CN110773730A - 一种自动浇注机械手及浇注方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动浇注机械手及浇注方法，属于浇注技术领域。它包括基座，基座包括第一回转台，第一回转台控制基座转动；举升机构，举升机构与基座相连；摆动机构，摆动机构与举升机构远离基座的一端相连，摆动机构远离举升机构的一端为自由端；浇注机构，浇注机构与摆动机构相连接，浇注机构包括第二回转台，第二回转台与摆动机构自由端相连；电气液压控制机构，电气液压控制机构包括液压站、电控箱以及距离感测组件，液压站与第一回转台、举升机构、摆动机构以及第二回转台分别连接，电控箱分别与液压站以及距离感测组件电连接；不需要使用人工，使用简单，浇注效率高。

Description

一种自动浇注机械手及浇注方法

技术领域

本发明属于浇注技术领域，更具体地说，涉及一种自动浇注机械手及浇注方法。

背景技术

浇注是指把熔融金属、混凝土等注入模具，进行金属部件的铸造或水泥板及混凝土建筑的成型的动作，是冶金行业中经常使用工艺步骤。在设备条件一定和冶炼钢种确定时，浇注工艺是十分重要的。浇注工艺中最重要的两个工艺参数就是浇注温度与浇注速度。它决定钢锭的表面质量，如冒口的收缩、气体逸出与夹杂物的上浮、钢的偏析、疏松、缩孔等质量问题。在进行较大部件的浇注时，可采用天车吊包的形式进行浇注，当浇注的部件结构较为复杂，尺寸较小，使用天车吊包将对浇注带来不便，不利于浇注的有序进行，同时浇注由于不具备灵活性，不能实现多部件的连续浇注。为了更加方便的完成部件的浇注过程，亟需一种更灵活便捷的解决方式。

现有技术中，中国专利申请号为：201520767310.6，申请日为：2015.09.30的“一种熔模铸造用辅助浇注机械手”，其包括地轨、移动小车、安装在移动小车上的单臂机械手，单臂机械手包括立柱、液压油缸、连杆机构、吊杆、浇包夹具、翻转把手，立柱通过轴承安装在移动小车的中心，液压油缸安装在立柱的上端，液压油缸的活塞杆通过连杆机构连接竖直设置的吊杆，活塞杆上下运动带动吊杆随之上下运动，吊杆的下方固定设置一安装架，浇包夹具通过一水平设置的旋转轴连接在安装架上，旋转轴的另一端连接手动转动旋转轴的翻转把手。该机械手的移动小车可以沿地轨移动，采用电磁固定，方便的停留在需要的工位位置，可以供多台熔化炉使用；但需要在浇注场地上设置轨道，对场地要求相对较高。

中国专利申请号为：201720532314.5，申请日为：2017.05.13的“一种浇注机械臂”，其包括立柱，立柱上设有与立柱水平转动连接的连接臂，连接臂一端设有电机，连接臂另一端水平铰接有升降板，升降板相对连接臂的另一端铰接有固定座，定座上设有第一转轮；连接臂靠近升降板的上端设有竖直支架，竖直支架上端设有第二转轮，电机的出轴套设有卷线架，卷线架上设有牵引绳，牵引绳依次绕过第二转轮、第一转轮后再固定在竖直支架上；固定座下方水平转动连接有转臂，转臂相对固定座的另一端旋转连接有桶架，桶架内设有浇注桶，桶架至少一侧设有旋转把手。通过调节连接臂以及转臂，使得桶架上的浇注桶就可以有更广的调节范围；但该机械臂行程不能满足多工位的连续化浇注工作。

中国专利申请号为：201210109640.7，申请日为：2012.04.13的“多臂式机械手浇注机”，其包括支座、机架、动力装置、连杆组和操作部，机架固定在支座上端，机架可绕与支座的固定端360°旋转；机架上设有水平滑道和竖直滑道，水平滑道上设有滑块I，竖直滑道上设有滑块II，滑块II与动力装置相连，动力装置固定在所述机架上；滑块I和滑块II上活动链接有连杆组，操作部包括铁水包架、翻转装置和手轮，翻转装置的上端与连杆组活动连接，翻转装置可绕与连杆组的固定端360°旋转，翻转装置的左右两端分别固定有手轮和铁水包架。该多臂式机械手浇注机采用了杆机构，能够缩短移动铁水包的时间，降低工人的劳动强度，提高生产效率；但利用其进行浇注过程中不易进行直线式浇注，很难在直线式多工位连续化浇注中使用。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有不易实现多工位连续化直线式浇注的问题，本发明提供一种自动浇注机械手；通过回转部件控制机械手的角度，举升机构和摆动机构控制位置，距离感测组件测定距离，结构简单，使用方便。

本发明的另一目的在于提供一种自动浇注机械手的浇注方法，利用自动浇注机械手的结构特点，结合自身浇注过程中的浇注需求，通过简单的距离测试和相应的计算，并通过电控箱的控制，实现了直线上不同浇注点的连续化浇注，不需要使用人工，使用简单，浇注效率高。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种自动浇注机械手，包括基座，所述基座包括第一回转台，所述第一回转台控制基座转动；

