專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種采用機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)裝置，具體是一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門 電鐓熱鍛成型柔性制造裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)氣門是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件之一，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)氣門的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)面臨更高、更嚴(yán)格的要求，同時(shí)新 型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用多發(fā)動(dòng)機(jī)氣門配件機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門市場(chǎng)需求量非常巨大。熱鍛是在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)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(jī)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(jìn)入塑性狀 態(tài)，同時(shí)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(dòng)機(jī)氣門從棒料到成型，需經(jīng)過電鐓、壓力機(jī)熱鍛、機(jī)加等工序。當(dāng)前在國內(nèi)多 數(shù)企業(yè)電鐓完成后發(fā)動(dòng)機(jī)氣門毛坯滑落到落料槽，并由人工實(shí)現(xiàn)鍛壓機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門毛坯的 上料以及熱鍛成型發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的落料操作。當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型生產(chǎn)存在以下 問題(1)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門生產(chǎn)工作環(huán)境惡劣。(2)鍛壓機(jī)熱鍛工序氣門上下料危險(xiǎn)。(3)電鐓完成后發(fā)動(dòng)機(jī)氣門夾取時(shí)間不穩(wěn)定。采用人工將電鐓完成的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門 夾取到鍛壓機(jī)，完全依靠工人的直覺，導(dǎo)致進(jìn)入鍛壓機(jī)模腔的氣門毛坯溫度不一致。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，旨在采 用機(jī)器人與機(jī)械手解決現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型生產(chǎn)中工作環(huán)境惡劣、操作危險(xiǎn)、鍛 壓機(jī)上下料不一致等問題。本實(shí)用新型目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，包括控制柜、三臺(tái)電鐓機(jī)、機(jī)器人、 鍛壓機(jī)和機(jī)械手；三臺(tái)電鐓機(jī)以扇形布局分布在機(jī)器人一側(cè)，機(jī)械手位于機(jī)器人的另一側(cè)， 與電鐓機(jī)相對(duì)設(shè)置；鍛壓機(jī)位于機(jī)器人與機(jī)械手之間；控制柜布置于電鐓機(jī)與鍛壓機(jī)之 間，位于機(jī)器人的一側(cè)；所述機(jī)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(jī)、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(jī)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(jī)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(jī)與第一腰部減速器連接；大臂伺服電機(jī)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(jī)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(dòng)桿連接，小臂驅(qū)動(dòng)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(jī)，手腕減速器和手腕伺服電機(jī)連接，手腕減速器連 接一個(gè)做俯仰運(yùn)動(dòng)的手部，手部上設(shè)有手部減速器與手部伺服電機(jī)，手部減速器前端安裝 