CN112009015B - 鼓式刹车片全自动热压成型生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鼓式刹车片全自动热压成型生产线，称重加料系统向可分离式供料装置中加入称量的粉料；末端夹具设置在桁架机械手上；末端夹具运动至不同的工位可分别夹持可分离式供料装置或隔板移动及配合动作；末端夹具中的夹板与隔板配合时，用于夹紧或松开隔板；末端夹具与可分离式供料装置配合时，末端夹具中的料门气缸可控制可分离式供料装置中料门的启闭，末端夹具中的刮板气缸可控制可分离式供料装置中刮板的运动；末端夹具上还设置有可转动收放或平移运动的喷涂收放机构。本发明可以实现鼓式刹车片生产过程全程自动化，提高了运动速度、减少了操作时间，缩短运动空间、避免干涉。

Description

鼓式刹车片全自动热压成型生产线

技术领域

本发明涉及一种鼓式刹车片全自动热压成型生产线，属于机械技术领域。

背景技术

鼓式刹车热压成型过程中目前采取人工操作或自动的上料工序，且均是单机生产，未形成自动化生产线，这样生产效率低、人工成本高，且工人在高温高粉尘环境下工作，不利于身体健康。另一方面，采用手工装填隔板，隔板与模具型腔四周的间隙较大，造成鼓式刹车片的成型精度低，后续加工量增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种鼓式刹车片全自动热压成型生产线，可以实现鼓式刹车片生产过程全程自动化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种鼓式刹车片全自动热压成型生产线，包括称重加料系统、可分离式供料装置、推出装置、桁架机械手、末端夹具、喷涂收放机构、输送机和多台热压机；

称重加料系统向可分离式供料装置中加入称量的粉料；

末端夹具设置在桁架机械手上，由桁架机械手驱动在各台热压机及输送机间直线或旋转运动；末端夹具运动至不同的工位可分别夹持可分离式供料装置或隔板移动及配合动作；

末端夹具中的夹板与隔板配合时，用于夹紧或松开隔板；末端夹具与可分离式供料装置配合时，末端夹具中的料门气缸可控制可分离式供料装置中的料门的启闭，末端夹具中的刮板气缸可控制可分离式供料装置中的刮板的运动；

末端夹具上还设置有可转动收放或平移运动的喷涂收放机构；

推出装置将热压机中压制成型的鼓式刹车片及隔板推出，由末端夹具推送至输送机上。

进一步地，称重加料系统包括加料架体、设置在加料架体上的容纳粉料的料箱、称量装置、过渡料斗和加料拖动装置；

称量装置将料箱中的粉料称重投入过渡料斗中；

过渡料斗向移动至加料拖动装置上的可分离式供料装置中投入粉料；

加料拖动装置包括可相对加料架体滑动的加料拖板；所述加料拖板上设置有多个用于定位可分离式供料装置的V型定位块。

进一步地，可分离式供料装置包括可容纳粉料的多个料斗、控制每个料斗上的料门启闭的对向开门机构和控制刮板运动的刮板收放机构；

对向开门机构包括两根平行的滑杆、多对U型拨杆和多对料门摆杆；

每个U型拨杆的两个U型端部分别滑动连接一根料门摆杆，每根料门摆杆上固定设置一扇料门；每对U型拨杆中，同一侧的U型端部所连接的摆杆上设置的为同一料斗的两扇料门；每对U型拨杆中，靠近滑杆一端的U型拨杆均固定在其中的第一滑杆上，而与第二滑杆滑动连接，靠近滑杆另一端的U型拨杆均固定在其中的第二滑杆上，而与第一滑杆滑动连接；

刮板收放机构包括支架、推杆、两根连杆和滑块；

推杆滑动连接在料斗侧面；推杆朝向外侧的一端设置有滑槽，两根连杆的其中一端铰接并可沿滑槽滑动，两根连杆的另一端分别铰接在支架上和一可相对支架滑动的滑块上，所述滑块上固定有刮板。

进一步地，桁架机械手包括两组Y1轴定梁组件、可沿Y1轴定梁组件轴向运动的X轴动梁组件、可沿X轴动梁组件轴向运动的Z轴基座组件、Z轴机械臂组件和Y2轴动梁组件；

Z轴机械臂组件穿过Z轴基座组件并可在Z轴基座组件内运动，同时由Z轴基座组件带动沿X轴动梁组件轴向运动；

Y2轴动梁组件设置在Z轴机械臂组件的下端；Y2轴动梁组件可相对Z轴机械臂组件运动。

进一步地，X轴动梁组件相对Y1轴定梁组件的运动、Z轴基座组件相对X轴动梁组件的运动、Z轴机械臂组件相对Y2轴动梁组件的运动均采用一设置在自身上的电机驱动的齿轮和设置在相对运动对象上的齿条相互啮合传动实现。

进一步地，Z轴基座组件内包括一由电机驱动的齿轮，所述Z轴机械臂组件中包括与所述齿轮相啮合运动的齿条，通过齿条与齿轮的啮合传动实现Z轴机械臂组件在Z轴基座组件内运动。

进一步地，Z轴机械臂组件中包括一由固定在Y2轴连接板上的电机驱动的齿轮，Y2轴动梁组件中包括沿Y2轴动梁设置的齿条，通过齿条与齿轮的啮合传动实现Y2轴动梁组件相对于Z轴机械臂组件运动；

Y2轴动梁组件中的下导轨上设置有可沿下导轨运动的W轴滑板，

在Y2轴动梁的内腔中设置有同步带传动系统，同步带传动系统包括设置在Y2轴动梁内腔中两端的同步带轮和连接两个同步带轮的同步齿形带；

Y2轴动梁的两侧开有轴向切口，定固定夹一端与Y2轴连接板固定连接，另一端穿过切口与Y2轴动梁内腔中的同步齿形带的一侧固定连接；动固定夹一端与W轴滑板固定连接，另一端穿过切口与Y2轴动梁内腔中的同步齿形带的另一侧固定连接。

