CN112721223A - 一种桁架横梁及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桁架横梁及其制作方法，包括大理石桁架横梁，所述大理石桁架横梁由高分子矿物材料制作而成，所述高分子矿物材料包括填充物和粘接剂，其中，填充物由不同尺寸的鹅卵石、玄武石、石英砂组成，粘接剂包括液体环氧树脂以及固化剂，按质量百分比计，填充物占比为66‑88％。该桁架横梁具有减震效果，省去焊接、热处理等工序，大大提高了效率，节约了成本，并且符合节能环保的需求。
Description
技术领域：
本发明涉及桁架机器人领域，具体讲是一种具有减震效果的桁架横梁及其制作方法。
背景技术：
现有的桁架横梁都是由方管焊接，通过热处理方式去应力，再上CNC加工中心打孔、铣削等一系列操作加工成型，再配以线轨加齿轮齿条作为传动机构。
由于现有的桁架横梁都是由方管焊接，在运动过程会产生很大震动，吸震性能只有整体矿物铸件桁架横梁的1/20，现有的桁架横梁加工工序多，加工时间长，效率不高且成本高，现有的桁架横梁会因机械手臂运行过程中产生的震动导致精度不稳定，传统齿轮齿条的传动方式移动速度受限且定位精度不高。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种解决现有桁架横梁震动大导致精度不稳定、噪音大等问题以提高吸震性能和刚性的桁架横梁，该具桁架横梁省去焊接、热处理等工序，大大提高了效率，节约了成本，并且符合节能环保的需求。
本发明的技术解决方案是，提供一种桁架横梁，包括大理石桁架横梁，所述大理石桁架横梁由高分子矿物材料制作而成，所述高分子矿物材料包括填充物和粘接剂，其中，填充物由不同尺寸的鹅卵石、玄武石、石英砂组成，粘接剂包括液体环氧树脂以及固化剂，按质量百分比计，填充物占比为66-88％。
作为优选的技术方案，所述填充剂中，鹅卵石粒径为10-20mm,玄武石粒径为5-12mm，石英砂粒径为1-5mm。
作为优选的技术方案，所述填充剂中，鹅卵石粒径为10-20mm,玄武石粒径为5-12mm，石英砂粒径为1-5mm。
作为优选的技术方案，还包括增强材料，增强材料为玻纤短纤，按质量百分比计，玻纤短纤占比为1-10％。
作为优选的技术方案，所述大理石桁架横梁中预埋有预埋螺母，所述大理石桁架横梁的顶部对应预埋螺母的位置安装有线缆，所述大理石桁架横梁的内部安装有直线电机，所述大理石桁架横梁与直线电机固定连接，所述大理石桁架横梁的内部安装有桁架机械手，所述桁架机械手滑动连接于大理石桁架横梁的顶部，所述桁架机械手的底部安装有拖链，所述桁架机械手与拖链固定连接，所述拖链的底部安装有拖链板。
作为优选的技术方案，所述大理石桁架横梁的轴截面形状为凹形，所述大理石桁架横梁的顶部安装有预埋螺母，所述大理石桁架横梁与预埋螺母呈一体式设计。
作为优选的技术方案，所述大理石桁架横梁的底部安装有桁架支撑柱，所述大理石桁架横梁与桁架支撑柱通过螺栓固定，所述桁架支撑柱的轴截面形状为等腰梯形，所述桁架支撑柱的轴截面的上底面小于下底面。
作为优选的技术方案，所述拖链与拖链板相匹配，所述拖链板与大理石桁架横梁固定连接，所述大理石桁架横梁的两端均安装有工作指示灯，两个所述工作指示灯均与大理石桁架横梁通过螺栓固定。
本发明还提供一种桁架横梁的制作方法，包括以下步骤，
第一步、根据桁架横梁结构，设计制作出一逆向的导轨安装面及直线电机安装面的拼装模具；
第二步、将模具组装到位，并装好预埋插件；
第三步、倒入混合均匀的高分子矿物材料以及粘接剂；
第四步、通过振动方式将第三步中的混合物的气孔消除；
第五步、固化成型后脱模，并在桁架横梁上装配直线电机。
进一步的，为提高耐磨性和耐腐蚀性，模具组装到位后，模具成型腔内壁涂抹脱模剂后再在起表面预涂特氟龙涂层。
采用以上方案后与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的桁架横梁其整体结构刚性大大提高，吸震性是铸铁的20倍以上；
(2)本发明所采用的桁架横梁热稳定性好，随着温度变化而产生形变量是铸铁的1/20。
(3)精度保持性好，震动而导致移位的可能性为零。
(4)耐腐蚀，对油、冷却液、和其他的腐蚀性液体有很好的抗腐蚀性.
