CN104972589B - 一种多轴联动式机器人及其自动化浇注*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备技术领域，公开了一种多轴联动式机器人，包括固定座及与固定座活动连接的旋转座，所述旋转座连接有举升臂，所述举升臂设置有可转动的承载座，所述承载座连接有伸出机构，所述伸出机构铰接有伸缩臂，所述伸缩臂铰接有汤盅；本机器人通过旋转座实现360度全方向旋转，同时，在举升臂、承载座、伸出机构和伸缩臂的作用下，可以实现至少五轴以上的行程调节，从而可以满足不同加工环境的辅助需要，这种多轴集成于一体控制的机器人具有高集成度、工作行程大和易于维护的优点。

Description

一种多轴联动式机器人及其自动化浇注***

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种多轴联动式机器人及其自动化浇注***。

背景技术

随着我国劳动力成本的提高，促使我国的制造业不断的创新升级，例如：现阶段我国正在大力推广机器换人计划等，其最终的目的促进企业制造设备的升级，降低企业的用工成本，提高产品的质量，也就是需要制造高效率、高智能化的设备用以取代传统的人工操作；当然，现阶段国内外也都制造出了大量的智能机械设备，但是，这类的设备从实际使用情况来看，是在人工操作的前提下起辅助性的操作，而且，现有的智能机械设备往往只能通过简单的机构运动，不能够完成较为复杂的操作，而一旦需要完成复杂的、大行程的操作步骤时，即需要多个智能机械设备相互作用并配合才能完成，现在，对于智能机械设备来说，价格昂贵，一般的企业难以同时购买多个智能机械设备，严重制约了智能机械设备的使用；而且，这种多个智能机械设备相互之间的维护难度较大。有鉴于此，发明人对于目前智能机械设备领域存在的不足，经过多次试验，终于发明了一种多轴联动式机器人及其自动化浇注***。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多轴联动式机器人，本机器人具有集成度高，工作行程大及易于维护的优点；本发明还提供了一种具有多轴联动式机器人的自动化浇注***，该***具有自动化程度高和节省加工成本的优点。

为实现上述目的，本发明的一种多轴联动式机器人，包括固定座及与固定座活动连接的旋转座，所述旋转座连接有举升臂，所述举升臂设置有可转动的承载座，所述承载座连接有伸出机构，所述伸出机构铰接有伸缩臂，所述伸缩臂铰接有汤盅，还包括用于驱动所述旋转座的第一驱动机构、驱动举升臂举升动作的第二驱动机构、驱动所述承载座转动的第三驱动机构、驱动伸缩臂摆动的第四驱动机构及用于控制汤盅动作的第五驱动机构。

优选的是，所述第一驱动机构包括设置于旋转座的第一轴孔，所述固定座设置有与所述第一轴孔配合的固定轴，所述固定座设置有固定齿轮，所述旋转座设置有第一伺服马达，所述第一伺服马达连接有与固定齿轮啮合的主动齿轮。

优选的是，所述第二驱动机构设置于旋转座的上部，第二驱动机构包括第一变速器和与第一变速器传动连接的第二伺服马达，所述举升臂与第一变速器的输出转盘固定连接。

优选的是，所述伸出机构包括与承载座连接的摆动臂，所述承载座还设置有用于驱动摆动臂旋转的第三伺服马达。

进一步的，所述伸缩臂设置有与伸出机构铰接的连接套，第四驱动机构包括第二变速器和与第二变速器传动连接的第四伺服马达，所述摆动臂的伸出臂设置有相互对称的第一传动机构和第二传动机构，所述第二变速器分别输出扭矩至第一传动机构和第二传动机构，所述第一传动机构、第二传动机构同时驱动连接套旋转角度。

进一步的，所述第一传动机构、第二传动机构均包括第一同步轮和第二同步轮，所述第一同步轮通过同步带与第二同步轮传动连接，所述第一同步轮与连接套传动连接，所述第二同步轮与第二变速器传动连接。

