CN111085807A - 一种蜡模自动化焊接生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜡模自动化焊接生产线，包括底座、叶轮模传送带、升降装置、下行程开关、行程开关触发板、上行程开关、步进电机、导壳模传送带、刷头连接板、导壳模光电开关、柔性机械手爪、柔性涂胶刷头、导壳模光电开关支撑板、手爪连接板、六自由度机器人、胶水池、叶轮模光电开关支撑板和叶轮模光电开关。本生产线由自动启停传送带、自动升降涂胶、工业机器人及柔性机械手爪组成，实现全自动化焊接，消除人工操作的随机性，提高了生产效率和工艺品质，降低生产成本，同时避免人与刺激性胶水的接触。柔性机械手爪采用气动方式，能够精确控制手爪的抓取力，实现自适应抓取蜡模零件，不会对蜡模造成损伤。

Description

一种蜡模自动化焊接生产线

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体是一种蜡模自动化焊接生产线。

背景技术

熔模铸造是一种常用的铸造方式。熔模铸造主要由模具制造、蜡模制造、壳型制造及随后的干燥、焙烧、浇注、凝固等工序组成。蜡模是用来形成铸件型腔的模具，要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，蜡模本身首先就应该具有较高的尺寸精度和表面光洁度。

蜡模焊接是指当所需要铸造的零件结构较为复杂时，在单一蜡模零件难以制造的情况下，采取两个或多个蜡模零件进行焊接组合的方式来形成铸造零件的外形结构。现有的蜡模焊接工艺为人工焊接，需要4-5个工位，每个工位需要1个工人负责，进行流水化作业，所需工人数量较多，且工艺较为复杂、工艺流程多，导致焊接效率和焊接质量难以保障。

发明内容

针对现有蜡模焊接技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种蜡模自动化焊接生产线。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种蜡模自动化焊接生产线，其特征在于该生产线包括底座、叶轮模传送带、升降装置、下行程开关、行程开关触发板、上行程开关、步进电机、导壳模传送带、刷头连接板、导壳模光电开关、柔性机械手爪、柔性涂胶刷头、导壳模光电开关支撑板、手爪连接板、六自由度机器人、胶水池、叶轮模光电开关支撑板和叶轮模光电开关；

所述叶轮模传送带、导壳模传送带、升降装置、胶水池和六自由度机器人均设置在底座上；下行程开关和上行程开关分别设置在升降装置的壳体上，上行程开关位于下行程开关的上方；升降装置采用丝杠滑块机构；步进电机安装在升降装置的壳体上，其输出端与丝杠滑块机构的丝杠的一端固定连接，带动丝杠转动；行程开关触发板固定在丝杠滑块机构的滑块上，位于下行程开关和上行程开关之间，其能够随滑块上下移动进而能够触发下行程开关或上行程开关；刷头连接板的一端固定在丝杠滑块机构的滑块上，另一端设置有柔性涂胶刷头；胶水池位于柔性涂胶刷头的正下方，刷头连接板随滑块上下移动进而带动柔性涂胶刷头下降至胶水池中或上升至蜡模的待涂胶位置；柔性机械手爪通过手爪连接板固定在六自由度机器人末端的连接处；导壳模光电开关通过导壳模光电开关支撑板固定在底座上，高度与导壳模传送带上的导壳模匹配，用于检测导壳模是否被传送到待抓取位置；叶轮模光电开关通过叶轮模光电开关支撑板固定在底座上，高度与叶轮模传送带上的叶轮模匹配，用于检测叶轮模是否被传送到指定位置。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)本生产线由自动启停传送带、自动升降涂胶、工业机器人及柔性机械手爪组成，实现全自动化焊接，运用机械化、自动化工业生产线代替人工流水线的作业模式，消除人工操作的随机性，提高了生产效率和工艺品质，降低生产成本，同时避免人与刺激性胶水的接触。

(2)根据蜡模焊接工作中蜡模零件易碎的特点，本发明设计了柔性机械手爪用于抓取蜡模零件。此柔性机械手爪的驱动力为压强可控的气体，可以通过控制压缩空气的压强来控制手爪的抓取力，能够自适应地包覆住蜡模零件，准确高效地抓取蜡模零件，同时指尖采用柔性材料制成，抓取动作不会对蜡模造成损伤。而且采用气动的方式驱动，动作速度快，相对于传统的以步进电机驱动的多连杆机构机械手，提高蜡模焊接效率。