进一步地，末端夹具包括夹具体、固定在夹具体上的导向杆、可沿导向杆轴向滑动的多对平行的夹板；

每对夹板之间对应设置一个驱动两块夹板同时同向或异向运动的夹紧双向气缸；

末端夹具的夹具体上还设置有一双向料门气缸和一刮板气缸。

进一步地，喷涂收放机构包括无杆气缸、连接板、摆杆、滑动杆、管路固定板和喷涂管路；

无杆气缸固定在末端夹具上，连接板固定在无杆气缸的滑块上，摆杆一端与连接板铰接，另一端固定安装有第一定位珠螺丝；滑动杆滑动设置在末端夹具上的一导向座中，第二定位珠螺丝固定在导向座内；管路固定板通过销轴一与摆杆铰接、并通过销轴二与滑动杆的一端铰接，管路固定板上安装喷涂管路。

进一步地，管路固定板上设置有可容纳第一定位珠螺丝的锥形定位孔A；第一定位珠螺丝的钢珠落入锥形定位孔A内时，摆杆和管路固定板锁定；

滑动杆上设置有可容纳第二定位珠螺丝的锥形定位孔B；第二定位珠螺丝的钢珠落入锥形定位孔B内时，滑动杆与导向座锁定。

本发明所达到的有益效果：

本发明提供一种鼓式刹车片全自动热压成型生产线，可以实现鼓式刹车片生产过程全程自动化。同时根据成型工艺要求，每台热压机的操作时间约1.5分钟、保温保压时间约5分钟，按此计算，生产节拍约为6.5分钟，这样1台机械手在一个生产节拍中可以完成4台热压机的操作，即4台热压机配置1台桁架机械手，由桁架机械手负责4台热压机的供料、喷涂脱模剂、刮平填料、成品取出、装填隔板等操作，提高了运动速度、减少了操作时间，还可以缩短运动空间、避免干涉。

附图说明

图1本实施例的鼓式刹车片全自动热压成型生产线总体结构；

图2称重加料系统(部分零件被剖切)；

图3可分离式供料装置(部分零件被剖切)；

图4可分离式供料装置的局部主视剖切图；

图5二号热压机的推出装置(去掉一处隔板、刹车片)；

图6桁架机械手的轴测图；

图7图6桁架机械手的I处放大图；

图8图6桁架机械手的II处放大剖切图；

图9 X轴动梁的三维模型；

图10图6桁架机械手的Ⅲ处放大剖切图；

图11末端夹具的结构图；

图12末端夹具的主视图；

图13喷涂收放机构结构示意图；

图14图13喷涂收放机构在第一位置的俯视图；

图15图14中I处局部放大图；

图16图14中II处局部放大图；

图17五连杆机构在平移状态时的运动简图；

图18图13喷涂收放机构7在第二位置的俯视图；

图19图18中Ⅲ处局部放大图；

图20图18中IV处局部放大图；

图21五连杆机构在摆动状态时的运动简图；

图22喷涂收放机构在第三位置的前视图；

图23喷涂收放机构在第四位置的前视图；

图24可分离式供料装置与末端夹具结合及投料结束状态；

图25可分离式供料装置在刮平粉料的状态；

图26末端装置在装填隔板的状态；

图27图26的V处局部放大图；

图中：

1-热压机；101-上模板；102-上模芯；103-下模座；

2-称重加料系统；201-加料架体；202-料箱；203-称量装置；204-过渡料斗；205-加料拖动装置；20501-V型定位块；20502-加料电机；20503-固定架；20504-同步齿形带；20505-滑块；20506-加料拖板；20507-导轨；20508-固定夹；

3-可分离式供料装置；301-料斗组件；30101-料斗底板；30102-料斗；30103-第一连接板；30104-凸台；30105-连接条；30106-半圆柱定位块；30107-第一立板；30108-轴套；30109-格条；302-第一U型拨杆；303-第二U型拨杆；304-第三U型拨杆；305-第四U型拨杆；306-后滑杆；307-前滑杆；308-料门摆杆；309-第一直线轴承；310-右料门；311-左料门；312-复位弹簧；313-紧固螺钉；314-固螺钉；315-支柱座；316-支柱；317-刮板滑块；318-连接轴；319-上连杆；320-下连杆；321-固定轴；322-刮板推杆；323-第二直线轴承；324-复位弹簧；325-销轴；326-刮板；

4-推出装置；401-推出架体；402-第一切口；403-拖板；404-直线导轨；405-第一无杆气缸；406-滑条；407-隔板；4071-定位孔；408-刹车片；

5-桁架机械手；51-立柱；52-Y1轴定梁组件；53-X轴动梁组件；54-Z轴基座组件；55-Z轴机械臂组件；56-Y2轴动梁组件；

5201-支撑梁；5202-Y1轴定梁；5203-Y1轴齿条；5204-Y1轴导轨；

5301-X轴动梁；53011-切槽；5302-X轴导轨；5303-X轴齿条；5304-Y1轴电机；5305-第二连接板；5306-电机固定板；5307-Y1轴滑座；5308-Y1轴齿轮；

5401-X轴滑座；5402-电机固定板；5403-X轴电机；5404-X轴齿轮；5405-Z轴电机；5406-Z轴齿轮；5407-Z轴基座；

5501-Z轴机械臂；5502-Z轴导轨；5503-Z轴齿条；5504-Y2轴电机；5505-Y2轴连接板；5506-Y2轴齿轮；

5601-Y2轴动梁；56011-第二切口；5602-定固定夹；5603-Y2轴齿条；5604-Y2轴导轨；5605-同步齿形带；5606-动固定夹；5607-张紧块；5608-固定块；5609-同步带传动系统；5610-张紧螺钉；5611-W轴导轨；5612-W轴滑板；5613-旋转气缸；56131-转盘；

