用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及自动压铸【技术领域】，具体为一种用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台。一种用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，包括整理平台、位于称量平台下方的铺料平台、下模顶起清理机构、铺料机构、整理上模机构、工位进给机构以及取出磁棒装置；所述铺料机构包括分料机构；所述分料机构包括固定在称量平台下方且位于自动称量系统出料口下方的分料斗。本发明在称量、压铸、整理上模、清理侧模、清理下模、取磁棒、分合上模等工序上实现了全自动作业；双铺料机构交替完成对两套模具的铺料作业，减少了机器人等待时间，提高了生产效率，最大程度的减少了粉尘对操作者的伤害，提高了产品质量。
【专利说明】用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动压铸【技术领域】，具体为一种用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台。
【背景技术】
[0002]现有技术中，磁性材料压铸成型主要通过手工作业来完成，手工作业是由工人手工在模具中铺料，把模具放入压力机中压铸，然后手工取出并打开模具，把模具中压铸成型的磁棒在氮气环境下装入码盒中，在这一系列操作过程中，手工铺料不能保持磁粉在模具中铺料均匀而影响磁棒的产品质量。另外钕铁硼磁性材料是粉末状，易直接吸入人体中，虽然工人在操作时带有防护面罩，但是仍然不能完全避免吸入肺中。而且人工操作还存在以下不足:1.劳动强度大，人工成本高；2.铺料不均匀，废品率高；3.作业环境差，对人体危害大。
[0003]现有的装置中，包括用于称量磁粉的自动称量系统，以及用于将磁粉压铸成型的压力机。自动称量系统包括上料斗、自动称量机，控制箱和下料斗。所述的上料斗用于盛放磁粉；所述的自动称量机由控制箱控制，准确称量出设定的磁粉重量；所述的下料斗用于实现将称量好的磁粉向模具中铺料。
[0004]将磁粉压铸成型是通过专用的模具来实现的；所述模具一般包括上下两部分，上下模一般呈长方体结构，下模具上开有平行排列的呈半球状的模齿，上模具的下端面同样开有与下模具相配合的模齿；将磁粉装入下模具的凹槽内，盖上上模具，经过压力机施压，模具中的磁粉就被压铸成磁棒，打开模具，将磁棒取出，进行烧结，就得到棒状的磁性产品。
【发明内容】
[0005]本发明为解决目前磁性材料生产过程中劳动强度大人工成本高、废品率高以及作业环境差对人体危害大的技术问题，提供一种用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台。
[0006]本发明是采用以下技术方案实现的:一种用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，包括整理平台、位于称量平台下方的铺料平台、下模顶起清理机构、铺料机构、整理上模机构、工位进给机构以及取出磁棒装置；
所述铺料机构包括分料机构；所述分料机构包括固定在称量平台下方且位于自动称量系统出料口下方的分料斗；
所述整理平台上固定有与模具相配合的包含有两条卡槽的导槽，整理平台上位于导槽两条卡槽之间的位置开有长孔；所述工位进给机构包括设在整理平台上的位于导槽后端一侧且与导槽平行的直线气缸，直线气缸的活动端前端与导槽相邻的一侧通过缸推水平固定有一个与导槽及直线气缸间距相配的且高于导槽的动板；动板前部设有一个朝向导槽一侧的开模电磁铁，动板后部通过竖直设置的销轴转动设有一个推爪；动板上位于推爪后部位置设有与推爪相配合的挡销； 所述下模顶起清理机构包括设在整理平台下端面的的升起气缸，升起气缸的活动端朝上正对长孔中后部且设有下模定位块，下模定位块的上部设有与下模底部长槽相配合的凸起；还包括安装在导槽另一侧的与开模电磁铁相配的一个第一开模电磁铁；
