CN115256417B - 九轴数控自动制壳自动摘挂机械手及用其自动制壳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，包括底座单元，与底座单元转动连接的主机单元，主机单元上设有四个以主机单元中心矩形阵列布置的上下导轨单元，上下导轨单元上设有上下滑动设置的托板，托板上设有摆动单元，每个摆动单元上设有两个抓手单元。本发明使得制壳所需的四步工艺同时运行，一次完成。大幅提高了工作效率。重复定位精度高，运行平稳。采用伺服控制方式，解决精度控制问题；简化工人操作，全部动作数字化，使用和调整方便，适应不同人群的使用。质量稳定，减少了人为因素对质量的影响；实现了与制壳干燥线的自动摘挂，减少了工厂的设备投入成本；操作简单易学，维修方便；改善员工的劳动环境，减少制壳工序的环保压力。

Description

九轴数控自动制壳自动摘挂机械手及用其自动制壳的方法

技术领域

本发明涉及备属于熔模精密铸造领域自动化设备。替代人工和机器人实现制壳生产线无人化生产。具体涉及一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手及用其自动制壳的方法。

背景技术

熔模铸造是机械制造业不能缺少的一个工艺过程。这个工艺过程历来都是人工操作，劳动强度大，工况环境不好，是典型的苦脏累岗位。普通制壳机械手的出现，某种程度上减轻了工人的劳动轻度。但是，由于设计结构简单，控制精度不够，只能实现固定的简单动作，无法实现铸造自动化生产。

当今，环境保护要求越来越高，改善环境的同时，需要优化制造结构，提高生产效率，降低人工成本，才能使企业良性发展和生存。

为了解决上述问题，申请人从2017年开始，与国内其它公司同步开发制壳机械手。当时起步点就比较高，以数控***为控制器，伺服电机为执行机构。与其它同类型机器不在同一个技术水平，相同点都是手工摘挂。经过几次技术改进，现在是第三代机器，实现全部功能自动化。由于普通制壳机械手制造相对简单，精度要求不高，仿制厂家越来越多，市场竞争激烈。

当前，铸造制壳采用的方法基本3种。简要介绍如下：

1、手工制壳

原始的传统制壳方法，工艺要求靠手工技能保证。

最大优点是：灵活，可以随机变化对应一些特殊结构产品的制作。

缺点：劳动强度大，质量因人而异非常不稳定，甚至和人的情绪有关。生产效率最低，面临用工成本高，人难招的尴尬情况，面临被淘汰的风险。

2、普通机械手(手工摘挂)制壳

由PLC控制步进电机动作，缓解了部分劳动强度问题。仍然需要工人手工摘挂，人工操作控制机器夹紧、松开和启动等动作，每台机械手必须有人才能工作。

缺点是：重复定位精度低，无法实现自动摘挂，也就无法实现无人操作，设备效率受人制约，不能连续运行，用户不能随机修改程序和参数，无法实现工厂整体自动化的推进。

3、机器人制壳

用机器人完成沾浆、淋沙、控浆、摘取等动作。

机器人制壳能够完成人的所有工作，改变了劳动强度大和产品质量问题，可以实现自动化加工。

缺点：机器人模拟人的工作过程，制壳所需要的4步工艺只能单工位动作，效率不高。操作难度大，维修维护成本高。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，多工位同时工作，解决了行业中制壳工序操作工劳动强度大，环境差，人难招的问题；生产效率高，不但高于手工制壳，也高于机器人制壳；质量稳定，减少了人为因素对质量的影响。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，包括底座单元，与底座单元转动连接的主机单元，主机单元上设有四个以主机单元中心矩形阵列布置的上下导轨单元，上下导轨单元上设有上下滑动设置的托板，托板上设有摆动单元，每个摆动单元上设有两个抓手单元。

a.主机四工位重复定位精度包括9个运动轴：

4个上下运动轴U/B/Z/W轴；

4个摆动轴V/C/A/Y轴；

1个主机旋转轴X轴。

b.通过使用锁紧环式挡块检测2mm接近开关，保证抓手准确定位停止，解决了变频器不能精确定位的问题，保证旋转抓手重复定位精度；

c.与干燥线相对位置定位精度

d.安全运行防护措施

e.自动抓手(具备夹紧/松开，准停、正反转)