可更換的手指，手指為V字形；所述機(jī)械手包括垂直升降運(yùn)動(dòng)裝置、水平直線運(yùn)動(dòng)裝置和機(jī)架移動(dòng)裝置；所述垂 直升降運(yùn)動(dòng)裝置包括末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、攝像頭、活動(dòng)板、導(dǎo)向桿、汽缸和固定支架；汽缸安裝在 固定支架上，活動(dòng)板與汽缸的活塞桿連接，用于氣門夾取的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在活動(dòng)板上 表面，用于圖像獲取的攝像頭安裝在活動(dòng)板的下表面，位于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)后端；所述末端執(zhí) 行機(jī)構(gòu)包括氣門夾塊、測(cè)溫探頭、支爪和指型汽缸；指型汽缸與兩個(gè)支爪連接，支爪與氣門 夾塊連接，測(cè)溫探頭位于氣門夾塊的孔內(nèi)，指型汽缸與活動(dòng)板連接；所述水平直線運(yùn)動(dòng)裝置 包括可移動(dòng)連接板、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、直線導(dǎo)軌、電機(jī)、滑塊和底板；電機(jī)通過聯(lián)軸器與滾 珠絲杠連接，滾珠絲杠的螺帽與可移動(dòng)連接板連接，可移動(dòng)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(dòng)連接板連接，所述電機(jī)為伺服電機(jī)；所述機(jī)架 移動(dòng)裝置包括機(jī)架、V型槽輪和V型導(dǎo)軌；機(jī)架與底板相連，V型槽輪用螺栓連接在機(jī)架底 部，4個(gè)V型槽輪在V型導(dǎo)軌上滾動(dòng)連接。所述控制柜包含工控機(jī)、PLC、機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、接口電路、 氣動(dòng)模塊和電源；其中接口電路為輸出繼電器隔離電路；氣動(dòng)模塊包含氣動(dòng)三聯(lián)件和三個(gè) 電磁氣閥；氣動(dòng)三聯(lián)件與三個(gè)電磁氣閥的氣源輸入端連接，三個(gè)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(jī)器人的手指、機(jī)械手的汽缸和機(jī)械 手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；所述機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器分別與大臂伺服電機(jī)、手腕的伺服電機(jī)、手 部的伺服電機(jī)、小臂伺服電機(jī)以及腰部伺服電機(jī)連接；所述機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)連接； PLC通過串口與工控機(jī)連接，PLC的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接；工控機(jī)的輸出端與 輸出繼電器隔離電路連接。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，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(cè)溫探頭為熱電偶傳感器。所述指型汽缸與兩個(gè)支爪通過內(nèi)六角螺釘連接。所述腰部支架還包括加強(qiáng)筋，大臂支撐板和小臂支撐板通過加強(qiáng)筋固定在連接盤 上。所述大臂伺服電機(jī)與大臂減速器通過螺釘連接。[0020]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(dòng)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(dòng)桿、拉桿和小臂組成一個(gè)平行四邊形。本實(shí)用新型提供的一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型構(gòu)造了包括電鐓機(jī)、機(jī)器人、鍛壓機(jī)、機(jī)械手以及控制柜的發(fā)動(dòng)機(jī) 氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門生產(chǎn)過程中從電鐓機(jī)夾取發(fā)動(dòng)機(jī)氣門 以及鍛壓機(jī)上下料的自動(dòng)化。(2)本實(shí)用新型中機(jī)器人與機(jī)械手通過控制柜的示教控制與圖像識(shí)別與控制靈活 適應(yīng)生產(chǎn)變化。(3)本實(shí)用新型構(gòu)建的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置確保了在電鐓到鍛 壓機(jī)過程發(fā)動(dòng)機(jī)氣門夾取時(shí)間穩(wěn)定。

