CN112455019A - 一种机器人手臂的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人手臂的加工方法，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型。本发明的提供的加工方法，通过对热压成型过程的合理设计实现了机器人手臂的克重变形量与抗震动性能提升，同时也实现了机器人手臂的绝缘。

Description

一种机器人手臂的加工方法
技术领域
本发明涉及机器人加工领域，具体涉及一种机器人手臂的加工方法。
背景技术
碳纤维机器人手臂是机器人技术领域实际应用最广泛的自动化机械装置，尽管他们的形态各有不同，但他们都有一个共同的特点，即通过接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。机械手臂一般有伸缩、旋转和升降这三种运动，其中旋转、升降运动是由横臂和产柱去完成的，手臂的基本作用则是将手爪移动到所需位置以及承受抓取工件的最大重量和手臂自身的重量等。此外，管路、冷却装置、行程定位装置和自动检测装置等，一般也都装在手臂上。因此，手臂的结构、工作范围、承载能力和动作精度都会直接影响整个机械的工作性能。
碳纤维制成的机器人手臂有以下几个优点：
1.材质轻，操作灵活准确；
2.强度高；
3.耐温性好；
4.性价比好。
如CN205086007U公开了一种碳纤维机器人手臂，涉及一种碳纤维机器人手臂，解决现有的工业机器人手臂采用高强度铝合金材料制作，手臂自重大，动力需求大，部件之间产生的载荷磨损大，影响使用寿命等问题。包括多层预浸料，多层预浸料依次包缠在芯模的外表面上，每三层相邻的预浸料的经线按0°、45°和90°交错设置，多层预浸料的层数为15-25层，且每层预浸料的厚度为0.1-0.2mm。
CN206510031U公开了一种应用于机器人上的碳纤维机械手臂，其技术方案要点是包括手臂本体，手臂本体的一端设有第一安装孔，手臂本体另一端设有若干第二安装孔，所述手臂本体包括第一侧面、第二侧面、第一曲面和第二曲面，第一曲面包括依次连接的第一抗压部、第二抗压部和第三抗压部，第一曲面的两端与第二曲面连接并分别形成首部和尾部，第一侧面包括平衡支撑部，平衡支撑部呈倾斜状，平衡支撑部靠近首部的一端到第二侧面的最短距离大于平衡支撑部靠近尾部的一端到第二侧面的最短距离，第二侧面靠近尾部的一端设有平衡加强块，其防抖动、强度较大且便于安装的应用于机器人上的碳纤维机械手臂。
然而现有的机械部仍存在不耐温，克重变形量差，抗震性差同时由于外表面没进行处理还存在导电的风险，绝缘性差等问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种机器人手臂的加工方法，通过对热压成型过程的合理设计实现了机器人手臂克重变形量与抗震动性能，同时也实现了机器人手臂的绝缘。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种机器人手臂的加工方法，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；
所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型。
本发明的提供的加工方法，通过对热压成型过程的合理设计，采用多次成型实现了机器人手臂克重变形量与抗震动性能，同时也实现了机器人手臂的绝缘。
作为本发明优选的技术方案，所述铁芯为圆柱芯或棱柱芯。
优选地，所述包芯为依次进行的碳纤维包芯和玻璃布包芯。
本发明中所述棱柱芯为四棱柱芯、五棱柱芯或六棱柱芯等。
作为本发明优选的技术方案，所述碳纤维包芯为围绕铁芯包覆至少3层碳纤维，例如可以是3层、4层、5层、6层、7层、8层或9层等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述碳纤维的厚度为0.3-0.4mm，例如可以是0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm或0.4mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述玻璃布包芯为对碳纤维包芯后的材料包覆至少2层厚度为0.22-0.3mm的玻璃布。
本发明中，所述玻璃布包芯为对碳纤维包芯后的材料包覆至少2层厚度为0.22-0.3mm的玻璃布，例如可以是可以是2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层、9层或10层等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用，所述玻璃布的厚度为0.22-0.3mm，例如可以是0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm或0.3mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第一热压成型的温度为150-157℃，例如可以是150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃或157℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热压成型的压力为45-53MPa，例如可以是45MPa、46MPa、47MPa、48MPa、49MPa、50MPa、51MPa、52MPa或53MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热压成型的时间为3-7min，例如可以是3min、3.2min、3.4min、3.6min、3.8min、4min、4.2min、4.4min、4.6min、4.8min、5min、5.2min、5.4min、5.6min、5.8min、6min、6.2min、6.4min、6.6min、6.8min或7min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第二热压成型的温度为150-157℃，例如可以是150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃或157℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