CN108673360A - 金刚石刀头自动热压烧结系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于热压烧结机技术领域。一种金刚石刀头自动热压烧结系统及方法，包括模框抓取机械手、热压烧结机和控制系统，所述热压烧结机为多台，并分别布设在所述模框抓取机械手的一侧或两侧；其中，所述模框抓取机械手包括：行走地轨、底座、传动桁架、模框抓取装置和模框托盘；所述模框抓取装置包括安装座、悬挂架和抓取组件。其方法为利用自动热压烧结系统进行的金刚石刀头自动化烧结工艺，本发明结构设计合理，能够实现自动化作业，且针对不同的工艺要求，能够实现协同调整作业，大大提高了整个热压烧结工艺的生产效率和可持续性。

Description

金刚石刀头自动热压烧结系统及方法

技术领域

本发明属于热压烧结机技术领域，具体涉及一种金刚石刀头自动热压烧结系统及方法。

背景技术

常用的热压机主要由加热组件、加压组件、模具和测温测压组件组成。加热组件以电作热源，加热元件有SiC、MoSi或镍铬丝、白金丝、钼丝等。加压组件要求速度平缓、保压恒定、压力灵活调节，有杠杆式和液压式。根据材料性质的要求，压力气氛可以是空气也可以是还原气氛或惰性气氛。模具要求高强度、耐高温、抗氧化且不与热压材料黏结，模具热膨胀系数应与热压材料一致或近似。根据产品烧结特征可选用热合金钢、石墨、碳化硅、氧化铝、氧化锆、金属陶瓷等。最广泛使用的是石墨模具。

由于传统的热压烧结机多为单独运行，或者2-4台的同步运行，而对于自动化控制的热压烧结系统的设计来说，当其包含有十数个、甚至更多的热压烧结机，如何实现上料、下料、以及模框的抓取等工艺步骤是亟待解决的技术难题，由于其不仅关系到行走行程的问题，而且需要与系统操作工艺相结合。此外，基于热压烧结机自身结构的设计，如冷却装置，在传统的热压烧结工艺总属于一个独立的工艺结构设计，在进行模框冷却时不仅需要进行机械手的长距离运行，而且多个热压烧结机的同步运行，导致生产工艺和生产效率受到影响，无法实现协同有效的工作；故申请人针对自动化热压烧结系统进行了优化设计，实现了十数台、或者更多的热压烧结机的系统工作，使得其能够保障整个系统的有效运行，使得整个生产工艺无不干扰，能够有效的实现自动化控制运行。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种金刚石刀头自动热压烧结系统及方法，结构设计合理，能够实现自动化作业，且针对不同的工艺要求，能够实现协同调整作业，大大提高了整个热压烧结工艺的生产效率和可持续性。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种金刚石刀头自动热压烧结系统，包括模框抓取机械手、热压烧结机和控制系统，所述热压烧结机为多台，并分别布设在所述模框抓取机械手的一侧或两侧；其中，所述模框抓取机械手包括：行走地轨；底座，所述底座与所述行走地轨匹配设置，并沿所述行走地轨往复运动；传动桁架，所述传动桁架为三维桁架，其包括X轴桁架、Y轴桁架和Z轴桁架；模框抓取装置，所述模框抓取装置固定设置在传动桁架的动作端，所述传动桁架驱动所述模框抓取装置在X、Y、Z轴方向上动作；和模框托盘，所述模框托盘匹配放置在所述底座上，且模框托盘与所述模框抓取装置对应设置；烧结作业时，通过控制系统控制模框抓取装置抓取模框托盘上相应的待烧结金刚石刀头模框，并输送至相应的热压烧结机；烧结完成后，控制系统控制模框抓取装置将烧结后的金刚石刀头模框放置于相应的模框托盘上。

所述模框抓取装置包括：安装座，所述安装座固定设置在传动桁架的动作端；悬挂架，所述悬挂架与安装座之间设置有第一旋转组件，所述第一旋转组件驱动悬挂架相对于安装座回转动作；和抓取组件，所述抓取组件与所述悬挂架之间设置有第二旋转组件，所述第二旋转组件驱动所述抓取组件相对于悬挂架回转动作，通过控制系统控制各热压烧结机的上、下料作业和烧结作业。

