专利名称：全自动硬质合金球齿机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型自动硬质合金球齿机器人涉及的是一种在粉末冶金 行业中硬质合金球齿烧结前坯件的拾取、去毛刺、称重与码放所用的 设备。
背景技术：
在粉末冶金行业，数控机床用硬质合金球齿在压坯的拾取、去毛 刺、称重、码放工序，是非常耗费人力的，操作人员必须手工操作， 每人一机、手眼并用，非常辛苦，尤其是刚刚压制出来的生坯，未经 烧结，非常脆弱，若用手抓取其刀口部分， 一不小心就会掉边、掉角， 形成废品。所以，目前在该行业，迫切需要一种既能大大减少人工劳 动强度，同时又能提高生产率与产品质量的机械。 发明内容
本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种全自硬质合金 球齿机器人，具有去毛刺机构、电子天平、多关节机器人、机械手臂、 抓取手指和自动换板机构等，既能大大减少工人劳动强度，又能提高 生产率与产品质量、提高生产安全性。
全自硬质合金球齿机器人是采取以下方案实现的全自硬质合金 球齿机器人结构包括机架、去毛刺机构、电子天平、多关节机器人、 自动换板机构，机架装有机架面板、操作面板、电气控制箱、气动控制箱、防护罩，多关节机器人、电子天平、自动换板机构安装在机架 面板上，多关节机器人包括底座、三个水平关节、Z轴运动机构、抓
取手指。三个水平关节包括A轴水平关节、B轴水平关节、W轴水平 关节，A轴水平关节具有手臂A、旋转轴A、伺服电机A， B轴水平关 节具有手臂B、旋转轴B、伺服电机B， W轴水平关节具有旋转轴W、 同步齿形传送带、伺服电机W。伺服电机A安装在底座内，手臂A套 装在旋转轴A上，伺服电机A直接带动手臂A旋转；伺服电机B安装 在手臂A上，旋转轴B安装在手臂A上，手臂B套装在旋转轴B上， 伺服电机B带动手臂B旋转；伺服电机W安装在手臂B上部，旋转轴 W装在手臂B前端轴孔内，伺服电机W通过同步齿形传送带带动旋转 轴W旋转。
Z轴运动机构具有伺服电机Z、滚珠丝杆螺母，旋转轴W上设置 滚珠丝杆螺纹，与滚珠丝杆螺母相配合，由伺服电机Z通过同步齿形 带带动滚珠丝杆螺母传动，传动旋转轴W作上、下运动。旋转轴W上、 下运动时又称Z轴。
抓取手指装置在Z轴运动机构下部的旋转轴W (又称Z轴)下端
部，抓取手指可采用吸盘式抓取手指，或皮囊式抓取手指，或气爪抓 取手指或气爪与吸盘结合的抓取机构。吸盘式抓取手指采用真空吸 盘；皮囊式抓取手指具有皮囊；气爪抓取手指包括微型气爪、爪头， 微型气爪一端装置有爪头，微型气爪内设置气缸，通过活塞使爪头开 合；吸盘与机械气爪爪组合式的抓取机构，吸盘采用真空吸盘，机械 气爪包括微型气爪、爪头，微型气爪一端装置有爪头，微型气爪内设置气缸，通过活塞使爪头开合。
自动换板机构(排坯传动机构)包括传动电机l号、传动电机2 号、传动电机3号、同步齿形传送带l号、同步齿形传送带2号、同 步齿形传送带3号、承烧板(排坯板)、气缸，传动电机1号、传动
电机2号、传动电机3号分别装有同步齿形带轮，并分别装有同步齿 形传送带1号、同步齿形传送带2号、同步齿形传送带3号，在同步 齿形传送带2号的下部装有气缸，气缸上部装有托板，通过托板推动 2号齿形传送带上、下升降。承烧板放置在同步齿形传送带上，由传 动电机带动作前后移动。在同步齿形传送带l号、同步齿形传送带2 号、同步齿形传送带3号上部侧板上分别设置有接近开关(传感器) l号、接近开关(传感器)2号、接近开关(传感器)3号。
工作原理
(1) 压机拖模结束，等候在压机外面的抓取手指迅速伸入上、
下模之间将产品利用机械夹爪将查取出；
