CN112453372B - 一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手*** - Google Patents

一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手*** Download PDF

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Abstract

一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，涉及抓手领域。本发明是为了解决现有铝液舀取抓手防护性差，并且采用单浇包浇铸抓手，生产效率低的问题。本发明所述的机器人控制减速电机和鼓风机工作，减速电机依次带动一号传动轴、二号传动轴和直角齿轮箱工作，从而带动连接臂工作，实现舀铝浇铸工作。它用于舀铝浇铸。

Description

一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***
技术领域
本发明涉及机器人舀铝抓手。属于抓手领域。
背景技术
铝合金因熔点较低，铸造性能好，广泛应用于汽车、摩托车、电机、通讯、五金工具等多个领域。在发动机机活塞环重力铸造生产车间将融化铝液转移到铸造工位的保温炉内，再由人工舀取铝一定量铝液浇铸到模具内，浇铸工位温度高，粉尘大，劳动强度大。近些年伴随着人工成本的上升，工人对工作环境要求也在逐渐提高，铸造车间的人员的招聘难。现在机器人舀铝液铸造手抓已经逐步走进车间，来代替人工进行舀取铝液，虽然采用机器进行舀取铝液能够提高效率，节省人工，但是也存在一些缺点，如：1、铝液舀取抓手产品精度低，产品防护性差，产品维护周期短。2、市场应用多为单浇包浇铸抓手，缺少双浇包浇铸抓手的应用。
发明内容
本发明是为了解决现有铝液舀取抓手防护性差，并且采用单浇包浇铸抓手，生产效率低的问题。现提供一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***。
一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，所述***包括鼓风机、机器人和抓手，
抓手包括一号护罩、二号护罩、工字护罩、三号护罩、2个减速电机、2个联轴器、2个一号传动轴、2个二号传动轴、2个直角齿轮箱、2个连接臂、钢管、4个L型压板、钢板和隔热板，
一号护罩为中空的长方体，工字护罩包括顶面、底面和位于顶面和底面之间平行的两个立面，二号护罩为两个相对侧面敞口的方体结构，且另外两个相对侧面开有对称的U形槽，
一号护罩设置在工字护罩的顶面上，工字护罩的底面设置在二号护罩上，且工字护罩的两个立面与二号护罩的所述敞口位于同一侧，三号护罩为两个侧板，两个侧板平行遮挡在工字护罩的两个缺口处；
所述一号护罩内设置2个减速电机，工字护罩内设置2个联轴器、2个一号传动轴和2个二号传动轴，二号护罩内设置2个直角齿轮箱，
每个减速电机的输出轴依次穿过一号护罩底面和工字护罩顶面各通过一个花键套与1个二号传动轴的一端连接，每个二号传动轴的另一端各接入1个联轴器的一端，每个联轴器的另一端连接1个一号传动轴的一端，每个一号传动轴的另一端依次穿过工字护罩底面和二号护罩的顶面各通过另一个花键套与1个直角齿轮箱的顶部输出轴连接；
二号护罩的底面和开有U形槽两个相对侧面的内侧均铺设隔热板，隔热板上铺设钢板，所述2个直角齿轮箱均位于钢板上，四个L型压板均设置在钢板上，四个L型压板用于限制住2个直角齿轮箱的位置，每个直角齿轮箱的侧面输出轴依次穿过钢板和隔热板，在二号护罩的U形槽处与一个连接臂连接，
一号护罩上开有鼓风机进风口，鼓风机通过鼓风机进风口与贯穿一号护罩、工字护罩和二号护罩内部的钢管入口连接，钢管出口朝向钢板，
机器人控制减速电机和鼓风机工作。
优选地，所述***还包括端子和探针，
端子安置在工字护罩的一个立面外壁上，探针***所述端子接头内，探针用于探测液面位置。
优选地，端子为陶瓷端子。
优选地，隔热板由玻璃纤维和硅酸类粘接剂组成。
优选地，所述机器人包括控制器，
控制器，还用于控制探针进行探测液面位置。
优选地，钢板为不锈钢材质。
优选地，减速电机包括伺服电机和行星减速机，
控制器，用于控制伺服电机工作，伺服电机连接行星减速机，二号传动轴的另一端通过另一个花键套连接星减速机的输出轴。