进一步的，所述伸缩臂与连接套可转动连接，所述连接套设置有用于驱动伸缩臂转动的第六伺服马达。

优选的是，所述第五驱动机构包括第一链轮和第二链轮，所述第一链轮通过链条与第二链轮传动连接，所述第一链轮连接有第五伺服马达，所述第二链轮设置有与汤盅连接的传动轴。

一种自动浇注***，包括至少具有第一浇注模具和第二浇注模具，所述第一浇注模具和第二浇注模具之间设置有导轨，所述导轨滑动连接有多轴联动式机器人，所述导轨的一端设置有至少一个熔炉，还包括用于驱动所述多轴联动式机器人沿导轨滑动的驱动装置。

优选的是，所述固定座设置有与导轨滑动连接的滑板，所述导轨的侧面设置有齿条，所述驱动装置包括设置于固定座的第七伺服马达，所述第七伺服马达设置有与齿条啮合的位移齿轮。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的一种多轴联动式机器人，包括固定座及与固定座活动连接的旋转座，所述旋转座连接有举升臂，所述举升臂设置有可转动的承载座，所述承载座连接有伸出机构，所述伸出机构铰接有伸缩臂，所述伸缩臂铰接有汤盅；本机器人通过旋转座实现360度全方向旋转，同时，在举升臂、承载座、伸出机构和伸缩臂的作用下，可以实现至少五轴以上的行程调节，从而可以满足不同加工环境的辅助需要，这种多轴集成于一体控制的机器人具有高集成度、工作行程大和易于维护的优点；同时，本发明还提供了一种自动化浇注***，利用该多轴联动式机器人可以同时实现多个模具的不间断浇注作业，由于本***的自动化程度高，可显著降低用工成本及节省加工成本。