所述整理上模机构包括竖直设在称量平台上的上模升降气缸；称量平台与上模升降气缸相对应的位置开有孔，上模升降气缸的活动端向下穿过该孔并设有一对与上模上表面相配合的吸盘；
所述取出磁棒装置包括竖直设置在整理平台上导槽后端另一侧的水平旋转的旋转气缸、由旋转气缸驱动的水平设置的摆动臂以及固定在整理平台上且竖直设在摆动臂与导槽另一侧之间的与摆动臂相配合的限位气缸；摆动臂的前端竖直设有一个取棒升降气缸，取棒升降气缸的活动端朝下且设有一个取棒电磁铁。
[0007]本发明是作为用于磁性材料压铸成型的机器人工作站系统的一个机构来使用的。一种用于磁性材料压铸成型的机器人工作站系统，包括设有旋转臂11的机器人1、与机器人配套的机器人控制柜10、压力机6、设置在称量平台9上的设有出料口的自动称量系统5、模具3以及电气控制系统8 ;还包括安装在旋转臂11前端的机械手2以及通过电气控制系统8控制的模具整理工作台4 ;所述机械手2包括垂直于旋转臂11轴线且通过中部固定安装在旋转臂11前端的一个气缸安装板23，气缸安装板23的两端下方各设有一个手爪气缸22 ;所述手爪气缸22包括一对平行设置的可相向及相背运动的执行端以及驱动执行端的缸体；所述手爪气缸22的每个执行端均固定连接有一个手爪21 ;每对手爪21内侧面的对应位置均竖直设有一个手爪凸起211 ；
所述模具3包括俯视投影均呈长方形的上模31和下模32、竖直设在上下模短边侧的一对板状的短侧模34以及竖直设在上下模长边侧的一对板状的长侧模33 ;长侧模33的外侧面上靠近两端的位置均竖直开有一对与手爪凸起211相配合的外侧面凹槽331 ;所述两个短侧模34的内侧面下边缘中部向下模32中心方向水平延伸有底部凸起341 ;短侧模34的顶面两个短边均向外延伸形成搭翼板342 ;所述长侧模33朝向上下模的内侧面上在靠近其两个短边的位置均开有与短侧模34设有搭翼板342的侧面相配合的且上下贯穿的竖直凹槽333 ;该竖直凹槽333的上部位置开有与短侧模34搭翼板342相配合的上凹槽332 ;所述下模32上表面设有多个平行排列的半球状的下模齿321 ;上模31的下表面上也设有与下模32的下模齿321相对应的多个平行排列的半球状的上模齿311 ;下模32的底部短边边缘均设有与底部凸起341相配合的第一卡槽322 ;下模32底面沿长中心线开有长槽323 ；所述模具整理工作台4包括整理平台47、位于称量平台9下方的铺料平台48、下模顶起清理机构41、铺料机构43、整理上模机构44、工位进给机构45以及取出磁棒装置46 ；所述铺料机构43包括分料机构436 ;所述分料机构436包括固定在称量平台9下方且位于自动称量系统5出料口下方的分料斗492 ；
所述整理平台7上固定有与模具3相配合的包含有两条卡槽的导槽457，整理平台47上位于导槽457两条卡槽之间的位置开有长孔；所述工位进给机构45包括设在整理平台47上的位于导槽457后端一侧且与导槽457平行的直线气缸451，直线气缸451的活动端前端与导槽457相邻的一侧通过缸推452水平固定有一个与导槽457及直线气缸451间距相配的且高于导槽457的动板454 ;动板454前部设有一个朝向导槽457 —侧的开模电磁铁453，动板454后部通过竖直设置的销轴456转动设有一个推爪455 ;动板454上位于推爪455后部位置设有与推爪455相配合的挡销458 ；