进一步的技术方案是，底座单元包括底座立柱，底座立柱通过回转支承转动设置在底座下法兰上，底座立柱上端固定连接有主机板，主机板上固定连接有主机单元中的主机柱，主机柱的外侧壁上固定连接有上下导轨单元中的槽钢状竖直导轨，竖直导轨上固定设置带抱闸的伺服电机，带抱闸的伺服电机连接设置在竖直导轨内的丝杠螺母机构，丝杠螺母机构上的螺母固定连接有滑块，滑块固定连接所述托板，托板滑动设置在竖直导轨内。上下导轨单元竖直安装在主机板上，并且成90度等分安装。上下导轨将承载摆动抓手按数控指令做精确上下点定位移动，除了完成制壳工艺动作外，更重要的是配合摆动和X轴旋转，实现准确摘挂动作。在托板上安装有接近开关挡块，和接近开关组成上下零点位置确定。4个上下导轨单元分别命名为，U轴、B轴、Z轴、W轴。上下限位采用软限位方式，限位方向、距离均由数控软件控制，无需机械挡块，也就省去了机械调试的麻烦。使用数字控制，简化机械结构，方便调试和使用。并且这样设置后具有精密的机械结构：1、主机旋转定位机构；2、升降机构；3、摆动机构；4、自动气电抓手、及抓手控制。

进一步的技术方案是，摆动单元包括固定连接在托板上的摆动驱动机构，摆动驱动机构通过传动机构与两个抓手单元相连以驱动摆动单元上的两个抓手单元竖直摆动；两个抓手单元分别设置于摆动驱动机构的两侧。摆动单元在九轴机械手中的工作过程相对比较复杂。在不同的工位要做不同的动作，如在摘挂工位必须将抓手准确定位停止；在沾浆工位完成沾浆；在淋沙工位要完成正反转等动作；在控浆位置完成控江。难度较高的是，摘挂时的定位停止。摆动单元是制壳机械手中，动力最多的的地方。一台机械手有4个摆动单元。每个单元上3个电动机。分别是伺服电机一只，3相交流变频电机2只。RV90减速机1只，RV50减速机2只等组成。

进一步的技术方案为，抓手单元包括与传动机构固定相连的抓手置放框，抓手置放框上固定连接抓手旋转驱动机构及抓手夹紧顶杆的驱动结构；

抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线与抓手单元竖直摆动的旋转轴线垂直设置；驱动结构驱动夹紧顶杆伸缩的方向与抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线一致。抓手是自动化操作的另一个难题，特别是2个以上模组，实现多个旋转，对机器人来说，抓手是非标部件，制作难度大，转动角度受限，费用很高，基本在万元以上。本数控制壳机械手的抓手是标准配置，双向旋转，精准定位，无附加费用。机械手抓手组件，在自动上下机构中，占用分成重要的地位。既要抓取还要旋转，在不同的工位要有松开/夹紧、正转/反转等不同动作，还要有准确的定位停止，这些都是比较难实现的，特别是抓手旋转使用的是8只变频电机，变频电机的缺点就是常规使用不能实现准停。

进一步的技术方案为，摆动单元中的摆动驱动机构包括伺服电机，所述摆动单元中的传动机构为与伺服电机输出轴相连的双轴减速机。

进一步的技术方案为，双轴减速机的两根轴与两根抓手单元中的每个抓手置放框固定相连；抓手置放框上固定连接有抓手旋转驱动机构。

进一步的技术方案为，抓手旋转驱动机构包括交流三相电机以及与交流三相电机相连的减速机，减速机的输出轴通过锥齿轮组与抓手单元中的抓手法兰相连，抓手置放框上一体设有用于抓手法兰穿过的套管，抓手法兰外壁固定连接在套管的管内壁上，锥齿轮组中的一个锥齿轮的中心孔固定套设在套管的管外壁上。夹紧顶杆滑动设置在抓手法兰内(由于抓手法兰位于套管内，也可以看作同时顶杆也滑动设置在套管内)。