所述抓取组件包括支撑台、左右对应设置在所述支撑台下部两抓取臂、和驱动两所述抓取臂开合动作的抓取动力推杆，所述抓取臂顶部与支撑台之间设置有对应的滑动卡块和滑动卡轨，且在所述支撑台上设置有限位块。

所述抓取组件还包括防脱机构，所述防脱机构包括托板、导向滑轨、和驱动托板伸缩动作的伸缩动力推杆，所述托板滑动卡设在所述导向滑轨上，所述伸缩动力推杆和导向滑轨固定设置在其中一抓取臂上、或所述伸缩动力推杆和导向滑轨固定设置在支撑台上。

所述模框托盘包括托盘底板，所述托盘底板下部设置有下定位卡板，所述底座上设置有与下定位卡板对应的托盘定位块，所述托盘底板上部设置有上模框定位板，所述上模框定位板和托盘底板之间设置有支撑柱。

所述模框托盘上设置有识别码，所述模框抓取机械手还包括读码器，所述读码器读取识别码信息，并传递给所述控制系统，由控制系统控制各部件动作。

所述热压烧结机包括机架、烧结主机、清扫装置、模框冷却装置和热电偶送进装置。

所述清扫装置包括包括固定底板、设置在固定底板上的滑轨、滑块、清扫刮板和清扫动力推杆，所述清扫刮板固定设置在所述滑块上，且清扫刮板与所述石墨垫块对应设置，所述清扫动力推杆推动所述滑块往复动作。

所述模框冷却装置包括支座、下冷却板和上冷却板，所述下冷却板固定设置在所述支座上；所述上冷却板与支座之间设置有夹持动力推杆；所述上冷却板和所述下冷却板对应设置，模框夹持设置在所述上冷却板和下冷却板之间，所述下冷却板和上冷却板均包括壳体，所述壳体呈中空结构、或所述壳体内布设有冷却盘管，所述壳体上连接设置有进液管和出液管。

所述测温热电偶自动送进装置包括定位臂和热电偶组件，所述定位臂与热压烧结机的模框对应定位，且在所述定位臂下部设置有定位动力推杆，所述定位动力推杆驱动定位臂升降动作；所述热电偶组件随所述定位臂同步升降动作，所述热电偶组件包括检测动力推杆和设置在检测动力推杆动作端的热电偶；由所述定位动力推杆推送所述定位臂与所述模框实现定位，且所述热电偶与待检测孔位相对应，由所述检测动力推杆推送所述热电偶至检测孔位，实现自动定位检测；所述热电偶组件还包括缓冲机构，所述缓冲机构包括缓冲壳体、滑动设置在缓冲壳体内的顶推块、缓冲弹簧和检测传感器，所述热电偶与所述顶推块固定连接，所述检测动力推杆的活动端与缓冲壳体连接；由检测动力推杆动作驱动所述热电偶与待检测工件接触，并带动顶推块压缩缓冲弹簧，由检测传感器检测弹簧压缩并发出信号，停止检测动力推杆动作，实现热电偶与待检测工件的可靠接触；所述热电偶组件与定位动力推杆之间设置有浮动机构，所述浮动机构包括设置在定位动力推杆的动作端的导向轴座，所述热电偶组件的后端与所述导向轴座枢接，所述热电偶组件的前端与导向轴座之间设置有弹性支撑件；正常情况下，所述弹性支撑件支撑所述热电偶组件保持水平状态，当所述热电偶组件前端受到向下作用力时，所述热电偶组件压缩弹性支撑件，并呈向下倾斜状态；所述弹性支撑件包括导向杆和套设在导向杆上的支撑弹簧，所述导向杆穿过所述导向轴座，并在导向杆下端设置有与导向轴座对应的限位块，所述支撑弹簧撑设在所述导向轴座和热电偶组件之间。

