專利名稱：發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種采用機器人的自動化生產(chǎn)線，具體是一種發(fā)動機氣門電鐓熱
鍛成型柔性制造線。
背景技術(shù)：
發(fā)動機氣門是汽車發(fā)動機關(guān)鍵零部件之一，對發(fā)動機性能和壽命有重要的影響。
隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機氣門的設(shè)計和制造技術(shù)面臨更高、更嚴格的要求，同時新
型汽車發(fā)動機大多采用多發(fā)動機氣門配件機構(gòu)，發(fā)動機氣門市場需求量非常巨大。 熱鍛是在金屬再結(jié)晶溫度以上進行的鍛壓。提高坯料的溫度能改善金屬的塑性，
有利于提高工件的內(nèi)在質(zhì)量，使之不易開裂。高溫下還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛
壓機的噸位。熱鍛模在金屬塑性成形過程中起著十分重要作用。 電鐓是一種局部鐓粗工藝，它利用工件自身的電阻熱使工件部分金屬進入塑性狀 態(tài)，同時再施加一定鐓粗力，工件局部被鐓粗，隨著變形的發(fā)展，材料在頭部聚集，形成"蒜 頭"。 發(fā)動機的氣門從棒料到成型，需經(jīng)過電鐓、鍛壓機熱鍛、機加等工序。當(dāng)前在國內(nèi) 多數(shù)發(fā)動機氣門制造企業(yè)發(fā)動機氣門電鐓完成后氣門毛坯直接滑落到落料槽，由工人采用 鉗子，夾取到鍛壓機模腔中完成熱鍛工序，再由工人從鍛壓機模腔中取出氣門，等完成熱鍛 成型發(fā)動機氣門積累到一定數(shù)量交下到工序處理。當(dāng)前的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型生產(chǎn)存 在以下問題 (1)發(fā)動機氣門生產(chǎn)工作環(huán)境惡劣。氣門生產(chǎn)過程高溫、高噪聲，對周邊環(huán)境與人 員影響大。 (2)鍛壓機熱鍛工序發(fā)動機氣門上下料危險。工人在對鍛壓機上下料過程要嚴格 注意時序，稍不注意，容易危及工人安全。
(3)電鐓完成后氣門夾取時間不穩(wěn)定。采用人工將電鐓完成的氣門夾取到壓力機，
完全依靠工人的直覺，導(dǎo)致進入鍛壓機模腔的發(fā)動機氣門毛坯溫度不一致。
(4)發(fā)動機氣門熱鍛成型能源利用率低。發(fā)動機氣門熱鍛成型后沒有及時將工件
轉(zhuǎn)移下到熱處理工序，導(dǎo)致熱處理工序需要重新加熱發(fā)動機氣門，浪費能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，旨在采用機器人、機
械手和傳送帶解決現(xiàn)有發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型生產(chǎn)中工作環(huán)境惡劣、操作危險、發(fā)動機 氣門熱鍛上下料不一致以及能源利用低等不足。本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn) —種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，包括多個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制 造單元與多條傳送帶；發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元包括三臺電鐓機、機器人、鍛壓 機、機械手和控制柜；三臺電鐓機以扇形布局分布在機器人一側(cè)，機械手位于機器人的另一側(cè)，與電鐓機相對設(shè)置；鍛壓機位于機器人與機械手之間；電鐓機與機器人；控制柜布置于 電鐓機與鍛壓機之間，位于機器人的一側(cè)；多條傳送帶安裝在鍛壓機和機械手之間，傳送 帶的一端與熱處理裝置相連，每條傳送帶與至少一個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元相 連； 所述機器人包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、腰 部伺服電機、第一腰部減速器、第二腰部減速器小齒輪和第二腰部減速器大齒輪機構(gòu)；腰部 支架包括連接盤、大臂支撐板和小臂支撐板；在連接盤上端分別安裝了大臂支撐板和小臂 