所述下模顶起清理机构41包括设在整理平台47下端面的的升起气缸412，升起气缸412的活动端朝上正对长孔中后部且设有下模定位块413，下模定位块413的上部设有与下模底部长槽323相配合的凸起；还包括安装在导槽457另一侧的与开模电磁铁453相配的一个第一开模电磁铁411 ；
所述整理上模机构44包括竖直设在称量平台9上的上模升降气缸441 ;称量平台9与上模升降气缸441相对应的位置开有孔，上模升降气缸441的活动端向下穿过该孔并设有一对与上模31上表面相配合的吸盘442 ；
所述取出磁棒装置46包括竖直设置在整理平台47上导槽457后端另一侧的水平旋转的旋转气缸461、由旋转气缸461驱动的水平设置的摆动臂462以及固定在整理平台47上且竖直设在摆动臂462与导槽457另一侧之间的与摆动臂462相配合的限位气缸466 ;摆动臂462的前端竖直设有一个取棒升降气缸463，取棒升降气缸463的活动端朝下且设有一个取棒电磁铁465。
[0008]导槽的后半部分称为第一工位，导槽的前半部分为第二工位；铺料平台上接受铺料的位置称为铺料工位；压力机的压制位置称作压制工位。
[0009]压铸时，机器人夹持模具到达指定位置后上模升降气缸带动吸盘向下运动贴合上模上表面吸附，机器人夹持着模具下部移开，实现开模；机械手将未盖上模的模具放置在铺料工位，自动称量系统将已经称量好的磁粉铺到模具中；铺好料的模具被机械手移动至吸盘下方，盖好上模，然后移动至压制工位，压铸结束后，机械手再将模具移动至吸盘处，将上模吸走，然后将去掉上模的模具放置在第一工位，开模电磁铁和第一开模电磁铁相配合，将长侧模向外侧吸开一定距离，升起气缸带动下模定位块将下模顶起至与侧模顶部平行，此时旋转气缸带动摆动臂转动至下模上方，通过取棒电磁铁将磁棒取走，放入设置在一旁的码箱7中；工位进给机构的直线气缸向前推动该模具至第二工位，机械手就可以将该模具取走，进行下一步的铺料压铸工作；双机械手的设置可同时抓取两个模具，即在一个工位放置一个模具前，先取走位于此工位的模具；或者相反。这样大大加快了生产节拍。
[0010]所述的长侧模外侧面凹槽与手爪凸起紧密配合，保证机械手抓取模具有足够的位置精度和位置偏差冗余度；所述的长侧模上部近两端的上凹槽便于短侧模的搭翼板搭入其中，这样长侧模和短侧模形成框架结构，使长侧模可向外做微小分离又不改变模具整体结构。
[0011]模具属可分离式结构，铺料及压铸时处于合模状态，取料时为避免磁棒端部与长侧模摩擦造成磁棒端部破损从而使废品率上升，两侧长侧模要打开一定的间隙，此时短侧模的底部凸起及上部的搭翼板保持整体模具不完全分离。
[0012]所述的下模定位块安装在升起气缸上，用于把模具升到一定的高度并使模具相对固定。
[0013]旋转气缸可控制摆动臂在取磁棒位和放磁棒位两个位置的停留；所述的取棒升降气缸在取磁棒位使电磁铁下移，接近待取出的磁棒，将磁棒从模具中吸出，取磁升降气缸将取棒电磁铁提起，旋转气缸使摆动臂摆至放磁棒位，取棒电磁铁下降，将磁棒放置在放有缓冲海绵的储料盒内(码箱)；所述的限位气缸用于对摆动臂的限位。如图20所示。
[0014]下模顶起清理机构对压铸好的模具进行出料作业。两侧的电磁铁(第一开模电磁铁和开模电磁铁)将长侧模吸开0.5~lmm，下模顶起清理机构中的顶起气缸把下模顶起到脱离模具框架限制的高度，取出磁棒装置自动取走磁棒。如图19、20所示。