进一步的技术方案为，抓手夹紧顶杆的驱动结构包括固定设置在抓手置放框上的气缸，气缸的活塞杆的杆径小于抓手法兰的中心孔且气缸的活塞杆正对抓手法兰的中心孔，活塞杆其露出端固定连接夹紧顶杆的一端，抓手法兰其远离抓手置放框一端固定设置呈钩状的抓手，夹紧顶杆滑动设置在抓手法兰内。

本发明还提供的技术方案是：使用九轴数控自动制壳自动摘挂机械手进行自动制壳的方法，包括如下依次进行的步骤：通过九轴数控自动制壳自动摘挂机械手其上下导轨单元、摆动单元及抓手单元的配合，将干燥线上的两个挂具从挂架模上摘挂而出，摘挂后的挂具经沾浆、控浆、淋沙后完成自动制壳后再通过九轴数控自动制壳自动摘挂机械手将自动制壳后的挂具重新挂回到干燥线上。

进一步的技术方案为，通过摆动单元在上下导轨单元的上下移动、摆动单元的竖直摆动、抓手单元的转动及抓手单元中夹紧顶杆的伸缩运动的配合实现摘挂、沾浆、控浆及淋沙工序；

摘挂、沾浆、控浆及淋沙工序所对应的工位呈矩形阵列一圈设置在底座单元的***；主机板上设置四个矩形阵列布置的接近开关，主机板下方设有与接近开关配合的定位挡块；

在所述摘挂工序中，摆动单元在上下导轨导轨单元上下移动、抓手单元由摆动驱动机构通过传动机构摆动动作，摆动角度在0-160度之间；在底座单元一侧的干燥线上设有红外开关计数器和识别接近开关，根据红外开关计数器和识别接近开关检测到的信号数控***控制干燥线的移动与停止，停止的同时数控***检测机械手主机工作状态后完成摘取动作。自动摘挂需要每次的定位必须准确，对干燥线挂钩和模组的挂具都有比较高的要求。同时，还要求干燥线准确停止，还要对线上的模组有无进行识别、判断、摘取、一旦出现任何一方的错误，都将造成设备损坏，甚至自动线停机或停机过长。接近开关为锁紧环式挡块检测2mm接近开关；其中，传动机构为速比为100的双轴减速机；9轴数控***控制伺服电机工作，制壳所需4步工艺同时运行，一次完成。大幅提高了工作效率。重复定位精度高，运行平稳。由于使用标准数控指令***和标准I/O接口，方便操作和维护，程序任意修改，功能可以扩展。自动摘取、夹紧/松开，包括外部设备如：淋砂机、干燥线、吹气等的启动和停止全部由数控程序控制。

本发明的优点和有益效果在于：

开发9轴联动数控***，采用伺服控制方式，解决精度控制问题；简化工人操作，全部动作数字化，使用和调整方便，适应不同人群的使用。

通过使用锁紧环式挡块检测2mm接近开关，保证抓手准确定位停止，解决了变频器不能精确定位的问题，保证旋转抓手重复定位精度；与干燥线相对位置定位精度高；具备安全运行防护措施；自动抓手具备夹紧/松开，准停、正反转多个方向的运动；其还具有精密的机械结构：主机旋转定位机构；升降机构；摆动机构以及自动气电抓手、及抓手控制。

本发明通过9轴数控***控制伺服电机工作，制壳所需4步工艺同时运行，一次完成。大幅提高了工作效率。重复定位精度高，运行平稳。由于使用标准数控指令***和标准I/O接口，方便操作和维护，程序任意修改，功能可以扩展。自动摘取、夹紧/松开，包括外部设备如：淋砂机、干燥线、吹气等的启动和停止全部由数控程序控制。

另外，还具备如下优点：

1、多工位同时作业。

摘取、粘浆、控浆、淋沙(或浮砂)同时进行，效率高。采用本数控机械手，一台等于3台机器人。

2、操作方便。

使用了数控***做为控制器，操作和普通数控***一样，指令***为标准数控G代码指令，具有极强的普及性和实用性。不需要特殊培训，会数控操作就会机械手操作。而机器人使用字符串，无论操作和维护，难度都比较大。