(3)本生产线采用的六自由度机器人的工作范围、有效载荷、重复定位精确度、速度、加速度等技术参数均满足要求，能够准确抓取蜡模零件并将其移动到指定空间位置。

(4)本生产线针对采用熔模铸造法生产的金属叶轮零件，由于其结构、形状复杂，所以在制备蜡模的过程中，将蜡模零件拆分为导壳蜡模和叶轮蜡模两个部分，再采用自动化焊接的方式将两者合为一体，以供熔模铸造工艺使用。

附图说明

图1是本发明一种实施例的整体结构轴测示意图；

图2是本发明一种实施例的整体结构俯视示意图；

图3是本发明一种实施例的柔性机械手爪的结构示意图。

图中：1、底座；2、叶轮模传送带；3、升降装置；4、下行程开关；5、行程开关触发板；6、上行程开关；7、步进电机；8、导壳模传送带；9、刷头连接板；10、导壳模光电开关；11、柔性机械手爪；12、柔性涂胶刷头；13、导壳模光电开关支撑板；14、手爪连接板；15、六自由度机器人；16、胶水池；17、叶轮模光电开关支撑板；18、叶轮模光电开关；

1101、柔性指尖；1102、连接块；1103、导管下连接块；1104、第一手指连接板；1105、第一扭力弹簧；1106、第二手指连接板；1107、第二扭力弹簧；1108、第三手指连接板；1109、通气导管；1110、导管上连接块；1111、上支架；1112、基座。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种蜡模自动化焊接生产线(简称生产线，参见图1-3)，其特征在于该生产线包括底座1、叶轮模传送带2、升降装置3、下行程开关4、行程开关触发板5、上行程开关6、步进电机7、导壳模传送带8、刷头连接板9、导壳模光电开关10、柔性机械手爪11、柔性涂胶刷头12、导壳模光电开关支撑板13、手爪连接板14、六自由度机器人15、胶水池16、叶轮模光电开关支撑板17和叶轮模光电开关18；

所述叶轮模传送带2和导壳模传送带8对称设置在底座1的两侧，端部分别连接上下两个工位；升降装置3、胶水池16和六自由度机器人15均设置在底座1的中线处，位于叶轮模传送带2和导壳模传送带8之间；下行程开关4和上行程开关6分别设置在升降装置3的壳体侧面的中线位置处，上行程开关6位于下行程开关4的上方；升降装置3采用丝杠滑块机构；步进电机7安装在升降装置3壳体的顶部，其输出端与丝杠滑块机构的丝杠的一端固定连接，带动丝杠转动；行程开关触发板5通过螺栓固定在丝杠滑块机构的滑块上，位于下行程开关4和上行程开关6之间，其能够随滑块上下移动进而其伸出端能够触发下行程开关4或上行程开关6；刷头连接板9的一端通过螺栓固定在丝杠滑块机构的滑块上，另一端设置有柔性涂胶刷头12；胶水池16位于柔性涂胶刷头12的正下方，刷头连接板9随滑块上下移动进而带动柔性涂胶刷头12下降进入胶水池16中或上升至导壳模的待涂胶位置处；手爪连接板14固定在六自由度机器人15末端关节的连接法兰处；柔性机械手爪11固定在手爪连接板14的大端面位置处；导壳模光电开关10通过导壳模光电开关支撑板13固定在底座1上，且位于胶水池16和导壳模传动带8之间，高度与导壳模传送带8上的导壳模匹配，用于检测导壳模是否被传送到待抓取位置；叶轮模光电开关18通过叶轮模光电开关支撑板17固定在底座1上，且位于胶水池16和叶轮模传送带2之间，高度与叶轮模传送带2上的叶轮模匹配，用于检测叶轮模是否被传送到指定位置。

优选地，下行程开关4和上行程开关6的型号是欧姆龙D4CC-1002微型限位开关；导壳模光电开关10和叶轮模光电开关18的型号是欧姆龙E3ZM-D62小型光电传感器。

优选地，所述胶水池16设置有恒温加热装置，使得胶水池16中的胶水始终处于最有利于焊接加工的温度。

优选地，所述叶轮模传送带2和导壳模传送带8平行布置。

优选地，刷头连接板9的另一端可等间距设置多个柔性涂胶刷头12；手爪连接板14上可等间距设置多个柔性机械手爪11；柔性涂胶刷头12与柔性机械手爪11的数量相同且位置相对应。

