專利名稱：一種發(fā)動機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：
本實用新型涉及的是一種采用機器人的自動化生產(chǎn)裝置，具體是一種發(fā)動機氣門 電鐓熱鍛成型柔性制造裝置。
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(yán)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(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)動機氣門從棒料到成型，需經(jīng)過電鐓、壓力機熱鍛、機加等工序。當(dāng)前在國內(nèi)多 數(shù)企業(yè)電鐓完成后發(fā)動機氣門毛坯滑落到落料槽，并由人工實現(xiàn)鍛壓機發(fā)動機氣門毛坯的 上料以及熱鍛成型發(fā)動機氣門的落料操作。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。(2)鍛壓機熱鍛工序氣門上下料危險。(3)電鐓完成后發(fā)動機氣門夾取時間不穩(wěn)定。采用人工將電鐓完成的發(fā)動機氣門 夾取到鍛壓機，完全依靠工人的直覺，導(dǎo)致進(jìn)入鍛壓機模腔的氣門毛坯溫度不一致。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，旨在采 用機器人與機械手解決現(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、鍛 壓機上下料不一致等問題。本實用新型目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，包括控制柜、三臺電鐓機、機器人、 鍛壓機和機械手；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；控制柜布置于電鐓機與鍛壓機之 間，位于機器人的一側(cè)；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(jìn)一步實現(xiàn)本實用新型目的，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。[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。本實用新型提供的一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置具有以下優(yōu)點(1)本實用新型構(gòu)造了包括電鐓機、機器人、鍛壓機、機械手以及控制柜的發(fā)動機 氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，實現(xiàn)了發(fā)動機氣門生產(chǎn)過程中從電鐓機夾取發(fā)動機氣門 以及鍛壓機上下料的自動化。(2)本實用新型中機器人與機械手通過控制柜的示教控制與圖像識別與控制靈活 適應(yīng)生產(chǎn)變化。(3)本實用新型構(gòu)建的發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置確保了在電鐓到鍛 壓機過程發(fā)動機氣門夾取時間穩(wěn)定。

圖1是一種發(fā)動機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)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置俯視圖；圖3是本實用新型控制柜結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實用新型中機器人的結(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；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；4-14一小臂驅(qū)動桿；4-15—腰部；4-16—底座；圖5是本實用新型中機器人腰部結(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；4-15-1-1—小臂 支撐板；4-15-1-2—大臂支撐板；4-15-1-3—加強筋；4_15_1_4—連接盤；圖6是本實用新型中機器人腰部結(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是本實用新型中機械手的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出8-1—垂直升降運動裝 置；8-1-1—氣門；8-1-2—末端執(zhí)行機構(gòu)；8-1-3—攝像頭；8_1_4—活動板；8_1_5——導(dǎo) 向桿；8-1-6—汽缸；8-1-7—固定支架；8-2—水平直線運動裝置；8_2_1—可移動連接板； 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；8_2_6—滑塊；8_2_7— 底板；8-3—機架移動裝置；8-3-1—機架；8-3-2—V型槽輪；8_3_3—V型導(dǎo)軌；圖8是本實用新型中機械手末端執(zhí)行機構(gòu)示意圖，圖中，8-1-2-1—氣門夾塊； 8-1-2-2—測溫探頭；8-1-2-3—支爪；8-1-2-4—指型汽缸；圖9是本實用新型中機械手氣門夾塊的溝槽示意圖。
具體實施方式
為了進(jìn)一步理解本實用新型，
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行具體描述。如圖1、2所示，一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置包括控制柜1、三臺電鐓機2、機器人4、鍛壓機6和機械手8。三臺電鐓機2以扇形布局分布在機器人4 一側(cè)，機 械手8位于機器人4的另一側(cè)，與電鐓機2相對設(shè)置；鍛壓機6位于機器人4與機械手8之 間；電鐓機2與機器人4，機器人4與鍛壓機6的距離根據(jù)機器人臂長決定。鍛壓機6和機 械手8之間的距離由機械手臂長決定。控制柜1布置于電鐓機2與鍛壓機6之間，位于機 器人4的一側(cè)；控制柜1與電鐓機2、鍛壓機6、機器人4和機械手8之間的距離根據(jù)各個設(shè) 備安全距離決定。參見圖3所示，控制柜1包含工控機1-1、PLC (Programmed Logic Controller) 1_2、機器人伺服驅(qū)動器1_3、機械手伺服驅(qū)動器1_4、接口電路模塊1_5、氣動 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)；氣動模塊1_6 包含氣動三聯(lián)件(AC2000-02)、機器人的手指4-7的電磁氣閥(DT601-00)、機械手的汽缸 8-1-6的電磁氣閥(DT601-00)和機械手的末端執(zhí)行機構(gòu)8_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4-7、機械手 的汽缸8-1-6和機械手的末端執(zhí)行機構(gòu)8-1-2連接?？刂乒?中機器人伺服驅(qū)動器1-3分別 與大臂伺服電機4-2、手腕4-5的伺服電機、手部4-6的伺服電機、小臂伺服電機4-13以及 腰部伺服電機4-15-4連接。控制柜1中機械手伺服驅(qū)動器1-4與電機8-2-5連接。PLC1-2 通過串口(RS-232)與工控機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l-l、PLCl-2、機器 人伺服驅(qū)動器1-3、機械手伺服驅(qū)動器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4-15-4與第一腰部減速器4-15-3連接。