CN207823882U - 一种四工位双臂制壳装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四工位双臂制壳装置及其控制、工作方法，其中，装置包括触控人机交互界面、制壳机械手旋转机身、底座、大臂、定位模块、光电传感器以及控制系统。采用四工位制壳，增加干燥工位。模组每上一层涂料和撒砂，经充分干燥、硬化，才涂挂下一层，防止面层在制下层型壳过程中剥落。

Description

一种四工位双臂制壳装置

技术领域

本实用新型涉及一种机械精铸用设备，特别涉及一种四工位双臂制壳装置及其控制、工作方法。

背景技术

精密铸造行业是一个相对劳动密集型和技术密集的行业，如在精密铸造制壳工艺过程中，由于现场环境差，劳动强度大，效率低，产品的品质难以控制，对一线工人的操作技能要求高，已不适应企业现代化生产的需要，这是精密铸造企业急需解决的技术难题。随着零件批量生产的需要，自动化、智能化是我们对型壳铸造生产的研究和实践方向。

使用制壳机械手代替人工操作不但可以提高工作效率、节省生产成本，还可以提高加工质量，减轻工人劳动强度等。在制壳生产自动化研究方面，陈彦山数字化改造了一种铸造用机械手模拟随动系统，作业人员操作主动臂实现随动臂的上下左右的相应随动运动；孙玉成设计了一种砂型浸涂料机械手，可以一次完成8件砂型浸涂作业，但只能完成涂料浸涂作业，其他工序还得人工完成。

目前铸造行业中使用的制壳机械手还不是一个通用型的机械设备，一般需要进行专门开发。目前现有的制壳机械手多数是三工位，完成上料、沾浆和淋砂三道工序，其工作效率还不够高，工位的数量不够多。

实用新型内容

针对上述技术问题，为了满足面层制壳工艺的特殊要求，在三臂机械手的基础上加以改进，研发出新型的四工位双臂机械手，采用四工位制壳，增加干燥工位。干燥是制壳工艺必不可少的流程，模组每上一层涂料和撒砂，须经充分干燥、硬化，才可涂挂下一层，防止面层在制下层型壳过程中剥落。

技术方案

为了实现以上目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种四工位双臂制壳装置，其特征在于，包括触控人机交互界面、制壳机械手旋转机身、底座、大臂、定位模块、光电传感器以及控制系统；

其中，所述底座由第一驱动电机带动小齿轮和回转轴上的大齿轮啮合，所述制壳机械手旋转机身通过螺钉固定在底座的回转轴上；

制壳机械手旋转机身通过一个与回转轴相连的底板固定四个线性模组，四个线性模组在平面上成十字对称布置，每个线性模组上均通过一个第二驱动电机驱动连接一个大臂；

每个所述大臂的箱体上均固定连接有一个第三驱动电机，每个第三驱动电机均通过联轴器与一蜗轮蜗杆机构传动连接，每个蜗轮蜗杆机构中的涡轮上连接有一左、右双输出轴，每个所述左、右双输出轴的轴端分别与摆动臂的壳体相固定；

每个摆动臂内均设有一个第四驱动电机，每个第四驱动电机均通过联轴器与一减速器的输入端连接，减速器的输出端通过锥齿轮传动副与手臂末端传动连接，手臂末端连接机爪，机爪通过电磁阀与液压系统连接；

所述定位模块用于实时接收所述控制系统发来的位置控制指令，并通过位置控制指令驱动第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机以及第四驱动电机；

上料、沾浆、淋砂和干燥四工位各连接一台相应工位检测的光电传感器，同时在沾浆工位上，再连接一台光电传感器对浆桶中的浆液高度进行检测，所有光电传感器、电磁阀均与所述控制系统信号连接。

第一电机通过固定装置与底座相固定，回转轴的固定轴承采用一对圆锥滚子轴承。

所述第一电机选用三相异步交流电机，主站PLC通过变频器与所述三相异步交流电机控制连接；所述第二电机、第三驱动电机以及第四驱动电机均采用步进电机。

所述变频器采用无级调速。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的四工位双臂制壳装置具有以下优点：