举升机构，所述举升机构与基座相连；

摆动机构，所述摆动机构与举升机构远离基座的一端相连，摆动机构远离举升机构的一端为自由端；

浇注机构，所述浇注机构与摆动机构相连接，浇注机构包括第二回转台，所述第二回转台与摆动机构自由端相连；

电气液压控制机构，所述电气液压控制机构包括液压站、电控箱以及距离感测组件，所述液压站与第一回转台、举升机构、摆动机构以及第二回转台分别连接，所述电控箱分别与液压站以及距离感测组件电连接。

作为本发明的进一步说明，所述基座还包括安装底座、立柱，所述第一回转平台一侧安装在安装底座上，另一侧连接有立柱。

作为本发明的进一步说明，所述举升机构包括第一升降杆、第二升降杆、第一固定端以及第二固定端，所述第一固定端置于立柱远离第一回转平台的一端，第一固定端上转动连接有第一升降杆以及第二升降杆，所述第一升降杆和第二升降杆远离第一固定端的一端与第二固定端转动连接；所述第一升降杆与第二升降杆等长，且平行连接在第一固定端和第二固定端上。

作为本发明的进一步说明，所述举升机构还包括举升油缸，所述举升油缸一端连接在立柱上，另一端连接在第二升降杆上，举升油缸与液压站通过导管连接。

作为本发明的进一步说明，所述摆动机构包括摆动油缸以及摆动工作臂，所述摆动油缸一端与第二固定端连接，另一端与摆动工作臂连接，摆动油缸与液压站通过导管连接。

作为本发明的进一步说明，所述浇注机构还包括固定块以及支撑杆，所述固定块一侧连接在摆动工作臂远离第二固定端的一端，另一侧连接第二回转台，所述第二回转台上设置有支撑杆，所述支撑杆的数量为两根以上。

作为本发明的进一步说明，所述电气液压控制机构还包括电液比例阀组，所述电液比例阀组与电控箱电连接，电液比例阀组与液压站连接。

作为本发明的进一步说明，所述距离感测组件包括第一信号器以及第二信号器，所述第一信号器设置在基座上，所述第二信号器设置在摆动工作臂靠近浇注机构的一端，第一信号器和第二信号器之间形成信号连接，第一信号器与第二信号器分别与电控箱电连接。

作为本发明的进一步说明，所述第一信号器为信号接收端，所述第二信号器为信号发射端；所述信号发射端发射电磁波或声波，所述信号接收端接收电磁波或声波。

本发明的一种自动浇注机械手的浇注方法，包括以下步骤：

S1、将自动浇注机械手安装在设置有熔炉和模具区的场地，在支撑杆上放置浇注料斗；

S2、电控箱控制通过电液比例阀组控制液压站，液压站控制第一回转台转动，调整自动浇注机械手与熔炉之间的角度；

S3、第一升降杆、第二升降杆、第一固定端以及第二固定端组成四连杆，液压站控制举升油缸上升或下降，举升油缸带动四连杆上升或下降，在上升和下降的过程中调节浇注料斗与熔炉之间的水平距离；

S4、液压站控制摆动油缸摆动，摆动油缸带动摆动工作臂摆动，摆动工作臂摆动的过程中调节浇注料斗与熔炉之间的垂直距离；

S5、液压站控制第一回转台转动，调整由于摆动工作臂摆动造成的角度偏差，浇注料斗取料；

S6、液压站控制第一回转台转动，模具区为直线形，浇注料斗与基座之间的连线与模具区垂直时，第一回转台停止转动，该点记为初始点，信号发射端发射信号，信号接收端接收信号，并将相应信息传送给电控箱，电控箱记录信号发射端与信号接收端之间的距离为a；

S7、第一回转台转动，位于摆动工作臂靠近固定块一端的第二信号器，记录第二信号器位置的实时点与初始点之间的距离为b，同时信号发射端不断向信号接收端发射信号，信号发射端与信号接收端之间的实时距离记为c，电控箱通过已知的作为直角边数值a以及实际测量的作为直角边的数值b，通过直角三角形计算公式a2+b2＝c2，得到理论斜边数值c，并将理论斜边数值与实测斜边数值c进行对比，确定自动浇注机械手的移动方向和距离；

S8、在自动浇注机械手运动过程中，信号发射端不断向信号接收端发射信号获取实测斜边值c，第二信号器不断获得实测直角边b，电控箱不断计算出理论斜边值c，并对自动浇注机械手的移动方向和距离进行不断校正，直至行驶至浇注点；

S9、第二回转台转动，支撑杆带动浇注料斗翻转，浇注料斗将浇注液倒入浇注点中，完成浇注点浇注，

S10、重复步骤S7-S9，直至完成浇注工作。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明一种自动浇注机械手，基座用于为自动浇注机械手提供支撑，基座上的第一回转台控制自动浇注机械手转动，调控方向，为连续化多工位浇注提供基础，自动浇注机械手在取浇注液体以及进行不同工位的浇注过程中，基座无需移动，举升机构与基座相连，可以调节自动浇注机械手的高度，摆动机构进一步调整自动浇注机械手的位置和距离，浇注机构实现不同工位浇注点的浇注工作，电气液压控制机构通过距离感测组件获取信息，电控箱对信息进行处理并下发控制指令，液压站实现对自动浇注机械手各个部件的控制；