优选地，所述柔性机械手爪11包括至少三个柔性手指和基座1112；基座1112的一侧面通过手爪连接板14安装于六自由度机器人15末端关节的连接法兰处；每个柔性手指的尺寸和结构相同，均包括柔性指尖1101、连接块1102、导管下连接块1103、第一手指连接板1104、第一扭力弹簧1105、第二手指连接板1106、第二扭力弹簧1107、第三手指连接板1108、通气导管1109、导管上连接块1110和上支架1111；

所述上支架1111固定在基座1112的另一侧面上；导管上连接块1110固定在上支架1111的外侧面上；基座1112设置有进气孔，用于压缩气体的进入，从而对通气导管1109充气；基座1112、上支架1111和导管上连接块1110内部均具有气腔且相互连通；第三手指连接板1108的一端固定在上支架1111的内侧面上，另一端与第二手指连接板1106的一端铰接；第二扭力弹簧1107嵌套于第二手指连接板1106和第三手指连接板1108的铰接轴外侧且两端分别固定在第二手指连接板1106和第三手指连接板1108上；第二手指连接板1106的另一端与第一手指连接板1104的端部铰接；第一扭力弹簧1105嵌套于第一手指连接板1104和第二手指连接板1106的铰接轴外侧且两端分别固定在第一手指连接板1104和第二手指连接板1106上；柔性指尖1101固定在第一手指连接板1104的内侧面上，用于抓取蜡模时与蜡模接触；连接块1102固定在第一手指连接板1104的外侧面上；导管下连接块1103固定在连接块1102的外侧面上；通气导管1109的两端分别固定在导管下连接块1103和导管上连接块1110上，且与导管上连接块1110内的气腔连通；通气导管1109为外侧长内侧短的弯曲结构，未充气时形状受弹簧力作用的影响，充气时高压气体使得通气导管克服弹簧力的作用而恢复原来的弯曲状态，充气后呈向内弯曲状态用于抓取蜡模。

优选地，柔性指尖1101和柔性涂胶刷头12均采用柔软的橡胶材质。

本发明的工作原理和工作流程是：

开始工作，叶轮模传送带2和导壳模传送带8运行；叶轮模由上一工位加载到叶轮模传送带2上，随叶轮模传送带2前进，直至叶轮模触发叶轮模光电开关18，叶轮模传送带2停止运行；导壳模由上一工位加载到导壳模传送带8上，随导壳模传送带8前进，直至导壳模触发导壳模光电开关10，导壳模传送带8停止运动；

六自由度机器人15带动柔性机械手爪11移动到导壳模传送带8处，柔性指尖1101位于导壳模的外侧后，开始从基座1112的进气孔充入压缩气体，气体通过上支架1111和导管上连接块1110的气腔进入通气导管1109；通气导管1109充入气体后呈向内弯曲状态并通过导管下连接块1103和连接块1102带动柔性指尖1101向内移动，与导壳模的尺寸匹配后维持气压恒定进而维持通气导管1109目前的弯曲状态，完成对导壳模的抓取；

六自由度机器人15带动抓取有导壳模的柔性机械手爪11移动到柔性涂胶刷头12的正上方，步进电机7驱动升降装置3的丝杠滑块机构进而带动行程开关触发板5、刷头连接板9和柔性涂胶刷头12同时向上移动；当行程开关触发板5接触到上行程开关6时，步进电机7停止，此时柔性涂胶刷头12与被抓取的导壳模内表面接触，完成涂胶工作；

然后，六自由度机器人15带动抓取有涂胶完成后的导壳模的柔性机械手爪11移动到叶轮模的上方，柔性机械手爪11在六自由度机器人15的驱动下将涂有胶水的导壳模放置于叶轮模传送带2的叶轮模上，按压加固后完成蜡模焊接；

蜡模焊接完成后，停止输入压缩气体，通气导管1109呈松弛状态，在第一扭力弹簧1105和第二扭力弹簧1107的弹簧力作用下带动柔性指尖1101向外移动，柔性机械手爪11打开处于未抓取状态，六自由度机器人15复位，柔性涂胶刷头12由升降装置3的丝杠滑块机构带动下降至行程开关触发板5接触到下行程开关4，步进电机7停止，柔性涂胶刷头12进入胶水池16的胶水液体中。