[0015]所述铺料机构43还包括两套设在铺料平台48上的铺料装置；所述分料斗492的两侧都设有开口，分料斗492的中部通过分料旋转气缸491安装在称量平台9的下方位于自动称量系统5出料口下方的位置；称量平台9的下部固定有对分料斗492限位的阻挡气缸493 ;所述铺料装置包括上下运动机构433、水平运动机构434以及倾斜角度调节机构435 ;所述水平运动机构434包括水平设置在铺料平台48上的位于分料斗492 —个开口下方的第一丝杠螺母机构以及驱动第一丝杠螺母机构的步进电机；所述上下运动机构433包括竖直设置在第一丝杠螺母机构滑块上的第二丝杠螺母机构以及驱动第二丝杠螺母机构的步进电机；所述倾斜角度调节机构435包括一个支座483，支座483上设有一个通过后下部安装在支座483上的铺料斗432 ;铺料斗432前下部固设有一个铺料振动电机431 ;所述支座483后端上部铰支设在第二丝杠螺母机构的滑块上；所述倾斜角度调节机构435还包括一个固定设在第二丝杠螺母机构的滑块下部的推进气缸482 ;所述推进气缸482的活动端向前与支座483后端下方相接触。支座483后端下方与滑块之间还设有一个螺钉481。螺钉481同样可以在推进气缸482收回时调节支座的倾斜角度。[0016]所述的分料斗在分料旋转气缸的驱动下，可分别正反方向旋转一个角度分别向铺料装置I和铺料装置II中的铺料斗中下料；阻挡气缸用于对分料斗进行限位，使分料斗可以向一个特定的铺料装置中铺料；所述的铺料振动电机可加速下料速度和使下料均匀，铺料振动电机固定在铺料斗上，通过调节机构调节倾斜角度(即调节推进气缸将其活动端收回，就可以使铺料都向下旋转相应的角度)，高频振动会使磁粉缓慢均匀地往下流动，通过上下运动机构和水平运动机构相互协调的配合，磁粉就能均匀地逐层铺在模具中。这种机构可使用一套自动称量系统分别为两套铺料装置分料。如图14~16所示。
[0017]上下运动机构通过螺栓连接固定在水平运动机构的滑块上，实现双向运动；通过调节上下运动机构的位置，可以控制逐层下料的厚度及最后一次下料的高度，达到使磁粉在模具中均匀铺料和料面平整的目的。
[0018]所述下模顶起清理机构41还包括安装在整理平台7上导槽457 —侧的安装支架416以及水平设置在安装支架416上的活动方向与导槽457走向垂直且与升起气缸412垂直相交的清扫气缸414，清扫气缸414的活动端设有可对下模齿321进行清理的清扫毛刷415 ;所述安装支架416与直线气缸451的行程相错。
[0019]所述的清理毛刷安装在清扫气缸上，待取走磁棒后，在清扫气缸来回运动清扫下模的模齿。如图21所示。
[0020]下模32底面靠近两个短边的位置还开有以底面短中心线为对称轴的一对平行于短边的短槽324 ;所述短侧模34底部沿短中心线开有垂直贯通底部凸起341的且与下模32底部长槽323相贯通的底槽343 ;模具整理工作台4还包括模腔清理装置42 ;所述模腔清理装置42包括位于整理平台47下部的顶起气缸421 ;顶起气缸421的活动端向上正对导槽长孔的中前部；顶起气缸421的活动端设有一个下模限制块422 ;所述下模限制块422的顶部设有与下模32下部长槽323和短凹槽324相对应的销钉以及与短侧模底槽343相配的键；还包括通过水平设置的伸缩气缸424相向设置在导槽457中前部两侧的一对第二开模电磁铁425 ;其中位于导槽457 —侧的伸缩气缸425安装在竖直设置在整理平台47上的下模升降气缸423的活动端上；所述导槽457中前部的上方设有通过支柱429设在整理平台47上的活动端向下的清理气缸428 ;清理气缸428活动端下方设有一个间距调节机构427 ；所述间距调节机构427包括一对水平相对设置的间距螺杆滑块；所述间距调节螺杆滑块的活动端各竖直设有一个与下模长侧边进行清理的清理毡布426。
[0021]第二开模电磁铁将长侧模吸开更宽的距离，下模限制块安装在顶起气缸上，用于固定被顶起的模具脱离导槽后的相对位置；顶起气缸将模具拖出导槽，下模限制块同时将下模以及短侧模顶起并使模具相对固定。间距调节机构可依据不同的产品种类实现调节清理毡布的间距。