6-末端夹具；601-夹具体；6011-固定盘；6012-凸耳；6013-第二立板；6014-侧板；602-导向杆；603-夹板一；6031-圆锥定位销；604-夹板二；605-夹板三；606-夹板四；607-导向套；608-紧固螺丝；609-夹紧双向气缸一；610-夹紧双向气缸二；611-料门双向气缸；612-刮板气缸；

7-喷涂收放机构；701-喷涂管路；702-气缸支架；703-第二无杆气缸；704-第三连接板；705-摆杆；706-管路固定板；707-滑动杆；708-导向座；709-第一定位珠螺丝；710-第二定位珠螺丝；711-销轴一；712-限位销；713-销轴二；

8-输送机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本方案的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

(1)总体方案：本实施例中的鼓式刹车片全自动热压成型生产线包括多台热压机1、称重加料系统2、可分离式供料装置3、推出装置4、桁架机械手5、末端夹具6、喷涂收放机构7和输送机8。

刹车片热压成型工艺流程为：

第一步：热压机的上模板101带动上模芯102上移，打开多层热压模具(多层热压模具内隔板和压制好的刹车片交替间隔，有多层用以保温定型)，同时下模座103上移一定距离(略大于隔板+刹车片的厚度)，为从下模座103下方推出压制好的刹车片腾出空间。

第二步：拖板带着下模座103内最下面一层的隔板和压制好的刹车片一起推出，并取出压制好的刹车片。

第三步：向热压机1的模具型腔内喷涂脱模剂，把称好的粉料投入热压机的下模座103型腔内，并进行刮平。

第四步：把模具隔板从上方装填到模具下模座103的型腔内。

第五步：热压机的上模板101带动上模芯102向下移动，对上层粉料进行压制成型，并保温保压一定时间，然后返回第一步进入下一循环周期。

总体设计思路：

1)根据成型工艺要求，每台热压机的操作时间约1.5分钟、保温保压时间约5分钟，按此计算，生产节拍约为6.5分钟，这样1台机械手在一个生产节拍中可以完成4台热压机的操作，也就是说4台热压机配置1台机械手。

2)4台热压机的布局可以按照“一字型”(即4台在一条线上)或“矩形”两种方式分布，考虑到“一字型”分布桁架跨度长，机械手运动时间长、桁架刚度差、占地空间大等不足，本实施例中选择“矩形”分布，即4台热压机分成两排，两两对面放置，桁架机械手5和输送机8设置在中心对称线上。

3)桁架机械手的功能是负责4台热压机1的供料、喷涂脱模剂、刮平填料、成品取出、装填隔板等操作，因此桁架机械手至少应具有X、Y、Z轴三个方向的直线运动，同时由于热压机是对称分布，所以桁架机械手还应具有绕Z轴的旋转运动，即W轴。

4)X轴负责对不同的热压机进行操作，而Y轴负责对热压机的供料、装填隔板、成品推至输送线等操作，因此Y轴的行程较长，约2000mm，且要悬臂伸入热压机的内部，悬臂长度至少850mm，如果将Y轴做成一根，其长度太长，绕Z轴旋转的半径大，不仅容易发生碰撞干涉，而且运动速度也慢，因此本发明设计了两根串联的Y1、Y2轴来实现双横移运动，既可以提高运动速度、减少操作时间，也可以缩短运动空间、避免干涉。因此该桁架机械手为五轴机械手。

5)机械手应具有夹持料斗、装填隔板、取出成品、喷涂脱模剂、刮平填料的功能。如果设计多台机械手来完成这些功能，不仅机械手之间容易发生干涉，而且制造成本高、应用推广难；如果使用一台机械手来完成这些功能，机械手的末端工具像通常的方法设计成可旋转的多个手爪，则末端工具的尺寸和重量大，会对整个桁架结构尤其悬臂梁的强度和刚度要求提高，也导致运动速度降低。本发明设计了一种可分离式的供料装置，供料装置在宽度方向的尺寸、夹持方式和结构上，都与模具隔板保持一致，这样就可以设计一副机械手末端夹具来实现夹持料斗、装填隔板、取出成品的操作，同时将刮平填料的机构集成到供料装置上为一体。

而脱模剂喷嘴与管道、阀泵相连，因此喷涂机构则安装在末端夹具上，为避免干涉，喷涂机构设计成可以收放的，工作时放下来，不工作时收起。

(2)称重加料系统2：

称重加料系统用于称量成型每块刹车片需要的粉料，并将其添加到每个料斗中，主要由加料架体201、料箱202、称量装置203、过渡料斗204、加料拖动装置205构成，如图2所示。

加料拖板20506与两根导轨20507固定连接，四个滑块20505固定在加料架体201上，导轨与滑块滑动连接，加料电机20502通过固定架20503固定在加料架体201上，加料拖板20506通过固定夹20508与同步齿形带20504固定连接，加料拖板20506还固定安装有四个V型定位块20501，用于对放置在其上的可分离式供料装置3进行定位，以保证末端夹具6能够准确地夹持到可分离式供料装置3。加料电机20502通过同步齿形带20504可以驱动加料拖板20506并带动可分离式供料装置3沿Y1轴移动，实现依次向可分离式供料装置3的每排料斗中加料，加料完成后将可分离式供料装置3移动到最右端的夹持位置，便于末端夹具6不受干涉地夹持到可分离式供料装置3。