一种金刚石刀头自动热压烧结方法，利用上述的金刚石刀头自动热压烧结装置进行的烧结方法，具体包括以下步骤：

a、初始化设备，根据烧结工艺参数，设置控制系统，并将排布有待烧结刀头模框的模框托盘放置在上料工位上；

b、启动设备，控制系统自动分配热压机，并根据热压烧结机相应工况的呼叫顺序，由控制系统控制所述模框抓取机械手抓取待烧结刀头模框，并依次送入指定的热压烧结机烧结；

c、待热压烧结机烧结完成后，发出烧结完成信号，由控制系统控制所述模框抓取机械手将已烧结刀头模框抓取并放回模框托盘，并将新的待烧结刀头模框送入热压烧结机烧结；

d、重复步骤c，进行循环烧结作业，根据模框托盘中的待烧结刀头模框数量和模框空位数量，即时更换模框托盘。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

①本发明通过对多台热压烧结机同时自动化作业的结构和工艺进行设计，其实现了不同的烧结工艺的工件的统一操控作业，同时结合该工艺，进行了相应的结构设备的设计和改进，使得各个热压烧结机的作业步骤与机械手的动作相协调，避免发生工作步骤干涉的问题，有效的优化了生产工艺和提高了生产效率，具有巨大的经济价值和市场推广应用价值，是对现有的热压烧结工艺的进一步的创新和革新；

②本发明中模框抓取机械手中，通过第一旋转组件和第二旋转组件的结构设计，能够实现抓取组件的灵活调整，从而满足根据热压烧结机的排布方式，进行的上料、下料的抓取动作；通过具体的结构细化，能够保障抓取的稳定性和翻转摆动过程中的稳定性，实现模框的有效抓取，避免发生松脱坠落现象，实现准确的抓取和定位；

②本申请的模框抓取机械手，通过行走地轨和模框抓取装置的传动结构设计，实现了模框的输送和最终的推送到位，同时结合模框托盘的结构设计，其能够实现热压烧结系统的持续生产，促使控制系统和执行动作装置的有效结合，使得整个生产工艺更为高效。

③本申请中热压烧结机的结构进行了相应的针对性改进，其中冷却装置的结构设计，不仅能够保障冷却的效果，优化冷却时长，而且其能够保障机械手的合理动作分配，有效促进了整个系统的协同动作，此外，本申请整体的结构生产成本低，便于维护，且机械手操控便捷，有利于与整个操作系统的融合；

④本申请中热压烧结机的清扫装置的设计，其能够实现对石墨垫块的快速有效的清扫，防止其表面杂物影响烧结质量。同时，本申请的清扫装置主要由固定底板、固定底板、清扫动力推杆、滑块、滑轨、清扫刮板及行程开关等组成，解决了以往人工清理，由于环境温度高难以操作的问题，并且也解决了清理表面时容易将表面破坏，导致接触面不平的问题；通过采取刮磨方式，清理的石墨垫块表面平整，改善了工件与石墨的接触表面，大大提高热压机加热效率；

⑤本申请中的测温热电偶自动送进装置，通过定位臂的结构设计，能够实现与监测点的定位，保障检测位置的有效性；通过检测动力推杆的顶推，实现插装到位后，结合缓冲机构的设置，使得热电偶抵住测温部件并回缩，靠弹簧使热电偶产生一个恒定推力，保证热电偶可靠接触，避免发生虚接触问题的发生，提高温度检测精度；

⑥本本申请中的测温热电偶自动送进装置，通过浮动机构的设置，由导向轴座、导向杆、支撑弹簧、销轴的协同作用，实现当热电偶工作时因烧结件整体下移，使热电偶同步倾斜，保证热电偶向下变化时缓冲装置绕销轴转动自适应热电偶变化，避免热电偶发生弯曲。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明模框抓取装置的结构示意图之一。