圖1是一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置布局示意圖；圖2是一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置俯視圖；圖3是本實(shí)用新型控制柜結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實(shí)用新型中機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出4-1 一大臂減速器；4-2— 大臂伺服電機(jī)；4-3—大臂；4-4一小臂；4-5—手腕；4-6—手部；4_7—手指；4_8—法蘭盤； 4-9一小臂夾緊塊；4-10—大臂U型支架；4-11 一拉桿；4-12—小臂減速器；4_13—小臂伺 服電機(jī)；4-14一小臂驅(qū)動(dòng)桿；4-15—腰部；4-16—底座；圖5是本實(shí)用新型中機(jī)器人腰部結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出，4-15-1—腰部支架； 4-15-2—腰部減速器2 ；4-15-3—腰部減速器1 ；4_15_4—腰部伺服電機(jī)；4-15-1-1—小臂 支撐板；4-15-1-2—大臂支撐板；4-15-1-3—加強(qiáng)筋；4_15_1_4—連接盤；圖6是本實(shí)用新型中機(jī)器人腰部結(jié)構(gòu)剖面示意圖，圖中示出，4-15-5-1—外圈緊 固件；4-15-5-2—第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈；4-15-5-3—第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi) 圈；4-15-5-4—內(nèi)圈緊固件；4-15-5-5—定位環(huán)；圖7是本實(shí)用新型中機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出8-1—垂直升降運(yùn)動(dòng)裝 置；8-1-1—?dú)忾T；8-1-2—末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)；8-1-3—攝像頭；8_1_4—活動(dòng)板；8_1_5——導(dǎo) 向桿；8-1-6—汽缸；8-1-7—固定支架；8-2—水平直線運(yùn)動(dòng)裝置；8_2_1—可移動(dòng)連接板； 8-2-2—滾珠絲杠；8-2-3—聯(lián)軸器；8-8—直線導(dǎo)軌；8_2_5—電機(jī)；8_2_6—滑塊；8_2_7— 底板；8-3—機(jī)架移動(dòng)裝置；8-3-1—機(jī)架；8-3-2—V型槽輪；8_3_3—V型導(dǎo)軌；圖8是本實(shí)用新型中機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖，圖中，8-1-2-1—?dú)忾T夾塊； 8-1-2-2—測(cè)溫探頭；8-1-2-3—支爪；8-1-2-4—指型汽缸；圖9是本實(shí)用新型中機(jī)械手氣門夾塊的溝槽示意圖。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述。如圖1、2所示，一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置包括控制柜1、三臺(tái)電鐓機(jī)2、機(jī)器人4、鍛壓機(jī)6和機(jī)械手8。三臺(tái)電鐓機(jī)2以扇形布局分布在機(jī)器人4 一側(cè)，機(jī) 械手8位于機(jī)器人4的另一側(cè)，與電鐓機(jī)2相對(duì)設(shè)置；鍛壓機(jī)6位于機(jī)器人4與機(jī)械手8之 間；電鐓機(jī)2與機(jī)器人4，機(jī)器人4與鍛壓機(jī)6的距離根據(jù)機(jī)器人臂長決定。鍛壓機(jī)6和機(jī) 械手8之間的距離由機(jī)械手臂長決定?？刂乒?布置于電鐓機(jī)2與鍛壓機(jī)6之間，位于機(jī) 器人4的一側(cè)；控制柜1與電鐓機(jī)2、鍛壓機(jī)6、機(jī)器人4和機(jī)械手8之間的距離根據(jù)各個(gè)設(shè) 備安全距離決定。參見圖3所示，控制柜1包含工控機(jī)1-1、PLC (Programmed Logic Controller) 1_2、機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器1_3、機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器1_4、接口電路模塊1_5、氣動(dòng) 模塊1-6和電源1-7。其中接口電路1-5為輸出繼電器隔離電路Q6LS31)；氣動(dòng)模塊1_6 包含氣動(dòng)三聯(lián)件(AC2000-02)、機(jī)器人的手指4-7的電磁氣閥(DT601-00)、機(jī)械手的汽缸 8-1-6的電磁氣閥(DT601-00)和機(jī)械手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)8_1_2的電磁氣閥(DT601-00)；氣 動(dòng)三聯(lián)件與三個(gè)電磁氣閥(DT601-00)的氣源輸入端連接，三個(gè)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(jī)器人的手指4-7、機(jī)械手 的汽缸8-1-6和機(jī)械手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)8-1-2連接。