(2) 将取出的产品利用机械手臂上的摆动气缸翻转90。后，至
去毛刺点去除产品两端的毛刺，在此过程中对被去除的毛刺(粉 料)进行回收；
(3) 将去完毛刺的的坯件利用摆动气缸再翻转90°按设定的间
隔个数放在电子天平上称重；
(4) 将合格的产品利用吸盘重新拾取码放在承烧板上，将不合 格的产品(过轻或过重)丢入废品箱；
(5) 当承烧板排满则自动输出机外，同时空板自动进入工作位全自动硬质合金球齿机器人的特点
(1) 全自硬质合金球齿机器人抓取手指自动捡拾产品，翻转产品 去毛刺，并根据所设定的间隔个数或直接排列产品、或再翻转放 在电子天平上称重后合格产品被再次用吸盘拾取排列(等待称重 的时间可设定)，不合格产品被捡入废品箱。抓取手指拾取并为每
分钟15 30次，定位精度小于士0.02毫米。
(2) 采用交互式人机界面进行数据输入，只需简单的坯件形状确
认和摆放行数与列数的键入便可完成程序输入，计算机自动进行 拾取方式的选择和坯件间隔的计算，且可随时进行数据修改，调 整所摆放坯件的方向与疏密。
(3) 带有触摸式计算机面板操作机构，具有各种必要的操作提示， 操作界面人性化。运动控制单元内设置32位RISC CPU和丰富的 机器人命令语，有丰富的内置命令，控制器参数易于修改，总控 制单元适合与各种PLC 1/0接口。
(4) 具有自诊断功能，根据人机界面的提示，维修人员能方便快 捷地发现问题和处理问题。为保证安全，人机界面设有密码，非 专业人员不能进入机械设定界面。
(5) 多关节机器人抓取手指能自动进行零位的校正。
(6) 采用密闭式结构，Z轴配防尘套，提高防尘能力。
(7) 对被去除的毛刺(粉料)进行回收。
以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是全自动硬质合金球齿机器人结构示意图。
图2是全自动硬质合金球齿机器人的多关节机器人俯视图。
图3是全自动硬质合金球齿机器人的皮囊式抓取手指示意图。
图4是全自动硬质合金球齿机器人的气爪式抓取手指主视图。
图5是全自动硬质合金球齿机器人的气爪式抓取手指俯视图。 图6是全自动硬质合金球齿机器人的自动换板机构示意图。 图7是全自动硬质合金球齿机器人的吸盘与气爪复合式抓取手指 主视图。
图8是全自动硬质合金球齿机器人的吸盘与气爪复合式抓取手指 俯视图。
具体实施方式
参照附图1 8，全自动硬质合金球齿机器人结构包括机架(36)、 去毛刺机构(35)、电子天平(5)、多关节机器人、自动换板机构(3)。 机架(36)装有机架面板(2)、操作面板(4)、电气控制箱、气动控制 箱(1)、防护罩(15)。多关节机器人、电子天平(5)、自动换板机 构(3)安装在机架面板(2)上，多关节机器人包括底座(16)、三 个水平关节、Z轴运动机构、抓取机构(6)。三个水平关节包括A轴 水平关节、B轴水平关节、W轴水平关节，A轴水平关节具有手臂A (13)、旋转轴A、伺服电机A (14)、 B轴水平关节具有手臂B (12)、 旋转轴B、伺服电机B (11)， W轴水平关节具有旋转轴W (8)、同步齿形传送带、伺服电机W (10)。伺服电机A (14)安装在底座(16) 内，手臂A (13)套装在旋转轴A上，伺服电机A (14)直接带动手 臂A (13)旋转。伺服电机B (11)安装在手臂A (13)上，手臂B (12)套装在旋转轴B上，伺服电机B (11)带动手臂B (12)旋转。 伺服电机W (10)安装在手臂B (12)上部，旋转轴W (8)装在手臂 B (12)前端轴孔内，伺服电机W (10)通过同步齿形传送带带动旋 转轴W (8)旋转。去毛刺机构(35)可以采用摆动气缸，摆动气缸 的旋转摆杆上装有毛刷，旋转摆杆带动毛刷旋转去除毛刺，去毛剌机 构(35)也可以采用电机，在电机输出轴上装有毛刷，电机带动毛刷 旋转去除毛刺。
