CN108237217A - 铸造用辅助作业机器人末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,包括腕部马达、夹紧气缸、夹紧支架、锥形夹爪和弹性防脱器。腕部马达用于驱动夹紧气缸、夹紧支架、锥形夹爪和弹性防脱器绕腕部马达的轴线转动,夹紧气缸为夹紧支架和锥形夹爪的夹紧动作提供动力;安装在锥形夹爪外侧下端的弹性防脱器用于防止本发明在执行取放浇口杯等作业对象时,作业对象从锥形夹爪中滑脱。本发明的锥形夹爪可根据需要进行更换,适应性强。本发明可安装在铸造用辅助作业机器人上代替手工操作自动完成浇口杯、压铁、浇口套和浇口杯盖等的取放铸造辅助作业任务,提高了取放作业效率、质量和安全性,降低了操作人员的劳动强度和生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及铸造设备技术领域,尤其涉及一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,用于安装在辅助作业机器人上代替手工操作自动完成取放浇口杯、压铁、浇口套和浇口杯盖等铸造辅助作业任务。
背景技术
在精密铸造工艺中,浇口杯主要用于承接并引导液体金属进入型腔的通道,是服务于精密铸造技术的基本部件,具有承接液态金属、防止卷气和提供补缩压力等作用。浇口杯的材料分金属材料和非金属材料两大类。铸钢或铸铁生产中所使用的浇口杯一般多以耐火材料制成,采用机压成型后通过高温烧制而成,具有五个方面的优点:(1)高温稳定性好,无剥落;(2)抗热震性能好,抵抗温度急变;(3)强度高,耐冲刷;(4)抗渣蚀,耐高温腐蚀;(5)高温下热塑性好,缓冲热应力,少粘渣。铝合金等有色金属铸造生产时使用的浇口杯以金属材料制成的较多,如常采用合金钢材质、铸造钨钢或陶瓷复合材料制成。有的浇口杯可反复使用,前一批次铸件浇注完成后,需要将砂箱上的浇口杯取下,经刷涂等处理后再次放置到新的砂箱上等待下一次浇注,此类浇口杯可节约成本,制作简单,反复使用率比较高。铸钢生产中可多次使用的浇口杯常采用石英砂、陶土为原料,用水玻璃作粘接剂制成,可自行硬化,不需烘干,可重复使用14次以上,一般可用来浇注10-150公斤的中小型铸件。
此外,有时在浇注前还需要采用环形压铁将浇口杯压在铸型上,以防止浇口杯在浇注时因受液态金属的浮力作用抬起而造成跑火,不利于大批量机械化生产。用于压紧浇口杯的环形压铁也需要取放。
采用砂型铸造工艺进行生产时,在砂铸型组装完成至浇注前的一段时间内,由于砂铸型的型腔内部的防砂、防尘以及防异物进入浇口杯的要求,需要在浇口杯上盖上一防砂用的浇口杯盖,直至浇注前才把其揭去。目前,铸造生产线所用的浇口杯盖大多为铝制防砂盖,由于其质量较轻而强度较好,所以得到了普遍使用。在造型人员完成铸型造型后,将浇口杯盖置在浇口杯上方,然后进行铸型运输、存放、烘烤、造型,直至浇注前,由造型人员将其从浇口杯上方收取存放,以待另一批铸型使用。
压铸模是压力铸造成形工艺中,用以成形铸件所使用的金属模具,压铸模浇口套是其重要配件,呈圆筒状,在进行压住作业时,需要将浇口套从模具中取出,现有的做法是人工用手取出,而浇口套外壁与模具相贴合,其本身存在一定重量,人工只能通过手与浇口套内壁的摩擦力将浇口套从模具中取出,不但费力,也浪费了大量时间,降低工作效率。
现有的浇口杯、压铁、浇口套和浇口杯盖等取放基本都是人工操作为主,存在很多不足:(1)砂铸型经过烘烤后,其造型砂箱温度较高,操作人员会长时间处在高温环境工作,工作条件较差;(2)由于浇口杯、压铁和浇口套等数量较多,操作人员反复拿取,工作量较大;(3)人工频繁取放作业容易划破手部,且手部防护用品损坏较快。