控制柜1中機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器1-3分別 與大臂伺服電機(jī)4-2、手腕4-5的伺服電機(jī)、手部4-6的伺服電機(jī)、小臂伺服電機(jī)4-13以及 腰部伺服電機(jī)4-15-4連接。控制柜1中機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器1-4與電機(jī)8-2-5連接。PLC1-2 通過串口(RS-232)與工控機(jī)1-1連接，PLC1-2的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接。工 控機(jī)1-1的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接。電源1-7分別為工控機(jī)l-l、PLCl-2、機(jī)器 人伺服驅(qū)動(dòng)器1-3、機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器1-4和接口電路模塊1-5提供電源。參見圖4、5、6所示，機(jī)器人4包含底座4-16、腰部4_15、大臂4_3、小臂4_4、手 腕4-5和手部4-6 ；腰部4-15包括腰部支架4-15-1、腰部伺服電機(jī)4_15_4、第一腰部減 速器4-15-3、第二腰部減速器小齒輪4-15-2和第二腰部減速器大齒輪機(jī)構(gòu)4_15_5 ；腰部 支架4-15-1由連接盤4-15-1-4、大臂支撐板4-15_1_2、小臂支撐板4-15-1-1和加強(qiáng)筋 4-15-1-3組成；在連接盤4-15-1-4上端分別安裝了大臂支撐板4-15-1-2和小臂支撐板 4-15-1-1，大臂支撐板4-15-1-2和小臂支撐板4-15-1-1通過加強(qiáng)筋4-15-1-3固定在連 接盤4-15-1-4上。第二腰部減速器大齒輪機(jī)構(gòu)4-15-5包括外圈緊固件4_15_5_1，第二 腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈4-15-5-2，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈4-15-5-3，內(nèi)圈緊固件 4-15-5-4和定位環(huán)4-15-5-5 ；第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈4_15_5_2通過外圈緊固件 4-15-5-1與連接盤4-15-1-4連接，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈4_15_5_3通過內(nèi)圈緊固 件4-15-5-4固結(jié)在底座4-16上，定位環(huán)4_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4-16固接。第一腰部減速器4-15-3與第二腰部減速器小齒輪4-15-2固結(jié)， 第二腰部減速器小齒輪4-15-2與第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈4-15-5-2齒輪相互嚙合， 腰部伺服電機(jī)4-15-4與第一腰部減速器4-15-3連接。腰部伺服電機(jī)4_15_4帶動(dòng)第一腰 部減速器4-15-3，第一腰部減速器4-15-3再帶動(dòng)第二腰部減速器小齒輪4_15_2，第二腰部 減速器小齒輪4-15-2帶動(dòng)第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤軸承外圈4-15-5-2，第二腰部減速器轉(zhuǎn)盤 軸承外圈4-15-5-2帶動(dòng)腰部支架4-15-1旋轉(zhuǎn)。大臂伺服電機(jī)4-2與大臂減速器4-1通過螺釘連接，大臂減速器4-1安裝在大臂 支撐板4-15-1-2上，大臂減速器4-1通過法蘭與大臂4-3連接，大臂3為空心圓柱鋼管。小 臂伺服電機(jī)4-13與小臂減速器4-12連接，小臂減速器4-12安裝在小臂支撐板4_15_1_1上，小臂減速器4-12通過法蘭與小臂驅(qū)動(dòng)桿4-14連接，小臂驅(qū)動(dòng)桿4-14通過軸承與拉桿 4-11連接，拉桿4-11通過軸承與夾緊小臂4-4的夾緊件連接，小臂4-4是一根空心圓柱形 鋼管。大臂4-3通過焊接與大臂U型支架4-10連接，大臂U型支架4-10通過螺栓與小臂 夾緊塊4-9連接，小臂夾緊塊4-9通過螺釘夾緊小臂4-4 ；大臂4-3、小臂驅(qū)動(dòng)桿4_14、拉桿 4-11和小臂4-4組成一個(gè)平行四邊形。小臂4-4前端通過法蘭盤4-8連接著繞小臂4_4軸 線旋轉(zhuǎn)的手腕4-5 ；手腕4-5為空心圓柱形鋼管，與手臂鋼管連接；手腕4-5的管型殼體內(nèi) 設(shè)有手腕減速器和手腕伺服電機(jī)，手腕減速器和手腕伺服電機(jī)連接，手腕減速器連接一個(gè) 做俯仰運(yùn)動(dòng)的手部4-6，手部4-6上設(shè)有手部減速器與手部伺服電機(jī)，手部減速器前端安裝 可更換的手指4-7，手指4-7形如V字形。通過腰部4-15旋轉(zhuǎn)、大臂4-3和小臂4_4繞腰部4_15的轉(zhuǎn)動(dòng)以及手腕4_5繞小 臂4-4軸線的旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)手部4-6前端的手指4-7實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門夾取和放置，完成發(fā) 動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型工序中氣門工件的加工工位變換。