附图说明

图1为本发明多轴联动式机器人的立体图。

图2为本发明多轴联动式机器人的另一视角立体图。

图3为本发明多轴联动式机器人的旋转座的结构示意图。

图4为本发明的第一驱动机构的结构示意图。

图5为本发明的第四驱动机构的结构示意图。

图6为本发明的第五驱动机构的结构示意图。

图7为本发明的自动浇注***的结构示意图。

图8为本发明的自动浇注***的驱动装置示意图。

附图标记包括：

固定座--11，旋转座--12，举升臂--13，

承载座--14，伸缩臂--15，汤盅--16，

伸出机构--2，摆动臂--21，第三伺服马达--22，

连接套--23， 第六伺服马达--24， 第一驱动机构--3，

第一轴孔--31， 固定轴--32，固定齿轮--33，

第一伺服马达--34， 主动齿轮--35，第二驱动机构--41，

第一变速器--411， 第二伺服马达--412，第三驱动机构--42，

第四驱动机构--5， 第二变速器--51，第四伺服马达--52，

第一传动机构--53， 第一同步轮--531，第二同步轮--532，

第二传动机构--54，第五驱动机构--6，第一链轮--61，

第二链轮--62， 第五伺服马达--63，传动轴--64，

第一浇注模具--71，第二浇注模具--72， 导轨--73，

熔炉--74，滑板--75，齿条--76，

驱动装置--8，第七伺服马达--81，位移齿轮—82，

缓冲器--9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

实施例一。

对于浇铸领域来说，一般包括有铝铸制品、锌铸制品等，其浇铸是通过将铝锭或锌料进行高温熔融成金属汤，然后将金属汤注入相应的成型模具进行浇铸成型。参见图1至图6，本发明的一种多轴联动式机器人，包括固定座11及与固定座11活动连接的旋转座12，所述旋转座12连接有举升臂13，所述举升臂13设置有可转动的承载座14，所述承载座14连接有伸出机构2，所述伸出机构2铰接有伸缩臂15，所述伸缩臂15铰接有汤盅16，还包括用于驱动所述旋转座12的第一驱动机构3、驱动举升臂13举升动作的第二驱动机构41、驱动所述承载座14转动的第三驱动机构42、驱动伸缩臂15摆动的第四驱动机构5及用于控制汤盅16动作的第五驱动机构6；本多轴联动式机器人的工作原理是：第一驱动机构3驱动旋转座12进行旋转，从而可以使机器人实现360度全方向送汤，所述第二驱动机构41用于驱动举升臂13作抬升动作，第三驱动机构42驱动承载座14转动，从而使伸出机构2实现上下摆动调整，以利于汤盅16上下移动实现取汤或送汤的动作；当汤盅16伸入熔炉74需要取汤时，利用第五驱动机构6控制汤盅16的角度姿态，使盅口以倾斜的角度进行取汤，防止快速舀汤过程中发生的汤液飞溅而发生危险，以及在送汤时，使盅口对齐模具的浇注口后，第五驱动机构6再次控制汤盅16的角度姿态，使汤盅16顺利的将汤液注入模具内。从上述工作原理可以看出，本机器人通过旋转座12实现360度全方向旋转，同时，在举升臂13、承载座14、伸出机构2和伸缩臂15的作用下，可以实现至少五轴以上的行程调节，从而可以满足不同加工环境的辅助需要，这种多轴集成于一体控制的机器人具有高集成度、工作行程大和易于维护的优点。

在本技术方案中，所述第一驱动机构3包括设置于旋转座12的第一轴孔31，所述固定座11设置有与所述第一轴孔31配合的固定轴32，所述固定座11设置有固定齿轮33，所述旋转座12设置有第一伺服马达34，所述第一伺服马达34连接有与固定齿轮33啮合的主动齿轮35。当需要旋转驱动时，第一伺服马达34带动主动齿轮35，在固定齿轮33的作用下，从而使旋转座12自身绕着固定轴32进行旋转，最终实现360度全方向的旋转。

当工作空间较为狭小时，通常伸出臂需要在横向和纵向实现同步移动，在本技术方案中，所述第二驱动机构41设置于旋转座12的上部，第二驱动机构41包括第一变速器411和与第一变速器411传动连接的第二伺服马达412，所述举升臂13与第一变速器411的输出转盘固定连接。当举升臂13需要升起时，第二伺服马达412驱动第一变速器411，在第一变速器411的作用下，举升臂13向垂直方向转动；同样，当举升臂13需要下降时，第一伺服马达34反向驱动第一变速器411，使举升臂13反向转动实现收合，利用该举升臂13可以减小工作空间；另外，需要进一步强调的时，一般来说举升臂13在升起和收合的情况下，为了提高工作效率，其升起和收合的速度较快，而举升臂13自身重量及其承载的重量较大，在快速的升起和收合作用下，容易对第一变速器411产生较大的冲击，作为进一步的完善方案，所述旋转座12铰接有缓冲器9，该缓冲器9包括筒体和设置于筒体内的缓冲弹簧，所述缓冲弹簧与举升臂13连接；这样，当举升臂13在快速升起或收合的情况下，可较好的保护第一变速器411。

另外，第三驱动机构42与第二驱动机构41的结构相同，在此不一一进行赘述，当需要对伸出机构2进行摆动时，第三驱动机构42驱动承载座14进行一定角度的旋转即可实现。

在本技术方案中，所述伸出机构2包括与承载座14连接的摆动臂21，所述承载座14还设置有用于驱动摆动臂21旋转的第三伺服马达22。对于不同的模具浇口，有时浇口可能会位于模具的前侧面或后侧面，这样需要迫使摆动臂21伸入两套模具之间进行浇注，当汤盅16在取汤之后，伸缩臂15伸入两套模具之间使盅口对齐浇口，然后利用本方案的第三伺服马达22，驱动摆动臂21转动，这样即可将汤盅16沿着摆动臂21的轴向进行旋转实现倾斜，本方案更进一步的拓展了本机器人适用性。