[0022]第二开模电磁铁安装在伸缩气缸上，通过气缸的伸缩实现长侧模的闭合与打开。伸缩气缸需安装在下模升降气缸上，用于避免与工位进给机构动作时的干涉；下模升降气缸和伸缩气缸控制第二开模电磁铁将长侧模吸开单侧5mm的距离，清理气缸带动清理毡布上下移动，清理模具的内腔。如图19所示。
[0023]所述整理上模机构44还包括竖直设在称量平台9下方的一对位于上模升降气缸441两侧的清理支架446，清理支架446的中部通过相向设置的一对水平支架448设有一对水平设置的对上模31长侧壁进行清理的上模侧壁清理毛刷443 ;其中一个清理支架446的下端水平固定有一个上模清扫气缸447 ;上模清扫气缸447的活动端设有一个竖直朝上的上模模齿清理毛刷444。
[0024]所述的上模升降气缸向上运动，在运动过程中上模侧壁清理毛刷清理上模的四个侧壁；上模模齿清理毛刷由上模清扫气缸带动来回清刷上模的下表面模齿。如图17所示。
[0025]另一个清理支架446的下端设有一组出口朝向吸盘442的喷嘴445。脱模剂喷嘴按照程序设定向上模的模齿喷洒一定量的脱模剂，促进剩余磁粉的清理。
[0026]每个手爪气缸22缸体的底部还设有一个前端位于手爪21下部的支撑底板24。一般在各个工位均设置有一个导槽，模具被放入导槽内以便于定位，所述的支撑底板安装在手爪气缸下面，支撑底板就可以伸入模具的下方，用于保证在抓取模具时在垂直方向上限制模具的位置。
[0027]所述取棒电磁铁465是通过一个高度调节机构464安装在取棒升降气缸463的活动端的。所述的高度调节机构可根据产品种类不同调节取棒电磁铁的高度，保证吸取时合适的间隙。
[0028]所述爪手凸起21呈梯形凸起结构211，端部尖角处圆弧倒角；长侧模33和短侧模34内侧面上部边缘均开有圆弧倒角；所述推爪455与固定于动板454上的小弹簧459相连接。
[0029]简而言之，本发明的工作过程可以概括为如下:
1)机器人工作站正常运行下，压力机中有一套模具正在压铸成型，铺料机构正在为一套模具铺料，另一套空置，整理工作台的两个工位上均有模具；
2)通过下模顶起清理机构和取出磁棒装置对第一工位压铸好的模具进行下棒作业和清理下模上表面作业；
3)通过下模顶起清理机构，模腔清理装置在第二工位上对出料后的模具进行侧壁清理作业；
4)机器人将第二工位的模具移至空置的铺料工位上并开始铺料作业； 5)工位进给机构将第一工位的模具送至第二工位并返回；
6)机器人抓取完成铺料作业的模具；
7)机器人抓取完成铺料作业的模具装入上模；
8)机器人从压力机中取出完成压制作业的模具，旋转180度，送入待压制作业的模具；
9)压力机开始压制；
10)机器人抓取已完成压制作业的模具在整理上模机构工位分离上模；
11)机器人将已分离上模的模具放置在整理工作台的第一工位上；
12)按照上述2)至11)步骤循环。
[0030]各个气缸、振动电机、步进电机均通过电气控制系统进行控制；所述电气控制系统包括供电电源，PLC,输入模块,输出模块,位控模块,继电器以及驱动器；PLC由供电电源为其供电，接收从输入模块输入的相关的检测信号，经过PLC处理，把输出信号经由输出模块输出，发送给位控模块和继电器，以便驱动驱动器或电磁阀工作，进而控制各个气缸以及步进电机工作；所述的连接方法以及控制过程均为本领域常规的控制技术；所述的机器人的工作过程以及各个气缸以及步进电机、振动电机的控制均通过相应的软件来实现；本领域技术人员通过阅读本发明所述的结构以及工作过程，就可以很容易的实现各部件的连接与控制，并很容易的编写出相应的软件并知晓各部件的操纵方法。
[0031]输入模块输入的相关的检测信号包括磁性开关检测各个气缸缸杆位置的信号，自动称量系统和压力机的启动和停止信号，步进电机运动极限位置检测信号，模具在相关工位上有无的检测信号和急停信号。
