CN109807715A - 机械臂及铸件打磨系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化数控设备领域，尤其涉及一种机械臂及铸件打磨系统，灵活性高，可提高机械臂的使用精度，实现多角度的铸件打磨。一种机械臂，在现有SCARA机械臂的基础上增加了升降丝杠与平衡装置，提高了机械手臂在升降时的精度。一种铸件打磨系统，利用了上述机械臂，并通过可转动的磨头装置实现多角度打磨。

Description

机械臂及铸件打磨系统

技术领域

本发明涉及自动化数控设备领域，尤其涉及一种机械臂及铸件打磨系统。

背景技术

机械手臂是目前常用的一种常用的自动化设备，通过仿生学，模仿人类手臂，实现多自由度的运动。机械手臂通过设置驱动装置与检测装置，可以实现更为复杂的运动。但是当机械手臂的工作状态多为悬臂状，当末端夹持重物时，对前端产生较大扭矩，长时间运行会导致机械手臂的磨损严重，精度降低。

铸件在铸造完成后还不能直接投入使用，因为铸件边缘会存在无数的毛刺或锯齿，为了能让铸件外表更将光滑，适于使用，铸件在铸造完成后需要进行打磨。主要工作有清除浇口﹑冒口﹑拉筋和增肉﹐清除铸件黏砂和表面异物﹐铲磨割筋﹑披缝和毛刺等凸出物﹐以及打磨和精整铸件表面等。

在过去很长的时间里，由于劳动力成本低，环保不被重视，以及受技术所限。一直是人工手工打磨，劳动强度高、环境差。而且由于铸件的形状多种多样，结构复杂，表面和边缘需要打磨的位置较多，普通的机械设备还不足以代替人工进行复杂工件的打磨。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种机械臂及铸件打磨系统，灵活性高，可提高机械臂的使用精度，实现多角度的铸件打磨。

本发明提供方案如下：

一种机械臂，包括活动臂与底座，所述活动臂一端与底座连接，另一端为自由端，所述自由端用于连接夹具，所述活动臂与底座通过丝杠结构连接，活动臂可与底座作相对升降运动，活动臂还连接平衡装置。活动臂与底座之间可实现升降运动，平衡装置用于平衡掉活动臂的部分重力，由于活动臂采用悬臂结构，对丝杠产生的扭矩较大，设置平衡装置后可有效减少活动臂对丝杠产生的力矩，提高设备的精度及使用寿命。

优选的，所述平衡装置为平衡气缸，所述平衡气缸包括活塞杆与缸体，所述活塞杆与活动臂连接，所述缸体分别与底座保持相对固定。平衡气缸使用气压抵消掉活动臂的部分重量。

优选的，所述缸体内活塞杆的活塞下方气压大于活塞上方气压。活塞杆下方气压较大，对活动臂产生向上的力，平衡掉活动臂部分自身重量。

优选的，所述缸体设有进气口与排气口，进气口连接进气压力阀，排气口连接排气压力阀，所述进气压力阀连接气泵，所述进气口与排气口均与缸体的活塞下方连接。当丝杠带动活动臂上升时，缸体内活塞下方压力减小，小于进气临界值后进气压力阀打开，气泵向活塞下方充气，增加压力，即增加对活动臂向上的拉力，当丝杠带动活动臂下降时，缸体内压力增大，大于进气临界值后排气压力阀打开，使气体排出，减小缸体内活塞下方的气压，进而使缸体内的气压稳定在一定范围内。

优选的，进气压力阀的临界值小于排气压力阀的临界值。

优选的，所述自由端设有旋转座，所述旋转座通过电机驱动。旋转座用于连接夹具，通过电机带动旋转座转动，可使工件通过不同角度与磨头装置进行打磨。

优选的，所述自由端设置压紧装置，所述压紧装置包括压紧头与驱动装置。压紧装置用于压紧放置于自由端的工件，防止工件在运动过程中松动或错位。

优选的，所述驱动装置与压紧头之间设置连杆机构，所述连杆机构包括形成平行四边形的四连杆机构。连杆机构既能实现压紧头与工件之间的压紧操作，同时还可延长驱动装置与压紧头之间的距离，不妨碍工件的放置。

优选的，所述驱动装置为气缸。气缸的直线运动可通过连杆机构带动压紧头上升或下降。

优选的，所述压紧头包括可自由旋转的压杆。压杆可自由旋转，使压紧头的压紧不影响工件的转动。

优选的，所述活动臂为SCARA机械臂，包括第一活动臂与第二活动臂，所述第二活动臂一端与底座通过丝杠连接，另一端与第一活动臂转动连接，第一活动臂一端为自由端。SCARA机械臂可对工件进行多角度多位置的移动，配合磨头装置能实现工件的灵活打磨。