在现有文献中关于浇口杯、压铁、浇口套和浇口杯盖等取放作业辅助装置的记载极少,少数研究者在此方面进行了探索,提出了一些解决方案,如申请号为201520312934.9中国实用新型专利公开了一种浇口杯盖的自动收取机构,包括横向运动机构、升降机构和电磁头,主要利用电磁头吸取浇口杯盖,该技术方案无法解决非导磁性材料制成的浇口杯、压铁、浇口套等取放作业问题;申请号为201410689752.3的中国专利公开了一种机器人手爪装置,包括机械爪、滑块、提升件、安装板和拉升件,实现了工件的抓取和提升,但是手爪的工作空间受到了很大的限制,而且手爪的灵活性比较低,工作效率低,无法实现浇口杯等物品取放;申请号为201510570943.2的中国专利公开一种多手指纱锭抓取机器人手爪,包括连接板、多手爪和多气缸,实现了形状结构简单工件的抓取,适应性较差,手爪的长度是固定的,稳定性较差,无法满足浇口杯的放置作业要求;申请号为201710029023.9的中国专利公开一种多用型机器人手臂手爪结构,包括基座、爪臂、气缸、翻转托板、联动板和控制器,结构简单,爪臂的长度无法根据铸件的大小实现调节,在铸件抓取时稳定性较差,而且工作空间相对较小,无法满足浇口杯等物品的放置任务;申请号为201520018293.6的中国实用新型专利公开了一种浇口套取用装置,包括传动轴、圆盘体、顶轴、压块和弹性复位装置,将整个装置放入浇口套内,依靠压块渐变的径向尺寸,推动顶轴向四周伸展,顶住浇口套内臂,将浇口套从模具内取出,其缺点是无法实现浇口套的放置,且需要人工辅助,不能实现自动作业。
本发明要解决的是设计一种辅助作业机器人末端执行器,用于安装在辅助作业机器人上,使之在铸造生产中能够同时具备抓取和放置浇口杯、压铁、浇口套和浇口杯盖等的作业功能,完全替代人工进行作业,提高生产效率,降低劳动强度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,可代替手工操作自动完成浇口杯、压铁、浇口套和浇口杯盖等的取放铸造辅助作业任务,提高作业效率、质量,降低人工取放作业的劳动强度和生产成本。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,包括腕部马达、夹紧气缸、夹紧支架、锥形夹爪和弹性防脱器,用于安装在铸造用辅助作业机器人上执行取放浇口杯或压铁、浇口套、浇口杯盖等铸造辅助作业任务。所述的腕部马达的后端固定安装在铸造用辅助作业机器人的末端,用于驱动夹紧气缸、夹紧支架、锥形夹爪和弹性防脱器绕腕部马达的轴线转动,腕部马达的输出端与夹紧气缸相固连;所述的夹紧气缸用于为夹紧支架和锥形夹爪的夹紧动作提供动力,所述的夹紧支架的后端固定安装在夹紧气缸的输出端,所述的锥形夹爪固定安装在夹紧支架上;所述的弹性防脱器通过螺钉固定安装在锥形夹爪的外侧下端,用于防止本发明在执行取放浇口杯或压铁、浇口套、浇口杯盖等作业对象时,作业对象从锥形夹爪中滑脱。
所述的弹性防脱器包括两个轴线共面的扭簧和一个U型防脱架,所述的扭簧的上端通过螺钉固定安装在锥形夹爪上,扭簧的下端与U型防脱架固连,在所述的U型防脱架的下端设有托钩,在所述的U型防脱架的中下部还设有弧形连板,且所述的弧形连板与U型防脱架之间通过焊接的方法固连。所述的弹性防脱器的数量不少于四。
所述的腕部马达采用伺服减速电机或伺服旋转气缸;所述的夹紧气缸采用双作用夹紧气缸;在所述的锥形夹爪的内表面设有由耐磨橡胶制成的齿形防滑层。
使用时,可根据实际抓取对象的形状和尺寸大小选择安装有相应规格的锥形夹爪。根据作业要求确定本发明的工作空间,通过铸造用辅助作业机器人的回转升降装置调节串联式机械手的整体高度和回转角度,然后通过调节串联式机械手各关节的转动角度确定本发明的大致姿态,通过腕部马达调节本发明的最终抓取姿态,最后使两个锥形夹爪对准浇口杯或压铁、浇口套、浇口杯盖等作业对象下移,夹紧气缸驱动锥形夹爪夹紧作业对象后上移,完成抓取任务;回转升降装置驱动串联式机械手回转至指定角度后,调节串联式机械手各转动关节的摆角即可将作业对象移动至最终放置位置,松开夹紧气缸,释放作业对象,完成放置任务。在执行作业任务过程中,需要视觉系统配合本发明对作业对象进行尺寸、位置和姿态的识别。
本发明的有益效果是,与现有的技术相比,本发明可安装在铸造用辅助作业机器人上代替手工操作自动完成浇口杯、压铁、浇口套和浇口杯盖等的取放铸造辅助作业任务,提高了取放作业效率、质量和安全性,降低了操作人员的劳动强度和生产成本,将劳动者从枯燥反复的劳动中解放出来。此外,本发明的锥形夹爪可根据需要更换,适应性强,且操作简单,可以扩大本发明的使用范围。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图;