优选地，联轴器为不锈钢膜片式联轴器。
优选地，每个直角齿轮箱的两侧对称设置两个L型压板，且四个L型压板均位于二号护罩的敞口侧，每个直角齿轮箱的一个直角边设置在钢板上，直角齿轮箱设置在所述的直角边上，每个L型压板的另一直角边贴在直角齿轮箱的侧壁上。
优选地，所述***还包括固定板，
二号护罩两个相对侧面的内侧与隔热板之间设置固定板。
本发明的有益效果为：
本申请的二号护罩底面及开有U形槽的侧面的内壁均设置有隔热板，隔热板重量轻，导热率低，在高温环境下有很高的强度，隔热板上放钢板。经钢管将常温的压缩空气通到二号护罩内，空气吹到钢板上形成风幕隔断热辐射，带有压力的空气将二号护罩内的热量带出，对抓手进行有效的防护。现有将空气通入到减速机内部的方案，该方法会加速直角齿轮箱内部润滑脂的碳化和挥发，加速直角齿轮箱锥齿的磨损。本申请有效减小热辐射对传动机构的影响。对直角齿轮箱隔热层结构设计和冷却方案的设计，使直角齿轮箱工作温度在200度以内，降低了直角齿轮箱的温度，延长密封件的寿命，减少受热辐射对传动机构影响，避免高温加速直角齿轮箱锥齿轮磨损，降低抓手的维护成本。
另外，本申请设置两个连接臂，即有双浇包抓手，提高生产节拍。
附图说明
图1为本发明的一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为图1的后视图；
图4和图5均本发明的一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本能够实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实时例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本发明提供的一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，如图1至图5所示，所述***包括鼓风机、机器人和抓手，
抓手包括一号护罩1、二号护罩8、工字护罩10、三号护罩3、2个减速电机2、2个联轴器11、2个一号传动轴、2个二号传动轴、2个直角齿轮箱15、2个连接臂9、钢管5、4个L型压板6、钢板14和隔热板13，
一号护罩1为中空的长方体，工字护罩10包括顶面、底面和位于顶面和底面之间平行的两个立面，二号护罩8为两个相对侧面敞口的方体结构，且另外两个相对侧面开有对称的U形槽，
一号护罩1设置在工字护罩的顶面上，工字护罩10的底面设置在二号护罩8上，且工字护罩10的两个立面与二号护罩8的所述敞口位于同一侧，三号护罩3为两个侧板，两个侧板平行遮挡在工字护罩10的两个缺口处；
所述一号护罩1内设置2个减速电机2，工字护罩10内设置2个联轴器11、2个一号传动轴和2个二号传动轴，二号护罩8内设置2个直角齿轮箱，
每个减速电机2的输出轴依次穿过一号护罩1底面和工字护罩10顶面各通过一个花键套与1个二号传动轴的一端连接，每个二号传动轴的另一端各接入1个联轴器11的一端，每个联轴器11的另一端连接1个一号传动轴的一端，每个一号传动轴的另一端依次穿过工字护罩10底面和二号护罩8的顶面各通过另一个花键套与1个直角齿轮箱15的顶部输出轴连接；
二号护罩8的底面和开有U形槽两个相对侧面的内侧均铺设隔热板13，隔热板13上铺设钢板14，所述2个直角齿轮箱均位于钢板14上，四个L型压板6均设置在钢板14上，四个L型压板6用于限制住2个直角齿轮箱15的位置，每个直角齿轮箱15的侧面输出轴依次穿过钢板14和隔热板13，在二号护罩8的U形槽处与一个连接臂9连接，
一号护罩1上开有鼓风机进风口12，鼓风机通过鼓风机进风口12与贯穿一号护罩1、工字护罩10和二号护罩8内部的钢管5入口连接，钢管5出口朝向钢板14，
机器人控制减速电机2和鼓风机工作。
具体地，浇铸抓手常用传动方案有：链传动、蜗轮蜗杆传动和锥齿轮传动。在高温环境链传动的可靠性最好，传动精度差，正反转切换时有跳动，与机器人手臂联动浇铸过程中易卷入空气，影响浇铸产品质量。蜗轮蜗杆传动的方案应在高温环境下磨损严重，后期抓手的精度不够，新开发的抓手使用直角锥齿轮传动方案。常规直角减速机在高温环境下易烧轴承、润滑脂易碳化、齿轮箱壳体氧化起皮。新开发的直角齿轮箱的轴承使用高温深沟球轴承，因轴承的游隙较大，通过直角齿轮箱盖调整轴承的游隙和齿轮的间隙；减小因热变形对传动精度影响和齿轮磨损，直角减速机的端盖、壳体和定位轴都使用H13模具钢。直角齿轮箱使用高温润滑脂。通过对直角齿轮箱的轴承、润滑脂和加工件材料的重新选择，直角齿轮箱在室温精度调整到20racmin，在高温环境下精度浇铸产品重量可以控制在15g以内。