支撐板；第二腰部減速器大齒輪機構(gòu)包括外圈緊固件，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈、第 二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈、內(nèi)圈緊固件和定位環(huán)；第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈通過外 圈緊固件與連接盤連接，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈通過內(nèi)圈緊固件固結(jié)在底座上，定 位環(huán)安放于第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈的內(nèi)部，與底座固接；第一腰部減速器與第二腰 部減速器小齒輪固結(jié)，第二腰部減速器小齒輪與第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈齒輪相互嚙 合，腰部伺服電機與第一腰部減速器連接；大臂伺服電機與大臂減速器連接，大臂減速器安 裝在大臂支撐板上，大臂減速器與大臂連接，大臂為空心圓柱鋼管；小臂伺服電機與小臂減 速器連接，小臂減速器安裝在小臂支撐板上，小臂減速器與小臂驅(qū)動桿連接，小臂驅(qū)動桿通 過軸承與拉桿連接，拉桿通過軸承與夾緊小臂的夾緊件連接，小臂是一根空心圓柱形鋼管； 大臂與大臂U型支架連接，大臂U型支架與小臂夾緊塊連接，小臂夾緊塊夾緊小臂；小臂前 端通過法蘭盤連接著繞小臂軸線旋轉(zhuǎn)的手腕；手腕為空心圓柱形鋼管，手腕的空心圓柱形 鋼管內(nèi)設(shè)有手腕減速器和手腕伺服電機，手腕減速器和手腕伺服電機連接，手腕減速器連 接一個做俯仰運動的手部，手部上設(shè)有手部減速器與手部伺服電機，手部減速器前端安裝 可更換的手指，手指為V字形； 所述機械手包括垂直升降運動裝置、水平直線運動裝置和機架移動裝置；所述垂 直升降運動裝置包括末端執(zhí)行機構(gòu)、攝像頭、活動板、導(dǎo)向桿、汽缸和固定支架；汽缸安裝在 固定支架上，活動板與汽缸的活塞桿連接，用于氣門夾取的末端執(zhí)行機構(gòu)固定在活動板上 表面，用于圖像獲取的攝像頭安裝在活動板的下表面，位于末端執(zhí)行機構(gòu)后端；所述末端執(zhí) 行機構(gòu)包括氣門夾塊、測溫探頭、支爪和指型汽缸；指型汽缸與兩個支爪連接，支爪與氣門 夾塊連接，測溫探頭位于氣門夾塊的孔內(nèi)，指型汽缸與活動板連接；所述水平直線運動裝置 包括可移動連接板、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、直線導(dǎo)軌、電機、滑塊和底板；電機通過聯(lián)軸器與滾 珠絲杠連接，滾珠絲杠的螺帽與可移動連接板連接，可移動連接板與兩直線導(dǎo)軌的滑塊連 接，直線導(dǎo)軌與底板連接，固定支架與可移動連接板連接，所述電機為伺服電機；所述機架 移動裝置包括機架、V型槽輪和V型導(dǎo)軌；機架與底板相連，V型槽輪用螺栓連接在機架底 部，4個V型槽輪在V型導(dǎo)軌上滾動連接。 所述控制柜包含工控機、PLC、機器人伺服驅(qū)動器、機械手伺服驅(qū)動器、接口電路、 氣動模塊和電源；其中接口電路為輸出繼電器隔離電路；氣動模塊包含氣動三聯(lián)件和三個 電磁氣閥；氣動三聯(lián)件與三個電磁氣閥的氣源輸入端連接，三個電磁氣閥的控制端分別與 輸出繼電器隔離電路連接，電磁氣閥的輸出端分別與機器人的手指、機械手的汽缸和機械 手的末端執(zhí)行機構(gòu)連接；所述機器人伺服驅(qū)動器分別與大臂伺服電機、手腕的伺服電機、手 部的伺服電機、小臂伺服電機以及腰部伺服電機連接；所述機械手伺服驅(qū)動器與電機連接； PLC通過串口與工控機連接，PLC的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接；工控機的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接。 為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述氣門夾塊為立方型，設(shè)有V型槽，V型槽角度為