Z轴运动机构具有伺服电机Z (9)、滚珠丝杆螺母(7)，旋转轴 W (8)上设置滚珠丝杆螺纹，与滚珠丝杆螺母(7)相配合，由伺服 电机Z (9)通过同步齿形带带动滚珠丝杆螺母(7)旋转，传动旋转 轴W (8)作上、下运动。旋转轴W (8)上、下运动时又称Z轴。
多关节机器人共有三个水平关节A、 B、 C和一个能沿Z轴运动的 机构，每个关节极Z轴运动机构均安装有伺服电机，通过程序控制， 可以将坯件送到手臂展开长度为半径以固定机座为圆心250。范围内 的任何位置通过设定，也可以让坯件在任何位置停留，当然也可使坯 件按事先设定的任何阵列码放。
抓取机构(6)装置Z轴运动机构下部的旋转轴W (又称Z轴)(8) 下端部，抓取机构(6)主要采用吸盘与机械气爪复合式，或皮囊式 抓取手指，或气爪抓取手指。吸盘(39)与机械气爪(41)组合式的抓取机构。吸盘采用真空吸盘，机械气爪包括微型气爪，爪头，微型 气爪一端装置有爪头，微型气爪内设置气缸，通过活塞使爪头开合。
皮囊式抓取手指具有皮囊(18)，皮囊(18)上部装置有锁紧夹头(19)。 皮囊式抓取手指用一皮囊(18)插入坯件(17)小孔中，充气使其膨 胀，胀住坯件(17)，放气后利用皮囊自身张力縮回，坯件(17)靠 自重落下。
气抓抓取手指包括微型气爪(20)、爪头(21)，微型气爪(20) 一端装置有爪头(21)，微型气爪(20)内设置气缸，通过活塞使爪 头开合/气爪式抓取手指利用两只气爪手指的开启与合拢胀取坯件， 该结构较适宜坯件较厚而圆柱形孔的坯件。
吸盘与气爪复合式抓取手包括与机器人W轴(8)相连接的主支 架(43)、安装在主支架(43)上部的中位止动气缸(37)、翻转(摆动) 气缸(38)、真空吸盘(39)、旋转轴(40)、气动手爪(41)、手指(42)。 脱模结束后，气动手爪(41)驱动手指(42)闭合，夹取产品，然后 翻转(摆动)气缸(38)驱动旋转轴(40)带动气爪(41)和产品翻 转90°至去毛刺机构(35)去除毛刺，然后翻转(摆动)气缸(38) 再翻转90°或0°使产品倒立，并在机器人的驱动下放在电子天平 (5)上称重。称重结束，真空吸盘(39)吸附产品侧面，然后把其 带到指定位置进行排列。
自动换板机构(排坯传动机构)(3)包括传动电机1号(25)、 传动电机2号(27)、传动电机3号(31)、同步齿形传送带1号(23)、 同步齿形传送带2号(29)、同步齿形传送带3号(32)、承烧板(排坯板)(22、 30)、气缸(26)。传动电机1号(25)、传动电机2号(27)、 传动电机3号(31)分别装有同步齿形带轮，并分别装有同步齿形传 送带1号(23)、同步齿形传送带2号(29)、同步齿形传送带3号(32)， 在同步齿形传送带2号(29)的下部装有气缸(26)，气缸(26)上 部装有托板(27)，通过托板(34)推动2号齿形带(29)上、下升 降。承烧板放置在同步齿形传送带上，由传动电机带动做前后移动。 在同步齿形传送带1号、2号、3号上部侧板上分别设置有接近开关 (传感器)1号(24)、 2号(28)、 3号(33)。接近开关采用EZK-X德I 型接近接近开关等。该换板机构分上、下两层，由传动电机带动同步 齿形传送带传送承烧板。空板从下层放入后被自动送至前端，到位后 接近开关即传感器感知，被气缸托起进入等待排坯的位置，待该板排 满后被自动从上面一层送出机外。这时操作人员可从上面将排满坯件 的承烧板取走。上层传送带最多可储放三块承烧板，如果三块板排满 仍不被取走，机器会停车并报警。