抓手的传动部件安装在不锈钢一号护罩内，伺服电机的一号护罩同时也是抓手的结构件，伺服电机电机护罩内通风冷却。工字结构件两端安装2套伺服电机和直角齿轮箱，中间通过不锈钢膜片式联轴器连接。直角齿轮箱外侧设两面开口不锈钢二号护罩8，二号护罩8内侧有焊接固定板，内侧的凹槽放隔热板13，该隔热板13由玻璃纤维和硅酸类粘接剂组成，具有重量轻，导热率低，在高温环境下有很高的强度，隔热板13上放不锈钢板。通过二号护罩8的压板和齿轮箱下端的压板，固定隔热板13和不锈钢板。经抓手内侧不锈钢管道将常温的压缩空气通到二号护罩8内，空气吹到不锈钢板上形成风幕隔断热辐射，带有压力的空气将二号护罩8内的热量带出。有将空气通入到直角齿轮箱内部的方案，该方法会加速齿轮箱内部润滑脂的碳化和挥发，加速锥齿的磨损。结合方案1和方案2抓手传动精度控制，减小热辐射对传动机构的影响。对直角齿轮箱隔热层结构设计和冷却方案优化，直角齿轮箱工作温度在200度以内，延长密封件的寿命，减少受热辐射对传动机构影响，避免高温加速锥齿轮磨损，降低抓手的维护成本。
工字结构件背面安装陶瓷端子和液面位置检测探针，浇勺连接臂安装在直角齿轮箱输出轴上，中心对称布置，联轴器和传动轴外安装不锈钢防三号护罩，三号护罩两端凸起避开干涉区域，三号护罩中间部分安装在工字结构件，抓手的横向宽度尺寸最小，转臂旋转可以使用齿轮箱上方空间，对不同的浇勺在满足转矩需求下设计满足连接的接臂即可。
在汽车发动机活塞环铸造项目，铝液浇铸手抓安装在浇铸机器人上，浇铸机器人从保温炉A中舀取。浇勺经机器人动作到浇注机A；联动机器人转动浇勺，浇勺口距浇帽口固定高度转动，铝液倒入浇铸机模具内。倒出铝液后机器人动作到清理装置处对浇勺清理。返回安全位置后浇勺从保温炉B中舀取铝液并浇铸到浇注机B模具内，机器人运动到清理装置工位对浇勺清理，返回安全位置。工作周期结束。
上述机器人动作过程中，一个动作周期内铝液浇铸手抓在保温炉内的时间36s，占总时间的35％，保温炉内铝液650℃左右，舀取铝液后齿轮箱护罩表面温度350摄氏度左右，伺服电机护罩表面温度在250℃，3齿轮箱护罩底端450℃左右。在生产过程中鼓风机持续对伺服电机护罩内吹空气对伺服电机的编码器降温。压缩空气经空气管道到达齿轮箱护罩底端，对三号护罩降温。***应用R2000iC/165机器人，在机器人上安装管线包和反辐射防护衣，鼓风机安装J1轴上，压缩空气、液面检测信号、电磁阀信号和电机信号经J3轴电缆接到机器人控制柜内，由机器人控制。
本发明的一种较优实施例中，所述***还包括端子和探针，
端子安置在工字护罩的一个立面外壁上，探针***所述端子接头内，探针用于探测液面位置。
具体地，探针用于探测液面位置，从而传给控制器，由控制器获得液面的深度，从而控制抓手动作。
本发明的一种较优实施例中，端子为陶瓷端子。
本发明的一种较优实施例中，隔热板13由玻璃纤维和硅酸类粘接剂组成。
具体地，隔热板13具有重量轻，导热率低的优点，在高温环境下有很高的强度。可以很好的隔离连接臂的热量，避免热量向二号护罩8内传递，从而影响护罩内传动机构的运行及使用寿命。
本发明的一种较优实施例中，所述机器人包括控制器，
控制器，还用于控制探针进行探测液面位置。
本发明的一种较优实施例中，钢板14为不锈钢材质。
本发明的一种较优实施例中，减速电机2包括伺服电机和行星减速机，
控制器，用于控制伺服电机工作，伺服电机连接行星减速机，二号传动轴的另一端通过另一个花键套连接星减速机的输出轴。
本发明的一种较优实施例中，联轴器11为不锈钢膜片式联轴器。
本发明的一种较优实施例中，每个直角齿轮箱15的两侧对称设置两个L型压板6，且四个L型压板6均位于二号护罩8的敞口侧，每个直角齿轮箱15的一个直角边设置在钢板14上，直角齿轮箱15设置在所述的直角边上，每个L型压板6的另一直角边贴在直角齿轮箱15的侧壁上。
具体地，每个直角减速机15的两侧各设置一个L型压板6，将直角齿轮箱15固定在钢板14上。
本发明的一种较优实施例中，所述***还包括固定板7，
二号护罩8两个相对侧面的内侧与隔热板13之间设置固定板7。