30° -150° ，槽面雕鏤出許多微小的溝槽。 所述測溫探頭為熱電偶傳感器。 所述指型汽缸與兩個支爪通過內(nèi)六角螺釘連接。 所述腰部支架還包括加強筋，大臂支撐板和小臂支撐板通過加強筋固定在連接盤 上。 所述大臂伺服電機與大臂減速器通過螺釘連接。 所述大臂減速器通過法蘭與大臂連接。 所述小臂減速器通過法蘭與小臂驅(qū)動桿連接。 所述大臂通過焊接與大臂U型支架連接。 所述大臂、小臂驅(qū)動桿、拉桿和小臂組成一個平行四邊形。 本發(fā)明提供的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線具有以下優(yōu)點 (1)本發(fā)明構(gòu)建了包括電鐓機、機器人、鍛壓機與機械手的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成
型柔性制造線，實現(xiàn)了發(fā)動機氣門生產(chǎn)過程的自動化。 (2)本發(fā)明構(gòu)建了柔性的用于發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型的機器人與機械手，以可 以適應(yīng)發(fā)動機氣門生產(chǎn)與配套設(shè)備的需要。 (3)本發(fā)明構(gòu)建的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線結(jié)合了氣門電鐓、熱鍛與 熱處理工序，提高了氣門生產(chǎn)過程能源利用率。 (4)本發(fā)明構(gòu)建的氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線保證了氣門熱鍛上下料時間穩(wěn) 定，確保氣門熱鍛質(zhì)量一致。


圖1是本發(fā)明發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線布局示意圖；
圖2是本發(fā)明發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線布局俯視圖；
圖3是本發(fā)明發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元俯視圖；
圖4是本發(fā)明發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元主視圖； 圖5是本發(fā)明中機器人的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出2-2-1-大臂減速器；2-2-2-大 臂伺服電機；2-2-3-大臂；2-2-4-小臂；2-2-5-手腕；2-2-6-手部；2-2-7-手指；2-2-8-法 蘭盤；2-2-9-小臂夾緊塊；2-2-10-大臂U型支架；2-2-11-拉桿；2-2-12-小臂減速器； 2-2-13-小臂伺服電機；2-2-14-小臂驅(qū)動桿；2-2-15-腰部；2-2-16-底座；
圖6是本發(fā)明中機器人腰部結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出，2-2-15-1-腰部支 架；2-2-15-2-腰部減速器2 ;2-2-15-3-腰部減速器1 ;2-2-15-4-腰部伺服電機； 2-2-15-1-1-小臂支撐板；2-2-15-1-2-大臂支撐板；2-2-15-1-3-加強筋；2-2-15-1-4-連 接盤； 圖7是本發(fā)明中機器人腰部結(jié)構(gòu)剖面示意圖，圖中示出，2-2-15-5-l-外圈緊固 件；2-2-15-5-2-第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈；2-2-15-5-3-第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi) 圈；2-2-15-5-4-內(nèi)圈緊固件；2-2-15-5-5-定位環(huán)； 圖8是本發(fā)明中機械手的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出2-4-1-垂直升降運動裝置；2-4-1-1-氣門；2-4-1-2-末端執(zhí)行機構(gòu)；2-4-l-3-攝像頭；2-4-l-4-活動板；2-4-l-5—導(dǎo) 向桿；2-4-1-6-汽缸；2-4-1-7-固定支架；2-4-2-水平直線運動裝置；2-4-2-1-可移 動連接板；2-4-2-2-滾珠絲杠；2-4-2-3-聯(lián)軸器；2-4-2-4-直線導(dǎo)軌；2-4-2-5-電機； 2-4-2-6-滑塊；2-4-2-7-底板；2-4-3-機架移動裝置；2-4-3-1-機架；2-4-3-2-V型槽輪； 2-4-3-3-V型導(dǎo)軌； 圖9是本發(fā)明中機械手末端執(zhí)行機構(gòu)示意圖，圖中，2-4-1-2-1-氣門夾塊； 2-4-1-2-2 —測溫探頭；2-4-1-2-3-支爪；2-4-1-2-4-指型汽缸；