3、针对性强。

对于数控***在制壳工艺使用进行了优化，简化操作，最多时只需要2个键。

4、维护成本低。

全部中文界面，有程序预读、故障报警、条件报警。维修和通用数控机床相同，提供全套资料。机器人后期维护，缺少公开资料，维修难度大，费用高。

5、功能扩展。

全部开放式设计理念，操作程序可以存贮900个，每个程序可以任意编辑，可以根据自己的工艺随时修改。

机械手功能设置、参数等公开透明，可以修改。

I/O端口为开放式，升级扩展极其方便，为今后改造提供方便。

数控制壳机械手将吹气、淋砂机(或浮砂桶)控制、干燥线控制等端口做为标配功能。

6、抓手适应性好。

抓手是自动化操作的另一个难题，特别是2个以上模组，实现多个旋转。对机器人来说，难度大，费用很高，基本在万元以上。本数控制壳机械手的抓手是标准配置，双向旋转，精准定位，无附加费用。

7、解决了行业中制壳工序操作工劳动强度大，环境差，人难招的问题；

8、生产效率高，不但高于手工制壳，也高于机器人制壳；

9、质量稳定，减少了人为因素对质量的影响；

10、实现了与制壳干燥线的自动摘挂，减少了工厂的设备投入成本；

11、操作简单易学，维修方便；

12、大大改善了员工的劳动环境，减少了制壳工序的环保压力。

整机采用联合开发9轴数控***控制，实现对9个伺服电机、8个变频电机的运动控制和抓手控制。同时，还控制外部设备如：干燥线、淋砂机、吹气装置、液位控制等。

数控***多用于机床行业，用于制壳设备实属首创。

机床和制壳是完全不同的2个工艺过程，数控控制方式完全不同。

制壳要采用不同于数控机床的参数结构，机床要求数控和伺服能够加工出均匀的表面粗糙度，制壳要求平滑启动停止。制壳由于负载较重，运动惯性难以控制，必须对伺服电机进行加减速控制。伺服电机的工作模式只有在速度方式时具有加减速控制，而位置控制方式时则不能进行加减速控制。我们成功采用数控脉冲加减速控制方式，使用数控参数控制实现制壳机械手加减速控制，解决了位置控制的加减速问题，各轴在位置方式运动时，平滑启动和停止，克服了惯性抖动问题，使得定位准确，保证自动摘取的实现。

附图说明

图1是本发明一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手的工作状态示意图；

图2是图1去除干燥线后的示意图；

图3是图2中上下导轨单元的示意图；

图4是图3的内部结构示意图；

图5是图1中干燥线的示意图；

图6是图1中底座单元的示意图；

图7是图1中摆动单元的示意图；

图8是图7的内部结构示意图；

图9是图8中抓手单元的示意图；

图10是减速机与抓手法兰部分的原理图；

图11是图10的分解示意图。

图中：1、托板；2、底座立柱；3、底座下法兰；4、主机板；5、主机柱；6、竖直导轨；7、带抱闸的伺服电机；8、丝杠螺母机构；9、抓手置放框；10、夹紧顶杆；11、伺服电机；12、双轴减速机；13、交流三相电机；14、减速机；15、抓手法兰；16、套管；17、气缸；18、抓手；19、挂具；20、干燥线；21、挂架模；22、接近开关；23、定位挡块；24、红外开关计数器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图11所示，本发明是一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手，包括底座单元，与底座单元转动连接的主机单元，主机单元上设有四个以主机单元中心矩形阵列布置的上下导轨单元，上下导轨单元上设有上下滑动设置的托板1，托板1上设有摆动单元，每个摆动单元上设有两个抓手单元。

底座单元包括底座立柱2，底座立柱2通过回转支承转动设置在底座下法兰3上，底座立柱2上端固定连接有主机板4，主机板4上固定连接有主机单元中的主机柱5，主机柱5的外侧壁上固定连接有上下导轨单元中的槽钢状竖直导轨6，竖直导轨6上固定设置带抱闸的伺服电机7，带抱闸的伺服电机7连接设置在竖直导轨6内的丝杠螺母机构8，丝杠螺母机构8上的螺母固定连接有滑块，滑块固定连接所述托板1，托板1滑动设置在竖直导轨6内。

摆动单元包括固定连接在托板1上的摆动驱动机构，摆动驱动机构通过传动机构与两个抓手单元相连以驱动摆动单元上的两个抓手单元竖直摆动；两个抓手单元分别设置于摆动驱动机构的两侧。