通常情况下，只需前后和上下定位，左右即Y1方向是进行夹紧操作，不需精确定位。

(3)可分离式供料装置3：

可分离式供料装置3主要由料斗组件301、对向开门机构、刮板收放机构组成，如图3、图4所示。料斗组件301由多个料斗30102通过料斗底板30101固定连接成一个整体，料斗的数量与模具型腔数量一致、位置与模具型腔对应，并通过两个第一连接板30103和多个连接条30105进行固定加强，料斗底板30101上对应料斗底部挖空，每个料斗底部对称地安装右料门310、左料门311，料门上固定连接有转轴，转轴与料斗底板上设置的轴套30108是铰链连接，转轴的一端固定连接有带腰型槽的料门摆杆308，料门摆杆与料门的门面成130度，保证料门打开角度达80度；每个料斗30102内腔的底部设置有一根楔形格条30109，底面与料斗底板30101的下表面平齐，如图4所示，当该料斗的两扇门闭合时与格条30109贴齐，既避免漏料，也限制料斗中部的落料速度。

每个料斗的左右两侧设有带定位孔的凸台30104，其位置和尺寸与模具隔板一致，这样可以使用一副末端夹具6实现对供料装置或者一组隔板进行夹持和移动。在料斗底板30101的四角设有半圆柱定位块30106，与称重加料系统2中的加料拖板20506上的四个V型定位块20501相对应和配合，当可分离式供料装置3放置到加料拖板20506时进行定位。

对向开门机构由滑杆、U型拨杆、料门摆杆组成，用于开启和关闭料门。后滑杆306、前滑杆307通过第一直线轴承309滑动地安装在两个第一连接板30103上，第一U型拨杆302、第三U型拨杆304通过紧固螺钉313与后滑杆306固定连接在一起，同时第一U型拨杆302、第三U型拨杆304还空套在前滑杆307上形成滑动连接，在后滑杆306带动第一U型拨杆302和第三U型拨杆304一起相对于料斗组件301滑动时起支撑作用；同样，第二U型拨杆303、第四U型拨杆305通过紧固螺钉314与前滑杆307固定连接，并与后滑杆306滑动连接，各U型拨杆两端的销轴分别插入料门摆杆308的腰型槽内，形成滑动连接。在后滑杆306的左端和前滑杆307的右端分别装有复位弹簧312，当通过设置在末端夹具6上的料门双向气缸同时从中心对第二U型拨杆303、第三U型拨杆304向左右两侧施加推力F1时，第三U型拨杆304带动后滑杆306和第一U型拨杆302一起向右移动，从而推动料门摆杆308摆动，打开左料门311，同样地，第二U型拨杆303带动前滑杆307和第四U型拨杆305一起向左移动，打开右料门310。当料门双向气缸的活塞杆同时缩回时，对向开门机构在复位弹簧312的作用下复位，关闭料门。

刮板收放机构包括推杆、连杆、滑块、刮板等构成的摆杆滑块机构，用于将刮板放下或收起。两个支柱316通过支柱座315竖直平行地安装在料斗底板30101的右端，刮板滑块317与支柱316滑动连接，下连杆320的一端与固定在两个刮板滑块317的连接轴318铰链连接，上连杆319的一端与固定在支柱上端的固定轴321也铰链连接，下连杆320、上连杆319的另一端通过销轴325铰链连接。第一立板30107固定在料斗底板30101，其上端固定安装有第二直线轴承323，刮板推杆322与第二直线轴承323滑动连接，刮板推杆322的右端设置有腰型槽，销轴325穿过腰型槽与刮板推杆322滑动连接，当设置在末端夹具6上的刮板气缸伸出时，对刮板推杆322的左端向右施加力F2，从而使滑块317向下移动，带动竖直安装在滑块317的刮板326向下伸出一定距离，该机构具有行程倍增的特点，可以使刮板快速、大行程移动。刮板326的刮面为凹弧形，与刹车片外圆弧面相匹配，桁架机械手5驱动可分离式供料装置3，使刮板326伸入到模具型腔一定深度，并左右移动，完成对模具型腔内的粉料刮平操作。弹簧324用于将刮板326复位、收起。

(4)推出装置4：

为便于描述，把右前方的热压机编号为一号热压机，左前方的热压机编号为二号热压机。如图5所示为二号热压机的推出装置，在下模座103与热压机1的底座之间设有拖板403，拖板403上固定设置有多根滑条406，每段滑条左端略低于隔板407的上表面、而右端略高于隔板407的上表面，以保证刹车片408能够顺利从左向右推出。滑条406上对应于模具型腔位置开有第一切口402，用于卡放隔板407和压制好的刹车片408，拖板403两侧与直线导轨404的滑块固定连接，导轨固定在推出架体401上，推出架体401的中间固定安装有第一无杆气缸405，第一无杆气缸405的滑台与拖板403的右端固定连接，第一无杆气缸405向右运动，可以将隔板407和压制好的刹车片408从下模座103的下方推出，然后桁架机械手5把压制好的刹车片408推到输送机8上，待投料、刮平后，再把一组隔板407一起夹持起来，从下模座103的上方装填到各自对应的模具型腔内。

(5)桁架机械手5：

如图6、图7所示，桁架机械手5主要由立柱51、Y1轴定梁组件52、X轴动梁组件53、Z轴基座组件54、Z轴机械臂组件55、Y2轴动梁组件56组成。支撑梁5201两端分别与垂直固定在地面上的立柱51的上端固定连接，Y1轴定梁5202固定安装在支撑梁5201的上方，两组Y1轴导轨5204和一组Y1轴齿条5203平行地固定在Y1轴定梁5202内。