(2)本发明一种自动浇注机械手，基座底部为安装底座，在整个浇注过程中，自动浇注机械手可以保持基座位置的不变，若保持基座位置的不变，则需要利用安装座将自动浇注机械手安装在地面上，以保证其稳定性，第一回转台远离地面的一侧连接立柱，立柱为自动浇注机械手提供竖直高度，使得举升机构有一定的工作空间；

(3)本发明一种自动浇注机械手，举升机构中的第一升降杆、第二升降杆、第一固定端以及第二固定端构成四连杆，四连杆在工作过程中既可以改变自动浇注机械手的高度又能改变其水平长度，实现一个平面内位置的调整；

(4)本发明一种自动浇注机械手，第一升降杆与第二升降杆等长，且平行连接在第一固定端和第二固定端上，根据四边形一对边平行且相等，举升机构的四连杆实际构成了平行四边形，平行四边形一条边固定(第一固定端)，则在使用该四连杆的过程中，稳定性更高，更利用调节使用；

(5)本发明一种自动浇注机械手，举升油缸由液压站进行控制，一端与立柱连接，另一端与第二连接杆连接，由于立柱不能移动，在举升油缸运动的过程中会带动第二升降杆所在的四连杆运动，在运动的过程中第二固定端保持与第一固定端平行，在只有四连杆运动的情况下，能够保证第二固定端与竖直平面之间的夹角角度不变，方便进行距离的调整和计算；

(6)本发明一种自动浇注机械手，摆动油缸安装在第二固定端上，通过液压站的控制，以第二固定端为圆心进行摆动，在摆动的过程中，摆动工作臂为定长，即摆动工作臂远离第二固定端的一端在圆周上运动，摆动工作臂在运动的过程中同时伴随着与竖直方向的夹角角度以及水平方向和竖直方向位置坐标的变化，更能够适应生产的需求；

(7)本发明一种自动浇注机械手，在摆动工作臂调整角度之后，浇注机构上支撑杆连接的浇注料斗与竖直方向呈现一定偏转角度，为避免浇注料斗中的浇注液在非浇注点流出，在摆动工作臂摆动的过程中，第二回转台需要进行转动微调，摆动工作臂上设置的固定块便于第二回转台与其建立连接，支撑杆用于保持和改变浇注料斗的状态，可根据浇注料斗的结构进行选择；

(8)本发明一种自动浇注机械手，在电控箱与液压站之间设置电液比例阀组，使得控制的精度更高，实现对自动浇注机械臂的精准化控制；

(9)本发明一种自动浇注机械手，通过第一信号器与第二信号器之间建立的信号连接测定两个信号器之间的距离，并将相应的数据传输给电控箱，由电控箱对数据进行处理，得到结果，并下发下一步的工作指令，第一信号器可以为信号发射端也可以为信号接收端，对于距离的测定无影响，信号优选为电磁波或声波，使用方式简单，能实时进行检测；

(10)本发明的一种自动浇注机械手的浇注方法，利用自动浇注机械手的结构特点，结合自身浇注过程中的浇注需求，通过简单的距离测试和相应的计算，并通过电控箱的控制，实现了直线上不同浇注点的连续化浇注，不需要使用人工，使用简单，浇注效率高。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明实施例1的浇注机械手侧面结构示意图；

图2为本发明实施例1的浇注机械手整体结构示意图；

图3为本发明实施例2的浇注机械手侧面结构示意图；

图4为本发明实施例2的浇注机械手整体结构示意图；

图5为本发明实施例3的浇注机械手侧面结构示意图；

图6为本发明实施例3的浇注机械手整体结构示意图；

图7为本发明实施例4的浇注机械手浇注过程的俯视图；

图8为本发明实施例4的浇注机械手浇注过程的整体结构示意图。

附图中：

10、基座；11、安装底座；12、第一回转台；13、立柱；14、摆放平台；

20、举升机构；21、第一升降杆；22、第二升降杆；23、第一固定端；24、第二固定端；25、举升油缸；

30、摆动机构；31、摆动油缸；32、摆动工作臂；

40、浇注机构；41、第二回转台；42、固定块；43、支撑杆；

50、电气液压控制机构；51、液压站；52、电液比例阀组；53、电控箱；54、第一信号器；55、第二信号器；56、UWB信号处理器；

60、浇注料斗。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种自动浇注机械手与包括基座10、举升机构20、摆动机构30、浇注机构40以及电气液压控制机构50，基座10、举升机构20、摆动机构30以及浇注机构40按顺序相连。基座10用于为自动浇注机械手提供支撑，举升机构20与基座10相连，可以调节自动浇注机械手的高度，摆动机构30进一步调整自动浇注机械手的位置和距离，浇注机构40实现不同工位浇注点的浇注工作，电气液压控制机构50用于控制整个机械手。

基座10包括安装底座11、第一回转台12、立柱13以及摆放平台14，第一回转台12位于安装底座11和立柱13之间，摆放平台14位于立柱13或第一回转台12的一侧。基座10上的第一回转台12控制自动浇注机械手转动，调控方向，为连续化多工位浇注提供基础，自动浇注机械手在取浇注液体以及进行不同工位的浇注过程中，基座10无需移动。基座10底部为安装底座11，在整个浇注过程中，自动浇注机械手可以保持基座10位置的不变，若保持基座10位置的不变，则需要利用安装座将自动浇注机械手安装在地面上，以保证其稳定性，第一回转台12远离地面的一侧连接立柱13，立柱13为自动浇注机械手提供竖直高度，使得举升机构20有一定的工作空间。在使用过程中，摆放平台14的设置可放置电气液压控制机构50中的部件，减少电气液压控制机构50与机械手其他部件之间的传输距离，减少投入。

