CN115196327A - 一种智能机器人下料工作站 - Google Patents

Abstract

本发明属于压铸技术领域，特别涉及一种智能机器人下料工作站。包括六自由度机器人、端拾器、床身及设置于床身上的铸模组件，其中六自由度机器人设置于床身的一侧，且执行末端与端拾器连接；端拾器包括支撑杆、压紧机构及托举机构，其中压紧机构和托举机构分别设置于支撑杆的末端两侧，压紧机构和托举机构协同作用从工件的两端进行夹紧；六自由度机器人驱动端拾器完成工件的上料和下料。本发明对定位困难的铸件，端拾器可方便抓取压铸出来的铸件，上下料效率高，减轻人工强度，避免人工烫伤，提高效率。

Description

一种智能机器人下料工作站

技术领域

本发明属于压铸技术领域，特别涉及一种智能机器人下料工作站。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子和轻工等部门。机械手与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度，目前在压铸工序中，由于铸件的定位困难，机械手不易抓取，其上下料一般通过人工完成，因此存在效率低，操作人员工作强度大的缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种智能机器人下料工作站，以解决现有技术中由于铸件的定位困难，使机械手不易抓取，上下料效率低，操作人员工作强度大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能机器人下料工作站，包括六自由度机器人、端拾器、床身及设置于床身上的铸模组件，其中六自由度机器人设置于床身的一侧，且执行末端与端拾器连接；

所述端拾器包括支撑杆、压紧机构及托举机构，其中压紧机构和托举机构分别设置于支撑杆的末端两侧，压紧机构和托举机构协同作用从工件的两端进行夹紧。

所述支撑杆为T型结构，包括端拾器横杆及与所述端拾器横杆垂直连接的端拾器竖杆，其中端拾器横杆的末端与所述六自由度机器人的执行末端转动连接；所述压紧机构和所述托举机构分别设置于端拾器竖杆的两端。

所述托举机构包括拔模斜面靠杆和摆杆机构，其中拔模斜面靠杆设置于端拾器竖杆的端部；摆杆机构设置于端拾器竖杆上，可与拔模斜面靠杆协同完成工件底部的定位托举。

所述摆杆机构包括直线驱动机构、摆爪及摆杆，其中直线驱动机构设置于所述端拾器竖杆上，且沿端拾器竖杆的轴向方向输出动力；摆爪转动连接在端拾器竖杆的端部，且与所述拔模斜面靠杆位于同一端，所述摆爪的一端与所述直线驱动机构的输出端连接，另一端与摆杆连接，所述摆杆与所述拔模斜面靠杆平行。

所述压紧机构包括压紧气缸、压紧支架和压片，其中压紧气缸设置于所述端拾器竖杆的端部，且沿所述端拾器竖杆的轴线方向输出动力；压紧支架连接在压紧气缸的输出端，所述压紧支架上设有多个压片。

所述压紧支架与所述拔模斜面靠杆平行设置，各所述压片通过柔性补偿连接件与所述压紧支架连接。

所述铸模组件包括活动模腔组件、固定模腔组件及上侧模具组件，其中活动模腔组件和固定模腔组件相对设置于床身上，且活动模腔组件通过移动滑块可沿靠近或远离固定模腔组件方向移动；上侧模具组件设置于固定模腔组件的上方，且与所述床身连接。

所述固定模腔组件包括固定模腔支撑装置、固定模腔及至少一组顶杆组件，其中固定模腔支撑装置与所述床身转动连接，固定模腔设置于固定模腔支撑装置上；

所述顶杆组件设置于固定模腔的内侧，所述顶杆组件用于水平推动工件，使工件与固定模腔脱模。

所述活动模腔组件包括活动模腔和活动模腔支撑装置，其中活动模腔支撑装置可转动地设置于所述移动滑块上，活动模腔设置于活动模腔支撑装置上，且与所述固定模腔相对应。

所述上侧模具组件包括上侧模具和升降驱动装置，其中升降驱动装置与床身的侧壁连接，且沿竖直方向输出动力；上侧模具连接在升降驱动装置的输出端，通过升降驱动装置的驱动实现升降动作。