图3为本发明模框抓取装置的结构示意图之二。

图4为模框抓取机械手的结构示意图。

图5为传动桁架、模框托盘和底座的拆分结构示意图。

图6为模框冷却装置的结构示意图。

图7为热压烧结机的结构示意图。

图8为清扫装置的结构示意图。

图9为测温热电偶自动送进装置的结构示意图。

图10为测温热电偶自动送进装置的剖视结构示意图。

图11为金刚石刀头自动热压烧结方法的工艺流程图。

图中序号：10为模框抓取机械手、20为热压烧结机、110为模框抓取装置、111为安装座、112为悬挂架、113为第一旋转组件、114为第二旋转组件、115为支撑台、116为抓取臂、117为抓取动力推杆、118为滑动卡块、119为滑动卡轨、121为托板、122为导向滑轨、123为伸缩动力推杆、131为行走地轨、132为底座、1321为模框定位块、133为传动桁架、134为模框托盘、1341为托盘底板、1342为下定位卡板、1343为上模框定位板、1344为支撑柱、1345为模框卡槽；210为机架、211为烧结主机、300为模框冷却装置、310为支座、311为下冷却板、312为上冷却板、313为夹持动力推杆、314为侧挡板；400为清扫装置、410为固定底板、411为滑轨、412为滑块、413为清扫刮板、414为清扫动力推杆、415为调节杆、416为行程开关、417为限位挡块；500为测温热电偶自动送进装置、510为定位臂、511为定位动力推杆、512为调节柱、521为检测动力推杆、522为热电偶、530为缓冲机构、531为缓冲壳体、532为顶推块、533为缓冲弹簧、540为浮动机构、541为导向轴座、542为导向杆、543为支撑弹簧、544为限位块、551为隔热板、552为绝缘板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

本发明一种金刚石刀头自动热压烧结系统，包括模框抓取机械手、热压烧结机和控制系统，所述热压烧结机为多台，并分别布设在所述模框抓取机械手的一侧或两侧；其中，所述模框抓取机械手包括：行走地轨；底座，所述底座与所述行走地轨匹配设置，并沿所述行走地轨往复运动；传动桁架，所述传动桁架为三维桁架，其包括X轴桁架、Y轴桁架和Z轴桁架；模框抓取装置，所述模框抓取装置固定设置在传动桁架的动作端，所述传动桁架驱动所述模框抓取装置在X、Y、Z轴方向上动作；和模框托盘，所述模框托盘匹配放置在所述底座上，且模框托盘与所述模框抓取装置对应设置；所述模框抓取装置包括：安装座，所述安装座固定设置在传动桁架的动作端；悬挂架，所述悬挂架与安装座之间设置有第一旋转组件，所述第一旋转组件驱动悬挂架相对于安装座回转动作；和抓取组件，所述抓取组件与所述悬挂架之间设置有第二旋转组件，所述第二旋转组件驱动所述抓取组件相对于悬挂架回转动作，通过控制系统控制各热压烧结机的上、下料作业和烧结作业。

其第一旋转组件和第二旋转组件为以下旋转组件中的任一个，且第一旋转组件和第二旋转组件可以相同、也可以针对结构布局进行不同结构的选取，旋转组件包括驱动电机、减速器和旋转轴，所述旋转轴与其中一作用部件枢接，另一相对旋转的作用部件固定在旋转轴端部，从而通过驱动电机控制旋转；或者旋转组件为设置在两作用部件之间的旋转气缸；或者旋转组件包括两作用部件枢接的枢接轴，在枢接轴上设置齿轮，通过齿条的直线动作驱动齿轮的旋转动作，由伺服电机驱动齿条动作；或者旋转组件为其他现有技术中已知的驱动组件。而本申请根据结构设计的紧凑型和功能特点，其第一旋转组件优选伺服电机和旋转轴的结构，第二旋转组件优选旋转气缸的结构。

本实施例中的抓取组件包括支撑台、左右对应设置在支撑台下部两抓取臂、和驱动两抓取臂开合动作的抓取动力推杆，抓取臂顶部与支撑台之间设置有对应的滑动卡块和滑动卡轨，且在支撑台上设置有限位块，抓取臂底部设置有与模框对应的定位卡爪，定位卡爪内设置有防滑纹或者防滑衬，提高防坠防脱性能。

由于本申请的抓取臂具有摆动和旋转的动作，故会造成模框夹持存在松脱的风险，在抓取组件中设置有防脱机构，防脱机构包括托板、导向滑轨、和驱动托板伸缩动作的伸缩动力推杆，托板滑动卡设在导向滑轨上，伸缩动力推杆和导向滑轨固定设置在其中一抓取臂上、或伸缩动力推杆和导向滑轨固定设置在支撑台上，为了进一步的提高抓取的稳定性，还设置有抓取模框传感器和模框检测传感器，用来实时监测模框抓取前后的状态，以便应对突发情况的发生。

