CN103949623B - 一种五连杆给汤机双浇勺机械臂 - Google Patents

一种五连杆给汤机双浇勺机械臂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，它包括手臂驱动机构，其连接在固定板上，通过伺服电机驱动齿轮机构的旋转，进而带动机械臂的旋转；浇勺驱动机构，其利用伺服电机驱动齿轮机构啮合运动，进而带动链轮轴上的链轮，来带动链轮链条机构，带动浇勺调节板及浇勺的旋转，实现取液动作和注液动作，可通过改变调节板上的安装孔实现位置的微小变动，使位置更加精准。本发明可配套小尺寸的熔液炉使用，解决了机械臂双浇勺装置和熔液炉干涉的问题，实现浇注不同距离浇口的模具，并可安装在五连杆给汤机上使用，降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种五连杆给汤机双浇勺机械臂
技术领域
本发明涉及铸造机械设备，尤其是涉及一种用于重力铸造的五连杆给汤机双浇勺机械臂。
技术背景
目前，金属型重力铸造由于设备较简单，模具及设备投入相对较少，铸造工艺相对简单，被广泛用于各种有色铸件的生产。然而，重力铸造工作多是由人工完成，工作是重体力、高危险工种，而且铸造车间噪音大、粉尘多，工作环境十分恶劣，长期在铸造车间从事铸造工作的工人患尘肺病等职业病的概率较大，为了减轻工人的劳动强度以及节约人力成本，需要采用重力铸造机器人来代替人工进行金属液浇注的工作。目前用于压铸作业的成熟的产品是五连杆给汤机，此型号的给汤机可用单只浇勺从熔液炉中取金属液并将其浇入压铸模具的压室。重力铸造与压铸的工艺不同，具体体现在采用重力铸造工艺铸造长度较大的铸件时需在模具上设置两个浇口，而且当铸件大小不同时相应的模具两浇口间距也不同，因此机器人需将金属液经间距经常变化的双浇口同时浇入模具，这对机器人的要求很高，有企业对此做了研究。
申请号为201120359585.8，名称为“机器人双浇包臂”的实用新型专利提出了采用两个伺服电机分别通过两个减速器和链条链轮机构带动两个浇勺，两个浇勺之间的距离可以通过调整浇勺在调节板上的安装位置来改变，这种臂存在的最大问题是在对某一两浇口距离过大的模具时，两个浇勺的距离也要随之增大，需要大尺寸的熔液炉与之配套，否则会造成臂在取金属液时与熔液炉发生干涉。
此外，德国的KUKA、ABB等公司所生产的多自由度工业机器人可完成双浇口重力铸造工作，但多是作为自动铸造生产线使用，其价格高昂，远远超出一般中小企业的承受范围，而且时双浇勺距离固定，更换模具时必须对工业机器人改造，其柔性差，只能用于大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，使机械臂可以配套使用小尺寸的熔液炉并在工作时与其不发生干涉，并使机械臂在取金属液时两浇勺间距缩至最短，同时在将金属液浇入模具前，使两浇勺的间距自动调整至与两浇口间距相同。
本发明的技术思路是，使机械臂的两浇勺在取金属液时两浇勺距离缩至最短，以便可以使用内径小的小尺寸熔液炉，同时在将金属液浇入模具前，使两浇勺的距离自动调整至与两浇口距离一致，本发明提出一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，其在五连杆给汤机工作臂单浇勺的基础上创造性的加入了手臂驱动机构，浇勺驱动机构，浇勺调节板和第二浇勺，所添加的手臂驱动机构中是由伺服电机带动小齿轮，小齿轮带动相互啮合的大齿轮组，大齿轮组分别带动与其固定连接的浇勺驱动机构的臂旋转，所添加的浇勺驱动机构中是由伺服电机带动锥齿轮组，进而带动链轮链条机构，然后带动浇勺调节板和浇勺，这样即可使左右浇勺在取液时的间距缩至最短，又可在前经手臂驱动机构带动左右浇勺驱动机构的旋转使左右浇勺的间距与模具两浇口间距相同，以使本发明的机械臂适用于浇口间距不同的多种模具的情况。
本发明的具体方案为：一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，它包括五连杆工作臂，手臂驱动机构，浇勺驱动机构、浇勺调节板、浇勺、液面检测装置。其中五连杆工作臂连接在上固定板上，带动整个机械臂的运动，手臂驱动机构包括伺服电机、小齿轮、大齿轮、机械臂、转盘轴承、上固定板、下固定板、紧固螺钉、弹性垫片，浇勺驱动机构包括伺服电机、大、小锥齿轮、链轮链条、链轮轴、轴承盖、套筒、轴套、深沟球轴承，浇勺调节板分别固定连接在臂的链轮轴的左右端，浇勺固定连接在浇勺调节板的上下板之间。