[0032]铺料装置I完成对模具的铺料任务后，机器人可以对其进行相应的后续处理，与此同时铺料装置II进行对另一个空模具的铺料工作，缩短了铺料等待时间，提高了生产效率。
[0033]压力机对模具进行压铸工作时，机器人的双机械手，其中一个机械手抓取着铺好磁粉的模具，当压铸工作完成后，空置的机械手爪抓取压铸好的模具移出压力机，然后机器人的双机械手旋转180°，再把铺好磁粉的模具放入压力机进行压铸。
[0034]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果:选用标准工业机器人组成一种用于磁性材料压铸成型的机器人工作站系统，在称量、压铸、整理上模、清理侧模、清理下模、取磁棒、分合上模等工序上实现了全自动作业。采用可分离型模具保证了各工序顺利实现自动化，机器人采用双机械手，快速完成从压力机中取出和放入模具。双铺料机构交替完成对两套模具的铺料作业，减少了机器人等待时间，提高了生产效率，最大程度的减少了粉尘对操作者的伤害，提高了产品质量，生产节拍达到28秒。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是机器人系统的主视结构示意图。
[0036]图2是机器人系统的俯视结构示意图。
[0037]图3是机械手的主视结构示意图。
[0038]图4是机械手的俯视结构示意图。
[0039]图5是机械手的局部放大结构示意图。
[0040]图6是模具的俯视结构示意图。[0041]图7是模具的主剖结构示意视图。
[0042]图8下模底部结构示意图。
[0043]图9长侧模的内侧面结构示意图。
[0044]图10长侧模的俯视结构示意图。
[0045]图11短侧模的内侧面结构示意图。
[0046]图12是模具整理工作台的俯视结构示意图。
[0047]图13是模具整理工作台的主视结构示意图。
[0048]图14是铺料机构主视结构放大示意图。
[0049]图15是铺料机构侧视结构示意图。
[0050]图16铺料斗的安装结构示意图。
[0051]图17是整理上模机构结构示意图。
[0052]图18是工位进给机构结构示意图。
[0053]图19是模腔清理装置结构示意图。
[0054]图20是取出磁棒装置结构示意图。
[0055]图21下模顶起清理机构的结构示意图。
[0056]图22机器人系统所述各组成部分的结构框图。
[0057]1-机器人，2-机械手，3-模具，4-模具整理工作台，5-自动称量系统，6_压力机，7_码箱，8-电气控制系统，9-称量平台，10-机器人控制柜，11-旋转臂，12-液压站，21-手爪，22-手爪气缸，23-气缸安装板，211-手爪凸起，24-支撑底板，
31-上模，32-下模，33-长侧模，34-短侧模，311-上模齿，321-下模齿，322-第一卡槽，323-长槽，324-短槽，331-外侧面凹槽，332-上凹槽，333-竖直凹槽，341-底部凸起，342-搭翼板，底槽-343，
41-下模顶起清理机构，42-模腔清理装置，43-铺料机构，44-整理上模机构，45-工位进给机构，46-取出磁棒装置，47-整理平台，48-铺料平台，411-第一开模电磁铁，412-升起气缸，413-下模定位块，414-清扫气缸，415-清扫毛刷，416-安装支架，
421-顶起气缸，422-下模限制块，423-下模升降气缸，424-伸缩气缸，425-第二开模电磁铁，426-清理毡布，427-间距调节机构，428-清理气缸，429-支柱，
431-铺料振动电机，432-铺料斗，433-上下运动机构，434-水平运动机构，435-倾斜角度调节机构，436-分料机构，