叶轮模传送带2启动带动焊接完成后的蜡模进入下一工位。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (7)

1.一种蜡模自动化焊接生产线，其特征在于该生产线包括底座、叶轮模传送带、升降装置、下行程开关、行程开关触发板、上行程开关、步进电机、导壳模传送带、刷头连接板、导壳模光电开关、柔性机械手爪、柔性涂胶刷头、导壳模光电开关支撑板、手爪连接板、六自由度机器人、胶水池、叶轮模光电开关支撑板和叶轮模光电开关；

所述叶轮模传送带、导壳模传送带、升降装置、胶水池和六自由度机器人均设置在底座上；下行程开关和上行程开关分别设置在升降装置的壳体上，上行程开关位于下行程开关的上方；升降装置采用丝杠滑块机构；步进电机安装在升降装置的壳体上，其输出端与丝杠滑块机构的丝杠的一端固定连接，带动丝杠转动；行程开关触发板固定在丝杠滑块机构的滑块上，位于下行程开关和上行程开关之间，其能够随滑块上下移动进而能够触发下行程开关或上行程开关；刷头连接板的一端固定在丝杠滑块机构的滑块上，另一端设置有柔性涂胶刷头；胶水池位于柔性涂胶刷头的正下方，刷头连接板随滑块上下移动进而带动柔性涂胶刷头下降至胶水池中或上升至蜡模的待涂胶位置；柔性机械手爪通过手爪连接板固定在六自由度机器人末端的连接处；导壳模光电开关通过导壳模光电开关支撑板固定在底座上，高度与导壳模传送带上的导壳模匹配，用于检测导壳模是否被传送到待抓取位置；叶轮模光电开关通过叶轮模光电开关支撑板固定在底座上，高度与叶轮模传送带上的叶轮模匹配，用于检测叶轮模是否被传送到指定位置。

2.根据权利要求1所述的蜡模自动化焊接生产线，其特征在于叶轮模传送带和导壳模传送带设置在底座的两侧；升降装置、胶水池和六自由度机器人均设置在叶轮模传送带和导壳模传送带之间。

3.根据权利要求2所述的蜡模自动化焊接生产线，其特征在于叶轮模传送带和导壳模传送带对称设置在底座的两侧，平行布置；升降装置、胶水池和六自由度机器人均设置在底座的中线处，位于叶轮模传送带和导壳模传送带之间。

4.根据权利要求1所述的蜡模自动化焊接生产线，其特征在于下行程开关和上行程开关分别设置在升降装置的壳体侧面的中线位置处。

5.根据权利要求1所述的蜡模自动化焊接生产线，其特征在于所述胶水池设置有恒温加热装置，使得胶水池中的胶水始终处于最有利于焊接加工的温度。

6.根据权利要求1所述的蜡模自动化焊接生产线，其特征在于所述柔性机械手爪包括至少三个柔性手指和基座；基座的一侧面通过手爪连接板固定在六自由度机器人末端的连接处；每个柔性手指均包括柔性指尖、连接块、导管下连接块、第一手指连接板、第一扭力弹簧、第二手指连接板、第二扭力弹簧、第三手指连接板、通气导管、导管上连接块和上支架；

所述上支架固定在基座的另一侧面上；导管上连接块固定在上支架的外侧面上；基座设置有进气孔，基座、上支架和导管上连接块内部均具有气腔且相互连通；第三手指连接板的一端固定在上支架的内侧面上，另一端与第二手指连接板的一端铰接；第二扭力弹簧嵌套于第二手指连接板和第三手指连接板的铰接轴外侧且两端分别固定在第二手指连接板和第三手指连接板上；第二手指连接板的另一端与第一手指连接板的端部铰接；第一扭力弹簧嵌套于第一手指连接板和第二手指连接板的铰接轴外侧且两端分别固定在第一手指连接板和第二手指连接板上；柔性指尖固定在第一手指连接板的内侧面上，用于抓取蜡模时与蜡模接触；导管下连接块通过连接块固定在第一手指连接板的外侧面上；通气导管的两端分别固定在导管下连接块和导管上连接块上，且与导管上连接块内的气腔连通；通气导管为外侧长内侧短的弯曲结构，充气后呈向内弯曲状态用于抓取蜡模。

7.根据权利要求6所述的蜡模自动化焊接生产线，其特征在于柔性指尖采用橡胶材质。

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