为了使浇勺驱动机构能够在实现旋转的同时，还能够带动浇勺的翻转，这里在浇勺驱动机构的一旁增加了手臂驱动机构，它包括伺服电机、小齿轮、大齿轮组、转盘轴承、上固定板、下固定板、弹性垫片和紧固螺钉，电机带动小齿轮，小齿轮带动相互啮合的大齿轮组，大齿轮组在转盘轴承的支撑下，分别带动与大齿轮组固定连接的浇勺驱动机构的臂，实现浇勺驱动机构的旋转。同时在浇勺驱动机构内部用伺服电机带动锥齿轮组，锥齿轮组带动链轮链条机构，进而带动浇勺的翻转，实现浇勺的取液和注液。
此外，浇注臂上通过螺栓固定有液面检测装置。浇注臂从熔液炉中取金属液时，液面检测装置可以通过检测其与液面的距离控制两个浇勺进入金属液的深度，进而控制取液量。
浇勺通过连接螺栓固定连接在浇勺调节板上，浇勺在浇勺调节板上的位置可以通过改变浇勺在调节板上的连接位置进行调节。
本发明的有益效果是：
1、可与小尺寸熔液炉配套使用，解决了间距不可调双浇勺装置与小尺寸熔液炉的干涉问题，节约了生产空间，减小了生产成本；
2、可实现对不同间距浇口模具的浇注；
3、将本发明的机械臂安装在五连杆给汤机上或其他型号可以配合使用的给汤机，即可用于重力铸造双浇口场合；
4、本发明结构简单，性能稳定，维修方便，寿命高。
附图说明
图1五连杆给汤机双浇勺机械臂的A-A剖面图。
图2五连杆给汤机双浇勺机械臂的B-B剖面局部视图。
图中：下链轮1，轴套2，浇勺调节板3，浇勺4，浇注臂5，转盘轴承6，大齿轮7，下固定板8，上固定板9，大锥齿轮10，角接触轴承11，小锥齿轮12，伺服电机13，上链轮14，轴承盖15，套筒16，五连杆工作臂17，伺服电机18，小齿轮19，弹性垫片20，紧固螺钉21，液面检测装置22。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图2所示，一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，包括：五连杆工作臂17、手臂驱动机构、两个浇勺驱动机构。
手臂驱动机构包括伺服电机18、上固定板9、小齿轮19、大齿轮7、浇注臂5；上述伺服电机18通过螺栓固定连接在上固定板9上，伺服电机18的电机轴通过楔键连接下端小齿轮19，小齿轮19和大齿轮7相啮合，大齿轮7与浇注臂5固定焊接；所述大齿轮7在上固定板9下部为两个，并组成大齿轮组，通过大齿轮组相互啮合转动使得所述浇注臂5有相对的旋转；此外，上述小齿轮19是由弹性垫片20和紧固螺钉21一起作用固定在伺服电机18的轴上；大齿轮组下部由转盘轴承6支撑，转盘轴承6通过螺栓连接在下固定板8上。
浇勺驱动机构包括伺服电机13、小锥齿轮12、大锥齿轮10、上链轮14、下链轮1、浇勺调节板3以及浇勺4；其中伺服电机13固定连接在浇注臂5的顶端，伺服电机13的轴通过楔键与下端所述小锥齿轮12连接，小锥齿轮12与大锥齿轮10啮合，大锥齿轮10与上链轮14共轴，大锥齿轮10的转动带动上链轮14、链条和下链轮1组成的链轮链条机构转动，下链轮1套有下链轮轴，下链轮轴一端通过销钉固定连接所述浇勺调节板3的一端，所述浇勺调节板3由上下两个带有安装孔的压板构成，浇勺4通过紧固螺栓连接在所述浇勺调节板3的上下压板之间，且通过浇勺调节板3上的安装孔改变浇勺4在浇勺调节板3上的位置，进而带动浇勺的翻转，实现浇勺的取液和注液。上述大锥齿轮10与上链轮14均通过键连接在上链轮轴上，上链轮轴的轴两端分别通过两个角接触轴承11安装在浇注臂5上，所述角接触轴承11由轴承端盖15密封，上链轮14与下链轮1通过标准件链条相互作用，带动所述下链轮轴的转动；下链轮1通过普通平键轴向固定在所述下链轮轴上，并有套筒做轴向固定；下链轮轴轴两端通过轴套2支撑连接在所述浇注臂5上。
所述五连杆工作臂17通过铆钉固定连接上固定板9，浇注臂5的侧面上通过螺栓固定有液面检测装置22，浇注臂从熔液炉中取金属液时，液面检测装置可以通过检测其与液面的距离控制两个浇勺4进入金属液的深度，进而控制取液量。
在工作过程中，手臂驱动机构带动浇勺驱动机构旋转，实现浇勺4间距的变化，浇勺驱动机构可分别带动与其连接的浇勺4的翻转，实现取液与注液的功能，因此本发明的机械臂可适用于浇口间距不同的多种模具的情况。