441-上模升降气缸，442-吸盘，443-上模侧壁清理毛刷，444-上模模齿清理毛刷，445-脱模剂喷嘴，446-清理支架，447-上模清扫气缸，448-水平支架，
451-直线气缸，452-缸推，453-开模电磁铁，454-动板，455-推爪，456-销轴，457-导槽，458-挡销，459-小弹簧，
461-旋转气缸，462-摆动臂，463-取棒升降气缸，464-高度调节机构，465-取棒电磁铁,466-限位气缸，
481-螺钉，482-推进气缸，483-支座，491-旋转气缸，492-分料斗，493-阻挡气缸。【具体实施方式】
[0058]一种用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，包括整理平台47、位于称量平台9下方的铺料平台48、下模顶起清理机构41、铺料机构43、整理上模机构44、工位进给机构45以及取出磁棒装置46 ；
所述铺料机构43包括分料机构436 ;所述分料机构436包括固定在称量平台9下方且位于自动称量系统5出料口下方的分料斗492 ；
所述整理平台7上固定有与模具3相配合的包含有两条卡槽的导槽457，整理平台47上位于导槽457两条卡槽之间的位置开有长孔；所述工位进给机构45包括设在整理平台47上的位于导槽457后端一侧且与导槽457平行的直线气缸451，直线气缸451的活动端前端与导槽457相邻的一侧通过缸推452水平固定有一个与导槽457及直线气缸451间距相配的且高于导槽457的动板454 ;动板454前部设有一个朝向导槽457 —侧的开模电磁铁453，动板454后部通过竖直设置的销轴456转动设有一个推爪455 ;动板454上位于推爪455后部位置设有与推爪455相配合的挡销458 ；
所述下模顶起清理机构41包括设在整理平台47下端面的的升起气缸412，升起气缸412的活动端朝上正对长孔中后部且设有下模定位块413，下模定位块413的上部设有与下模底部长槽323相配合的凸起；还包括安装在导槽457另一侧的与开模电磁铁453相配的一个第一开模电磁铁411 ；
所述整理上模机构44包括竖直设在称量平台9上的上模升降气缸441 ;称量平台9与上模升降气缸441相对应的位置开有孔，上模升降气缸441的活动端向下穿过该孔并设有一对与上模31上表面相配合的吸盘442 ；
所述取出磁棒装置46包括竖直设置在整理平台47上导槽457后端另一侧的水平旋转的旋转气缸461、由旋转气缸461驱动的水平设置的摆动臂462以及固定在整理平台47上且竖直设在摆动臂462与导槽457另一侧之间的与摆动臂462相配合的限位气缸466 ;摆动臂462的前端竖直设有一个取棒升降气缸463，取棒升降气缸463的活动端朝下且设有一个取棒电磁铁465。
[0059]所述铺料机构43还包括两套设在铺料平台48上的铺料装置；所述分料斗492的两侧都设有开口，分料斗492的中部通过分料旋转气缸491安装在称量平台9的下方位于自动称量系统5出料口下方的位置；称量平台9的下部固定有对分料斗492限位的阻挡气缸493 ;所述铺料装置包括上下运动机构433、水平运动机构434以及倾斜角度调节机构435 ;所述水平运动机构434包括水平设置在铺料平台48上的位于分料斗492 —个开口下方的第一丝杠螺母机构以及驱动第一丝杠螺母机构的步进电机；所述上下运动机构433包括竖直设置在第一丝杠螺母机构滑块上的第二丝杠螺母机构以及驱动第二丝杠螺母机构的步进电机；所述倾斜角度调节机构435包括一个支座483，支座483上设有一个通过后下部安装在支座483上的铺料斗432 ;铺料斗432前下部固设有一个铺料振动电机431 ;所述支座483后端上部铰支设在第二丝杠螺母机构的滑块上；所述倾斜角度调节机构435还包括一个固定设在第二丝杠螺母机构的滑块下部的推进气缸482 ;所述推进气缸482的活动端向前与支座483后端下方相接触。支座483后端下方与滑块之间还设有一个螺钉481。螺钉481同样可以在推进气缸482收回时调节支座的倾斜角度。