本实施例中的模框托盘包括托盘底板，托盘底板下部设置有下定位卡板，底座上设置有与下定位卡板对应的托盘定位块，托盘底板上部设置有上模框定位板，上模框定位板和托盘底板之间设置有支撑柱，上模框定位板上并排开设有多个模框卡槽，底座上设置有两个与模框托盘对应的托盘放置工位。通过模框卡槽的个数的设置，以及托盘放置工位个数的设置，能够实现与整个自动化热压烧结系统的契合，保证整个系统的自动化持续进行，提高烧结效率，优化工艺步骤。

由于热压烧结系统具有不同的烧结工艺，故根据不同的烧结工艺对应的不同的工件，在模框托盘上设置有识别码，模框抓取机械手上设置读码器，读码器读取识别码信息，并传递给控制系统，由控制系统控制各部件动作。

本实施例中底座与行走地轨之间设置有行走驱动组件，行走驱动组件驱动底座在行走地轨上往复动作，其驱动组件可以为驱动电机和行走轮的设置，也可以为驱动电机、齿轮和齿条的结构设计，或者动力推杆或者线性滑轨的设计、丝杠丝母的传动设置均可，在行走地轨上设置有限位块，行走地轨底部设置有调节支脚。

一种热压烧结机，包括机架、烧结主机、和模框冷却装置，模框冷却装置与烧结主机并排设置在机架上，由上述结构的设计，其能够实现整个热压烧结机在工艺操作方面的优化，便于其融入于申请人对十数台或者更多的热压烧结机的自动化系统的设计。

其中模框冷却装置，包括支座、下冷却板和上冷却板，下冷却板固定设置在支座上；上冷却板与支座之间设置有夹持动力推杆；上冷却板和下冷却板对应设置，模框夹持设置在上冷却板和下冷却板之间，通过夹持动力推杆的作用，将通过机械手抓取过来的模框夹紧，实现上下冷却。

其中，本实施例中的下冷却板和上冷却板均包括壳体，壳体呈中空结构、或壳体内布设有冷却盘管，壳体上连接设置有进液管和出液管，在支座上设置有温度传感器，支座侧部设置有侧挡板，侧挡板上也可以通过设置为中空结构或者冷却盘管，实现侧边的冷却。

为了进一步的提高热压烧结性能，本申请的热压烧结机还包括清扫装置，清扫装置与烧结主机的石墨垫块对应设置，清扫装置包括固定底板、设置在固定底板上的滑轨、滑块、清扫刮板和清扫动力推杆，清扫刮板固定设置在滑块上，且清扫刮板与石墨垫块对应设置，清扫动力推杆推动滑块往复动作。

由于根据不同的需要，模框尺寸存在一定的变化，故在滑轨上设置有行程开关和限位挡块，清扫刮板与滑块之间设置有调节杆，清扫刮板固定套设在调节杆上。

基于以上结构的设计，还需要进行温度的检测，来保障整个工艺的监控，故还设置有测温热电偶自动送进装置，测温热电偶自动送进装置包括定位臂和热电偶组件，其用于与热压烧结机的模框上的检测孔对应，并检测模框内工件的烧结温度。其中，定位臂实现与热压烧结机的模框对应定位，在定位臂下部设置有定位动力推杆，定位动力推杆驱动定位臂升降动作，由定位臂与模框的底面顶紧实现竖向高度定位，从而达到热电偶与检测孔位的对应；热电偶组件随定位臂同步升降动作，热电偶组件包括检测动力推杆和设置在检测动力推杆动作端的热电偶；由定位动力推杆推送定位臂与模框实现定位，且热电偶与待检测孔位相对应，由检测动力推杆推送所述热电偶至检测孔位，实现自动定位检测。

具体的，为了提高其可调整性，提高其针对不同高度的模框的适应性和通用性，在定位臂端部设置有调节柱，通过调节调节柱的伸缩量，从而控制定位臂顶端的高低，使得定位臂定位完成后，所述热电偶与待检测孔位高度相适应。

为了避免热电偶与工件接触不良，导致温度检测数据存在误差，故还在热电偶组件中设置有缓冲机构，缓冲机构包括缓冲壳体、滑动设置在缓冲壳体内的顶推块、缓冲弹簧和检测传感器，热电偶与顶推块固定连接，检测动力推杆的活动端与缓冲壳体连接；由检测动力推杆动作驱动热电偶与待检测工件接触，并带动顶推块压缩缓冲弹簧，由检测传感器检测弹簧压缩并发出信号，停止检测动力推杆动作，有缓冲弹簧给热电偶提供一个恒定的推力，从而实现热电偶与待检测工件的可靠接触。