1、实用新型的四工位双臂制壳机械手装置上具有四个工位，制壳的自动化程度进一步提高，机械手工位的工作周期可以进行调节以适应不同零件的制壳要求，在每一个工位上控制系统都可以对机械手的旋转速度、倾斜角度、升降距离进行独立调节，从而该制壳机械手具备一定的通用性，降低开发投入成本。

2、本实用新型提供的控制方法采用两台PLC并联，设立主从站，结合控制模块使用脉冲控制，能同时执行16台步进电机控制，控制精确、操作便捷，并且开发成本适中，适合中小铸造企业投入生产。

附图说明

图1为一种四工位双臂制壳机械手安装结构示意图。

图2为一种四工位双臂制壳机械手控制结构示意图。

图3为一种四工位双臂制壳机械手控制方法流程图。

其中，1为制壳机械手旋转机身；2为螺钉；3为线性模组；4为大臂；5为机爪；6为第二驱动电机；7为第三驱动电机；8为第四驱动电机；9为第一驱动电机；10为小齿轮；11为大齿轮；12为回转轴；13为圆锥滚子轴承；14为底座；15为摆动臂。

具体实施方式

如图1至3所示，一种四工位双臂制壳机械手装置，它包括制壳机械手旋转机身1、底座14、大臂4、定位模块、步进驱动器及步进电机、交流电机、变频器、各项传感器和控制系统组成。

所述制壳机械手旋转机身1用螺钉2固定在底座的回转轴12上，由底座14提供动力旋转。

制壳机械手旋转机身1带有四个线性模组3系统，可以将四个大臂4固定在线性模组上，在制壳机械手运行时升降大臂4。

本实用新型四工位的制壳机械手，相对于现有的三工位制壳机械手每120°一个工位的布置，采用了每90°一个工位的布置，四个大臂在平面上成十字对称布置。

旋转机身运用了在一个与回转轴相连的底板上成十字固定四个线性模组3，然后用铁皮壳体进行封闭。封闭壳体具有一定的强度要求，能提高机身的稳定性和承载能力，以满足整个机身在工作中的稳定。

所述大臂首先能在旋转机身上的线性模组3驱动下进行上下升降运动，其次大臂的两侧设置摆动臂，摆动臂能进行上下摆动，最后摆动臂的末端设置的机爪5还能自转，并且通过液压传动抓取型壳。

四个大臂4分布在四个工位上，它的升降功能的实现主要依靠线性模组。首先大臂连接在线性模组上，线性模组在第二驱动电机6的带动下运动，同时带动大臂作升降运动。

摆动臂的俯仰功能通过采用蜗轮蜗杆传动方式实现。第三驱动电机7固定在大臂的箱体上，通过联轴器将动力传递给蜗杆；蜗杆带动涡轮，与涡轮相配合的左、右双输出轴进行回转运动；同时左、右双输出轴与摆动臂的壳体相固定连接，由此整个摆动臂进行俯仰运动，摆动角度为0°到135°。

机爪的自转通过采用锥齿轮传动实现，第四驱动电机8通过联轴器将动力传递给减速器；减速器的输出轴通过锥齿轮组换向带动相连的机爪随之转动。

所述底座14内由电机9带动小齿轮10和回转轴上的大齿轮11啮合，从而带动整个制壳机械手旋转机身1的旋转运动。

通过一个固定装置固定驱动电机9，固定装置与底座14的下腰座相固定，保证了驱动电机的稳定运行。

回转轴12的固定轴承选用了一对圆锥滚子轴承13，适用于底座这种具有一定承载能力、回转速度也不快的场合。同时底座14的下腰座选用承载能力强性质稳定的材料，如T200加以制造。