圖10是本發(fā)明中機械手氣門夾塊的溝槽示意圖；
圖11是本發(fā)明中控制柜結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。 參見圖1所示，發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線包括多個發(fā)動機氣門電鐓 熱鍛成型制造單元2與多條傳送帶3 ;發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元包括三臺電鐓機 2-l、機器人2-2、鍛壓機2-3、機械手2-4和控制柜2-5。三臺電鐓機2_1以扇形布局分布在 機器人2-2 —側(cè)，機械手2-4位于機器人2-2的另一側(cè)，與電鐓機2-1相對設(shè)置；鍛壓機2_3 位于機器人2-2與機械手2-4之間；電鐓機2-1與機器人2-2，機器人2_2與鍛壓機6的距 離根據(jù)機器人臂長決定。鍛壓機2-3和機械手2-4之間由機械手臂長決定?？刂乒?-5布 置于電鐓機2-1與鍛壓機2-3之間，位于機器人2-2的一側(cè)；控制柜2-5與電鐓機2_1、鍛 壓機2-3、機器人2-2和機械手2-4之間的距離根據(jù)各個設(shè)備安全距離決定。多條傳送帶3 安裝在鍛壓機2-3和機械手2-4之間，傳送帶3的一端與熱處理裝置4相連，每條傳送帶3 可與多個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元2相連；各個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單 元實現(xiàn)發(fā)動機氣門的電鐓、熱鍛成型，傳送帶3將成型發(fā)動機氣門通過傳送帶自動傳送到 熱處理裝置(加熱爐)4。熱處理裝置4對發(fā)動機氣門進行熱處理，增強其表面強度。
參見圖5、6、7所示，機器人2-2包含底座2_2_16、腰部2_2_15、大臂2_2_3、小 臂2-2-4、手腕2-2-5和手部2-2-6 ;腰部2_2_15包括腰部支架2_2-15_1、腰部伺服電機 2-2-15-4、第一腰部減速器2-2-15-3、第二腰部減速器小齒輪2-2-15-2和第二腰部減速器 大齒輪機構(gòu)2-2-15-5 ;腰部支架2-2-15-1由連接盤2-2-15-l-4、大臂支撐板2-2-15-l-2、 小臂支撐板2-2-15-1-1和加強筋2-2-15-1-3組成；在連接盤2-2-15-1-4上端分別安裝了 大臂支撐板2-2-15-1-2和小臂支撐板2-2-15-1-1，大臂支撐板2-2-15-1-2和小臂支撐板 2-2-15-1-1通過加強筋2-2-15-1-3固定在連接盤2-2-15-1-4上。第二腰部減速器大齒輪 機構(gòu)2-2-15-5包括外圈緊固件2-2-15-5-1，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈2-2-15-5-2，第 二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈2-2-15-5-3 ，內(nèi)圈緊固件2-2-15-5-4和定位環(huán)2-2-15-5-5 ;第 二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈2-2-15-5-2通過外圈緊固件2-2-15-5-1與連接盤2-2-15-1-4 連接，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈2-2-15-5-3通過內(nèi)圈緊固件2-2-15-5-4固結(jié)在底座 2-2-16上，定位環(huán)2-2-15-5-5安放于第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈的內(nèi)部，與底座2_2_16 固接。第一腰部減速器2-2-15-3與第二腰部減速器小齒輪2-2-15-2固結(jié)，第二腰部減速器小齒輪2-2-15-2與第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈2-2-15-5-2齒輪相互嚙合，腰部伺服 電機2-2-15-4與第一腰部減速器2-2-15-3連接。