Claims (8)

1.一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，所述***包括鼓风机、机器人和抓手，
抓手包括一号护罩(1)、二号护罩(8)、工字护罩(10)、三号护罩(3)、2个减速电机(2)、2个联轴器(11)、2个一号传动轴、2个二号传动轴、2个直角齿轮箱(15)、2个连接臂(9)、钢管(5)、4个L型压板(6)、钢板(14)和隔热板(13)，
一号护罩(1)为中空的长方体，工字护罩(10)包括顶面、底面和位于顶面和底面之间平行的两个立面，二号护罩(8)为两个相对侧面敞口的方体结构，且另外两个相对侧面开有对称的U形槽，
一号护罩(1)设置在工字护罩的顶面上，工字护罩(10)的底面设置在二号护罩(8)上，且工字护罩(10)的两个立面与二号护罩(8)的所述敞口位于同一侧，三号护罩(3)为两个侧板，两个侧板平行遮挡在工字护罩(10)的两个缺口处；
所述一号护罩(1)内设置2个减速电机(2)，工字护罩(10)内设置2个联轴器(11)、2个一号传动轴和2个二号传动轴，二号护罩(8)内设置2个直角齿轮箱，
每个减速电机(2)的输出轴依次穿过一号护罩(1)底面和工字护罩(10)顶面各通过一个花键套与1个二号传动轴的一端连接，每个二号传动轴的另一端各接入1个联轴器(11)的一端，每个联轴器(11)的另一端连接1个一号传动轴的一端，每个一号传动轴的另一端依次穿过工字护罩(10)底面和二号护罩(8)的顶面各通过另一个花键套与1个直角齿轮箱(15)的顶部输出轴连接；
二号护罩(8)的底面和开有U形槽两个相对侧面的内侧均铺设隔热板(13)，隔热板(13)上铺设钢板(14)，所述2个直角齿轮箱均位于钢板(14)上，四个L型压板(6)均设置在钢板(14)上，四个L型压板(6)用于限制住2个直角齿轮箱(15)的位置，每个直角齿轮箱(15)的侧面输出轴依次穿过钢板(14)和隔热板(13)，在二号护罩(8)的U形槽处与一个连接臂(9)连接，
一号护罩(1)上开有鼓风机进风口(12)，鼓风机通过鼓风机进风口(12)与贯穿一号护罩(1)、工字护罩(10)和二号护罩(8)内部的钢管(5)入口连接，钢管(5)出口朝向钢板(14)，
机器人控制减速电机(2)和鼓风机工作；
所述***还包括端子和探针，
端子安置在工字护罩的一个立面外壁上，探针***所述端子接头内，探针用于探测液面位置；
所述机器人包括控制器，
控制器，还用于控制探针进行探测液面位置。
2.根据权利要求1所述一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，端子为陶瓷端子。
3.根据权利要求1所述一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，隔热板(13)由玻璃纤维和硅酸类粘接剂组成。
4.根据权利要求1所述一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，钢板(14)为不锈钢材质。
5.根据权利要求1所述一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，减速电机(2)包括伺服电机和行星减速机，
控制器，用于控制伺服电机工作，伺服电机连接行星减速机，二号传动轴的另一端通过另一个花键套连接星减速机的输出轴。
6.根据权利要求1所述一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，联轴器(11)为不锈钢膜片式联轴器。
7.根据权利要求1所述一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，每个直角齿轮箱(15)的两侧对称设置两个L型压板(6)，且四个L型压板(6)均位于二号护罩(8)的敞口侧，每个直角齿轮箱(15)的一个直角边设置在钢板(14)上，直角齿轮箱(15)设置在所述的直角边上，每个L型压板(6)的另一直角边贴在直角齿轮箱(15)的侧壁上。
8.根据权利要求1所述一种高温环境下机器人定量舀铝双浇包浇铸抓手***，其特征在于，所述***还包括固定板(7)，
二号护罩(8)两个相对侧面的内侧与隔热板(13)之间设置固定板(7)。
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