举升机构20包括第一升降杆21、第二升降杆22、第一固定端23、第二固定端24以及举升油缸25；第一固定端23置于立柱13远离第一回转平台的一端，第一固定端23上转动连接有第一升降杆21以及第二升降杆22，第一升降杆21和第二升降杆22远离第一固定端23的一端与第二固定端24转动连接；第一升降杆21与第二升降杆22等长，且平行连接在第一固定端23和第二固定端24上；举升油缸25一端连接在立柱13上，另一端连接在第二升降杆22上。举升机构20中的第一升降杆21、第二升降杆22、第一固定端23以及第二固定端24构成四连杆，四连杆在工作过程中既可以改变自动浇注机械手的高度又能改变其水平长度，实现一个平面内位置的调整；第一升降杆21与第二升降杆22等长，且平行连接在第一固定端23和第二固定端24上，根据四边形一对边平行且相等，举升机构20的四连杆实际构成了平行四边形，平行四边形一条边固定(第一固定端23)，则在使用该四连杆的过程中，稳定性更高，更利用调节使用。由于立柱13不能移动，在举升油缸25运动的过程中会带动第二升降杆22所在的四连杆运动，在运动的过程中第二固定端24保持与第一固定端23平行，在只有四连杆运动的情况下，能够保证第二固定端24与竖直平面之间的夹角角度不变，方便进行距离的调整和计算。如图5和图6所示，第二升降杆22由于受力原因，外轮廓未设置成直线形状，但整体上四连杆还是平行四边形，作为较优的实施方式，仍可方便的计算出其偏转的距离。

摆动机构30包括摆动油缸31以及摆动工作臂32，摆动油缸31一端与第二固定端24连接，另一端与摆动工作臂32连接。摆动油缸31安装在第二固定端24上，以第二固定端24为圆心进行摆动，在摆动的过程中，摆动工作臂32为定长，即摆动工作臂32远离第二固定端24的一端在圆周上运动，摆动工作臂32在运动的过程中同时伴随着与竖直方向的夹角角度以及水平方向和竖直方向位置坐标的变化，更能够适应生产的需求。

浇注机构40包括第二回转台41、固定块42以及支撑杆43，固定块42一侧连接在摆动工作臂32远离第二固定端24的一端，另一侧连接第二回转台41，第二回转台41上设置有支撑杆43，所述支撑杆43的数量为两根以上，本实施例的支撑杆43为两根。在摆动工作臂32调整角度之后，浇注机构40上支撑杆43连接的浇注料斗与竖直方向呈现一定偏转角度，为避免浇注料斗中的浇注液在非浇注点流出，在摆动工作臂32摆动的过程中，第二回转台41需要进行转动微调，摆动工作臂32上设置的固定块42便于第二回转台41与其建立连接，支撑杆43用于保持和改变浇注料斗的状态，可根据浇注料斗的结构进行选择。

电气液压控制机构50包括液压站、电液比例阀组52、电控箱53，电控箱53与电液比例阀组52通过导线电连接，电液比例阀组52与液压站之间连接。在电控箱53与液压站之间设置电液比例阀组52，使得控制的精度更高，实现对自动浇注机械臂的精准化控制。液压站、电液比例阀组52以及电控箱53放置在摆放平台14上，电气液压控制机构50通过距离感测组件获取信息，电控箱53对信息进行处理并下发控制指令，液压站实现对自动浇注机械手各个部件的控制。液压站分别与第一回转台12、第二回转台41、举升油缸25以及摆动油缸31通过导管连接。电控箱53外部可设置控制器，控制器设置控制按钮，通过认为调控控制按钮，控制按钮将信息传输给电控箱53，电控箱53控制电液比例阀组52来控制液压站，使得第一回转台12、第二回转台41、举升油缸25以及摆动油缸31工作，进而实现对模具的浇注。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例的一种自动浇注机械手与包括基座10、举升机构20、摆动机构30、浇注机构40以及电气液压控制机构50，基座10、举升机构20、摆动机构30以及浇注机构40按顺序相连。基座10用于为自动浇注机械手提供支撑，举升机构20与基座10相连，可以调节自动浇注机械手的高度，摆动机构30进一步调整自动浇注机械手的位置和距离，浇注机构40实现不同工位浇注点的浇注工作，电气液压控制机构50用于控制整个机械手。

基座10包括安装底座11、第一回转台12、立柱13以及摆放平台14，第一回转台12位于安装底座11和立柱13之间，摆放平台14位于立柱13或第一回转台12的一侧。基座10上的第一回转台12控制自动浇注机械手转动，调控方向，为连续化多工位浇注提供基础，自动浇注机械手在取浇注液体以及进行不同工位的浇注过程中，基座10无需移动。基座10底部为安装底座11，在整个浇注过程中，自动浇注机械手可以保持基座10位置的不变，若保持基座10位置的不变，则需要利用安装座将自动浇注机械手安装在地面上，以保证其稳定性，第一回转台12远离地面的一侧连接立柱13，立柱13为自动浇注机械手提供竖直高度，使得举升机构20有一定的工作空间。在使用过程中，摆放平台14的设置可放置电气液压控制机构50中的部件，减少电气液压控制机构50与机械手其他部件之间的传输距离，减少投入。