图2为本发明的夹紧支架与锥形夹爪、弹性防脱器支架之间的装配关系示意图;
图3为本发明安装在铸造用辅助作业机器人上的工作状态示意图。
具体实施方式
为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例和图示,进一步阐述本发明。
如图1、图2和图3所示,一种铸造用辅助作业机器人末端执行器包括腕部马达1、夹紧气缸2、夹紧支架3、锥形夹爪4和弹性防脱器5,用于安装在铸造用辅助作业机器人的串联式机械手6的末端执行取放浇口杯9等作业对象的铸造辅助作业任务。所述的腕部马达1的后端固定安装在辅助作业机器人的串联式机械手6的前端,用于驱动夹紧气缸2、夹紧支架3、锥形夹爪4和弹性防脱器5绕腕部马达1的轴线转动,腕部马达1的输出端与夹紧气缸2相固连;所述的夹紧气缸2用于为夹紧支架3和锥形夹爪4的夹紧动作提供动力,所述的夹紧支架3的后端固定安装在夹紧气缸2的输出端,所述的锥形夹爪4固定安装在夹紧支架3上;所述的弹性防脱器5通过螺钉固定安装在锥形夹爪4的外侧下端,用于防止本发明在执行取放浇口杯9时,浇口杯9从锥形夹爪4中滑脱。
如图1、图2和图3所示,所述的弹性防脱器5包括两个轴线共面的扭簧51和一个U型防脱架52,所述的扭簧51的上端通过螺钉固定安装在锥形夹爪4上,扭簧51的下端与U型防脱架52固连,在所述的U型防脱架52的下端设有托钩53,在所述的U型防脱架52的中下部还设有弧形连板54,且所述的弧形连板54与U型防脱架52之间通过焊接的方法固连。所述的弹性防脱器5的数量不少于四。
如图1、图2和图3所示,所述的腕部马达1采用伺服减速电机或伺服旋转气缸;所述的夹紧气缸2采用双作用夹紧气缸;在所述的锥形夹爪4的内表面设有由耐磨橡胶制成的齿形防滑层41。
使用时,可根据实际抓取对象的形状和尺寸大小选择相应规格的锥形夹爪4。根据作业要求确定本发明的工作空间,通过铸造用辅助作业机器人的回转升降装置8调节串联式机械手6的整体高度和回转角度,然后通过调节串联式机械手6各关节的转动角度确定本发明的大致姿态,通过腕部马达1调节本发明的最终抓取姿态,最后使两个锥形夹爪4对准浇口杯9等作业对象下移,夹紧气缸2驱动锥形夹爪4夹紧作业对象后上移,完成抓取任务;回转升降装置8驱动串联式机械手6回转至指定角度后,调节串联式机械手6各转动关节的摆角即可将作业对象移动至最终放置位置,松开夹紧气缸2,释放作业对象,完成放置任务。在执行作业任务过程中,需要视觉系统7配合本发明对作业对象进行尺寸、位置和姿态的识别。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,包括腕部马达、夹紧气缸、夹紧支架、锥形夹爪和弹性防脱器,其特征在于:所述的腕部马达的后端固定安装在铸造用辅助作业机器人的末端,腕部马达的输出端与夹紧气缸相固连,所述的夹紧支架的后端固定安装在夹紧气缸的输出端,所述的锥形夹爪固定安装在夹紧支架上,所述的弹性防脱器通过螺钉固定安装在锥形夹爪的外侧下端;
所述的弹性防脱器包括两个轴线共面的扭簧和一个U型防脱架,所述的扭簧的上端通过螺钉固定安装在锥形夹爪上,扭簧的下端与U型防脱架固连,在所述的U型防脱架的下端设有托钩,在所述的U型防脱架的中下部还设有弧形连板,且所述的弧形连板与U型防脱架之间通过焊接的方法固连。
2.根据权利要求1所述的一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,其特征在于:所述的夹紧气缸采用双作用夹紧气缸。
3.根据权利要求1所述的一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,其特征在于:所述的腕部马达采用伺服减速电机或伺服旋转气缸。
4.根据权利要求1所述的一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,其特征在于:在所述的锥形夹爪的内表面设有由耐磨橡胶制成的齿形防滑层。
5.根据权利要求1所述的一种铸造用辅助作业机器人末端执行器,其特征在于:所述的弹性防脱器的数量不少于四。
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