运等动作。本发明利用PLC微电脑技术控制各部件的动作，且动作的先后顺序，以及动作的时间与相对角度，工作效率高且安全性作业。

Description

金属件热成型抬包机械手

 

技术领域

本发明专利涉及的是一种应用于金属熔炼成型流程中提运浇包，实现浇铸机械化作业的智能机械手，即因地制宜地将机械手安装在龙门架上，利用PCL编写的程序来控制机械手，实现抬包、提运、旋转、定位、浇注、往复装运等动作的智能化浇注装备。   

背景技术

目前，浇铸行业中铁水是用工人抬的，即三、四个年轻力壮工人，每个工人手握着二根铁棒，铁棒穿在浇包的耳套中，抬着三、四百斤浇包侧身行走；到了浇铸地点后，三、四人相互配合，将浇包倾斜，将铁水倾倒在工件的浇注口中。

或是用普通行车来吊装，通过行车三个方向的移动，把浇包移到浇铸地点，再通过工人转动浇包上蜗轮手轮，使浇包倾斜，将铁水倒到模壳浇注口中。

此种方法有以下缺点:

1、浇注工件的大小（重量）受到限制，因为人工一次担的重量有限，一个浇铸包要在即短的时间里一次性浇铸好，如果时间用的长，或是用二壶铁水浇铸，则浇铸出来的工件就很容易存在缺陷、分层、冷隔，质量差。

2、工人的劳动强度大，工作环境差。从上班到下班，一直是抬着三四百重的浇包，铁水的温度高1500°C左右，则工作环境温度也在40°C以上，这样人就最容易疲劳、体力不支。

3、安全系数低，抬包时用力不协调会发生浇包侧翻而导致灼伤等工伤事故；用行车吊包，在运行过程容易因惯性而发生“甩包”等工伤事故。

4、工作效率低，生产率低，产量低。运输速度低，浇铸的速度慢。

5、用普通行车吊装很危险，行车的钢丝绳是柔软的，不是刚性的，在高温中容易拆断，且行车在行走过程中，钢丝绳铁钩上的浇包在下面好像在荡秋千。则在移动过程中，必须由一个工人用铁钩扶住。并且需要一个工人去操作行车，且行车停住的位置也不准确，要通过很长时间来调整行车位置，且调整的过程中浇包左右前后摇晃，时间长，安全性低。

发明内容

本发明的目的克服以上的技术缺点，利用PLC微电脑技术控制各部件的动作，且动作的先后顺序，以及动作的时间与相对角度，工作效率高且安全性作业。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种金属件热成型抬包机械手，包括机械手臂、程控箱和龙门架，所述机械手臂安装在龙门架上，所述程控箱固定在龙门架的侧翼，所述机械手臂与程控箱电连接，所述机械手臂包括浇包提运机构、浇包水平面回转机构、浇包竖直面回转机构、定位机构和测温机构。这些装置作用于浇包，实现浇包的提运、旋转、定位、浇注、往复装运等动作。

作为优选，所述的浇包提运机构包括提手、升降装置、滑行装置，所述升降装置包括导杆、上位导向轮、下位导向轮、丝杆、升降伺服电机，所述上位导向轮、下位导向轮、升降伺服电机固定在滑行装置上，所述导杆夹在上位导向轮和下位导向轮之间，所述导杆下端与提手刚性连接，所述升降伺服电机驱动丝杆实现浇包竖直方向上的上下运动。其中丝杆具体分为左丝杆和右丝杆。

作为优选，所述的滑行装置包括机箱、移动伺服电机、压轮、滑行导轨、传动链，所述移动伺服电机、压轮安装在机箱内，所述滑行导轨上安装传动链，所述移动伺服电机驱动压轮在传动链上移动，带动机箱在滑行导轨上滑行，实现浇包水平面上的左右运动。

作为优选，所述浇包水平面回转机构包括回转伺服电机和行星齿，所述行星齿安装在导杆上，所述回转伺服电机驱动行星齿实现浇包在水平面上的旋转圆周运动，回转伺服电机安装在滑行装置上。

作为优选，所述浇包竖直面翻转机构包括翻转伺服电机、动力传动轴、翻转蜗轮，所述翻转伺服电机、动力传动轴、翻转涡轮依次连接，所述翻转涡轮连接浇包，所述翻转伺服电机通过动力传动轴驱动翻转蜗轮实现浇包在竖直面上的翻转运动。