(5)节能环保，与铸铁相比，能耗只有铸铁的1％。
本发明的桁架横梁由尺寸不同的鹅卵石、玄武石、石英砂为填充物，环氧树脂、固化剂为粘接剂，将各种组成材料按一定的比例配制，通过搅拌机搅拌均匀后倒入模具，再通过振动平台振动将配料中的气孔消除，自然凝固后可获得致密的高分子矿物质材料，这种高分子矿物铸件具有良好的粘结性，极低的变形量，非常高的吸震性能，从而使桁架横梁的性能突破原有材料的约束，同样配置情况下精度等各项性能将远远超过传统方管焊接桁架横梁，本发明设计合理，结构巧妙，通过结构之间的相互配合，解决现有桁架横梁震动大导致精度不稳定、噪音大等问题；配以直线电机，解决机械手移动速度有限且定位精度不高的问题。
附图说明：
图1为本发明的桁架横梁的结构示意图；
图2为本发明的桁架横梁脱模前的示意图；
图3为本发明的桁架横梁拆除模具侧边后示意图；
图4为本发明的桁架横梁应用俯视图。
图中：1、模具侧板；2、螺母插件固定架；3、模具底板；4、大理石桁架横梁；5、预埋螺母；6、防护钣金；7、桁架支撑柱；8、工作指示灯；9、桁架机械手；10、直线电机；11、线缆；12、拖链；13、拖链板。
具体实施方式：
下面结合附图就具体实施方式对本发明作进一步说明：
一种桁架横梁，包括大理石桁架横梁，所述大理石桁架横梁由高分子矿物材料制作而成，所述高分子矿物材料包括填充物和粘接剂，其中，填充物由不同尺寸的鹅卵石、玄武石、石英砂组成，粘接剂包括液体环氧树脂以及固化剂，按质量百分比计，填充物占比为66-88％。
一般的，鹅卵石粒径为10-20mm,玄武石粒径为5-12mm，石英砂粒径为1-5mm。通过不同粒径的不同材料的组合，实现性能的差异。
并且，为了进一步提高整体强度，还包括增强材料，增强材料为玻纤短纤，按质量百分比计，玻纤短纤占比为1-10％，玻纤短纤的长度为5-15mm。
将上述物料利用模具成型桁架横梁。
为进一步描述，本实施例以具体的桁架横梁做进一步阐述，如图1-4，该桁架横梁由上述物料利用模具成型，首先，模具侧板1的底部安装有模具底板3，模具侧板1与模具底板3固定连接，模具侧板1与模具底板3之间安装有螺母插件固定架2，螺母插件固定架2的轴截面形状为z字形，螺母插件固定架2靠近模具侧板1的一端与模具侧板1通过螺栓固定，螺母插件固定架2靠近模具底板3的一端与模具底板3通过螺栓固定，使固定更加方便。
模具侧板1的顶部与螺母插件固定架2固定连接，螺母插件固定架2远离模具侧板1的一端与模具底板3固定连接，模具底板3的顶部用于成型大理石桁架横梁4，大理石桁架横梁4的轴截面形状为凹形，大理石桁架横梁4的顶部安装有预埋螺母5，大理石桁架横梁4与预埋螺母5呈一体式设计，增加装置的稳定性，使装置更加稳固。
成型过程中，大理石桁架横梁4的一侧安装有防护钣金6，防护钣金6的轴截面形状为L形，大理石桁架横梁4的底部安装有桁架支撑柱7，大理石桁架横梁4与桁架支撑柱7通过螺栓固定，桁架支撑柱7的轴截面形状为等腰梯形，桁架支撑柱7的轴截面的上底面小于下底面，使安装更加方便，且固定更加稳固，有效的增加装置的稳定性。
大理石桁架横梁4的顶部对应预埋螺母5的位置安装有线缆11，线缆11与大理石桁架横梁4通过螺栓固定，大理石桁架横梁4的内部安装有直线电机10，大理石桁架横梁4与直线电机10固定连接，大理石桁架横梁4的内部安装有桁架机械手9，桁架机械手9滑动连接于大理石桁架横梁4的顶部，桁架机械手9的底部安装有拖链12，拖链12与拖链板13相匹配，拖链板13与大理石桁架横梁4固定连接，大理石桁架横梁4的两端均安装有工作指示灯8，两个工作指示灯8均与大理石桁架横梁4通过螺栓固定，使固定更加稳固，有效的知道装置运行情况。
桁架机械手9与拖链12固定连接，拖链12的底部安装有拖链板13。
鉴于本发明的桁架横梁的独特性，其制作方法也不同于传统制作，具体的，桁架横梁的制作方法，包括以下步骤，
第一步、根据桁架横梁结构，设计制作出一逆向的导轨安装面及直线电机安装面的拼装模具，从而满足精度要求；
第二步、将模具组装到位，并装好预埋插件；
第三步、通过搅拌机将各物料搅拌均匀后，在模具中倒入混合均匀的高分子矿物材料以及粘接剂；
第四步、通过振动平台的振动将第三步中的混合物的气孔消除，然后夯实；
第五步、自然固化成型后脱模，然后在大理石桁架横梁上装配直线电机。
为了对不同材料组合的性状做直观了解，下面分别以实施例1、实施例2，实施例3以及对比例进行对比，其中，