抓手单元包括与传动机构固定相连的抓手置放框9，抓手置放框9上固定连接抓手旋转驱动机构及抓手夹紧顶杆10的驱动结构；

抓手旋转驱动机构驱动抓手18旋转的旋转轴线与抓手单元竖直摆动的旋转轴线垂直设置；驱动结构驱动夹紧顶杆10伸缩的方向与抓手旋转驱动机构驱动抓手18旋转的旋转轴线一致。

摆动单元中的摆动驱动机构包括伺服电机11，所述摆动单元中的传动机构为与伺服电机11输出轴相连的双轴减速机12。

双轴减速机12的两根轴与两根抓手单元中的每个抓手置放框9固定相连；抓手置放框9上固定连接有抓手旋转驱动机构。

抓手旋转驱动机构包括交流三相电机13以及与交流三相电机13相连的减速机14，减速机14的输出轴通过锥齿轮组与抓手单元中的抓手法兰15相连，抓手置放框9上一体设有用于抓手法兰15穿过的套管16，抓手法兰15外壁固定连接在套管16的管内壁上，锥齿轮组中的一个锥齿轮的中心孔固定套设在套管16的管外壁上。

抓手夹紧顶杆10的驱动结构包括固定设置在抓手置放框9上的气缸17，气缸17的活塞杆的杆径小于抓手法兰15的中心孔且气缸17的活塞杆正对抓手法兰15的中心孔，活塞杆其露出端固定连接夹紧顶杆10的一端，抓手法兰15其远离抓手置放框9一端固定设置呈钩状的抓手18，夹紧顶杆10滑动设置在抓手法兰15内。

使用九轴数控自动制壳自动摘挂机械手进行自动制壳的方法，包括如下依次进行的步骤：通过九轴数控自动制壳自动摘挂机械手其上下导轨单元、摆动单元及抓手单元的配合，将干燥线20(干燥线20位于底座单元一侧且干燥线20位于摘挂工序工位处，干燥线20其运动方向与到达摘挂工位的上下导轨单元的上下滑动面相平行且干燥线20的运动方向为水平方向)上的两个挂具19从挂架模21(从图上可看出，挂具是挂在挂架模上)上摘挂而出，摘挂后的挂具19经沾浆、控浆、淋沙后完成自动制壳后再通过九轴数控自动制壳自动摘挂机械手将自动制壳后的挂具19重新挂回到干燥线20上。

通过摆动单元在上下导轨单元的上下移动、摆动单元的竖直摆动、抓手单元的转动及抓手单元中夹紧顶杆10的伸缩运动的配合实现摘挂、沾浆、控浆及淋沙工序；

摘挂、沾浆、控浆及淋沙工序所对应的工位呈矩形阵列一圈设置在底座单元的***；主机板4上设置四个矩形阵列布置的接近开关22，主机板4下方设有与接近开关22配合的定位挡块23；

在所述摘挂工序中，摆动单元在上下导轨导轨单元上下移动、抓手单元由摆动驱动机构通过传动机构摆动动作，摆动角度在0-160度之间；在底座单元一侧的干燥线20上设有红外开关计数器24和接近开关22，根据红外开关计数器24和接近开关22检测到的信号数控***控制干燥线20的移动与停止，停止的同时数控***检测机械手主机工作状态后完成摘取动作。

动作过程如下：

九轴数控***控制整个机器的总体控制。

在用户加工程序的运行中，按照程序设置的工艺过程，同时调动4个工位动作，4个工位同时进行不同的工艺动作。4个工位的工艺分别是：

1、摘挂

摘挂工位，是整机工作中要求定位最高的工位，必须保证准确对齐，精准摘挂。

一旦对位错误，必将造成产品报废和设备事故。

为保证准确重复定位采取以下技术措施：

a、数控伺服控制，专用***和***程序，保证机械部分可靠工作。基本工作过程参见图1.保证6摆动单元_2022在1上下导轨_装配体2021上下移动、6摆动单元_2022由伺服电机驱动，经过速比100减速机做摆动动作，摆动角度在0-160度之间。每个摆动单元上有2个抓手，可以同时摘取2串模组，一台主机有4个单元，共有8只抓手。

b、在主机上安装有7变频器_2装配体，装有8只变频器分别控制8只抓手的正反转及转速。为解决变频器精确定位问题，使用锁紧环式挡块检测2mm接近开关，保证抓手准确定位停止。