腰部伺服電機2-2-15-4帶動第一腰部 減速器2-2-15-3，第一腰部減速器2-2-15-3再帶動第二腰部減速器小齒輪2-2_15_2，第二 腰部減速器小齒輪2-2-15-2帶動第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈2-2-15-5-2，第二腰部減 速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈2-2-15-5-2帶動腰部支架2-2-15-1旋轉(zhuǎn)。 大臂伺服電機2-2-2與大臂減速器2-2-1通過螺釘連接，大臂減速器2_2_1安裝 在大臂支撐板2-2-15-1-2上，大臂減速器2-2-1通過法蘭與大臂2-2-3連接，大臂3為空心 圓柱鋼管。小臂伺服電機2-2-13與小臂減速器2-2-12連接，小臂減速器2-2-12安裝在小 臂支撐板2-2-15-1-1上，小臂減速器2-2-12通過法蘭與小臂驅(qū)動桿2-2-14連接，小臂驅(qū) 動桿2-2-14通過軸承與拉桿2-2-11連接，拉桿2-2-11通過軸承與夾緊小臂2_2_4的夾緊 件連接，小臂2-2-4是一根空心圓柱形鋼管。大臂2-2-3通過焊接與大臂U型支架2-2-10 連接，大臂U型支架2-2-10通過螺栓與小臂夾緊塊2-2-9連接，小臂夾緊塊2-2-9通過螺 釘夾緊小臂2-2-4 ;大臂2-2-3、小臂驅(qū)動桿2-2-14、拉桿2_2_11和小臂2_2_4組成一個平 行四邊形。小臂2-2-4前端通過法蘭盤2-2-8連接著繞小臂2-2-4軸線旋轉(zhuǎn)的手腕2_2_5 ; 手腕2-2-5為空心圓柱形鋼管，與手臂鋼管連接；手腕2-2-5的管型殼體內(nèi)設(shè)有手腕減速器 和手腕伺服電機，手腕減速器和手腕伺服電機連接，手腕減速器連接一個做俯仰運動的手 部2-2-6，手部2-2-6上設(shè)有手部減速器與手部伺服電機，手部減速器前端安裝可更換的手 指2-2-7 ，手指2-2-7形如V字形。 通過腰部2-2-15旋轉(zhuǎn)、大臂2-2-3和小臂2_2_4繞腰部2_2_15的轉(zhuǎn)動以及手腕 2-2-5繞小臂2-2-4軸線的旋轉(zhuǎn)從而帶動手部2-2-6前端的手指2_2_7實現(xiàn)發(fā)動機氣門夾 取和放置，完成發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型工序中氣門工件的加工工位變換。
機器人大臂電機2-2-2、機器人小臂電機2-2-13、腰部伺服電機2-2_15_4、機器人 手腕2-2-5中伺服電機、機器人手部2-2-6中伺服電機與控制柜2-5的機器人伺服驅(qū)動器 2-5-3的相應(yīng)驅(qū)動器連接。機器人手指2-2-7與控制柜2-5中氣動模塊2_5_6中機器人氣 爪氣動部分連接。機器人的位置極限傳感與控制柜2-5中接口電路模塊2-5-5相應(yīng)部分連 接。 參見圖8-10所示，機械手包含垂直升降運動裝置2-4-l、水平直線運動裝置 2-4-2、機架移動裝置2-4-3 ;垂直升降運動裝置2-4-1包括末端執(zhí)行機構(gòu)2_4_1_2、攝像 頭2-4-1-3、活動板2-4-1-4、導(dǎo)向桿2-4-1-5、汽缸2-4-1-6和固定支架2-4-1-7 ;汽缸 2-4-1-6安裝在固定支架2-4-1-7上，用于氣門2-4-1-1夾取的末端執(zhí)行機構(gòu)2_4_1_2固定 在活動板2-4-1-4上表面，用于圖像獲取的攝像頭2-4-1-3安裝在活動板2-4-1-4的下表 面和末端執(zhí)行機構(gòu)2-4-1-2后面，攝像頭2-4-1-3的鏡頭與氣門夾塊2-4-1-2-1的V型槽 在水平直線運動方向上的距離根據(jù)攝像頭焦距調(diào)整，活動板2-4-1-4與汽缸2-4-1-6的活 塞桿連接，汽缸2-4-1-6伸縮帶動活動板2-4-1-4上下運動。 水平直線運動裝置2-4-2包括可移動連接板2-4-2-1 、滾珠絲杠2_4-2_2、聯(lián)軸器 2-4-2-3、直線導(dǎo)軌2-4-2-4、電機2-4-2-5、滑塊2-4_2_6和底板2-4_2_7 ;電機2-4_2_5 通過聯(lián)軸器2-4-2-3與滾珠絲杠2-4-2-2連接，滾珠絲杠2_4_2_2的螺帽與可移動連接板 2-4-2-1通過螺栓聯(lián)接，可移動連接板2-4-2-1與兩直線導(dǎo)軌2-4-2-4的滑塊2_4_2_6通 過螺栓聯(lián)接，直線導(dǎo)軌2-4-2-4與底板2-4-2-7固接，固定支架2_4_1_7與可移動連接板