X轴动梁组件53包括X轴动梁5301、第二连接板5305、Y1轴滑座5307等，X轴动梁5301通过第二连接板5305与Y1轴滑座5307固定连接，Y1轴滑座5307的底面与两组Y1轴导轨5204的滑块滑动连接，Y1轴电机5304通过电机固定板5306固定在Y1轴滑座5307上，Y1轴电机5304安装的Y1轴齿轮5308与Y1轴定梁组件52内的Y1轴齿条5203啮合，Y1轴电机5304驱动X轴动梁组件左右运动，构成Y1轴。X轴动梁5301内平行地固定有两组X轴导轨5302和一组X轴齿条5303。

结合图8、图9、图10所示，Z轴基座组件54包括X轴滑座5401、Z轴基座5407等，X轴滑座5401的底面与X轴导轨5302的滑块滑动连接，X轴电机5403通过电机固定板5402固定在X轴滑座5401，X轴电机5403上安装的X轴齿轮5404与X轴齿条5303啮合传动，驱动Z轴基座组件54前后运动，构成X轴。

Z轴基座5407有多块板件固定连接成上下开口的腔体，Z轴基座5407的底板与X轴滑座5401固定连接，其前侧板上固定安装有Z轴电机5405，Z轴机械臂组件55竖直安放在Z轴基座5407的腔体内，Z轴机械臂5501的左右两侧面沿臂长方向平行地固定有Z轴导轨5502，Z轴导轨5502的滑块固定在Z轴基座5407的内侧板上，Z轴机械臂5501可以相对于Z轴基座5407竖直滑动，Z轴机械臂5501的前侧面沿臂长方向固定有Z轴齿条5503，与固定安装在Z轴电机5405上的Z轴齿轮5406啮合传动，驱动Z轴机械臂组件55竖直运动，构成Z轴。在X轴动梁5301的底面沿动梁长度方向开有切槽53011，如图9所示，Z轴机械臂组件55可以在切槽53011内沿动梁长度方向移动而不受干涉。(将Z轴机械臂安装在X轴动梁的中间，其目的是Z轴机械臂位于X轴动梁5301的中间，左右结构对称，提高Z轴机械臂的稳定性。)

Y2轴动梁组件56包括Y2轴动梁5601、W轴滑板5612、旋转气缸5613、同步带传动系统5609等，Y2轴动梁5601的上表面平行地固定有两组Y2轴导轨5604和一组Y2轴齿条5603，Y2轴导轨5604的滑块与固定安装在Z轴机械臂5501的下端面的Y2轴连接板5505固定连接，Y2轴电机5504固定连接在Y2轴连接板5505上，安装在Y2轴电机5504输出端的Y2轴齿轮5506与Y2轴齿条5603啮合传动，驱动Y2轴动梁组件56左右方向运动，形成Y2轴。

Y2轴动梁5601的下表面也平行地固定有两组W轴导轨5611，导轨的滑块与W轴滑板5612固定连接，在Y2轴动梁5601的内腔沿高度方向安装有同步带传动系统5609，一端同步带轮轴通过固定块5608与Y2轴动梁5601固定连接，另一端通过张紧块5607与Y2轴动梁5601固定连接，张紧螺钉5610穿过张紧块5607的端面通孔与同步带轮轴螺纹副连接，张紧螺钉5610可以对同步齿形带5605进行张紧。

Y2轴动梁5601的前后两侧均开有第二切口56011，定固定夹5602一端与Y2轴连接板5505固定连接，另一端穿过第二切口56011与同步齿形带5605的一侧固定连接；动固定夹5606一端与W轴滑板5612固定连接，另一端穿过第二切口56011与同步齿形带5605的另一侧固定连接，当Y2轴动梁5601相对于Z轴机械臂5501向右运动时，能够驱动同步齿形带5605转动，因同步齿形带5605在定固定夹5602处不运动，则对侧的同步齿形带5605和固定连接在其上的动固定夹5606将以两倍的速度也向右运动，从而动固定夹5606驱动W轴滑板5612相对于Y2轴动梁5601以两倍的速度向右滑动，类似于动滑轮传动一样，当Y2轴动梁5601从Z轴机械臂5501的左侧运动到最右端时，W轴滑板5612也运动到Y2轴动梁5601的最右端，反之亦然，初始位置时W轴滑板5612和Y2轴动梁5601的中间位置均位于Z轴机械臂5501下方端板的正中。W轴滑板5612的运动就构成了与Y2轴动梁5601相反方向运动的-Y2轴，该轴为非独立轴，由Y2轴控制。

W轴滑板5612固定连接有旋转气缸5613的缸体，旋转气缸5613能够带动固定安装在其转盘56131的末端夹具6旋转180度，构成W轴。

该桁架机械手为六轴五联动机械手(有六个运动轴，其中五个轴可以单独运动或同时运动)，在横向设置有Y1轴和Y2轴两根轴，具有双横移功能，其目的有两个：一是末端夹具要伸入热压机的内部，横向(即Y向)悬臂较长，且行程也大，避免使用单根Y轴在对对侧热压机操作需要左右调向时，因回转半径太大而发生干涉，该双轴设置时，Y2轴从一端横移到另一端即可实现对横梁的左右调向，而不需要对横梁旋转，节省横移时间；二是横向行程大(注：双侧达4米)，横向操作多、横移动作频繁，双轴设置能够使Y1、Y2轴同时横向移动，可以缩短时间，保证生产节拍。