作为优选，所述浇包竖直面翻转机构上还设置有手、自动切换螺母和手轮，所述手轮连接浇包。

作为优选，所述定位机构包括识别器、指挥棒和摇控面板，所述识别器和指挥棒无线连接，所述识别器安装在导杆上，所述遥控面板安装在程控箱上。

作为优选，所述测温机构是红外线或光电温度传感器与程控箱连接形成的反馈控制系统。

作为优选，所述程控箱上设置报警机构。

作为优选，所述龙门架下方设置移动导轨，所述龙门架上设置龙门架移动左伺服电机、龙门架移动右伺服电机、龙门架滑轮，所述龙门架滑轮滑行在移动导轨上。

本发明采取了上述改进措施进行，其有益效果显著：

1、用数控PLC微电脑智能化控制各工序动作，实现了机械化、自动化，整个过程中，动作的连续性，即实现了浇注工作连续性。

2、机械化、自动化操作使得浇铸的过程参数都可控，作业中铁水运输速度提升，浇铸速度快，浇铸位置准确，极大地提高了铸件质量。

3，操作工与浇包等危害源保持相当远的距离，消除了被灼伤、烫伤、辐射等安全隐患，把高危工程降到了一般工程的级别。浇包与升降装置中的刚性导杆、丝杆连接，导杆和滑行装置亦有固定联系，实现浇包的上下、左右移动，此过程中也不会出现颤动、摇摆，不需要工人去稳住，很平稳，降低人身安全隐患。所有的电机都是用的伺服电机，停泊位置准确。

4，解放了劳动力，优化人员利用，提高了生产效率。由原来3人/台炉的人员配比降到1人配多台炉，即炉台越多，人员越省，且无需后备替补人员。由于是机械化作业，工作效率可提高3倍或更高。

5，系统操作简单易学，对操作工的技能素质无特殊要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的主视图；

图2为本发明实施例1的右视图。

图中1是浇包，2是提手，3是翻转涡轮，4是动力传动轴，5是翻转伺服电机，6是龙门架，7是下位导向轮，8是机箱，9是上位导向轮，10是滑行导轨，11是升降伺服电机，12是左丝杆，13是导杆，14是右丝杆，15是移动伺服电机，16是压轮，17是传动链，18是回转伺服电机，19是行星齿，20是龙门架移动左伺服电机，21是龙门架移动右伺服电机，22是移动导轨，23是龙门架滑轮，24是程控箱。

具体实施方式

下面对照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1，一种金属件热成型抬包机械手，包括机械手臂、程控箱24和龙门架6，机械手臂安装在龙门架6上，程控箱24固定在龙门架6的侧翼，机械手臂与程控箱24电连接，龙门架6下方设置移动导轨22，龙门架6上还设置龙门架移动左伺服电机20、龙门架移动右伺服电机21、龙门架滑轮23，这里有两对龙门架滑轮23，一对安装位置在上方，另一对在下方，龙门架滑轮23可滑行在移动导轨22上，使得龙门架6沿移动导轨22左右移动，调节机箱8和浇包1的位置。

机械手臂包括浇包提运机构、浇包水平面回转机构、浇包竖直面回转机构、定位机构和测温机构。这些装置作用于浇包1，实现浇包1的提运、旋转、定位、浇注、往复装运等动作。

浇包提运机构包括提手2、升降装置、滑行装置，浇包1挂入提手2，升降装置包括导杆13、上位导向轮9、下位导向轮7、丝杆、升降伺服电机11，该实施例中丝杆具体分为左丝杆12和右丝杆14，滑行装置包括机箱8、移动伺服电机15、压轮16、滑行导轨10、传动链17。其中上位导向轮9、下位导向轮7、升降伺服电机11固定在滑行装置（具体指的是机箱8）上，导杆13被上位导向轮9和下位导向轮7夹牢，导杆13下端与提手2刚性连接，升降伺服电机11驱动左丝杆12和右丝杆14实现浇包1竖直方向上的上下运动。移动伺服电机15、压轮16安装在机箱8内，滑行导轨10上安装传动链17，移动伺服电机15驱动压轮16在传动链17上移动，带动机箱8在滑行导轨10上滑行，实现浇包1水平面上的左右运动。

浇包水平面回转机构包括回转伺服电机18和行星齿19，行星齿19安装在导杆13上，回转伺服电机18安装在机箱8上，回转伺服电机18驱动行星齿19实现浇包1在水平面上的旋转圆周运动。