82-4-2-1固接，電機2-4-2-5驅(qū)動滾珠絲杠2_4_2_2旋轉(zhuǎn)，絲杠帶動可移動連接板2_4_2_1在直線導(dǎo)軌2-4-2-4上運動，電機2-4-2-5為伺服電機。 機架移動裝置2-4-3包括機架2-4-3-1 、 V型槽輪2_4_3_2和V型導(dǎo)軌2_4_3_3 ;機架2-4-3-1與底板2-4-2-7焊接相連，V型槽輪2_4_3_2用螺栓聯(lián)接在機架2_4_3_1底部，4個V型槽輪2-4-3-2在V型導(dǎo)軌2-4-3-3上滾動，從而使得機架2_4_3_1和垂直升降運動裝置2-4-1及水平直線運動裝置2-4-2由人力操作實現(xiàn)移動。 通過汽缸2-4-1-6的伸縮運動實現(xiàn)垂直升降運動，汽缸2-4-1-6內(nèi)部自帶磁環(huán)，在汽缸外表面的極限位置放置能檢測磁性的傳感器；通過電機2-4-2-5驅(qū)動滾珠絲杠2-4-2-2的旋轉(zhuǎn)帶動可移動連接板2-4-2-1在兩條平行直線導(dǎo)軌2_4_2_4上實現(xiàn)水平直線運動，直線導(dǎo)軌2-4-2-4在安裝時要保證平行度。 如圖9所示，末端執(zhí)行機構(gòu)2-4-1-2包括氣門夾塊2-4-1-2-1 、測溫探頭2-4-1-2-2、支爪2-4-1-2-3和指型汽缸2-4-l-2-4 ;指型汽缸2-4-l-2-4與兩個支爪2-4-1-2-3通過內(nèi)六角螺釘連接，支爪2-4-1-2-3與氣門夾塊2-4-1-2-1通過內(nèi)六角螺釘連接，測溫探頭2-4-1-2-2位于氣門夾塊2-4-1-2-1的孔內(nèi)，指型汽缸2-4-1-2-4與活動板2-4-1-4通過螺栓聯(lián)接。 如圖10所示，氣門夾塊2-4-1-2-1為立方型，設(shè)有V型槽便于夾取氣門，V型槽角度為30° -150° ，槽面雕鏤出許多微小的溝槽，以增加摩擦力。氣門夾塊2-4-1-2-1制作成系列規(guī)格，能夾取直徑為小5-小20的氣門。測溫探頭2-4-1-2-2為熱電偶傳感器，安裝在氣門夾塊2-4-1-2-1的孔內(nèi)，可測量所夾取部位的溫度。 機械手伺服電機2-4-2-5與控制柜2_5中機械手伺服驅(qū)動器2_5_4連接，機械手指型汽缸2-4-l-2-4、汽缸2-4-1-6與控制柜2_5中氣動模塊2_5_6相應(yīng)部分連接。
如圖11所示，控制柜2-5包含工控機2-5-1、 PLC (Programmed LogicContro 11 er) 2-5-2 、機器人伺服驅(qū)動器2-5-3 、機械手伺服驅(qū)動器2-5-4 、接口電路模塊2-5-5、氣動模塊2-5-6和電源2-5-7。其中接口電路2_5_5為輸出繼電器隔離電路(26LS31);氣動模塊2-5-6包含氣動三聯(lián)件(AC2000-02)、機器人的手指2_2_7的電磁氣閥(DT601-00)、機械手的汽缸2-4-1-6的電磁氣閥(DT601-00)和機械手的末端執(zhí)行機構(gòu)2-4-1-2的電磁氣閥(DT601-00);氣動三聯(lián)件與三個電磁氣閥(DT601-00)的氣源輸入端連接，三個電磁氣閥(DT601-00)的控制端分別與輸出繼電器隔離電路連接，電磁氣閥的輸出端分別與機器人的手指2-2-7、機械手的汽缸2-4-1-6和機械手的末端執(zhí)行機構(gòu)2-4-1-2連接?？刂乒?-5中機器人伺服驅(qū)動器2-5-3分別與大臂伺服電機2-2-2、手腕2_2_5的伺服電機、手部2-2-6的伺服電機、小臂伺服電機2-2-13以及腰部伺服電機2-2-15-4連接?？刂乒?中機械手伺服驅(qū)動器2-5-4與電機2-4-2-5連接。PLC2-5-2通過串口 (RS-232)與工控機2-5-1連接，PLC2-5-2的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接。工控機2-5-1的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接。電源2-5-7分別為工控機2-5-1 、PLC2-5-2、機器人伺服驅(qū)動器2-5-3、機械手伺服驅(qū)動器2-5-4和接口電路模塊2-5-5提供電源。