在前述方案中，虽然通过举升臂13的动作，可以使汤盅16伸入相应的工作区域，但是，在实际动行中，只利用举升臂13来进行调节工作位置，显然会大大降低其工作效率，在本技术方案中，所述伸缩臂15设置有与伸出机构2铰接的连接套23，第四驱动机构5包括第二变速器51和与第二变速器51传动连接的第四伺服马达52，所述摆动臂21的伸出臂设置有相互对称的第一传动机构53和第二传动机构54，所述第二变速器51分别输出扭矩至第一传动机构53和第二传动机构54，所述第一传动机构53、第二传动机构54同时驱动连接套23旋转角度。本方案的工作原理是：举升臂13的升降配合伸出机构2使汤盅16快速定位至工作区域附近，然后第四伺服马达52带动第二变速器51，第二变速器51将扭矩输出至第一传动机构53和第二传动机构54，第一传动机构53、第二传动机构54驱动连接套23旋转角度，从而实现角度的调整，需要进一步强调的是，本方案中的第二变速器51为双轴输出变速器，这样不但可以精减机构，而且可以节省制造成本；本方案的目的就是利用举升臂13等使汤盅16快速定位至工作区域，然后利用第四驱动机构5进行姿态的微调，既保证了机器人的工作效率，又进一步的保证汤液传送的安全性。

当然，进一步的说，本方案所述第一传动机构53、第二传动机构54均包括第一同步轮531和第二同步轮532，所述第一同步轮531通过同步带与第二同步轮532传动连接，所述第一同步轮531与连接套23传动连接，所述第二同步轮532与第二变速器传动连接。也就是说利用第一同步轮531、第二同步轮532和同步带的传动方式，从而实施角度微调。

当模具的浇注口为正面时（如图7中A处所示），所述第五驱动机构6包括第一链轮61和第二链轮62，所述第一链轮61通过链条与第二链轮62传动连接，所述第一链轮61连接有第五伺服马达63，所述第二链轮62设置有与汤盅16连接的传动轴64。当汤盅16在取液时，汤盅16伸入熔炉74内位于液面上方时，第六伺服马达24驱动伸缩臂15旋转一定的角度，使汤盅16的口部向下倾斜，从而防止汤盅16的底部在快速沉入汤液时产生溅液现象。另外，在浇注时，利用第五伺服马达63传动轴64旋转，使汤盅16的口部以较慢的速度向模具的浇注口进行浇注。工作时，第五伺服马达63驱动第一链轮61及第二链轮62，从而使传动轴64带动汤盅16进行旋转，从而达到微调取液送液的目的，

实施例二。

作为另一种实施方式，当模具的浇注口为侧面时（如图7中B处所示），虽然利用第三伺服马达22可以驱动摆动臂21旋转，但是，在实际使用中，为了提高工作效率，第三伺服马达22往往会快速的驱动摆动臂21旋转，如果汤盅16内装盛有汤液，例如，在快速旋转90度时，可能使汤液飞溅，所以，作进一步的改进，所述伸缩臂15与连接套23可转动连接，所述连接套23设置有用于驱动伸缩臂15转动的第六伺服马达24；当汤盅16在取液时，汤盅16伸入熔炉74内位于液面上方时，第六伺服马达24驱动伸缩臂15旋转一定的角度，使汤盅16的口部向下倾斜，从而防止汤盅16的底部在快速沉入汤液时产生溅液现象。另外，在浇注时，利用第六伺服马达24驱动伸缩臂15旋转，使汤盅16的口部以较慢的速度向模具的浇注口进行浇注。

本实施例的其他部分与实施例一相同，在此不在赘述。

参见图7、图8，本发明另外还提供了一种自动浇注***，包括至少具有第一浇注模具71和第二浇注模具72，所述第一浇注模具71和第二浇注模具72之间设置有导轨73，所述导轨73滑动连接有多轴联动式机器人，所述导轨73的一端设置有至少一个熔炉74，还包括用于驱动所述机器人沿导轨73滑动的驱动装置8。本自动浇注***的工作原理是：机器人装载有汤盅16，机器人使用汤盅16伸入熔炉74中进行取液，所述熔炉74里盛放有铝液、锌液等，机器人取液后在驱动装置8的作用下沿着导轨73滑动至相应的工位，对第一浇注模具71或第二浇注模具72进行浇注，也就是将相应的汤液自动注入模具内，在本***中，所述第一浇注模具71和第二浇注模具72均可以设置多个，其依次排列在导轨73的两侧，利用机器人进行自动取液，取液后沿着导轨73移动，可依次进行浇注；当设置有多个第一浇注模具71和第二浇注模具72时，还可以进一步在导轨73的两端均设置熔炉74，这样可以解决因导轨73的行程长而导致移动行程过长的问题；保证了工作效率。本浇注***利用多轴联动式机器人可以同时实现多个模具的不间断浇注作业，由于本***的自动化程度高，可显著降低用工成本及节省加工成本。