工作原理：重力铸造机就位后，机械臂动作至熔液炉的上方，给汤机开始取液，手臂驱动机构首先动作带动浇勺驱动机构旋转，将两浇勺的间距调整至最短，然后五连杆工作臂17带动整个机构向下运动至液面处，液面检测装置22发出信号，五连杆工作臂17停止向下运动，同时浇勺驱动机构的伺服电机13得到信号开始动作，带动小锥齿轮12和大锥齿轮10转动，进而带动上链轮14和下链轮1运转，下链轮1通过链轮轴带动调节板转动，调节板带动浇勺转动一个角度进行取液。取液时间到后，五连杆工作臂17的驱动机构得到信号，驱使五连杆工作臂17向上运动一定高度后停止，在向上运动的的同时，浇勺驱动机构中的伺服电机带动上链轮14和下链轮1转动并带动浇勺回转至水平位置，取液结束，然后机械臂运动至模具上方，在手臂驱动机构的作用下左右浇勺驱动机构转动一定角度使一个浇勺4位于一个浇口上方，另一个浇勺运动至另一浇口上方，然后浇勺驱动机构再次带动链轮运转，使浇勺转动，金属液开始缓缓注入模具，倒液完成后，浇勺驱动机构带动浇勺回至水平的同时，机械臂回到初始位置并准备下一次取液动作。当更换模具时，只需要调整控制程序中的相关数据即可，如果有稍微的偏差，也可以调节浇勺在浇勺调节板上的连接位置来适应模具浇注的要求。

Claims (6)

1.一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，其特征在于，包括：五连杆工作臂(17)、手臂驱动机构、两个浇勺驱动机构；
所述手臂驱动机构包括伺服电机(18)、上固定板(9)、小齿轮(19)、大齿轮(7)、浇注臂(5)；所述伺服电机(18)通过螺栓固定连接在所述上固定板(9)上，所述伺服电机(18)的电机轴通过楔键连接下端所述小齿轮(19)，所述小齿轮(19)和所述大齿轮(7)相啮合，所述大齿轮(7)与所述浇注臂(5)固定焊接；所述大齿轮(7)为两个，并组成大齿轮组，通过所述大齿轮组的相互啮合转动使得所述浇注臂(5)有相对的旋转；
所述浇勺驱动机构包括伺服电机(13)、小锥齿轮(12)、大锥齿轮(10)、上链轮(14)、下链轮(1)、浇勺调节板(3)以及浇勺(4)；所述伺服电机(13)固定连接在所述浇注臂(5)的顶端，所述伺服电机(13)的轴通过楔键与下端所述小锥齿轮(12)连接，所述小锥齿轮(12)与所述大锥齿轮(10)啮合，所述大锥齿轮(10)与所述上链轮(14)共轴，所述大锥齿轮(10)的转动带动所述上链轮(14)、链条和所述下链轮(1)组成的链轮链条机构转动，所述下链轮(1)套有下链轮轴，所述下链轮轴一端通过销钉固定连接所述浇勺调节板(3)的一端，所述浇勺调节板(3)的另一端通过紧固螺栓固定连接浇勺(4)；
所述五连杆工作臂(17)通过铆钉固定连接在所述上固定板(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，其特征在于：所述小齿轮(19)是由弹性垫片(20)和紧固螺钉(21)一起作用固定在所述伺服电机(18)的轴上；所述大齿轮组下部由转盘轴承(6)支撑，所述转盘轴承(6)通过螺栓连接在下固定板(8)上。
3.根据权利要求1所述的一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，其特征在于：所述大锥齿轮(10)与所述上链轮(14)均通过键连接在上链轮轴上，所述上链轮轴的轴两端分别通过两个角接触轴承(11)安装在所述浇注臂(5)上，所述角接触轴承(11)由轴承端盖(15)密封，所述上链轮(14)与所述下链轮(1)通过标准件链条相互作用，带动所述下链轮轴的转动；所述下链轮(1)通过普通平键轴向固定在所述下链轮轴上，并有套筒做轴向固定；所述下链轮轴轴两端通过轴套(2)支撑连接在所述浇注臂(5)上。
4.根据权利要求1所述的一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，其特征在于：所述浇勺调节板(3)由上下两个带有安装孔的压板构成。
5.根据权利要求1或4所述的一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，其特征在于：所述浇勺(4)通过紧固螺栓连接在所述浇勺调节板(3)的上下压板之间，且通过所述浇勺调节板(3)上的安装孔改变所述浇勺(4)在所述浇勺调节板(3)上的位置，进而带动所述浇勺(4)的翻转。
6.根据权利要求1所述的一种五连杆给汤机双浇勺机械臂，其特征在于：所述浇注臂(5)的侧面上通过螺栓固定有液面检测装置(22)，该装置用来控制所述浇勺(4)取液时的合适位置。
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