权利要求1、一种全自动硬质合金球齿机器人，其特征在于结构包括机架、去毛刺机构、电子天平、多关节机器人、自动换板机构；多关节机器人、电子天平、自动换板机构安装在机架面板上；多关节机器人包括底座、三个水平关节、Z轴运动机构、抓取手指；三个水平关节包括A轴水平关节、B轴水平关节、W轴水平关节，A轴水平关节具有手臂A、旋转轴A、伺服电机A，B轴水平关节具有手臂B、旋转轴B、伺服电机B、W轴水平关节具有旋转轴W、同步齿形传送带、伺服电机W；伺服电机A安装在底座内，手臂A套装在旋转轴A上；伺服电机B安装在手臂A上部，旋转轴B装在手臂A上，手臂B套装在旋转轴B上；伺服电机W安装在手臂B上部，旋转轴W装在手臂B前端轴孔内；Z轴运动机构具有伺服电机Z、滚珠丝杆螺母、旋转轴W上设置滚珠丝杆罗纹；抓取手指装置在Z轴运动机构下部的旋转轴W又称Z轴下端部；自动换板机构包括传动电机1号、传动电机2号、传动电机3号、同步齿形传送带1号、同步齿形传送带2号、同步齿形传送带3号、承烧板、气缸，传动电机1号、传动电机2号、传动电机3号分别装有同步齿形带轮，并分别装有同步齿形传送带1号、同步齿形传送带2号、同步齿形传送带3号，在同步齿形传送带2号的下部装有气缸，气缸上部装有托板，承烧板放置在同步齿形传送带上，同步齿形传送带1号、同步齿形传送带2号、同步齿形传送带3号上部侧板上分别设置有接近开关1号、接近开关2号、接近开关3号。
2、 根据权利要求1所述的全自动硬质合金球齿机器人，其特征 在于所述的机架装有机架面板、操作面板、电器控制箱、气动控制箱、 防护罩。
3、 根据权利要求1所述的全自动硬质合金球齿机器人，其特征 在于所述的抓取手指采用吸盘和气动机械闭合式手指相结合的方式， 吸盘与机械气爪组合式的抓取机构，吸盘采用真空吸盘，机械气爪包 括微型气爪，爪头，微型气爪一端装置有爪头，微型气爪内设置气缸， 通过活塞使爪头开合。
4、 根据权利要求1所述的全自动硬质合金球齿机器人，其特征 在于所述的抓取手指采用皮囊式抓取手指，皮囊式抓取手指具有皮 囊，皮囊上部装置有锁紧夹头。
5、 根据权利要求1所述的全自动硬质合金球齿机器人，其特征 在于所述的抓取手指采用气爪抓取手指，气爪式抓取手指包括微型气 爪、爪头，微型气爪一端装置有爪头，微型气爪内设置气缸，通过活 塞使爪头开合。
6、 根据权利要求1所述的全自动硬质合金球齿机器人，其特征 在于所述的去毛刺机构采用摆动气缸，摆动气缸的旋转摆杆上装有毛 刷。
7、 根据权利要求1所述的全自动硬质合金球齿机器人，其特征 在于所述的去毛刺机构采用电机，在电机输出轴上装有毛刷。
专利摘要本实用新型全自动硬质合金球齿机器人是一种在粉末冶金行业中硬质合金球齿烧结前的拾取、去毛刺、称重分捡与码放所用的设备。结构包括机架、去毛刺机构、电子天平、多关节机器人、自动换板机构，多关节机器人、电子天平、自动换板机构安装在机架面板上；多关节机器人包括底座、三个水平关节、Z轴运动机构、抓取手指；三个水平关节包括A轴水平关节、B轴水平关节、W轴水平关节，Z轴运动机构具有伺服电机Z、滚珠丝杆螺母，旋转轴W上设置滚珠丝杆螺纹。抓取手指装置在Z轴运动机构下部的旋转轴W又称Z轴下端部。自动换板机构包括传动电机1号、2号、3号、同步齿形传送带1号、2号、3号、承烧板、气缸。
文档编号B25J9/16GK201128155SQ200720131948
公开日2008年10月8日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者瑛 王, 许云灿 申请人:南京东部精密机械有限公司