控制柜2-5先啟動電鐓機2-1，當(dāng)檢測到電鐓機2-1完成電鐓，控制柜2-5控制夾取了發(fā)動機氣門的機器人2-2與機械手2-4在鍛壓機2-3中模腔附近交接，機器人完成交接等待夾取下一個電鐓完成的發(fā)動機氣門，機械手2-4將發(fā)動機氣門放置到鍛壓機2-3模腔中，并退出鍛壓機2-3工作范圍，等待熱鍛結(jié)束，當(dāng)控制柜2-5檢測到熱鍛結(jié)束控制機械手2-4從鍛壓機2-3模腔夾取熱鍛結(jié)束的發(fā)動機氣門，并將發(fā)動機氣門放置到傳送帶3上。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，例如，熱處理裝置 4也可以換成焊接裝置等。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于包括多個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元與多條傳送帶；發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元包括三臺電鐓機、機器人、鍛壓機、機械手和控制柜；三臺電鐓機以扇形布局分布在機器人一側(cè)，機械手位于機器人的另一側(cè)，與電鐓機相對設(shè)置；鍛壓機位于機器人與機械手之間；電鐓機與機器人；控制柜布置于電鐓機與鍛壓機之間，位于機器人的一側(cè)；多條傳送帶安裝在鍛壓機和機械手之間，傳送帶的一端與熱處理裝置相連，每條傳送帶與至少一個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元相連；所述機器人包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、腰部伺服電機、第一腰部減速器、第二腰部減速器小齒輪和第二腰部減速器大齒輪機構(gòu)；腰部支架包括連接盤、大臂支撐板和小臂支撐板；在連接盤上端分別安裝了大臂支撐板和小臂支撐板；第二腰部減速器大齒輪機構(gòu)包括外圈緊固件，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈、第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈、內(nèi)圈緊固件和定位環(huán)；第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈通過外圈緊固件與連接盤連接，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈通過內(nèi)圈緊固件固結(jié)在底座上，定位環(huán)安放于第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈的內(nèi)部，與底座固接；第一腰部減速器與第二腰部減速器小齒輪固結(jié)，第二腰部減速器小齒輪與第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈齒輪相互嚙合，腰部伺服電機與第一腰部減速器連接；大臂伺服電機與大臂減速器連接，大臂減速器安裝在大臂支撐板上，大臂減速器與大臂連接，大臂為空心圓柱鋼管；小臂伺服電機與小臂減速器連接，小臂減速器安裝在小臂支撐板上，小臂減速器與小臂驅(qū)動桿連接，小臂驅(qū)動桿通過軸承與拉桿連接，拉桿通過軸承與夾緊小臂的夾緊件連接，小臂是一根空心圓柱形鋼管；大臂與大臂U型支架連接，大臂U型支架與小臂夾緊塊連接，小臂夾緊塊夾緊小臂；小臂前端通過法蘭盤連接著繞小臂軸線旋轉(zhuǎn)的手腕；手腕為空心圓柱形鋼管，手腕的空心圓柱形鋼管內(nèi)設(shè)有手腕減速器和手腕伺服電機，手腕減速器和手腕伺服電機連接，手腕減速器連接一個做俯仰運動的手部，手部上設(shè)有手部減速器與手部伺服電機，手部減速器前端安裝可更換的手指，手指為V字形；所述機械手包括垂直升降運動裝置、水平直線運動裝置和機架移動裝置；所述垂直升降運動裝置包括末端執(zhí)行機構(gòu)、攝像頭、活動板、導(dǎo)向桿、汽缸和固定支架；汽缸安裝在固定支架上，活動板與汽缸的活塞桿連接，用于氣門夾取的末端執(zhí)行機構(gòu)固定在活動板上表面，用于圖像獲取的攝像頭安裝在活動板的下表面，位于末端執(zhí)行機構(gòu)后端；所述末端執(zhí)行機構(gòu)包括氣門夾塊、測溫探頭、支爪和指型汽缸；指型汽缸與兩個支爪連接，支爪與氣門夾塊連接，測溫探頭位于氣門夾塊的孔內(nèi)，指型汽缸與活動板連接；所述水平直線運動裝置包括可移動連接板、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、直線導(dǎo)軌、電機、滑塊和底板；電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接，滾珠絲杠的螺帽與可移動連接板連接，可移動連接板與兩直線導(dǎo)軌的滑塊連接，直線導(dǎo)軌與底板連接，固定支架與可移動連接板連接，所述電機為伺服電機；所述機架移動裝置包括機架、V型槽輪和V型導(dǎo)軌；機架與底板相連，V型槽輪用螺栓連接在機架底部，4個V型槽輪在V型導(dǎo)軌上滾動連接。