所述机械手控制系统包括主站PLC和从站PLC、两台控制器PLC选用三菱FX2N-80MR-D，通过FX2N-485-BD通信卡并联连接，设立主从站，主站、从站PLC各控制两条手臂升降、摆动、自转步进电机和机爪电磁阀。

上料、沾浆、淋砂和干燥四工位各连接四台相应工位检测光电传感器，同时在沾浆工位上，再连接一台光电传感器对浆桶中的浆液高度进行检测，垂直运动轴能根据浆液高度进行相应的距离调节。

所有传感器信息均由主站PLC接收，并通过主站传送到从站PLC。

两台定位模块选用QD70P8，分别与两台PLC连接，安装在主基板上。

触控人机交互界面选用威纶通MT6070iH触摸屏，通过两个RS232串口分别连接两台PLC。手臂升降电机选用精博BSHB3913步进电机，共4台，相应步进驱动器选用Q3HB64MA，共4台。手臂摆动电机选用步科2S86Q-03865步进电机，共4台，相应驱动器选用2M860，共4台。手臂自转电机选用步科2S56Q-02054步进电机，共8台，相应驱动器选用2M860，共8台。底座回转电机选用Y132M2-6型三相异步电动机，变频器选用FR-A540。

本实用新型四工位双臂制壳机械手装置制壳机械手控制方法流程为，机械手选择开始上电后，自动检查是否初始化，若无，则进行复位，之后进入运行程序。控制模式分为手动调试控制和自动控制，若选择手动调试，可进行回转底座启停操作，对底座进行正转、反转、加速、减速控制，速度控制方式为无级调速。同时机械手可进行四工位控制选择，控制所需控制的大臂升降、摆动臂摆动和机爪自转操作，手动调试结束后，该机械手自动复位。若选择自动控制模式，机械手四工位每90°一个工位，顺序轮流完成上料、沾浆、淋砂和干燥工序，自动模式结束后，该机械手自动复位。停止运行后，控制结束复位，机械手断电关闭。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种四工位双臂制壳装置，其特征在于，包括触控人机交互界面、制壳机械手旋转机身、底座、大臂、定位模块、光电传感器以及控制系统；

其中，所述底座由第一驱动电机带动小齿轮和回转轴上的大齿轮啮合，所述制壳机械手旋转机身通过螺钉固定在底座的回转轴上；

制壳机械手旋转机身通过一个与回转轴相连的底板固定四个线性模组，四个线性模组在平面上成十字对称布置，每个线性模组上均通过一个第二驱动电机驱动连接一个大臂；

每个所述大臂的箱体上均固定连接有一个第三驱动电机，每个第三驱动电机均通过联轴器与一蜗轮蜗杆机构传动连接，每个蜗轮蜗杆机构中的涡轮上连接有一左、右双输出轴，每个所述左、右双输出轴的轴端分别与摆动臂的壳体相固定；

每个摆动臂内均设有一个第四驱动电机，每个第四驱动电机均通过联轴器与一减速器的输入端连接，减速器的输出端通过锥齿轮传动副与手臂末端传动连接，手臂末端连接机爪，机爪通过电磁阀与液压系统连接；

所述定位模块用于实时接收所述控制系统发来的位置控制指令，并通过位置控制指令驱动第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机以及第四驱动电机；

上料、沾浆、淋砂和干燥四工位各连接一台相应工位检测的光电传感器，同时在沾浆工位上，再连接一台光电传感器对浆桶中的浆液高度进行检测，所有光电传感器、电磁阀均与所述控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的四工位双臂制壳装置，其特征在于，第一驱动电机通过固定装置与底座相固定，回转轴的固定轴承采用一对圆锥滚子轴承。

3.根据权利要求1所述的四工位双臂制壳装置，其特征在于，所述第一驱动电机选用三相异步交流电机，主站PLC通过变频器与所述三相异步交流电机控制连接；所述第二驱动电机、第三驱动电机以及第四驱动电机均采用步进电机。

4.根据权利要求3所述的四工位双臂制壳装置，其特征在于，所述变频器采用无级调速。