一种铸件打磨系统，是使用了上述机械臂，该系统还包括磨头装置，所述磨头装置包括磨头座与打磨头，所述磨头座与底座转动连接。磨头座的转动可改变磨头的打磨角度，增加对工件的打磨范围。

优选的，磨头座的旋转轴线与打磨头的旋转轴线垂直。

优选的，所述磨头座包括主磨头座与副磨头座，所述打磨头包括主打磨头与副打磨头，所述主打磨头与主磨头座转动连接，所述副磨头座设置在主磨头座上，与主磨头座转动连接，副打磨头与副磨头座转动连接。主打磨头与副打磨头分别对应打磨不同位置，副磨头座可转动角度，方便切换不同的打磨头进行工作。

优选的，所述副打磨头与主打磨头旋转轴线平行。两种不同的打磨头轴线平行，切换时便于控制。

优选的，所述副打磨头与主打磨头为直径不同的砂轮。不同直径的砂轮针对于打磨工件的不同位置，大直径的打磨头可对分型面或冒口进行打磨，小直径的打磨头可对型芯或沙眼等细小位置打磨。

优选的，所述副磨头座与主磨头座通过转向装置连接。转向装置控制副磨头座的转动。

优选的，所述转向装置为气缸。气缸反省速度快，可实现主打磨头与副打磨头的快速切换。

优选的，所述底座设有排料口，所述排料口连接排料仓，所述排料仓与底座滑动连接。排料口可将打磨时产生的废渣排至排料仓，并通过排料仓向外排出，保持了工作现场的清洁。

本发明包括以下有益效果：

1.平衡装置可平衡掉活动臂的部分重量，减少对丝杆产生的力矩，提高加工精度，延长使用寿命；

2.磨头座可旋转，且包括主打磨头与副打磨头，能进行多角度打磨，且能够针对不同位置进行打磨；

3.压紧装置可实现工件的压紧，同时不影响工件的打磨过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是铸件打磨系统结构示意图；

图2是机械臂结构示意图；

图3是压紧装置压紧状态示意图；

图4是压紧装置松开状态示意图；

图5是磨头装置转动示意图；

图6是副磨头座转动示意图；

图7是本发明外观结构示意图；

图中，1-活动臂，2-磨头装置，3-丝杠，4-平衡装置，5-压紧装置，6-底座，11-第一活动臂，12-第二活动臂，13-升降座，14-丝母，15-旋转电机，21-主磨头座，22-副磨头座，23-主打磨头，24-副打磨头，25-转向气缸，41-活塞杆，42-缸体，51-压紧头，52-压杆，53-压紧气缸，54-连杆机构，61-排料口，62-排料仓，63-可调支脚，64-推拉门，65-控制板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1、图2所示，本实施例中公开了一种机械臂，包括活动臂1与底座6，活动臂1与底座6通过丝杠3连接，活动臂1可进行升降运动。

活动臂1为SCARA机械臂，包括第一活动臂11、第二活动臂12与升降座13，第一活动臂11、第二活动臂12与升降座13依次转动连接，且旋转平面相互平行或共面，连接处均设置驱动电机。升降座13与丝杠3通过丝母14连接。第一活动臂11远离升降座13的一端为自由端，自由端可与工件夹具连接，自由端放置工件夹具的位置设有旋转电机15。

活动臂1与底座6还通过平衡装置4连接，平衡装置4为气缸，包括活塞杆41与缸体42，活塞杆41与缸体42分别与活动臂1及底座6固定连接。缸体42设有进气口与排气口，进气口设置进气压力阀，排气口设置排气压力阀。进气压力阀的临界值小于排气压力阀的临界值。

如图3所示，第一活动臂11设有压紧装置4。压紧装置5包括用于压紧工件的压紧头51，压紧头51包括可自由旋转的压杆52。压紧头51通过压紧气缸53驱动，且通过连杆机构54与压紧气缸53连接。连杆装置54包括一组平行四边形连杆机构。压杆52下压时与旋转电机15的主轴同轴，压紧头51设有螺纹调节结构，可调整压杆52的高度，在加工不同高度的工件时始终保持压杆52与旋转电机15同轴。

如图1，图7所示，底座6设有排料口61，排料口61位于磨头装置2下方，排料口61下方设有可抽出的排料仓62。底座6底部设有可调支脚63，底座6上方设有外壳，外壳设有推拉门64和控制板65。

实施例二

本实施例中还公开了一种铸件打磨系统，该系统使用了上述的机械臂，还包括磨头装置2，磨头装置2设置在底座6上，磨头装置2包括主磨头座21、副磨头座22、主打磨头23与副打磨头24，主磨头座21与底座6转动连接，副磨头座22与主磨头座21转动连接，且上述两转动连接的旋转轴线相互垂直。主打磨头23与主磨头座21转动连接，副打磨头24与副磨头座22转动连接，上述两转动连接的旋转轴线平行，且与主磨头座21的旋转轴线垂直。主打磨头23与副打磨头24为直径、规格不同的砂轮。副磨头座22的转动通过转向气25缸控制。