举升机构20包括第一升降杆21、第二升降杆22、第一固定端23、第二固定端24以及举升油缸25；第一固定端23置于立柱13远离第一回转平台的一端，第一固定端23上转动连接有第一升降杆21以及第二升降杆22，第一升降杆21和第二升降杆22远离第一固定端23的一端与第二固定端24转动连接；第一升降杆21与第二升降杆22等长，且平行连接在第一固定端23和第二固定端24上；举升油缸25一端连接在立柱13上，另一端连接在第二升降杆22上。举升机构20中的第一升降杆21、第二升降杆22、第一固定端23以及第二固定端24构成四连杆，四连杆在工作过程中既可以改变自动浇注机械手的高度又能改变其水平长度，实现一个平面内位置的调整；第一升降杆21与第二升降杆22等长，且平行连接在第一固定端23和第二固定端24上，根据四边形一对边平行且相等，举升机构20的四连杆实际构成了平行四边形，平行四边形一条边固定(第一固定端23)，则在使用该四连杆的过程中，稳定性更高，更利用调节使用。由于立柱13不能移动，在举升油缸25运动的过程中会带动第二升降杆22所在的四连杆运动，在运动的过程中第二固定端24保持与第一固定端23平行，在只有四连杆运动的情况下，能够保证第二固定端24与竖直平面之间的夹角角度不变，方便进行距离的调整和计算。如图5和图6所示，第二升降杆22由于受力原因，外轮廓未设置成直线形状，但整体上四连杆还是平行四边形，作为较优的实施方式，仍可方便的计算出其偏转的距离。

摆动机构30包括摆动油缸31以及摆动工作臂32，摆动油缸31一端与第二固定端24连接，另一端与摆动工作臂32连接。摆动油缸31安装在第二固定端24上，以第二固定端24为圆心进行摆动，在摆动的过程中，摆动工作臂32为定长，即摆动工作臂32远离第二固定端24的一端在圆周上运动，摆动工作臂32在运动的过程中同时伴随着与竖直方向的夹角角度以及水平方向和竖直方向位置坐标的变化，更能够适应生产的需求。

浇注机构40包括第二回转台41、固定块42以及支撑杆43，固定块42一侧连接在摆动工作臂32远离第二固定端24的一端，另一侧连接第二回转台41，第二回转台41上设置有支撑杆43，所述支撑杆43的数量为两根以上，本实施例的支撑杆43为两根。在摆动工作臂32调整角度之后，浇注机构40上支撑杆43连接的浇注料斗与竖直方向呈现一定偏转角度，为避免浇注料斗中的浇注液在非浇注点流出，在摆动工作臂32摆动的过程中，第二回转台41需要进行转动微调，摆动工作臂32上设置的固定块42便于第二回转台41与其建立连接，支撑杆43用于保持和改变浇注料斗的状态，可根据浇注料斗的结构进行选择。

电气液压控制机构50包括液压站、电液比例阀组52、电控箱53以及UWB信号处理器56，电控箱53分别与UWB信号处理器56以及电液比例阀组52通过导线电连接，电液比例阀组52与液压站之间连接。在电控箱53与液压站之间设置电液比例阀组52，使得控制的精度更高，实现对自动浇注机械臂的精准化控制。液压站、电液比例阀组52以及电控箱53放置在摆放平台14上，电气液压控制机构50通过距离UWB信号处理器56获取其所在点的位置信息，电控箱53对信息进行处理并下发控制指令，液压站实现对自动浇注机械手各个部件的控制。液压站分别与第一回转台12、第二回转台41、举升油缸25以及摆动油缸31通过导管连接。在进行浇注之前，先在电控箱53中预先设定浇注料斗的浇注轨迹，通过UWB信号处理器56先向附近的基站发出信号并接收基站返回的信号，UWB信号处理器56获取当前的位置信息，并将位置信息传输给电控箱53，电控箱53对当前位置信息与预先设定浇注料斗的浇注轨迹进行拟合对比，并调节浇注料斗的位置(具体可参照室内无人机的UWB定位)。

实施例3

如图5和图6所示，本实施例的一种自动浇注机械手与包括基座10、举升机构20、摆动机构30、浇注机构40以及电气液压控制机构50，基座10、举升机构20、摆动机构30以及浇注机构40按顺序相连。基座10用于为自动浇注机械手提供支撑，举升机构20与基座10相连，可以调节自动浇注机械手的高度，摆动机构30进一步调整自动浇注机械手的位置和距离，浇注机构40实现不同工位浇注点的浇注工作，电气液压控制机构50用于控制整个机械手。