实施例1中，按质量百分比计，大理石地轨由16mm鹅卵石15％,8mm玄武石粒28％，3mm石英砂40％，液体环氧树脂16％，固化剂1％自然固化而成。
实施例2中，按质量百分比计，大理石地轨由16mm鹅卵石25％,8mm玄武石粒20％，3mm石英砂35％，液体环氧树脂19％，固化剂1％自然固化而成。
实施例3中，按质量百分比计，大理石地轨由16mm鹅卵石15％,8mm玄武石粒28％，3mm石英砂35％，液体环氧树脂16％，固化剂1％以及6％的长度为8mm的玻纤短纤自然固化而成。
对比例为背景技术中提及的现有焊接工艺而成的方管式地轨。
测量各实施例和对比例的弹性模量、抗拉强度、抗压强度、导热系数和震动系数，结果如表1所示：
并且，在对上述实施例和对比例进行耐磨性测试，在桁架横梁表面用5kg砝码置于顶针，实施例1、实施例2、实施例3和对比例耐刮性分别为5732转、5755转、6543转和4756转。
本发明具有以下优点：由尺寸不同的鹅卵石、玄武石、石英砂为填充物，环氧树脂、固化剂为粘接剂，将各种组成材料按一定的比例配制，通过搅拌机搅拌均匀后倒入模具，再通过振动平台振动将配料中的气孔消除，自然凝固后可获得致密的高分子矿物质材料，这种高分子矿物铸件具有良好的粘结性，极低的变形量，非常高的吸震性能，从而使桁架横梁的性能突破原有材料的约束，同样配置情况下精度等各项性能将远远超过传统方管焊接桁架横梁，本发明设计合理，结构巧妙，通过结构之间的相互配合，解决现有桁架横梁震动大导致精度不稳定、噪音大等问题；配以直线电机，解决机械手移动速度有限且定位精度不高的问题。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。凡是利用本发明说明书所做的等效结构或等效流程变换，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种桁架横梁，其特征在于：包括大理石桁架横梁，所述大理石桁架横梁由高分子矿物材料制作而成，所述高分子矿物材料包括填充物和粘接剂，其中，填充物由不同尺寸的鹅卵石、玄武石、石英砂组成，粘接剂包括液体环氧树脂以及固化剂，按质量百分比计，填充物占比为66-88％。
2.根据权利要求1所述的桁架横梁，其特征在于：所述填充剂中，鹅卵石粒径为10-20mm,玄武石粒径为5-12mm，石英砂粒径为1-5mm。
3.根据权利要求1所述的桁架横梁，其特征在于：还包括增强材料，增强材料为玻纤短纤，按质量百分比计，玻纤短纤占比为1-12％。
4.根据权利要求1所述的桁架横梁，其特征在于：所述大理石桁架横梁中预埋有预埋螺母，所述大理石桁架横梁的顶部对应预埋螺母的位置安装有线缆，所述大理石桁架横梁的内部安装有直线电机，所述大理石桁架横梁与直线电机固定连接，所述大理石桁架横梁的内部安装有桁架机械手，所述桁架机械手滑动连接于大理石桁架横梁的顶部，所述桁架机械手的底部安装有拖链，所述桁架机械手与拖链固定连接，所述拖链的底部安装有拖链板。
5.根据权利要求1所述的桁架横梁，其特征在于：所述大理石桁架横梁的轴截面形状为凹形，所述大理石桁架横梁的顶部安装有预埋螺母，所述大理石桁架横梁与预埋螺母呈一体式设计。
6.根据权利要求1所述的桁架横梁，其特征在于：所述大理石桁架横梁的底部安装有桁架支撑柱，所述大理石桁架横梁与桁架支撑柱通过螺栓固定，所述桁架支撑柱的轴截面形状为等腰梯形，所述桁架支撑柱的轴截面的上底面小于下底面。
7.根据权利要求1所述的桁架横梁，其特征在于：所述拖链与拖链板相匹配，所述拖链板与大理石桁架横梁固定连接，所述大理石桁架横梁的两端均安装有工作指示灯，两个所述工作指示灯均与大理石桁架横梁通过螺栓固定。
8.根据权利要求1所述的桁架横梁的制作方法，其特征在于：包括以下步骤，
第一步、根据桁架横梁结构，设计制作出一逆向的导轨安装面及直线电机安装面的拼装模具；
第二步、将模具组装到位，并装好预埋插件；
第三步、倒入混合均匀的高分子矿物材料以及粘接剂；
第四步、通过振动方式将第三步中的混合物的气孔消除，然后夯实；
第五步、固化成型后脱模，并在桁架横梁上装配直线电机。
9.根据权利要求8所述的桁架横梁的制作方法，其特征在于：模具组装到位后，模具成型腔内壁涂抹脱模剂后再在起表面预涂特氟龙涂层。
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