由于在热压烧结过程中，工件会发生一定的压缩变形，热电偶与工件顶紧后，会随工件一起动作，导致热电偶弯曲，严重的造成折断或者不可复原的变形，故在热电偶组件与定位动力推杆之间设置有浮动机构，浮动机构包括设置在定位动力推杆的动作端的导向轴座，热电偶组件的后端与导向轴座枢接，热电偶组件的前端与导向轴座之间设置有弹性支撑件；正常情况下，弹性支撑件支撑热电偶组件保持水平状态，当热电偶组件前端受到向下作用力时，热电偶组件压缩弹性支撑件，并呈向下倾斜状态。

其中弹性件为单一的弹簧即可，或者为了提高热电偶组件的结构稳定性，其还可以为：弹性支撑件包括导向杆和套设在导向杆上的支撑弹簧，导向杆穿过导向轴座，并在导向杆下端设置有与导向轴座对应的限位块，支撑弹簧撑设在导向轴座和热电偶组件之间；又或者可以为设置在枢接轴上设置扭簧，在热电偶组件前端设置上限位块，通过扭簧和上限位块实现一个恒定的向上的作用力，在发生下倾时，能够相应的向下倾斜，该恒定的向上作用力小于热电偶的变形力。

由于模框和工件的温度过高，避免对测温热电偶自动送进装置的动力组件造成影响，在热电偶组件的前端设置有隔热板，定位臂与热电偶组件之间设置有绝缘垫板。

一种金刚石刀头自动热压烧结方法，利用上述的金刚石刀头自动热压烧结装置进行的烧结方法，具体包括以下步骤：

a、初始化设备，根据烧结工艺参数，设置控制系统，并将排布有待烧结刀头模框的模框托盘放置在上料工位上；

b、启动设备，控制系统自动分配热压机，并根据热压烧结机相应工况的呼叫顺序，由控制系统控制所述模框抓取机械手抓取待烧结刀头模框，并依次送入指定的热压烧结机烧结；

c、待热压烧结机烧结完成后，发出烧结完成信号，由控制系统控制所述模框抓取机械手将已烧结刀头模框抓取并放回模框托盘，并将新的待烧结刀头模框送入热压烧结机烧结；

d、重复步骤c，进行循环烧结作业，根据模框托盘中的待烧结刀头模框数量和模框空位数量，即时更换模框托盘。

针对金刚石刀头自动热压烧结系统的结构，其步骤有相应的功能上和工艺上的变化，如当具有模框冷却装置时，在步骤c中，待热压烧结机烧结完成后，发出烧结完成信号，由控制系统控制模框抓取机械手将已烧结刀头模框抓取并放入冷却装置中，冷却装置夹持冷却，并由模框抓取机械手将新的待烧结刀头模框送入热压烧结机烧结；完成第一次烧结和第二次的上料作业，待第二次的烧结完成后，先有模框抓取机械手将冷却装置中的冷却后的模框抓取并放入模框托盘，再将烧结后的刀头模框送入冷却装置冷却，并抓取新的待烧结刀头模框，送入热压烧结机烧结，在此之后，对于同一热压烧结机来说，其刀头模框的工艺流程为上料-烧结-冷却-下料，实现循环持续作业。

又如，当具有清扫装置时，在每次讲烧结后的刀头模框抓取出后，即启动清扫装置进行石墨垫块的清扫，保障下一次的烧结作业的作业效果。

又如，读码器和识别码的设置，根据不同的热压烧结机中输入的烧结工艺参数，设定不同的控制程序，由读码器读取相应的识别码，并确定相应的热压烧结机，实现上下料的控制，而避免发生上料错乱的问题发生。

对于其他检测装置或者动作装置的工作步骤，以其结构特征的工作原理实现相应的动作和检测，故不再重述。

具体的，以8台热压烧结机为例，进行进一步的介绍：整个烧结系统由8套热压烧结机组成，针对性强，是金刚石刀头烧结系统的一部分，工作效率高，减少工人劳动强度。热压烧结系统由一台主服务器进行工艺管理，根据模框托盘上不同的编码，自动调取相应的烧结工艺；服务器对每个模框内的刀头的烧结过程的数据进行智能管理，为刀头烧结数据的追溯性提供了保障每台烧结机均具有冷却功能，使冷却时间大大缩短，提供设备运行效率，每台烧结机具有独立的定位数据，使设备调试及参数修改简便化。