基座10包括安装底座11、第一回转台12、立柱13以及摆放平台14，第一回转台12位于安装底座11和立柱13之间，摆放平台14位于立柱13或第一回转台12的一侧。基座10上的第一回转台12控制自动浇注机械手转动，调控方向，为连续化多工位浇注提供基础，自动浇注机械手在取浇注液体以及进行不同工位的浇注过程中，基座10无需移动。基座10底部为安装底座11，在整个浇注过程中，自动浇注机械手可以保持基座10位置的不变，若保持基座10位置的不变，则需要利用安装座将自动浇注机械手安装在地面上，以保证其稳定性，第一回转台12远离地面的一侧连接立柱13，立柱13为自动浇注机械手提供竖直高度，使得举升机构20有一定的工作空间。在使用过程中，摆放平台14的设置可放置电气液压控制机构50中的部件，减少电气液压控制机构50与机械手其他部件之间的传输距离，减少投入。

举升机构20包括第一升降杆21、第二升降杆22、第一固定端23、第二固定端24以及举升油缸25；第一固定端23置于立柱13远离第一回转平台的一端，第一固定端23上转动连接有第一升降杆21以及第二升降杆22，第一升降杆21和第二升降杆22远离第一固定端23的一端与第二固定端24转动连接；第一升降杆21与第二升降杆22等长，且平行连接在第一固定端23和第二固定端24上；举升油缸25一端连接在立柱13上，另一端连接在第二升降杆22上。举升机构20中的第一升降杆21、第二升降杆22、第一固定端23以及第二固定端24构成四连杆，四连杆在工作过程中既可以改变自动浇注机械手的高度又能改变其水平长度，实现一个平面内位置的调整；第一升降杆21与第二升降杆22等长，且平行连接在第一固定端23和第二固定端24上，根据四边形一对边平行且相等，举升机构20的四连杆实际构成了平行四边形，平行四边形一条边固定(第一固定端23)，则在使用该四连杆的过程中，稳定性更高，更利用调节使用。由于立柱13不能移动，在举升油缸25运动的过程中会带动第二升降杆22所在的四连杆运动，在运动的过程中第二固定端24保持与第一固定端23平行，在只有四连杆运动的情况下，能够保证第二固定端24与竖直平面之间的夹角角度不变，方便进行距离的调整和计算。如图5和图6所示，第二升降杆22由于受力原因，外轮廓未设置成直线形状，但整体上四连杆还是平行四边形，作为较优的实施方式，仍可方便的计算出其偏转的距离。

摆动机构30包括摆动油缸31以及摆动工作臂32，摆动油缸31一端与第二固定端24连接，另一端与摆动工作臂32连接。摆动油缸31安装在第二固定端24上，以第二固定端24为圆心进行摆动，在摆动的过程中，摆动工作臂32为定长，即摆动工作臂32远离第二固定端24的一端在圆周上运动，摆动工作臂32在运动的过程中同时伴随着与竖直方向的夹角角度以及水平方向和竖直方向位置坐标的变化，更能够适应生产的需求。

浇注机构40包括第二回转台41、固定块42以及支撑杆43，固定块42一侧连接在摆动工作臂32远离第二固定端24的一端，另一侧连接第二回转台41，第二回转台41上设置有支撑杆43，所述支撑杆43的数量为两根以上，本实施例的支撑杆43为两根。在摆动工作臂32调整角度之后，浇注机构40上支撑杆43连接的浇注料斗与竖直方向呈现一定偏转角度，为避免浇注料斗中的浇注液在非浇注点流出，在摆动工作臂32摆动的过程中，第二回转台41需要进行转动微调，摆动工作臂32上设置的固定块42便于第二回转台41与其建立连接，支撑杆43用于保持和改变浇注料斗的状态，可根据浇注料斗的结构进行选择。

电气液压控制机构50包括液压站、电液比例阀组52、电控箱53、第一信号器54以及第二信号器55，第一信号器54和第二信号器55共同组成距离感测组件，电控箱53分别与第一信号器54、第二信号器55以及电液比例阀组52通过导线电连接，电液比例阀组52与液压站之间连接。在电控箱53与液压站之间设置电液比例阀组52，使得控制的精度更高，实现对自动浇注机械臂的精准化控制。液压站、电液比例阀组52以及电控箱53放置在摆放平台14上，电气液压控制机构50通过距离感测组件获取信息，电控箱53对信息进行处理并下发控制指令，液压站实现对自动浇注机械手各个部件的控制。液压站分别与第一回转台12、第二回转台41、举升油缸25以及摆动油缸31通过导管连接。在进行距离检测过程中，测算两点的距离，只需要一点在水平面上不移动(机械手上不移动的点为基座10上的点)，另一点跟随浇注机构40移动(摆动工作臂32上即可)，为了测算的方便，本实施例选择在立柱13表面以及摆动工作臂32上分别设置第一信号器54以及第二信号器55(立柱13上的举升油缸25对测算结果不产生影响)，第一信号器54以及第二信号器55一个为信号发射端，另一个为信号接收端(两者均可为信号发射端或信号接收端)，本实施例以第二信号器55为信号发射端，以第一信号器54为信号接收端，另外值得说明的是，对于信号的选择，根据飞行时间法能够进行距离测算的均可，但由于在使用过程中第一信号器54与第二信号器55之间的角度会发生变化，故优选的信号应为散射的信号束(即某一范围内均可接收到)，而不应为单一的信号束，如声波，若使用激光或红外线等光束，需要向周围发射散射的多束光束，本实施例选取的信号媒介为超声波。通过第一信号器54与第二信号器55之间建立的信号连接测定两个信号器之间的距离，并将相应的数据传输给电控箱53，由电控箱53对数据进行处理，得到结果，并下发下一步的工作指令，第一信号器54可以为信号发射端也可以为信号接收端，对于距离的测定无影响，信号优选为电磁波或声波，使用方式简单，能实时进行检测。