機(jī)器人大臂電機(jī)4-2、機(jī)器人小臂電機(jī)4-13、腰部伺服電機(jī)4-15-4、機(jī)器人手腕 4-5中伺服電機(jī)、機(jī)器人手部4-6中伺服電機(jī)與控制柜2-5的機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器2-5-3的相 應(yīng)驅(qū)動(dòng)器連接。機(jī)器人手指4-7與控制柜2-5中氣動(dòng)模塊2-5-6中機(jī)器人氣爪氣動(dòng)部分連 接。機(jī)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7所示，機(jī)械手8包含垂直升降運(yùn)動(dòng)裝置8-1、水平直線運(yùn)動(dòng)裝置8-2和機(jī) 架移動(dòng)裝置8-3 ；垂直升降運(yùn)動(dòng)裝置8-1包括末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)8-1-2、攝像頭8-1-3、活動(dòng)板 8-1-4、導(dǎo)向桿8-1-5、汽缸8-1-6和固定支架8_1_7 ；汽缸8_1_6安裝在固定支架8_1_7上， 用于氣門8-1-1夾取的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)8-1-2固定在活動(dòng)板8-1-4上表面，用于圖像獲取的 攝像頭8-1-3安裝在活動(dòng)板8-1-4的下表面和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)8-1-2后面，攝像頭8_1_3的 鏡頭與氣門夾塊8-1-2-1的V型槽在水平直線運(yùn)動(dòng)方向上的距離根據(jù)攝像頭焦距調(diào)整，活 動(dòng)板8-1-4與汽缸8-1-6的活塞桿連接，汽缸8-1-6伸縮帶動(dòng)活動(dòng)板8_1_4上下運(yùn)動(dòng)。水平直線運(yùn)動(dòng)裝置8-2包括可移動(dòng)連接板8-2-1、滾珠絲杠8_2_2、聯(lián)軸器8_2_3、 直線導(dǎo)軌8-8、電機(jī)8-2-5、滑塊8-2-6和底板8_2_7 ；電機(jī)8_2_5通過聯(lián)軸器8_2_3與滾珠 絲杠8-2-2連接，滾珠絲杠8-2-2的螺帽與可移動(dòng)連接板8-2-1通過螺栓聯(lián)接，可移動(dòng)連接 板8-2-1與兩直線導(dǎo)軌8-8的滑塊8-2-6通過螺栓聯(lián)接，直線導(dǎo)軌8-8與底板8_2_7固接， 固定支架8-1-7與可移動(dòng)連接板8-2-1固接，電機(jī)8-2-5驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠8_2_2旋轉(zhuǎn)，絲杠帶 動(dòng)可移動(dòng)連接板8-2-1在直線導(dǎo)軌8-8上運(yùn)動(dòng)，電機(jī)8-2-5為伺服電機(jī)。機(jī)架移動(dòng)裝置8-3包括機(jī)架8-3-1、V型槽輪8_3_2和V型導(dǎo)軌8_3_3 ；機(jī)架8_3_1 與底板8-2-7焊接相連，V型槽輪8-3-2用螺栓聯(lián)接在機(jī)架8-3-1底部，4個(gè)V型槽輪8_3_2 在V型導(dǎo)軌8-3-3上滾動(dòng)，從而使得機(jī)架8-3-1和垂直升降運(yùn)動(dòng)裝置8-1及水平直線運(yùn)動(dòng) 裝置8-2由人力操作實(shí)現(xiàn)移動(dòng)。通過汽缸8-1-6的伸縮運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直升降運(yùn)動(dòng)，汽缸8-1-6內(nèi)部自帶磁環(huán)，在汽缸 外表面的極限位置放置能檢測(cè)磁性的傳感器；通過電機(jī)8-2-5驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠8-2-2的旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)可移動(dòng)連接板8-2-1在兩條平行直線導(dǎo)軌8-8上實(shí)現(xiàn)水平直線運(yùn)動(dòng)，直線導(dǎo)軌8-8在 安裝時(shí)要保證平行度。如圖8所示，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)8-1-2包括氣門夾塊8-1-2-1、測(cè)溫探頭8_1_2_2、支 爪8-1-2-3和指型汽缸8-1-8 ；指型汽缸8-1-8與兩個(gè)支爪8_1_2_3通過內(nèi)六角螺釘連接，支爪8-1-2-3與氣門夾塊8-1-2-1通過內(nèi)六角螺釘連接，測(cè)溫探頭8-1-2-2位于氣門夾塊 8-1-2-1的孔內(nèi)，指型汽缸8-1-8與活動(dòng)板8-1-4通過螺栓聯(lián)接。如圖9所示，氣門夾塊8-1-2-1為立方型，設(shè)有V型槽便于夾取氣門，V型槽角度 為30° -150°，槽面雕鏤出多條溝槽，以增加摩擦力。氣門夾塊8-1-2-1根據(jù)V型槽角度 制作成系列規(guī)格，能夾取直徑為Φ5-Φ20的氣門。