其工作过程全面自动化，从抓取模框、放置模框、冷却模框到放回模框，全过程自动完成，托盘上无模框或装满框时，机械手自动回到装载位；温度检测采用热电偶测温，设备能自动完成插装热电偶功能，从而减少工人的劳动强度，一个操作人员可以管理几套热压烧结系统的工作，提高了劳动生产率，降低生产成本。

其中，模框抓取机械手的坐标系定义，设备的运动由X轴、Y轴、Z轴、C轴和W轴组成。机械手X轴左右水平运动和Y轴前后运动用来进行模框抓取定位动作；Z轴上下运动，实现模框抓出和放进动作，其X、Y、Z轴由传动桁架控制动作；C轴为旋转轴，可在180度范围内做旋转运动，其由模框抓取装置控制动作。W轴为机械手及载具运动部分，实现机械手为热压烧结机分配模框及模框冷却位置定位，其由行走驱动组件控制动作，本申请用于坐标控制的共有5个伺服运动轴，其中模框抓取装置还包括有C1，即气动控制轴。

对于轴零点定义：

X轴零点位于X轴直线模组的中心位置，系统初始化机械抓手停止在此位置。

Y轴零点位置位于Y轴直线模组负方向前端，初始化时Y轴停在前端第一排模框的正上方。

Z轴的零点位于Z轴模组正方向最上方，初始化时机械手回到顶端。

C轴为旋转轴，零点位置位于机械手垂直向下位置，C轴可在正负90度范围旋转，系统初始化时机械手在此位置。

W轴零点位于W轴负方向端部，此位置同时为模框的装载位置。

C1轴为气动旋转轴，可以使机械手原位旋转。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，包括模框抓取机械手、热压烧结机和控制系统，所述热压烧结机为多台，并分别布设在所述模框抓取机械手的一侧或两侧；

其中，所述模框抓取机械手包括：

行走地轨；

底座，所述底座与所述行走地轨匹配设置，并沿所述行走地轨往复运动；

传动桁架，所述传动桁架为三维桁架，其包括X轴桁架、Y轴桁架和Z轴桁架；

模框抓取装置，所述模框抓取装置固定设置在传动桁架的动作端，所述传动桁架驱动所述模框抓取装置在X、Y、Z轴方向上动作；

和模框托盘，所述模框托盘匹配放置在所述底座上，且模框托盘与所述模框抓取装置对应设置；

烧结作业时，通过控制系统控制模框抓取装置抓取模框托盘上相应的待烧结金刚石刀头模框，并输送至相应的热压烧结机；烧结完成后，控制系统控制模框抓取装置将烧结后的金刚石刀头模框放置于相应的模框托盘上。

2.根据权利要求1所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述模框抓取装置包括：

安装座，所述安装座固定设置在传动桁架的动作端；

悬挂架，所述悬挂架与安装座之间设置有第一旋转组件，所述第一旋转组件驱动悬挂架相对于安装座回转动作；

和抓取组件，所述抓取组件与所述悬挂架之间设置有第二旋转组件，所述第二旋转组件驱动所述抓取组件相对于悬挂架回转动作，通过控制系统控制各热压烧结机的上、下料作业和烧结作业；

所述抓取组件包括支撑台、左右对应设置在所述支撑台下部两抓取臂、和驱动两所述抓取臂开合动作的抓取动力推杆，所述抓取臂顶部与支撑台之间设置有对应的滑动卡块和滑动卡轨，且在所述支撑台上设置有限位块。

3.根据权利要求2所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述抓取组件还包括防脱机构，所述防脱机构包括托板、导向滑轨、和驱动托板伸缩动作的伸缩动力推杆，所述托板滑动卡设在所述导向滑轨上，所述伸缩动力推杆和导向滑轨固定设置在其中一抓取臂上、或所述伸缩动力推杆和导向滑轨固定设置在支撑台上。