进一步的，所述固定座11设置有与导轨73滑动连接的滑板75，所述导轨73的侧面设置有齿条76，所述驱动装置8包括设置于固定座11的第七伺服马达81，所述第七伺服马达81设置有与齿条76啮合的位移齿轮82。当机器人需要沿着导轨73移动时，第七伺服马达81驱动位移齿轮82沿着齿条76移动，从而实现机器人的位移，在移动至相应位置后，机器人即可通过相应的旋转、举升、摆动等调节，最终完成送液注液动作。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种多轴联动式机器人，包括固定座（11）及与固定座（11）活动连接的旋转座（12），其特征在于：所述旋转座（12）连接有举升臂（13），所述举升臂（13）设置有可转动的承载座（14），所述承载座（14）连接有伸出机构（2），所述伸出机构（2）铰接有伸缩臂（15），所述伸缩臂（15）铰接有汤盅（16），还包括用于驱动所述旋转座（12）的第一驱动机构（3）、驱动举升臂（13）举升动作的第二驱动机构（41）、驱动所述承载座（14）转动的第三驱动机构（42）、驱动伸缩臂（15）摆动的第四驱动机构（5）及用于控制汤盅（16）动作的第五驱动机构（6）；

所述第一驱动机构（3）包括设置于旋转座（12）的第一轴孔（31），所述固定座（11）设置有与所述第一轴孔（31）配合的固定轴（32），所述固定座（11）设置有固定齿轮（33），所述旋转座（12）设置有第一伺服马达（34），所述第一伺服马达（34）连接有与固定齿轮（33）啮合的主动齿轮（35）；

所述伸出机构（2）包括与承载座（14）连接的摆动臂（21），所述承载座（14）还设置有用于驱动摆动臂（21）旋转的第三伺服马达（22）；

所述伸缩臂（15）设置有与伸出机构（2）铰接的连接套（23），第四驱动机构（5）包括第二变速器（51）、与第二变速器（51）传动连接的第四伺服马达（52），所述摆动臂（21）的伸出臂设置有相互对称的第一传动机构（53）和第二传动机构（54），所述第二变速器（51）分别输出扭矩至第一传动机构（53）和第二传动机构（54），所述第一传动机构（53）、第二传动机构（54）同时驱动连接套（23）旋转角度。

2.根据权利要求1所述的一种多轴联动式机器人，其特征在于：所述第二驱动机构（41）设置于旋转座（12）的上部，第二驱动机构（41）包括第一变速器（411）、与第一变速器（411）传动连接的第二伺服马达（412），所述举升臂（13）与第一变速器（411）的输出转盘固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种多轴联动式机器人，其特征在于：所述第一传动机构（53）、第二传动机构（54）均包括第一同步轮（531）和第二同步轮（532），所述第一同步轮（531）通过同步带与第二同步轮（532）传动连接，所述第一同步轮（531）与连接套（23）传动连接，所述第二同步轮（532）与第二变速器（51）传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种多轴联动式机器人，其特征在于：所述伸缩臂（15）与连接套（23）可转动连接，所述连接套（23）设置有用于驱动伸缩臂（15）转动的第六伺服马达（24）。

5.根据权利要求1所述的一种多轴联动式机器人，其特征在于：所述第五驱动机构（6）包括第一链轮（61）和第二链轮（62），所述第一链轮（61）通过链条与第二链轮（62）传动连接，所述第一链轮（61）连接有第五伺服马达（63），所述第二链轮（62）设置有与汤盅（16）连接的传动轴（64）。