測(cè)溫探頭8-1-2-2為熱電偶傳感器，安 裝在氣門夾塊8-1-2-1的孔內(nèi)，可測(cè)量所夾取部位的溫度。機(jī)械手伺服電機(jī)8-2-5與控制柜2-5中機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器2_5_4連接，機(jī)械手指 型汽缸8-1-2-4、汽缸8-1-6與控制柜2-5中氣動(dòng)模塊2_5_6相應(yīng)部分連接?？刂乒?按照先啟動(dòng)電鐓機(jī)2，當(dāng)檢測(cè)到電鐓機(jī)2完成電鐓，控制柜1根據(jù)控制機(jī) 器人4從電鐓機(jī)2里夾取發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，控制柜1控制夾取了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的機(jī)器人4與機(jī)械 手8在鍛壓機(jī)6中模腔交接，機(jī)器人4完成交接等待夾取下一個(gè)電鐓完成的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，機(jī) 械手8將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門放置到鍛壓機(jī)6模腔中，并退出鍛壓機(jī)6工作范圍，等待熱鍛結(jié)束，當(dāng) 控制柜1檢測(cè)到熱鍛結(jié)束控制機(jī)械手8從鍛壓機(jī)6模腔夾取熱鍛結(jié)束的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門放入落 料槽。
權(quán)利要求1. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于，包括控制柜、三臺(tái)電鐓 機(jī)、機(jī)器人、鍛壓機(jī)和機(jī)械手；三臺(tái)電鐓機(jī)以扇形布局分布在機(jī)器人一側(cè)，機(jī)械手位于機(jī)器 人的另一側(cè)，與電鐓機(jī)相對(duì)設(shè)置；鍛壓機(jī)位于機(jī)器人與機(jī)械手之間；控制柜布置于電鐓機(jī) 與鍛壓機(jī)之間，位于機(jī)器人的一側(cè)；所述機(jī)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(jī)、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(jī)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(jī)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(jī)與第一腰部減速器連接；大臂伺服電機(jī)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(jī)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(dòng)桿連接，小臂驅(qū)動(dòng)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(jī)，手腕減速器和手腕伺服電機(jī)連接，手腕減速器連接一 個(gè)做俯仰運(yùn)動(dòng)的手部，手部上設(shè)有手部減速器與手部伺服電機(jī)，手部減速器前端安裝可更 換的手指，手指為V字形；所述機(jī)械手包括垂直升降運(yùn)動(dòng)裝置、水平直線運(yùn)動(dòng)裝置和機(jī)架移動(dòng)裝置；所述垂直升 降運(yùn)動(dòng)裝置包括末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、攝像頭、活動(dòng)板、導(dǎo)向桿、汽缸和固定支架；汽缸安裝在固定 支架上，活動(dòng)板與汽缸的活塞桿連接，用于氣門夾取的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在活動(dòng)板上表面， 用于圖像獲取的攝像頭安裝在活動(dòng)板的下表面，位于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)后端；所述末端執(zhí)行機(jī) 構(gòu)包括氣門夾塊、測(cè)溫探頭、支爪和指型汽缸；指型汽缸與兩個(gè)支爪連接，支爪與氣門夾塊 連接，測(cè)溫探頭位于氣門夾塊的孔內(nèi)，指型汽缸與活動(dòng)板連接；所述水平直線運(yùn)動(dòng)裝置包括 可移動(dòng)連接板、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、直線導(dǎo)軌、電機(jī)、滑塊和底板；電機(jī)通過聯(lián)軸器與滾珠絲 杠連接，滾珠絲杠的螺帽與可移動(dòng)連接板連接，可移動(dòng)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(dòng)連接板連接，所述電機(jī)為伺服電機(jī)；所述機(jī)架移動(dòng) 裝置包括機(jī)架、V型槽輪和V型導(dǎo)軌；機(jī)架與底板相連，V型槽輪用螺栓連接在機(jī)架底部，4 個(gè)V型槽輪在V型導(dǎo)軌上滾動(dòng)連接；所述控制柜包含工控機(jī)、PLC、機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器、接口電路、氣動(dòng) 