本发明的优点及有益效果是：

本发明提供了一种智能机器人下料工作站，对定位困难的铸件，端拾器可方便抓取压铸出来的铸件，上下料效率高，减轻人工强度，避免人工烫伤，提高效率。

本发明中的托举机构采用拔模斜面靠杆和摆杆协同作用，能快速地对底部不规则、难以定位的铸件进行定位托举，适配性比较高，应用范围广。

本发明中的压紧机构采用柔性补偿连接件与压片连接，实现对铸件的柔性夹紧，在抓取过程中不会对工件造成损害，提高了工件的质量。

本发明中，固定模腔组件通过顶杆完成工件的脱模，使脱模工艺方便快捷，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种智能机器人下料工作站的等轴测视图；

图2为图1中Ⅰ处放大图；

图3为本发明中端拾器的结构示意图；

图4为本发明中工件脱模的结构原理示意图。

图中：1为工件，2为六自由度机器人，3为固定模腔支撑装置，4为上侧模具，5为升降驱动装置，6为床身，7为固定模腔，8为活动模腔，9为活动模腔支撑装置，10为移动滑块，11为工件缓存架，12为端拾器横杆，13为端拾器竖杆，14为压紧气缸，15为压紧支架，16为柔性补偿连接件，17为压片，18为伸缩气缸，19为摆爪，20为拔模斜面靠杆，21为摆杆，22为顶杆，23为右侧底部拔模斜面，24为左侧底部拔模斜面，25为转轴。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种智能机器人下料工作站，包括工件缓存架11、六自由度机器人2、端拾器、床身6及设置于床身6上的铸模组件，其中六自由度机器人2设置于床身6的一侧，且执行末端与端拾器连接；端拾器包括支撑杆、压紧机构及托举机构，其中压紧机构和托举机构分别设置于支撑杆的末端两侧，压紧机构和托举机构协同作用从工件1的两端进行夹紧；工件缓存架11用于放置工件1，六自由度机器人2驱动端拾器完成工件1的上料和下料。

本发明的实施例中，铸模组件包括活动模腔组件、固定模腔组件及上侧模具组件，其中活动模腔组件和固定模腔组件相对设置于床身6上，且活动模腔组件通过移动滑块10可沿靠近或远离固定模腔组件方向移动；上侧模具组件设置于固定模腔组件的上方，且与床身6连接。

具体地，固定模腔组件包括固定模腔支撑装置3、固定模腔7及至少一组顶杆组件，其中固定模腔支撑装置3与床身6转动连接，固定模腔7设置于固定模腔支撑装置3上；顶杆组件设置于固定模腔7的内侧，顶杆组件用于水平推动工件1，使工件1与固定模腔7脱模。

如图4所示，本发明的实施例中，顶杆组件为三组，且沿竖直方向均匀布设，以便从固定模腔7内将工件1水平推出。具体地，顶杆组件包括水平设置的顶杆22和驱动顶杆22伸缩的脱模直线驱动机构。

如图1所示，本发明的实施例中，活动模腔组件包括活动模腔8和活动模腔支撑装置9，其中活动模腔支撑装置9可转动地设置于移动滑块10上，活动模腔8设置于活动模腔支撑装置9上，且与固定模腔7相对应。移动滑块10能够完成在床身6的水平面上的水平运动，移动滑块10用以完成固定模腔7和活动模腔8的合模或开门工艺作业。

如图1所示，本发明的实施例中，上侧模具组件包括上侧模具4和升降驱动装置5，其中升降驱动装置5与床身6的侧壁连接，且沿竖直方向输出动力；上侧模具4连接在升降驱动装置5的输出端，通过升降驱动装置5的驱动实现升降动作，从而完成上模具的合模或开门工艺作业。

如图2所示，本发明的实施例中，支撑杆为T型结构，包括端拾器横杆12及与端拾器横杆12垂直连接的端拾器竖杆13，其中端拾器横杆12的末端与六自由度机器人2的执行末端转动连接；压紧机构和托举机构分别设置于端拾器竖杆13的两端，压紧机构和托举机构共同完成工件的夹紧。

本发明的实施例中，托举机构包括拔模斜面靠杆20和摆杆机构，其中拔模斜面靠杆20设置于端拾器竖杆13的端部；摆杆机构设置于端拾器竖杆13上，摆杆机构可与拔模斜面靠杆20协同完成工件1底部的定位托举。