热压成型的压力为57-65MPa，例如可以是57MPa、58MPa、59MPa、60MPa、61MPa、62MPa、63MPa、64MPa或65MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热压成型的时间为8-15min，例如可以是8min、8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min、12min、12.5min、13min、13.5min、14min、14.5min或15min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第三热压成型的温度为158-162℃，例如可以是158℃、158.5℃、159℃、159.5℃、160℃、160.5℃、161℃、161.5℃或162℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第三热压成型的压力为68-75MPa，例如可以是68MPa、68.5MPa、69MPa、69.5MPa、70MPa、70.5MPa、71MPa、71.5MPa、72MPa、72.5MPa、73MPa、73.5MPa、74MPa、74.5MPa或75MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第三热压成型的时间为20-35min，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min或35min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第四热压成型的温度为164-170℃，例如可以是164℃、164.5℃、165℃、165.5℃、166℃、166.5℃、167℃、167.5℃、168℃、168.5℃、169℃、169.5℃或170℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第四热压成型的压力为77-90MPa，例如可以是77MPa、77.5MPa、78MPa、78.5MPa、79MPa、79.5MPa或90MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第四热压成型的时间为40-50min，例如可以是40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min或50min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述铁芯为棱柱铁芯，所述碳纤维包芯和玻璃布包芯之间还设置有玻璃布包覆。
优选地，所述玻璃布包覆为以侧棱为中心分别向两边包覆至少2层长度为2.5-3mm，厚度为0.1-0.15mm的玻璃布，例如长度可以是2.5mm、2.55mm、2.6mm、2.65mm、2.7mm、2.75mm、2.8mm、2.85mm、2.9mm、2.95mm或3mm等，厚度可以是0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm或0.15mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；
所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型；
所述第一热压成型的温度为150-157℃，压力为45-53MPa，时间为3-7min；
所述第二热压成型的温度为150-157℃，压力为57-65MPa，时间为8-15min；
所述第三热压成型的温度为158-162℃，压力为68-75MPa，时间为20-35min；
所述第四热压成型的温度为164-170℃，压力为77-90MPa，时间为40-50min。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明的提供的加工方法，通过对热压成型过程的合理设计实现了机器人手臂克重变形量与抗震动性能的提升，同时也实现了机器人手臂的绝缘，机器人手臂的在先端在1.5kg下的变形量≤7.68mm，震动时间小于18s。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种机器人手臂的加工方法，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；
所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型；
所述铁芯为棱柱芯；
所述包芯为依次进行的碳纤维包芯和玻璃布包芯；
所述碳纤维包芯为围绕铁芯包覆3层碳纤维，碳纤维的厚度为0.35mm；
所述玻璃布包芯为对碳纤维包芯后的材料包覆2层厚度为0.25mm的玻璃布；
所述碳纤维包芯和玻璃布包芯之间还设置有玻璃布包覆，所述玻璃布包覆为以侧棱为中心分别向两边包覆3层长度为2.5mm，厚度为0.125mm的玻璃布；
所述第一热压成型的温度为153℃，压力为50MPa，时间为4min；
所述第二热压成型的温度为152℃，压力为60MPa，时间为12min；
所述第三热压成型的温度为160℃，压力为72MPa，时间为25min；
所述第四热压成型的温度为168℃，压力为82MPa，时间为45min。
所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为6.68mm，砝码坠落震动在9s内恢复静置状态，绝缘性好。
实施例2
本实施例提供一种机器人手臂的加工方法，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；
所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型；
所述铁芯为圆柱芯；
所述包芯为依次进行的碳纤维包芯和玻璃布包芯；
所述碳纤维包芯为围绕铁芯包覆3层碳纤维，碳纤维的厚度为0.4mm；
所述玻璃布包芯为对碳纤维包芯后的材料包覆2层厚度为0.3mm的玻璃布；
所述第一热压成型的温度为150℃，压力为45MPa，时间为7min；
所述第二热压成型的温度为157℃，压力为57MPa，时间为15min；