更多细节在抓手组件时详解。

c、90度位置加2mm接近开关检测检测90度位置

立柱介绍时详解

d、执行正常后，打开顶紧气缸

顶紧机构在介绍抓手组件时详解

e、上述动作都正常后，主机发出准备摘取信号，数控接到信号后，发出摘取指令，主机开始摘取。

2、沾浆

在沾浆工位，完成产品的沾浆要求，均匀、完整，无气泡、无磕碰。

3、控江

使浆液更均匀，控掉多余的，为淋沙做好准备

4、淋沙。

做上下、摆动、模组旋转等动作，保证均匀上沙。

摆动单元的工作过程：跟随上下导轨单元上下移动的同时，完成数控程序指令进行摆动、摆动由伺服电机11与NMRV90减速机(即双轴减速电机12)组成，带动左右2个抓手摆动，抓手旋转由交流电机驱动。

底座单元上定位挡块和接近开关组成90度摘挂位置反馈信号，与抓手位置信号等组合逻辑关系，实现安全摘取。

抓手单元的工作过程为：旋转部分由1RV50减速机在外部电机驱动下，使抓手旋转。抓手由自动爪和爪法兰组件组成，顶紧部分由顶紧气缸、换气阀组成。这个单元是气电组合单元，完成夹紧/松开，正转/反转动作，最后实现自动摘取。

摘挂的动作过程为：数控***按程序启动后，发出干燥线移动指令，干燥线内部链条带动挂具、挂架模、滚轮等开始移动。当第一个挂具到达红外开关时，数控***开始启动红外开关计数器计数，计数范围在数控参数里设置为2个，当计数为2时，数控发出停止干燥线移动指令。数控***同时检测机械手主机工作状态，是否满足摘取条件，根据条件完成摘取动作。在干燥线上的挂具通过接近开关到达设置的位置(也即每两个挂具到达红外计数开关后)，机械手通过九轴的控制(包括水平转动、摆动单元的竖直摆动及抓手绕其旋转轴线的旋转)完成钩状抓手扣到挂在挂架模上的挂具其呈十字形的上端上，机械手再通过九轴的控制实现将挂具摘挂脱离干燥线，然后气缸驱动夹紧顶杆伸出以顶在挂具其呈十字形的上端的中部杆上，实现稳定挂具、实现夹紧顶杆紧紧抵靠挂具，方便九轴机械手后续的各种动作。

本发明的制壳方法与其他制壳方法比较的情况如下表：

从以上4种制壳方法和对照表可以看出，9轴数控制壳解决了自动摘挂问题，才能够真正的降低劳动强度，实现高效率生产，实现制壳自动化。

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

Claims (1)

1.一种九轴数控自动制壳自动摘挂机械手进行自动制壳的方法，所述九轴数控自动制壳自动摘挂机械手包括底座单元，与底座单元转动连接的主机单元，主机单元上设有四个以主机单元中心矩形阵列布置的上下导轨单元，上下导轨单元上设有上下滑动设置的托板，托板上设有摆动单元，每个摆动单元上设有两个抓手单元；主机四工位重复定位精度包括9个运动轴：4个上下运动轴U、B、Z、W轴；4个摆动轴V、C、A、Y轴；1个主机旋转轴X轴；通过使用锁紧环式挡块检测2mm接近开关，保证抓手准确定位停止，保证旋转抓手重复定位精度；

底座单元包括底座立柱，底座立柱通过回转支承转动设置在底座下法兰上，底座立柱上端固定连接有主机板，主机板上固定连接有主机单元中的主机柱，主机柱的外侧壁上固定连接有上下导轨单元中的槽钢状竖直导轨，竖直导轨上固定设置带抱闸的伺服电机，带抱闸的伺服电机连接设置在竖直导轨内的丝杠螺母机构，丝杠螺母机构上的螺母固定连接有滑块，滑块固定连接所述托板，托板滑动设置在竖直导轨内；上下导轨单元竖直安装在主机板上，并且成90度等分安装；上下导轨将承载摆动抓手按数控指令做精确上下点定位移动，配合摆动和X轴旋转，实现准确摘挂动作；在托板上安装有接近开关挡块，和接近开关进行上下零点位置确定；上下限位采用软限位方式，限位方向、距离均由数控软件控制；