所述控制柜包含工控機、PLC、機器人伺服驅(qū)動器、機械手伺服驅(qū)動器、接口電路、氣動模塊和電源；其中接口電路為輸出繼電器隔離電路；氣動模塊包含氣動三聯(lián)件和三個電磁氣閥；氣動三聯(lián)件與三個電磁氣閥的氣源輸入端連接，三個電磁氣閥的控制端分別與輸出繼電器隔離電路連接，電磁氣閥的輸出端分別與機器人的手指、機械手的汽缸和機械手的末端執(zhí)行機構(gòu)連接；所述機器人伺服驅(qū)動器分別與大臂伺服電機、手腕的伺服電機、手部的伺服電機，小臂伺服電機以及腰部伺服電機連接；所述機械手伺服驅(qū)動器與電機連接；PLC通過串口與工控機連接，PLC的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接；工控機的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述氣 門夾塊為立方型，設(shè)有V型槽，V型槽角度為30。
-150° ，槽面雕鏤出許多微小的溝槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述測 溫探頭為熱電偶傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述指 型汽缸與兩個支爪通過內(nèi)六角螺釘連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述腰 部支架還包括加強筋，大臂支撐板和小臂支撐板通過加強筋固定在連接盤上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述大 臂伺服電機與大臂減速器通過螺釘連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述大 臂減速器通過法蘭與大臂連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述小 臂減速器通過法蘭與小臂驅(qū)動桿連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述大 臂通過焊接與大臂U型支架連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，其特征在于所述大 臂、小臂驅(qū)動桿、拉桿和小臂組成一個平行四邊形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線，包括多個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元與多條傳送帶；發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元包括三臺電鐓機、機器人、鍛壓機、機械手和控制柜；三臺電鐓機以扇形布局分布在機器人一側(cè)，機械手位于機器人的另一側(cè)，與電鐓機相對設(shè)置；鍛壓機位于機器人與機械手之間；多條傳送帶安裝在鍛壓機和機械手之間，傳送帶的一端與熱處理裝置相連，每條傳送帶與至少一個發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型制造單元相連。本發(fā)明提供的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造線通過機器人、機械手與傳送帶實現(xiàn)了發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型生產(chǎn)自動化，具有實現(xiàn)簡單、模塊化、維護容易的優(yōu)點。
文檔編號B25J9/16GK101780517SQ201010115498
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者劉銓權(quán), 李偉光, 董海平, 蒲洪彬, 黃晶 申請人:華南理工大學(xué);廣州六維數(shù)控設(shè)備有限公司