本发明工作原理如下

如图5所示，主磨头座21可整体进行绕X轴的旋转，带动主打磨头23、副磨头座22及副打磨头24一同运动，进行多角度打磨。

如图6所示，副磨头座22可通过转向气缸25驱动，与主磨头座21发生绕Y轴的转动，调整主打磨头23与副打磨头24之间的相对位置关系。

如图2所示，丝杆3可驱动活动臂1整体进行升降运动，活动臂1还连接有平衡装置4，平衡装置4的活塞杆41与活动臂1连接。当丝杠3带动活动臂1上升时，缸体42内活塞下方压力减小，小于进气临界值后进气压力阀打开，气泵向活塞下方充气，增加压力，即增加对活动臂1向上的拉力，当丝杠3带动活动臂1下降时，缸体42内压力增大，大于进气临界值后排气压力阀打开，使气体排出，减小缸体42内活塞下方的气压，进而使缸体42内的气压稳定在一定范围内。

如图3所示，压紧气缸53向外顶出时可通过连杆机构54驱动压紧头51向下压紧工件；

如图4所示，压紧气缸53向回收缩时可通过连杆机54构驱动压紧头51向上抬起，释放工件。

当工件通过夹具安装在活动臂1自由端时，活动臂1与丝杠3相互配合可实现立体空间内的多位置移动，使工件能移动到任意位置。活动臂1自由端的旋转电机15可带动工件旋转，调整工件角度。压紧装置5保证了工件的压紧状态，且不妨碍工件的旋转。主磨头座21可旋转，调整不同的打磨角度，副磨头座22的旋转可切换不同的打磨头进行工作。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.机械臂，包括活动臂(1)与底座(6)，所述活动臂(1)一端与底座(6)连接，另一端为自由端，所述自由端用于连接夹具，其特征在于：所述活动臂(1)与底座(6)通过丝杠结构连接，活动臂(1)可与底座(6)作相对升降运动，活动臂(1)还连接平衡装置(4)。

2.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于：所述平衡装置(4)为平衡气缸，所述平衡气缸包括活塞杆(41)与缸体(42)，所述活塞杆(41)与活动臂(1)连接，所述缸体(42)分别与底座(6)保持相对固定。

3.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于：所述缸体(42)内活塞杆(41)的活塞下方气压大于活塞上方气压。

优选的，所述缸体(42)设有进气口与排气口，进气口连接进气压力阀，排气口连接排气压力阀，所述进气压力阀连接气泵，所述进气口与排气口均与缸体的活塞下方连接。

4.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于：所述自由端设有旋转座，所述旋转座通过电机驱动。

5.根据权利要求1或4所述的机械臂，其特征在于：所述自由端设置压紧装置(5)，所述压紧装置(5)包括压紧头(51)与驱动装置。

优选的，所述驱动装置与压紧头(51)之间设置连杆机构(54)，所述连杆机构(54)包括形成平行四边形的四连杆机构。

优选的，所述驱动装置为气缸。

优选的，所述压紧头(51)包括可自由旋转的压杆(52)。

6.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于：所述活动臂为SCARA机械臂，包括第一活动臂(11)与第二活动臂(12)，所述第二活动臂(12)一端与底座(6)通过丝杠(3)连接，另一端与第一活动臂(11)转动连接，第一活动臂一端为自由端。

7.一种使用了权利要求1-6任一权利要求所述机械臂的铸件打磨系统，其特征在于：该系统还包括磨头装置，所述磨头装置包括磨头座与打磨头，所述打磨头与磨头座转动连接，所述磨头座与底座(6)转动连接。

优选的，所述磨头座与底座(6)转动连接，磨头座的旋转轴线与打磨头的旋转轴线垂直。

8.根据权利要求7所述的铸件打磨系统，其特征在于：所述磨头座包括主磨头座(21)与副磨头座(22)，所述打磨头包括主打磨头(23)与副打磨头(24)，所述主打磨头(23)与主磨头座(21)转动连接，所述副磨头座(22)设置在主磨头座(21)上，与主磨头座(21)转动连接，副打磨头(24)与副磨头座(22)转动连接。

优选的，所述副打磨头(24)与主打磨头(22)旋转轴线平行。

优选的，所述副打磨头(24)与主打磨头(22)为直径不同的砂轮。

优选的，所述副磨头座(22)与主磨头座(11)通过转向装置连接。

优选的，所述转向装置为气缸。

9.根据权利要求7所述的铸件打磨系统，其特征在于：所述底座(6)设有排料口(61)，所述排料口(61)连接排料仓(62)，所述排料仓(62)与底座(6)滑动连接。