摆动单元包括固定连接在托板上的摆动驱动机构，摆动驱动机构通过传动机构与两个抓手单元相连以驱动摆动单元上的两个抓手单元竖直摆动；两个抓手单元分别设置于摆动驱动机构的两侧；摆动单元在不同的工位要做不同的动作，在摘挂工位必须将抓手准确定位停止；在沾浆工位完成沾浆；在淋沙工位要完成正反转；在控浆位置完成控浆；摆动单元是制壳机械手中动力最多的单元；一台机械手有4个摆动单元；每个摆动单元有3个电动机；包括伺服电机1只，三相交流变频电机2只；还具有RV90减速机1只，RV50减速机2只；

抓手单元包括与传动机构固定相连的抓手置放框，抓手置放框上固定连接抓手旋转驱动机构及抓手夹紧顶杆的驱动结构；

抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线与抓手单元竖直摆动的旋转轴线垂直设置；驱动结构驱动夹紧顶杆伸缩的方向与抓手旋转驱动机构驱动抓手旋转的旋转轴线一致；摆动单元中的摆动驱动机构包括伺服电机，所述摆动单元中的传动机构为与伺服电机输出轴相连的双轴减速机；双轴减速机的两根轴与两根抓手单元中的每个抓手置放框固定相连；抓手置放框上固定连接有抓手旋转驱动机构；

抓手旋转驱动机构包括交流三相电机以及与交流三相电机相连的减速机，减速机的输出轴通过锥齿轮组与抓手单元中的抓手法兰相连，抓手置放框上一体设有用于抓手法兰穿过的套管，抓手法兰外壁固定连接在套管的管内壁上，锥齿轮组中的一个锥齿轮的中心孔固定套设在套管的管外壁上；夹紧顶杆滑动设置在抓手法兰内，抓手法兰位于套管内，同时顶杆也滑动设置在套管内；

抓手夹紧顶杆的驱动结构包括固定设置在抓手置放框上的气缸，气缸的活塞杆的杆径小于抓手法兰的中心孔且气缸的活塞杆正对抓手法兰的中心孔，活塞杆其露出端固定连接夹紧顶杆的一端，抓手法兰其远离抓手置放框一端固定设置呈钩状的抓手，夹紧顶杆滑动设置在抓手法兰内；

使用九轴数控自动制壳自动摘挂机械手进行自动制壳的方法，包括如下步骤：

通过九轴数控自动制壳自动摘挂机械手其上下导轨单元、摆动单元及抓手单元的配合，干燥线位于底座单元一侧且干燥线位于摘挂工序工位处，干燥线其运动方向与到达摘挂工位的上下导轨单元的上下滑动面相平行且干燥线的运动方向为水平方向，将干燥线上的两个挂具从挂架模上摘挂而出，摘挂后的挂具经沾浆、控浆、淋沙后完成自动制壳后再通过九轴数控自动制壳自动摘挂机械手将自动制壳后的挂具重新挂回到干燥线上；

通过摆动单元在上下导轨单元的上下移动、摆动单元的竖直摆动、抓手单元的转动及抓手单元中夹紧顶杆的伸缩运动的配合实现摘挂、沾浆、控浆及淋沙工序；

摘挂、沾浆、控浆及淋沙工序所对应的工位呈矩形阵列一圈设置在底座单元的***；主机板上设置四个矩形阵列布置的接近开关，主机板下方设有与接近开关配合的定位挡块；

在所述摘挂工序中，摆动单元在上下导轨单元上下移动、抓手单元由摆动驱动机构通过传动机构摆动动作，摆动角度在0-160度之间；在底座单元一侧的干燥线上设有红外开关计数器和识别接近开关，根据红外开关计数器和识别接近开关检测到的信号数控***控制干燥线的移动与停止，停止的同时数控***检测机械手主机工作状态后完成摘取动作；接近开关为锁紧环式挡块检测2mm接近开关；其中，传动机构为速比为100的双轴减速机；