该桁架机械手能够在刹车片全自动热压成型生产线的不同热压机之间进行前后、上下、左右移动，实现供料、取出成品、装填模具隔板的需求。

(6)末端夹具6：

结合图11和图12所示，末端夹具6主要由夹具体601、导向杆602、夹板、气缸组成。两根导向杆602分别用紧固螺丝608固定在夹具体601的前后两侧的凸耳6012上，夹板一603、夹板二604、夹板三605、夹板四606通过固定在其上的导向套607与导向杆602滑动连接，夹紧双向气缸一609的缸体与夹具体601固定连接，活塞杆的头部分别与夹板一603、夹板二604固定连接，夹板一603和夹板二604为第一组夹紧板，用于夹持一组料斗或模具隔板，夹板上设置的圆锥定位销6031与对应料斗组件301上凸台30104的圆柱定位孔或模具隔板的圆柱定位孔匹配定位，当夹紧双向气缸一609工作时，活塞杆能够同时缩回或同时伸出，从而驱动夹板一603和夹板二604实现夹紧动作或松开动作；同样地，夹紧双向气缸二610的缸体也与夹具体601固定连接，活塞杆的头部分别与夹板三605、夹板四606固定连接，夹板三605和夹板四606为第二组夹紧板，夹紧板的组数与料斗或模具隔板的组数、尺寸保持一致，各组夹紧板能够同时完成夹紧或松开动作。

料门双向气缸611的缸体固定连接在夹具体601的底部，两活塞杆为自由状态，当末端夹具6夹持料斗组件301运动到下模座上方进行投料时，两活塞杆同时伸出产生两个方向相反的推力F1、-F1，分别推动第二U型拨杆303和第三U型拨杆304，把料门打开，投料结束后两活塞杆同时缩回。

刮板气缸612的缸体固定连接在夹具体601的第二立板6013上，其活塞杆为自由状态，当需要刮平填料工作时，刮板气缸612的活塞杆伸出，产生推力F2，推动刮板推杆322向右移动，使刮板326向下伸出，刮平填料后缩回。

夹具体601上的固定盘6011用于把末端夹具6与桁架机械手5上的旋转气缸5613的转盘56131固定连接，从而桁架机械手5带动末端夹具6运动，实现对各热压机进行加料、喷涂脱模剂、投料、刮平、取出成品、装填隔板的操作。

(7)喷涂收放机构7：

喷涂收放机构7主要由无杆气缸、五连杆机构、定位珠螺丝、喷涂管路等组成，结合图13所示，第二无杆气缸703通过两个气缸支架702固定在夹具体601上，第三连接板704固定在第二无杆气缸703的滑块上，摆杆705一端与第三连接板704铰链连接，另一端固定安装有第一定位珠螺丝709；滑动杆707与固定在夹具体601的侧板6014上的导向座708滑动连接，第二定位珠螺丝710固定安装在导向座708内；管路固定板706通过销轴一711与摆杆705铰链连接、并通过销轴二713与滑动杆707的一端铰链连接，管路固定板706上还固定安装有喷涂管路701和限位销712。

第三连接板704、摆杆705、管路固定板706、滑动杆707和夹具体601构成五连杆机构，在第二无杆气缸703的驱动和两个定位珠螺丝的共同作用下，可以实现管路固定板706的平移或摆动运动，使收在夹具体601上方水平放置的喷涂管路701转移到夹具体601的右侧竖直放置，喷涂管路701上的喷嘴位于末端夹具6的右侧下方，完成对模具型腔喷涂脱模剂的工作。

喷涂收放机构7的工作过程：

1)在第一位置即初始位置，结合图14所示，喷涂机构处于收起状态，此时安装在摆杆705上的第一定位珠螺丝709的钢珠落入管路固定板706上的锥形定位孔A内，结合图15所示，第一定位珠螺丝709便把摆杆705和管路固定板706锁定在一起，形成一个整体而不能够转动；因滑动杆707的锥形定位孔B设置在左端，结合图16所示，所以第二定位珠螺丝710的钢珠便被滑动杆707压入螺丝内部而不起作用，此时五连杆机构转化成双平行滑块机构，机构运动简图如图17所示，第三连接板704在无杆气缸的作用下驱动滑动杆707一起向右平行移动，带动喷涂管路701完成平移运动。

2)在第二位置即喷涂机构平移到最右端，结合图18所示，滑动杆707上的锥形定位孔B对应于第二定位珠螺丝710，第二定位珠螺丝710的钢珠落入滑动杆707上的锥形定位孔B内，结合图19所示，将滑动杆707与固定不动的导向座708锁定在一起而不能够继续移动，第二无杆气缸703继续驱动第三连接板704向右移动，由于第一定位珠螺丝709的弹力值小于第二定位珠螺丝710的弹力值(即弹簧的弹力大小)，第一定位珠螺丝709的钢珠脱离管路固定板706上的锥形定位孔A，结合图20所示，此时五连杆机构转化为滑块摆杆机构，机构运动简图如图21所示，管路固定板706绕销轴二713顺时针转动。

3)第三位置结合图22所示，此时管路固定板706绕销轴二713顺时针转动90°，喷涂管路701竖立在夹具体601的右侧，当控制系统发出指令时，喷涂系统工作能够完成对模具型腔喷涂脱模剂的任务。

4)第四位置结合图23所示，与第二位置相同，只是运动方向相反。当喷涂工作完成后，控制系统发出指令，第二无杆气缸703反向运动，驱动第三连接板704向左移动，带动管路固定板706逆时针转动90°，使喷涂管路701处于水平状态，此时第一定位珠螺丝709的钢珠落入管路固定板706上的锥形定位孔A内，同时摆杆705的侧面刚好接触到限位销712，将管路固定板706与摆杆705锁定而不能够继续转动，由于限位销712的阻力大于第二定位珠螺丝710的弹力值，滑动杆707将第二定位珠螺丝710的钢珠推出锥形定位孔B而脱离约束，由第三连接板704带动继续向左移动，返回初始位置，开始下一循环。