如图6所示，在两根支撑杆43上悬挂浇注料斗即可进行浇注工作，支撑杆43的数量以及位置方向应考虑浇注料斗的结构，均属于现有技术以及根据现有技术显而易见的，不属于本发明的构思，不进行细致描述。

实施例4

如图7和图8所示，本实施例的一种自动浇注机械手的浇注方法，在实施例3的一种自动浇注机械手的基础上，包括以下步骤：

S1、将自动浇注机械手安装在设置有熔炉和模具区的场地(图7和图8中左边均为模具区，右边均为熔炉)，在支撑杆43上放置浇注料斗；

S2、电控箱53控制通过电液比例阀组52控制液压站，液压站控制第一回转台12转动，调整自动浇注机械手与熔炉之间的角度，使得浇注料斗的角度上能够取得熔炉中的浇注液；

S3、第一升降杆21、第二升降杆22、第一固定端23以及第二固定端24组成四连杆，液压站控制举升油缸25上升或下降，举升油缸25带动四连杆上升或下降，在上升和下降的过程中调节浇注料斗与熔炉之间的水平距离，使得浇注料斗在水平距离上能够取得熔炉中的浇注液；

S4、液压站控制摆动油缸31摆动，摆动油缸31带动摆动工作臂32摆动，摆动工作臂32摆动的过程中调节浇注料斗与熔炉之间的垂直距离，使得浇注料斗在垂直高度上能够取得熔炉中的浇注液；

S5、液压站控制第一回转台12转动，调整由于摆动工作臂32摆动造成的角度偏差，浇注料斗取料，修正由于摆动工作臂32摆动造成浇注料斗与熔炉之间的角度误差；

S6、液压站控制第一回转台12转动，如图7和图8所示，模具区为直线形，浇注料斗与基座10之间的连线与模具区垂直时，第一回转台12停止转动，该点记为初始点，信号发射端发射信号，信号接收端接收信号，并将相应信息传送给电控箱53，电控箱53记录信号发射端与信号接收端之间的距离为a；

S7、第一回转台12转动，位于摆动工作臂32靠近固定块42一端的第二信号器55，记录第二信号器55位置的实时点与初始点之间的距离为b，同时信号发射端不断向信号接收端发射信号，信号发射端与信号接收端之间的实时距离记为c，电控箱53通过已知的作为直角边数值a以及实际测量的作为直角边的数值b，通过直角三角形计算公式a2+b2＝c2，得到理论斜边数值c，并将理论斜边数值与实测斜边数值c进行对比，确定自动浇注机械手的移动方向和距离；

S8、在自动浇注机械手运动过程中，信号发射端不断向信号接收端发射信号获取实测斜边值c，第二信号器55不断获得实测直角边b(刚开始运动时举升机构20与摆动机构30均不变，由第一回转台12进行小距离的偏转，根据微积分，第一回转台12的偏转足够小时，偏转距离为直角边b，在实际使用过程中，微小误差也不产生影响。在进行直角边b的测量过程中，只需进行两点的定位即可关于定位，在浇注模具较大，浇注口较大的情况下，可使用WIFI、蓝牙等方式进行定位，在模具较小，要求精度较高的情况下，需要采用激光或者超宽带的方式进行定位，如使用UWB定位技术，通过不同基站的差分计算得到精确的位置数据，本实施例的第二信号器55出作为信号发射端发射信号测出实际距离c以外的另一功能，为向基站发射信号确定位置并由电控箱53得到直角边b)，电控箱53不断计算出理论斜边值c，并对自动浇注机械手的移动方向和距离进行不断校正，直至行驶至浇注点，本实施例的第一个模具浇注点为图3和图4中左下角第一个模具，获得数据a之后，运行至第一个模具浇注点进行逐个模具的浇注；

S9、第二回转台41转动，支撑杆43带动浇注料斗翻转，浇注料斗将浇注液倒入浇注点中，完成浇注点浇注，

S10、重复步骤S7-S9，直至完成浇注工作。

利用自动浇注机械手的结构特点，结合自身浇注过程中的浇注需求，通过简单的距离测试和相应的计算，并通过电控箱53的控制，实现了直线上不同浇注点的连续化浇注，不需要使用人工，使用简单，浇注效率高。

Claims (10)

1.一种自动浇注机械手，其特征在于，包括基座(10)，所述基座(10)包括第一回转台(12)，所述第一回转台(12)控制基座(10)转动；

举升机构(20)，所述举升机构(20)与基座(10)相连；

摆动机构(30)，所述摆动机构(30)与举升机构(20)远离基座(10)的一端相连，摆动机构(30)远离举升机构(20)的一端为自由端；

浇注机构(40)，所述浇注机构(40)与摆动机构(30)相连接，浇注机构(40)包括第二回转台(41)，所述第二回转台(41)与摆动机构(30)自由端相连；

电气液压控制机构(50)，所述电气液压控制机构(50)包括液压站(51)、电控箱(53)以及距离感测组件，所述液压站(51)与第一回转台(12)、举升机构(20)、摆动机构(30)以及第二回转台(41)分别连接，所述电控箱(53)分别与液压站(51)以及距离感测组件电连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述基座(10)还包括安装底座(11)、立柱(13)，所述第一回转平台一侧安装在安装底座(11)上，另一侧连接有立柱(13)。