4.根据权利要求1所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述模框托盘包括托盘底板，所述托盘底板下部设置有下定位卡板，所述底座上设置有与下定位卡板对应的托盘定位块，所述托盘底板上部设置有上模框定位板，所述上模框定位板和托盘底板之间设置有支撑柱。

5.根据权利要求1所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述模框托盘上设置有识别码，所述模框抓取机械手还包括读码器，所述读码器读取识别码信息，并传递给所述控制系统，由控制系统控制各部件动作。

6.根据权利要求1所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述热压烧结机包括机架、烧结主机、清扫装置、模框冷却装置和热电偶送进装置。

7.根据权利要求6所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述清扫装置包括包括固定底板、设置在固定底板上的滑轨、滑块、清扫刮板和清扫动力推杆，所述清扫刮板固定设置在所述滑块上，且清扫刮板与所述石墨垫块对应设置，所述清扫动力推杆推动所述滑块往复动作。

8.根据权利要求6所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述模框冷却装置包括支座、下冷却板和上冷却板，所述下冷却板固定设置在所述支座上；所述上冷却板与支座之间设置有夹持动力推杆；所述上冷却板和所述下冷却板对应设置，模框夹持设置在所述上冷却板和下冷却板之间，所述下冷却板和上冷却板均包括壳体，所述壳体呈中空结构、或所述壳体内布设有冷却盘管，所述壳体上连接设置有进液管和出液管。

9.根据权利要求6所述的金刚石刀头自动热压烧结系统，其特征在于，所述测温热电偶自动送进装置包括定位臂和热电偶组件，所述定位臂与热压烧结机的模框对应定位，且在所述定位臂下部设置有定位动力推杆，所述定位动力推杆驱动定位臂升降动作；所述热电偶组件随所述定位臂同步升降动作，所述热电偶组件包括检测动力推杆和设置在检测动力推杆动作端的热电偶；由所述定位动力推杆推送所述定位臂与所述模框实现定位，且所述热电偶与待检测孔位相对应，由所述检测动力推杆推送所述热电偶至检测孔位，实现自动定位检测；

所述热电偶组件还包括缓冲机构，所述缓冲机构包括缓冲壳体、滑动设置在缓冲壳体内的顶推块、缓冲弹簧和检测传感器，所述热电偶与所述顶推块固定连接，所述检测动力推杆的活动端与缓冲壳体连接；由检测动力推杆动作驱动所述热电偶与待检测工件接触，并带动顶推块压缩缓冲弹簧，由检测传感器检测弹簧压缩并发出信号，停止检测动力推杆动作，实现热电偶与待检测工件的可靠接触；

所述热电偶组件与定位动力推杆之间设置有浮动机构，所述浮动机构包括设置在定位动力推杆的动作端的导向轴座，所述热电偶组件的后端与所述导向轴座枢接，所述热电偶组件的前端与导向轴座之间设置有弹性支撑件；正常情况下，所述弹性支撑件支撑所述热电偶组件保持水平状态，当所述热电偶组件前端受到向下作用力时，所述热电偶组件压缩弹性支撑件，并呈向下倾斜状态；

所述弹性支撑件包括导向杆和套设在导向杆上的支撑弹簧，所述导向杆穿过所述导向轴座，并在导向杆下端设置有与导向轴座对应的限位块，所述支撑弹簧撑设在所述导向轴座和热电偶组件之间。

10.一种金刚石刀头自动热压烧结方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一所述的金刚石刀头自动热压烧结装置进行的烧结方法，具体包括以下步骤：

a、初始化设备，根据烧结工艺参数，设置控制系统，并将排布有待烧结刀头模框的模框托盘放置在上料工位上；

b、启动设备，控制系统自动分配热压机，并根据热压烧结机相应工况的呼叫顺序，由控制系统控制所述模框抓取机械手抓取待烧结刀头模框，并依次送入指定的热压烧结机烧结；

c、待热压烧结机烧结完成后，发出烧结完成信号，由控制系统控制所述模框抓取机械手将已烧结刀头模框抓取并放回模框托盘，并将新的待烧结刀头模框送入热压烧结机烧结；

d、重复步骤c，进行循环烧结作业，根据模框托盘中的待烧结刀头模框数量和模框空位数量，即时更换模框托盘。