(8)生产线的工作过程：

为了便于叙述，假定右前方的热压机为一号热压机、左前方的热压机为二号热压机。

S1:称重加料系统2把已称重、加料完成的可分离式供料装置3推出，停留在最右侧的夹取位置。

S2:桁架机械手5将末端夹具6移动到可分离式供料装置3的正上方，两组夹紧板在双向气缸的驱动下打开，桁架机械手5的Z轴下降，下降距离由控制系统精确设定和控制，当夹板上设置的圆锥定位销6031与料斗组件301上凸台30104的圆柱定位孔对正时，夹紧双向气缸缩回使两组夹紧板夹紧可分离式供料装置3，如图24所示。

S3:桁架机械手5的Z轴先上升一小段距离后，本实例设定为10mm，脱离加料拖板20506后，X轴、Y1轴、Y2轴、Z轴在控制系统的控制下同时运动，将可分离式供料装置3移动到一号热压机的左上方，高度上使可分离式供料装置3的最低表面在下模座上表面的上方10mm。

S4:在喷涂收放机构7的驱动下，把喷涂管路701从水平收起状态转移到右侧竖直放置状态，等待下一步指令。

S5:当一号热压机的保温保压完成时，上模板101带动上模芯102上移，打开多层热压模具，同时下模座103上移一定距离(该距离略大于隔板+刹车片的厚度)，为将隔板和压制好的刹车片从下模座103下方一起推出腾出空间。

S6:接收到指令后，桁架机械手5的Y2轴向右运动，当喷涂管路701上的喷嘴运动到上模座103的型腔左侧时，脱模剂供给泵工作，对模具型腔和隔板表面喷涂脱模剂，当喷嘴运动到最后一列型腔右侧时，脱模剂供给泵停止工作，完成喷涂脱模剂。Y2轴继续向右运动，把可分离式供料装置3置于下模座103的正上方，使各料斗与对应的下模座型腔对齐。

S7:料门双向气缸611的两活塞杆同时伸出，分别推动第二U型拨杆303和第三U型拨杆304，通过对向开门机构把料门打开进行投料，如图24所示。投料结束后两活塞杆同时缩回，在复位弹簧312的作用下将料门复位。

S8:桁架机械手5的Z轴向上抬升一定距离，刮板气缸612工作，其活塞杆向右推动刮板推杆322，通过刮板收放机构驱动刮板326向下伸出，如图25所示，然后桁架机械手5的Y2轴向左运动至最右侧型腔的中间部位，Z轴向下运动至设定的刮平高度，Y2轴先向右运动至型腔右侧内壁，再反向向左运动至该型腔的左侧内壁，将该列型腔内的粉料刮平。Z轴再向上抬升，移动到下一列型腔，将各列型腔内的粉料刮平。之后，刮板气缸612活塞杆缩回，在复位弹簧324的作用下，将刮板326收起复位。

S9:桁架机械手5的X轴、Y1轴、Y2轴、Z轴在控制系统的控制下同时运动，将可分离式供料装置3送回称重加料系统2的夹取位置，然后夹紧双向气缸一609和夹紧双向气缸二610的两端活塞杆同时伸出，将分离式供料装置3松开，停放在称重加料系统2上。

S10:与S6同步，一号热压机推出装置4的第一无杆气缸405驱动拖板403向左运动，将最下层的隔板和刹车片一起被推出。

S11:桁架机械手5的X轴、Y1轴、Y2轴、Z轴同时运动，将空置的末端夹具6移动到一号热压机被推出的刹车片正上方，然后Z轴下降，使两组夹紧板的下端低于刹车片的上表面之下，桁架机械手5的Y1轴向左运动，依次将各列压制好的刹车片推送到输送机8上输送至后续工序。

S12:桁架机械手5再将空置的末端夹具6移动到一号热压机被推出的隔板组正上方，然后Z轴下降至夹板上的圆锥定位销6031对正隔板407端面上设置的圆柱形定位孔4071，如图27所示，两个夹紧双向气缸609、610动作将隔板407夹紧，接着桁架机械手5将隔板407移动到一号热压机模具型腔的正上方，使各隔板与对应的型腔对齐，Z轴下降，将隔板下端卡装在一号热压机下模座103的型腔内，如图26所示，最后两个夹紧双向气缸松开，隔板落入型腔内，桁架机械手5返回称重加料系统2，等待下一次取料。

S13:一号热压机进行压制，并保温保压，进入下一循环周期。

S14:在S9完成后，称重加料系统2在加料拖动装置205的驱动下，将可分离式供料装置3向左移动，使可分离式供料装置3最左列的料斗对齐称重加料系统2的过渡料斗204，把称重好的粉状物料加入到最左列的料斗内，继续将可分离式供料装置3向左移动一个料斗列间距，使下一列料斗与过渡料斗204对齐、加料，全部加料完成后，加料拖动装置205将可分离式供料装置3向右移动至夹取位置。至此一号热压机的操作完成。

S15:桁架机械手5将加料完毕的可分离式供料装置3移动到二号热压机，与对一号热压机操作不同的是，在桁架机械手5的W轴旋转180°，将末端夹具6调头，使喷涂收放机构7、刮板收放机构处于外侧，对二号热压机来说位于左侧。

S16:当二号热压机保温保压完成后，控制系统发出信号，对二号热压机进行自动喷涂、投料、刮平、取成品、装填隔板的操作，动作过程与步骤S5—S13相同。

S17:对其他两台热压机的操作分别与一号和二号热压机操作相同，运动的方向和参数不同，均事先在控制系统内设定好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，包括称重加料系统、可分离式供料装置、推出装置、桁架机械手、末端夹具、喷涂收放机构、输送机和多台热压机；