动作过程如下：

九轴数控***控制整个机器的总体控制；在用户加工程序的运行中，按照程序设置的工艺过程，同时调动4个工位动作，4个工位同时进行不同的工艺动作；4个工位的工艺分别是：

（1）、摘挂

摘挂工位，是整机工作中要求定位最高的工位，准确重复定位采取以下措施：

a、数控伺服控制，专用***和***程序，保证机械部分可靠工作；摆动单元在上下导轨上下移动、摆动单元由伺服电机驱动，经过速比100减速机做摆动动作，摆动角度在0-160度之间；每个摆动单元上有2个抓手，同时摘取2串模组，一台主机有4个摆动单元，共有8个抓手；

b、在主机上安装有变频器装配体，装有8只变频器分别控制8个抓手的正反转及转速；使用锁紧环式挡块检测2mm接近开关，保证抓手准确定位停止；

c、90度位置加2mm接近开关检测90度位置；

d、执行正常后，打开顶紧气缸；

e、上述动作都正常后，主机发出准备摘取信号，数控接到信号后，发出摘取指令，主机开始摘取；

（2）、沾浆

在沾浆工位，完成产品的沾浆要求，要求为均匀、完整、无气泡、无磕碰；

（3）、控浆

使浆液更均匀，控掉多余的浆液，为淋沙做准备；

（4）、淋沙；

做上下、摆动、模组旋转动作，保证均匀上沙；

摆动单元的工作过程：跟随上下导轨单元上下移动的同时，完成数控程序指令进行摆动、摆动由伺服电机（11）与NMRV90减速机即双轴减速电机组成，带动左右2个抓手摆动，抓手旋转由交流电机驱动；底座单元上定位挡块和接近开关组成90度摘挂位置反馈信号，与抓手位置信号组合逻辑关系，实现安全摘取；

抓手单元的工作过程为：旋转部分由1RV50减速机在外部电机驱动下，使抓手旋转；抓手由自动爪和法兰组件组成，顶紧部分由顶紧气缸、换气阀组成；这个单元是气电组合单元，完成夹紧/松开，正转/反转动作，最后实现自动摘取；

摘挂的动作过程为：数控***按程序启动后，发出干燥线移动指令，干燥线内部链条带动挂具、挂架模、滚轮开始移动；当第一个挂具到达红外开关时，数控***开始启动红外开关计数器计数，计数范围在数控参数里设置为2个，当计数为2时，数控发出停止干燥线移动指令；数控***同时检测机械手主机工作状态，是否满足摘取条件，根据条件完成摘取动作；在干燥线上的挂具通过接近开关到达设置的位置也即每两个挂具到达红外计数开关后，机械手通过九轴的控制，包括水平转动、摆动单元的竖直摆动及抓手绕其旋转轴线的旋转，完成钩状抓手扣到挂在挂架模上的挂具其呈十字形的上端上，机械手再通过九轴的控制实现将挂具摘挂脱离干燥线，然后气缸驱动夹紧顶杆伸出以顶在挂具其呈十字形的上端的中部杆上，实现稳定挂具、实现夹紧顶杆紧紧抵靠挂具，方便九轴机械手后续的各种动作；

九轴数控***，采用伺服控制方式，通过使用锁紧环式挡块检测2mm接近开关，保证抓手准确定位停止，使用标准数控指令***和标准I/O接口，摘取、粘浆、控浆、淋沙同时进行；使用数控***作为控制器，操作和普通数控***一样，指令***为标准数控G代码指令，只需要2个键；全部中文界面，包括程序预读、故障报警、条件报警；维修和通用数控机床相同，存贮不少于900个操作程序，每个程序能够任意编辑，根据工艺修改；I/O端口为开放式，能够进行升级扩展；数控制壳机械手的吹气控制端口、淋砂机控制端口、干燥线控制端口均为标配端口；数控制壳机械手的抓手是标准配置，采用联合开发九轴数控***控制，实现对9个伺服电机、8个变频电机的运动控制和抓手控制；同时，还控制外部设备：干燥线、淋砂机、吹气装置、液位控制设备；制壳采用数控脉冲加减速控制方式，使用数控参数控制实现制壳机械手加减速控制，使制壳机械手平滑启动和停止。