如图2-3所示，本发明的实施例中，摆杆机构包括直线驱动机构、摆爪19及摆杆21，其中直线驱动机构设置于端拾器竖杆13上，且沿端拾器竖杆13的轴向方向输出动力；摆爪19通过转轴25转动连接在端拾器竖杆13的端部，且与拔模斜面靠杆20位于同一端，摆爪19的一端与直线驱动机构的输出端连接，另一端与摆杆21连接，摆杆21与拔模斜面靠杆20平行设置。本实施例中，直线驱动机构为伸缩气缸18，伸缩气缸18连接在端拾器横杆12贯穿端拾器竖杆13的一端。伸缩气缸18驱动摆爪19摆动，从而带动摆杆21绕转轴25作圆周运动，摆杆21可以靠近工件1底部且与工件1底部抵接，可以托举多组工件1。

如图4所示，本发明的实施例中，工件1的底部为锥面结构，包括右侧底部拔模斜面23和左侧底部拔模斜面24，拔模斜面靠杆20与右侧底部拔模斜面23抵靠，摆杆21可对左侧底部拔模斜面24进行抵接，拔模斜面靠杆20和摆杆21协同完成对多组工件1的底部的定位托举，即拔模斜面靠杆20与摆杆21协同以完成工件1下端的脱模与放置。

如图2-3所示，本发明的实施例中，压紧机构包括压紧气缸14、压紧支架15和压片17，其中压紧气缸14设置于端拾器竖杆13的端部，且沿端拾器竖杆13的轴线方向输出动力；压紧支架15连接在压紧气缸14的输出端，且压紧支架15上设有多个压片17。

进一步地，压紧支架15与拔模斜面靠杆20平行设置，各压片17通过柔性补偿连接件16与压紧支架15连接。压紧气缸14驱动压紧支架15伸缩，完成对工件1的柔性夹紧或释放。

本实施例中，六自由度机器人2为垂直关节型六自由度机器人。端拾器横杆12的一端与垂直关节型六自由度机器人的末端连接，端拾器横杆12的另一端固定设置有端拾器竖杆13，端拾器横杆12在完成与垂直关节型六自由度机器人相对转动的同时，端拾器竖杆13也可以完成在空间上的转动。

本发明提供的一种智能机器人下料工作站包含如下流程：

第1步：活动模腔8通过移动滑块10在床身6的水平面上向靠近固定模腔7的方向移动，升降驱动装置5与床身6的垂直面形成垂直运动副，上侧模具4通过此运动副完成在床身6垂直面上的相对垂直运动，完成合模。

第2步：上侧模具4向活动模腔8和固定模腔7合模形成的内部封闭的模腔注好有化学胶质的砂，活动模腔8和固定模腔7对内腔表面贴合含有化学胶质的砂进行加热，被加热的含有化学胶质的砂产生一系列物理化学压铸工艺变化，使模腔内表面固化厚度为9-11mm的含化学胶质的砂。

第3步：升降驱动装置5与床身6的垂直面形成垂直运动副，上侧模具4通过此运动副完成在床身6垂直面上的相对垂直运动，完成上侧模具4的开模。

第4步：活动模腔支撑装置9和固定模腔支撑装置3带动活动模腔8和固定模腔7旋转，完成沙料的倾倒。

第5步：活动模腔支撑装置9和固定模腔支撑装置3带动活动模腔8和固定模腔7旋转，使活动模腔8和固定模腔7恢复合模位置。

第6步：活动模腔8通过移动滑块10在床身6的水平面上向远离固定模腔7的方向移动，完成开模。

第7步：六自由度机器人2移动至床身6附近，与端拾器竖杆13上端连接的压紧气缸14压缩，使安装在压紧支架15上的压片17与柔性补偿连接件16固定住工件1的上端，同时，拔模斜面靠杆20固定住工件1的下端。

第8步：六自由度机器人2启动重力浮动功能，采集各个关节伺服电机转矩和电流，让工件1处于软浮动状态，即重力浮动状态。

第9步：顶杆22使工件1脱离固定模腔7的过程中，由于六自由度机器人2启动重力浮动，固定模腔7与工件1的右侧底部拔模斜面23脱离出空间，便于摆杆21的进入。

第10步：伸缩气缸18伸展，使与伸缩气缸18下端铰接的摆爪19和摆杆21摆动，摆杆21与右侧底部拔模斜面23抵接且锁定位置。

第11步：六自由度机器人2持有工件1的一端移动至工件缓存架11的上方，与端拾器竖杆13上端连接的压紧气缸14拉伸，使安装在压紧支架15上的压片17与柔性补偿连接件16释放工件1的上端，完成释放工件1的动作。