模塊和電源；其中接口電路為輸出繼電器隔離電路；氣動(dòng)模塊包含氣動(dòng)三聯(lián)件和三個(gè)電磁 氣閥；氣動(dòng)三聯(lián)件與三個(gè)電磁氣閥的氣源輸入端連接，三個(gè)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(jī)器人的手指、機(jī)械手的汽缸和機(jī)械手的 末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；所述機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器分別與大臂伺服電機(jī)、手腕的伺服電機(jī)、手部的 伺服電機(jī)、小臂伺服電機(jī)以及腰部伺服電機(jī)連接；所述機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)連接；PLC 通過串口與工控機(jī)連接，PLC的輸出端與輸出繼電器隔離電路連接；工控機(jī)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(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，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(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于所述 測(cè)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(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于所述 指型汽缸與兩個(gè)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(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于所述 腰部支架還包括加強(qiáng)筋，大臂支撐板和小臂支撐板通過加強(qiáng)筋固定在連接盤上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于所述 大臂伺服電機(jī)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(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，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(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于所述 小臂減速器通過法蘭與小臂驅(qū)動(dòng)桿連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，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1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于所述 大臂、小臂驅(qū)動(dòng)桿、拉桿和小臂組成一個(gè)平行四邊形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，包括控制柜、三臺(tái)電鐓機(jī)、機(jī)器人、鍛壓機(jī)和機(jī)械手；三臺(tái)電鐓機(jī)以扇形布局分布在機(jī)器人一側(cè)，機(jī)械手位于機(jī)器人的另一側(cè)，與電鐓機(jī)相對(duì)設(shè)置；鍛壓機(jī)位于機(jī)器人與機(jī)械手之間；控制柜布置于電鐓機(jī)與鍛壓機(jī)之間，位于機(jī)器人的一側(cè)；控制柜的接口電路為輸出繼電器隔離電路；氣動(dòng)模塊包含氣動(dòng)三聯(lián)件和三個(gè)電磁氣閥；氣動(dòng)三聯(lián)件與三個(gè)電磁氣閥的氣源輸入端連接；機(jī)器人實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門從電鐓機(jī)上的抓取和與機(jī)械手的交接，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門交接和鍛壓機(jī)的上下料動(dòng)作。本實(shí)用新型通過機(jī)器人、機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門電鐓熱鍛成型生產(chǎn)自動(dòng)化，具有實(shí)現(xiàn)簡單、模塊化、維護(hù)容易的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21K3/00GK201889390SQ20102012090
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)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, 許陽釗, 陳生翰, 黃晶 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 廣州六維數(shù)控設(shè)備有限公司