称重加料系统向可分离式供料装置中加入称量的粉料；

末端夹具设置在桁架机械手上，由桁架机械手驱动在各台热压机及输送机间直线或旋转运动；末端夹具运动至不同的工位可分别夹持可分离式供料装置或隔板移动及配合动作；

末端夹具中的夹板与隔板配合时，用于夹紧或松开隔板；末端夹具与可分离式供料装置配合时，末端夹具中的料门气缸可控制可分离式供料装置中的料门的启闭，末端夹具中的刮板气缸可控制可分离式供料装置中的刮板的运动；

末端夹具上还设置有可转动收放或平移运动的喷涂收放机构；

推出装置将热压机中压制成型的鼓式刹车片及隔板推出，由末端夹具推送至输送机上；

末端夹具包括夹具体、固定在夹具体上的导向杆、可沿导向杆轴向滑动的多对平行的夹板；每对夹板之间对应设置一个驱动两块夹板同时同向或异向运动的夹紧双向气缸；末端夹具的夹具体上还设置有一双向料门气缸和一刮板气缸。

2.根据权利要求1所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，称重加料系统包括加料架体、设置在加料架体上的容纳粉料的料箱、称量装置、过渡料斗和加料拖动装置；

称量装置将料箱中的粉料称重投入过渡料斗中；

过渡料斗向移动至加料拖动装置上的可分离式供料装置中投入粉料；

加料拖动装置包括可相对加料架体滑动的加料拖板；所述加料拖板上设置有多个用于定位可分离式供料装置的V型定位块。

3.根据权利要求1所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，可分离式供料装置包括可容纳粉料的多个料斗、控制每个料斗上的料门启闭的对向开门机构和控制刮板运动的刮板收放机构；

对向开门机构包括两根平行的滑杆、多对U型拨杆和多对料门摆杆；

每个U型拨杆的两个U型端部分别滑动连接一根料门摆杆，每根料门摆杆上固定设置一扇料门；每对U型拨杆中，同一侧的U型端部所连接的摆杆上设置的为同一料斗的两扇料门；每对U型拨杆中，靠近滑杆一端的U型拨杆均固定在其中的第一滑杆上，而与第二滑杆滑动连接，靠近滑杆另一端的U型拨杆均固定在其中的第二滑杆上，而与第一滑杆滑动连接；

刮板收放机构包括支架、推杆、两根连杆和滑块；

推杆滑动连接在料斗侧面；推杆朝向外侧的一端设置有滑槽，两根连杆的其中一端铰接并可沿滑槽滑动，两根连杆的另一端分别铰接在支架上和一可相对支架滑动的滑块上，所述滑块上固定有刮板。

4.根据权利要求1所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，桁架机械手包括两组Y1轴定梁组件、可沿Y1轴定梁组件轴向运动的X轴动梁组件、可沿X轴动梁组件轴向运动的Z轴基座组件、Z轴机械臂组件和Y2轴动梁组件；

Z轴机械臂组件穿过Z轴基座组件并可在Z轴基座组件内运动，同时由Z轴基座组件带动沿X轴动梁组件轴向运动；

Y2轴动梁组件设置在Z轴机械臂组件的下端；Y2轴动梁组件可相对Z轴机械臂组件运动。

5.根据权利要求4所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，X轴动梁组件相对Y1轴定梁组件的运动、Z轴基座组件相对X轴动梁组件的运动、Z轴机械臂组件相对Y2轴动梁组件的运动均采用一设置在自身上的电机驱动的齿轮和设置在相对运动对象上的齿条相互啮合传动实现。

6.根据权利要求4所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，Z轴基座组件内包括一由电机驱动的齿轮，所述Z轴机械臂组件中包括与所述齿轮相啮合运动的齿条，通过齿条与齿轮的啮合传动实现Z轴机械臂组件在Z轴基座组件内运动。

7.根据权利要求1所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，

Z轴机械臂组件中包括一由固定在Y2轴连接板上的电机驱动的齿轮，Y2轴动梁组件中包括沿Y2轴动梁设置的齿条，通过齿条与齿轮的啮合传动实现Y2轴动梁组件相对于Z轴机械臂组件运动；

Y2轴动梁组件中的下导轨上设置有可沿下导轨运动的W轴滑板，

在Y2轴动梁的内腔中设置有同步带传动系统，同步带传动系统包括设置在Y2轴动梁内腔中两端的同步带轮和连接两个同步带轮的同步齿形带；

Y2轴动梁的两侧开有轴向切口，定固定夹一端与Y2轴连接板固定连接，另一端穿过切口与Y2轴动梁内腔中的同步齿形带的一侧固定连接；动固定夹一端与W轴滑板固定连接，另一端穿过切口与Y2轴动梁内腔中的同步齿形带的另一侧固定连接。

8.根据权利要求1所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，喷涂收放机构包括无杆气缸、连接板、摆杆、滑动杆、管路固定板和喷涂管路；

无杆气缸固定在末端夹具上，连接板固定在无杆气缸的滑块上，摆杆一端与连接板铰接，另一端固定安装有第一定位珠螺丝；滑动杆滑动设置在末端夹具上的一导向座中，第二定位珠螺丝固定在导向座内；管路固定板通过销轴一与摆杆铰接、并通过销轴二与滑动杆的一端铰接，管路固定板上安装喷涂管路。

9.根据权利要求8所述的鼓式刹车片全自动热压成型生产线，其特征是，

管路固定板上设置有可容纳第一定位珠螺丝的锥形定位孔A；第一定位珠螺丝的钢珠落入锥形定位孔A内时，摆杆和管路固定板锁定；

滑动杆上设置有可容纳第二定位珠螺丝的锥形定位孔B；第二定位珠螺丝的钢珠落入锥形定位孔B内时，滑动杆与导向座锁定。

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