所述第三热压成型的温度为162℃，压力为75MPa，时间为35min；
所述第四热压成型的温度为170℃，压力为90MPa，时间为40min。
所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为5.68mm，砝码坠落震动在12s恢复静置状态，绝缘性好。
实施例3
本实施例提供一种机器人手臂的加工方法，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；
所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型；
所述铁芯为棱柱芯；
所述包芯为依次进行的碳纤维包芯和玻璃布包芯；
所述碳纤维包芯为围绕铁芯包覆4层碳纤维，碳纤维的厚度为0.3mm；
所述玻璃布包芯为对碳纤维包芯后的材料包覆3层厚度为0.22mm的玻璃布；
所述碳纤维包芯和玻璃布包芯之间还设置有玻璃布包覆，所述玻璃布包覆为以侧棱为中心分别向两边包覆2层长度为3mm，厚度为0.14mm的玻璃布；
所述第一热压成型的温度为157℃，压力为53MPa，时间为3min；
所述第二热压成型的温度为150℃，压力为65MPa，时间为8min；
所述第三热压成型的温度为158℃，压力为68MPa，时间为20min；
所述第四热压成型的温度为164℃，压力为77MPa，时间为50min。
所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为3.68mm，砝码坠落震动在11s恢复静置状态，绝缘性好。
对比例1
与实施例1的区别仅在于不进行第一热压成型，所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为10.6mm，砝码坠落震动在16s恢复静置状态，绝缘性能降低10％。
对比例2
与实施例1的区别仅在于不进行第二热压成型，所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为11.3mm，砝码坠落震动在17s恢复静置状态，绝缘性能降低11％。
对比例3
与实施例1的区别仅在于不进行第三热压成型，所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为10.4mm，砝码坠落震动在15s恢复静置状态，绝缘性能降低13％。
对比例4
与实施例1的区别仅在于不进行第四热压成型，所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为12mm，砝码坠落震动在17s恢复静置状态，绝缘性能降低12％。
对比例5
与实施例1的区别仅在于将第二热压成型和第四热压成型调换，所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为13mm，砝码坠落震动在14s恢复静置状态，绝缘性能降低10％。
对比例6
与实施例1的区别仅在于将第一热压成型和第三热压成型调换，所得机器人手臂的在先端在1.5kg克重下，变形为10.5mm，砝码坠落震动在18s恢复静置状态，绝缘性能降低13％。
上述实施例和对比例中的在先端指机器人手臂安装抓手的一段。
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明的提供的加工方法，通过对热压成型过程的合理设计实现了机器人手臂克重变形量与抗震动性能的提升，同时也实现了机器人手臂的绝缘。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种机器人手臂的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；
所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述铁芯为圆柱芯或棱柱芯；
优选地，所述包芯为依次进行的碳纤维包芯和玻璃布包芯。
3.如权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述碳纤维包芯为围绕铁芯包覆至少3层碳纤维；
优选地，所述碳纤维的厚度为0.3-0.4mm。
4.如权利要求2或3所述的加工方法，其特征在于，所述玻璃布包芯为对碳纤维包芯后的材料包覆至少2层厚度为0.22-0.3mm的玻璃布。
5.如权利要求1-4任一项所述的加工方法，其特征在于，所述第一热压成型的温度为150-157℃；
优选地，所述第一热压成型的压力为45-53MPa；
优选地，所述第一热压成型的时间为3-7min。
6.如权利要求1-5任一项所述的加工方法，其特征在于，所述第二热压成型的温度为150-157℃；
优选地，所述第二热压成型的压力为57-65MPa；
优选地，所述第二热压成型的时间为8-15min。
7.如权利要求1-6任一项所述的加工方法，其特征在于，所述第三热压成型的温度为158-162℃；
优选地，所述第三热压成型的压力为68-75MPa；
优选地，所述第三热压成型的时间为20-35min。
8.如权利要求1-7任一项所述的加工方法，其特征在于，所述第四热压成型的温度为164-170℃；
优选地，所述第四热压成型的压力为77-90MPa；
优选地，所述第四热压成型的时间为40-50min。
9.如权利要求2-8任一项所述的加工方法，其特征在于，所述铁芯为棱柱铁芯，所述碳纤维包芯和玻璃布包芯之间还设置有玻璃布包覆；
优选地，所述玻璃布包覆为以侧棱为中心分别向两边包覆至少2层长度为2.5-3mm，厚度为0.1-0.15mm的玻璃布。
10.如权利要求1-9任一项所述的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：对铁芯依次进行包芯和热压成型；
所述热压成型包括第一热压成型、第二热压成型、第三热压成型和第四热压成型；
所述第一热压成型的温度为150-157℃，压力为45-53MPa，时间为3-7min；
所述第二热压成型的温度为150-157℃，压力为57-65MPa，时间为8-15min；
所述第三热压成型的温度为158-162℃，压力为68-75MPa，时间为20-35min；
所述第四热压成型的温度为164-170℃，压力为77-90MPa，时间为40-50min。
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