本发明中的托举机构采用拔模斜面靠杆20和摆杆21协同作用，能快速地对底部不规则、难以定位的铸件进行定位托举，适配性比较高，应用范围广。压紧机构采用柔性补偿连接件16与压片17连接，实现对铸件的柔性夹紧，在抓取过程中不会对工件造成损害，提高了工件的质量。

本发明提供的一种智能机器人下料工作站，安装在六自由度机器人末端的端拾器可方便抓取底部不规则、定位困难的铸件，上下料效率高，减轻人工强度，避免人工烫伤，提高工作效率。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能机器人下料工作站，其特征在于，包括六自由度机器人(2)、端拾器、床身(6)及设置于床身(6)上的铸模组件，其中六自由度机器人(2)设置于床身(6)的一侧，且执行末端与端拾器连接；

所述端拾器包括支撑杆、压紧机构及托举机构，其中压紧机构和托举机构分别设置于支撑杆的末端两侧，压紧机构和托举机构协同作用从工件的两端进行夹紧。

2.根据权利要求1所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述支撑杆为T型结构，包括端拾器横杆(12)及与所述端拾器横杆(12)垂直连接的端拾器竖杆(13)，其中端拾器横杆(12)的末端与所述六自由度机器人(2)的执行末端转动连接；所述压紧机构和所述托举机构分别设置于端拾器竖杆(13)的两端。

3.根据权利要求2所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述托举机构包括拔模斜面靠杆(20)和摆杆机构，其中拔模斜面靠杆(20)设置于端拾器竖杆(13)的端部；摆杆机构设置于端拾器竖杆(13)上，可与拔模斜面靠杆(20)协同完成工件底部的定位托举。

4.根据权利要求3所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述摆杆机构包括直线驱动机构、摆爪(19)及摆杆(21)，其中直线驱动机构设置于所述端拾器竖杆(13)上，且沿端拾器竖杆(13)的轴向方向输出动力；摆爪(19)转动连接在端拾器竖杆(13)的端部，且与所述拔模斜面靠杆(20)位于同一端，所述摆爪(19)的一端与所述直线驱动机构的输出端连接，另一端与摆杆(21)连接，所述摆杆(21)与所述拔模斜面靠杆(20)平行。

5.根据权利要求2所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述压紧机构包括压紧气缸(14)、压紧支架(15)和压片(17)，其中压紧气缸(14)设置于所述端拾器竖杆(13)的端部，且沿所述端拾器竖杆(13)的轴线方向输出动力；压紧支架(15)连接在压紧气缸(14)的输出端，所述压紧支架(15)上设有多个压片(17)。

6.根据权利要求5所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述压紧支架(15)与所述拔模斜面靠杆(20)平行设置，各所述压片(17)通过柔性补偿连接件(16)与所述压紧支架(15)连接。

7.根据权利要求1所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述铸模组件包括活动模腔组件、固定模腔组件及上侧模具组件，其中活动模腔组件和固定模腔组件相对设置于床身(6)上，且活动模腔组件通过移动滑块(10)可沿靠近或远离固定模腔组件方向移动；上侧模具组件设置于固定模腔组件的上方，且与所述床身(6)连接。

8.根据权利要求7所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述固定模腔组件包括固定模腔支撑装置(3)、固定模腔(7)及至少一组顶杆组件，其中固定模腔支撑装置(3)与所述床身(6)转动连接，固定模腔(7)设置于固定模腔支撑装置(3)上；

所述顶杆组件设置于固定模腔(7)的内侧，所述顶杆组件用于水平推动工件，使工件与固定模腔(7)脱模。

9.根据权利要求7所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述活动模腔组件包括活动模腔(8)和活动模腔支撑装置(9)，其中活动模腔支撑装置(9)可转动地设置于所述移动滑块(10)上，活动模腔(8)设置于活动模腔支撑装置(9)上，且与所述固定模腔(7)相对应。

10.根据权利要求7所述的智能机器人下料工作站，其特征在于，所述上侧模具组件包括上侧模具(4)和升降驱动装置(5)，其中升降驱动装置(5)与床身(6)的侧壁连接，且沿竖直方向输出动力；上侧模具(4)连接在升降驱动装置(5)的输出端，通过升降驱动装置(5)的驱动实现升降动作。

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