浇包竖直面翻转机构包括翻转伺服电机5、动力传动轴4、翻转蜗轮3，翻转伺服电机5、动力传动轴4、翻转涡轮3依次连接，翻转涡轮3连接浇包1，翻转伺服电机5通过动力传动轴4驱动翻转蜗轮3实现浇包1在竖直面上的翻转运动。浇包1竖直面翻转机构上还设置有手、自动切换螺母和手轮（图中未标示），手轮连接浇包，当自动翻转系统失效时，可切换到手动模式，直接用手轮操作来实现浇包1的翻转功能，以消除安全隐患。

定位机构包括识别器、指挥棒和摇控面板，识别器和指挥棒无线连接，识别器安装在导杆上，遥控面板安装在程控箱24上，把带有固定频率电磁波发生器的指挥棒放在浇口正上方，按下电子波发生按钮向固定在导杆上的识别器发送电子波，识别器收到电子波后将信息反馈到电脑运算出坐标位置，并发出提运、旋转浇包1的指令，实现浇包1与浇冒口自动找正的功能，当浇包1内金属容量不足时，按下指挥棒上的浇注原点，机械手臂自动回到炉前待装，当浇注任务完成时，按下指挥棒上的挂包原点，机械手臂自动回到挂包位置。

测温机构是红外线或光电温度传感器与程控箱24连接形成的反馈控制系统，程控箱24上设置报警机构，光电温度传感器将包中熔炼金属的温度实时传到电脑，如果实测浇注的温度高于最高浇注温度或低于最低浇注温度时，系统自动报警，并待其自动回到温度原点，再行浇注。

上述部件实现动作均有程控箱24内控制调节。

以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属件热成型抬包机械手，其特征在于，包括机械手臂、程控箱和龙门架，所述机械手臂安装在龙门架上，所述程控箱固定在龙门架的侧翼，所述机械手臂与程控箱电连接，所述机械手臂包括浇包提运机构、浇包水平面回转机构、浇包竖直面回转机构、定位机构和测温机构。

2.根据权利要求1所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述的浇包提运机构包括提手、升降装置、滑行装置，所述升降装置包括导杆、上位导向轮、下位导向轮、丝杆、升降伺服电机，所述上位导向轮、下位导向轮、升降伺服电机固定在滑行装置上，所述导杆夹在上位导向轮和下位导向轮之间，所述导杆下端与提手刚性连接，所述升降伺服电机驱动丝杆实现浇包竖直方向上的上下运动。

3.根据权利要求2所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述的滑行装置包括机箱、移动伺服电机、压轮、滑行导轨、传动链，所述移动伺服电机、压轮安装在机箱内，所述滑行导轨上安装传动链，所述移动伺服电机驱动压轮在传动链上移动，带动机箱在滑行导轨上滑行，实现浇包水平面上的左右运动。

4.根据权利要求2所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述浇包水平面回转机构包括回转伺服电机和行星齿，所述行星齿安装在导杆上，所述回转伺服电机安装在滑行装置上，所述回转伺服电机驱动行星齿实现浇包在水平面上的旋转圆周运动。

5.根据权利要求2所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述浇包竖直面翻转机构包括翻转伺服电机、动力传动轴、翻转蜗轮，所述翻转伺服电机、动力传动轴、翻转涡轮依次连接，所述翻转涡轮连接浇包，所述翻转伺服电机通过动力传动轴驱动翻转蜗轮实现浇包在竖直面上的翻转运动。

6.根据权利要求5所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述浇包竖直面翻转机构上还设置有手、自动切换螺母和手轮，所述手轮连接浇包。

7.根据权利要求1所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述定位机构包括识别器、指挥棒和摇控面板，所述识别器和指挥棒无线连接，所述识别器安装在导杆上，所述遥控面板安装在程控箱上。

8.根据权利要求1所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述测温机构是红外线或光电温度传感器与程控箱连接形成的反馈控制系统。

9.根据权利要求8所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述程控箱上设置报警机构。

10.根据权利要求1所述的金属件热成型抬包机械手，其特征在于，所述龙门架下方设置移动导轨，所述龙门架上设置龙门架移动左伺服电机、龙门架移动右伺服电机、龙门架滑轮，所述龙门架滑轮滑行在移动导轨上。

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