3.根据权利要求2所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述举升机构(20)包括第一升降杆(21)、第二升降杆(22)、第一固定端(23)以及第二固定端(24)，所述第一固定端(23)置于立柱(13)远离第一回转平台的一端，第一固定端(23)上转动连接有第一升降杆(21)以及第二升降杆(22)，所述第一升降杆(21)和第二升降杆(22)远离第一固定端(23)的一端与第二固定端(24)转动连接；所述第一升降杆(21)与第二升降杆(22)等长，且平行连接在第一固定端(23)和第二固定端(24)上。

4.根据权利要求3所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述举升机构(20)还包括举升油缸(25)，所述举升油缸(25)一端连接在立柱(13)上，另一端连接在第二升降杆(22)上，举升油缸(25)与液压站(51)通过导管连接。

5.根据权利要求3所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述摆动机构(30)包括摆动油缸(31)以及摆动工作臂(32)，所述摆动油缸(31)一端与第二固定端(24)连接，另一端与摆动工作臂(32)连接，摆动油缸(31)与液压站(51)通过导管连接。

6.根据权利要求5所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述浇注机构(40)还包括固定块(42)以及支撑杆(43)，所述固定块(42)一侧连接在摆动工作臂(32)远离第二固定端(24)的一端，另一侧连接第二回转台(41)，所述第二回转台(41)上设置有支撑杆(43)，所述支撑杆(43)的数量为两根以上。

7.根据权利要求1所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述电气液压控制机构(50)还包括电液比例阀组(52)，所述电液比例阀组(52)与电控箱(53)电连接，电液比例阀组(52)与液压站(51)连接。

8.根据权利要求5或6所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述距离感测组件包括第一信号器(54)以及第二信号器(55)，所述第一信号器(54)设置在基座(10)上，所述第二信号器(55)设置在摆动工作臂(32)靠近浇注机构(40)的一端，第一信号器(54)和第二信号器(55)之间形成信号连接，第一信号器(54)与第二信号器(55)分别与电控箱(53)电连接。

9.根据权利要求8所述的一种自动浇注机械手，其特征在于，所述第一信号器(54)为信号接收端，所述第二信号器(55)为信号发射端；所述信号发射端发射电磁波或声波，所述信号接收端接收电磁波或声波。

10.一种自动浇注机械手的浇注方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将自动浇注机械手安装在设置有熔炉和模具区的场地，在支撑杆(43)上放置浇注料斗(60)；

S2、电控箱(53)控制通过电液比例阀组(52)控制液压站(51)，液压站(51)控制第一回转台(12)转动，调整自动浇注机械手与熔炉之间的角度；

S3、第一升降杆(21)、第二升降杆(22)、第一固定端(23)以及第二固定端(24)组成四连杆，液压站(51)控制举升油缸(25)上升或下降，举升油缸(25)带动四连杆上升或下降，在上升和下降的过程中调节浇注料斗(60)与熔炉之间的水平距离；

S4、液压站(51)控制摆动油缸(31)摆动，摆动油缸(31)带动摆动工作臂(32)摆动，摆动工作臂(32)摆动的过程中调节浇注料斗(60)与熔炉之间的垂直距离；

S5、液压站(51)控制第一回转台(12)转动，调整由于摆动工作臂(32)摆动造成的角度偏差，浇注料斗(60)取料；

S6、液压站(51)控制第一回转台(12)转动，模具区为直线形，浇注料斗(60)与基座(10)之间的连线与模具区垂直时，第一回转台(12)停止转动，该点记为初始点，信号发射端发射信号，信号接收端接收信号，并将相应信息传送给电控箱(53)，电控箱(53)记录信号发射端与信号接收端之间的距离为a；

S7、第一回转台(12)转动，位于摆动工作臂(32)靠近固定块(42)一端的第二信号器(55)，记录第二信号器(55)位置的实时点与初始点之间的距离为b，同时信号发射端不断向信号接收端发射信号，信号发射端与信号接收端之间的实时距离记为c，电控箱(53)通过已知的作为直角边数值a以及实际测量的作为直角边的数值b，通过直角三角形计算公式a2+b2＝c2，得到理论斜边数值c，并将理论斜边数值与实测斜边数值c进行对比，确定自动浇注机械手的移动方向和距离；

S8、在自动浇注机械手运动过程中，信号发射端不断向信号接收端发射信号获取实测斜边值c，第二信号器(55)不断获得实测直角边b，电控箱(53)不断计算出理论斜边值c，并对自动浇注机械手的移动方向和距离进行不断校正，直至行驶至浇注点；

S9、第二回转台(41)转动，支撑杆(43)带动浇注料斗(60)翻转，浇注料斗(60)将浇注液倒入浇注点中，完成浇注点浇注，

S10、重复步骤S7-S9，直至完成浇注工作。

Images