腰部伺服電機4_15_4帶動第一腰 部減速器4-15-3，第一腰部減速器4-15-3再帶動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帶動腰部支架4-15-1旋轉(zhuǎn)。大臂伺服電機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)動桿4-14連接，小臂驅(qū)動桿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)動桿4_14、拉桿 4-11和小臂4-4組成一個平行四邊形。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，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4-6，手部4-6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)動以及手腕4_5繞小 臂4-4軸線的旋轉(zhuǎn)從而帶動手部4-6前端的手指4-7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4-2、機器人小臂電機4-13、腰部伺服電機4-15-4、機器人手腕 4-5中伺服電機、機器人手部4-6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4-7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7所示，機械手8包含垂直升降運動裝置8-1、水平直線運動裝置8-2和機 架移動裝置8-3 ；垂直升降運動裝置8-1包括末端執(zhí)行機構(gòu)8-1-2、攝像頭8-1-3、活動板 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)行機構(gòu)8-1-2固定在活動板8-1-4上表面，用于圖像獲取的 攝像頭8-1-3安裝在活動板8-1-4的下表面和末端執(zhí)行機構(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型槽在水平直線運動方向上的距離根據(jù)攝像頭焦距調(diào)整，活 動板8-1-4與汽缸8-1-6的活塞桿連接，汽缸8-1-6伸縮帶動活動板8_1_4上下運動。水平直線運動裝置8-2包括可移動連接板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8-2-5、滑塊8-2-6和底板8_2_7 ；電機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的螺帽與可移動連接板8-2-1通過螺栓聯(lián)接，可移動連接 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與可移動連接板8-2-1固接，電機8-2-5驅(qū)動滾珠絲杠8_2_2旋轉(zhuǎn)，絲杠帶 動可移動連接板8-2-1在直線導(dǎo)軌8-8上運動，電機8-2-5為伺服電機。機架移動裝置8-3包括機架8-3-1、V型槽輪8_3_2和V型導(dǎo)軌8_3_3 ；機架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)接在機架8-3-1底部，4個V型槽輪8_3_2 在V型導(dǎo)軌8-3-3上滾動，從而使得機架8-3-1和垂直升降運動裝置8-1及水平直線運動 裝置8-2由人力操作實現(xiàn)移動。通過汽缸8-1-6的伸縮運動實現(xiàn)垂直升降運動，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磁性的傳感器；通過電機8-2-5驅(qū)動滾珠絲杠8-2-2的旋轉(zhuǎn) 帶動可移動連接板8-2-1在兩條平行直線導(dǎo)軌8-8上實現(xiàn)水平直線運動，直線導(dǎo)軌8-8在 安裝時要保證平行度。如圖8所示，末端執(zhí)行機構(gòu)8-1-2包括氣門夾塊8-1-2-1、測溫探頭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)，可測量所夾取部位的溫度。機械手伺服電機8-2-5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8-1-2-4、汽缸8-1-6與控制柜2-5中氣動模塊2_5_6相應(yīng)部分連接?？刂乒?按照先啟動電鐓機2，當(dāng)檢測到電鐓機2完成電鐓，控制柜1根據(jù)控制機 器人4從電鐓機2里夾取發(fā)動機氣門，控制柜1控制夾取了發(fā)動機氣門的機器人4與機械 手8在鍛壓機6中模腔交接，機器人4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8將發(fā)動機氣門放置到鍛壓機6模腔中，并退出鍛壓機6工作范圍，等待熱鍛結(jié)束，當(dāng) 控制柜1檢測到熱鍛結(jié)束控制機械手8從鍛壓機6模腔夾取熱鍛結(jié)束的發(fā)動機氣門放入落 料槽。
權(quán)利要求1. 一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，其特征在于，包括控制柜、三臺電鐓 機、機器人、鍛壓機和機械手；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；控制柜布置于電鐓機 與鍛壓機之間，位于機器人的一側(cè)；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)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，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裝置，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裝置，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裝置，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)動機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)動機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)動桿、拉桿和小臂組成一個平行四邊形。
專利摘要本實用新型公開了一種發(fā)動機氣門電鐓熱鍛成型柔性制造裝置，包括控制柜、三臺電鐓機、機器人、鍛壓機和機械手；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；控制柜布置于電鐓機與鍛壓機之間，位于機器人的一側(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；機器人實現(xiàn)發(fā)動機氣門從電鐓機上的抓取和與機械手的交接，機械手實現(xiàn)與機器人的發(fā)動機氣門交接和鍛壓機的上下料動作。本實用新型通過機器人、機械手實現(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(hù)容易的優(yōu)點。
文檔編號B21K3/00GK201889390SQ20102012090
公開日2011年7月6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, 許陽釗, 陳生翰, 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