[0060]所述下模顶起清理机构41还包括安装在整理平台7上导槽457 —侧的安装支架416以及水平设置在安装支架416上的活动方向与导槽走向垂直且与升起气缸412垂直相交的清扫气缸414，清扫气缸414的活动端设有可对下模齿321进行清理的清扫毛刷415 ；所述安装支架416与直线气缸451的行程相错。
[0061]模具整理工作台4还包括模腔清理装置42 ;所述模腔清理装置42包括位于整理平台47下部的顶起气缸421 ;顶起气缸421的活动端向上正对导槽长孔的中前部；顶起气缸421的活动端设有一个下模限制块422 ;所述下模限制块422的顶部设有与下模32下部长槽323和短凹槽324相对应的销钉以及与短侧模底槽343相配的键；还包括通过水平设置的伸缩气缸424相向设置在导槽457中前部两侧的一对第二开模电磁铁425 ;其中位于导槽457 —侧的伸缩气缸425安装在竖直设置在整理平台47上的下模升降气缸423的活动端上；所述导槽457中前部的上方设有通过支柱429设在整理平台47上的活动端向下的清理气缸428 ;清理气缸428活动端下方设有一个间距调节机构427 ;所述间距调节机构427包括一对水平相对设置的间距螺杆滑块；所述间距调节螺杆滑块的活动端各竖直设有一个与下模长侧边进行清理的清理毡布426。
[0062]所述整理上模机构44还包括竖直设在称量平台9下方的一对位于上模升降气缸441两侧的清理支架446，清理支架446的中部通过相向设置的一对水平支架448设有一对水平设置的对上模31长侧壁进行清理的上模侧壁清理毛刷443 ;其中一个清理支架446的下端水平固定有一个上模清扫气缸447 ;上模清扫气缸447的活动端设有一个竖直朝上的上模模齿清理毛刷444。
[0063]另一个清理支架446的下端设有一组出口朝向吸盘442的喷嘴445。
[0064]所述取棒电磁铁465是通过一个高度调节机构464安装在取棒升降气缸463的活动端的。
[0065]机器人工作站开始运行前，进行相应的准备工作，需要在两个铺料机构43工位各放一个未放置上模31的空置模具3，在模腔清理装置42工位和压力机6压制工位各放置一个放好上模31的未铺料的空置模具3。各工位上均设有与模具3相配的导槽，以便于模具的取放。
[0066]机器人工作站开始运行，自动称量系统5工作，称取已设定量的磁粉，然后放料至铺料机构43中，铺料机构43对未放置上模31的空置模具3进行铺料。
[0067]机器人I开始动作，运动至压力机6压制工位，执行末端的机械手2-1进行抓取已放置在此工位的放好上模31的未铺料的空置模具3，然后夹取着模具3运动至整理上模机构44的工位，上模升降气缸441带动吸盘443贴合模具3的上模31上表面吸附，机器人夹持着没有上模31模具3移开，运动至下模顶起清理机构41工位(即第一工位)，把该模具3放置在该工位。
[0068]机器人运动至铺料装置I工位，执行末端的机械手2-1夹取铺好磁粉的模具，然后运动至整理上模机构44的工位，上模升降气缸441带动吸盘442吸附的上模31向下运动把吸附的上模31盖在模具3上，然后运动至压力机6压制工位，释放模具，压力机6开始对模具3进行压铸。
[0069]机器人运动至模腔清理装置42工位，夹取着放置在该工位的模具3运动至整理上模机构44的工位，上模升降气缸441带动吸盘442贴合模具3的上模31上表面吸附，机器人夹持着没有上模31模具3移开，运动至铺料装置I工位，把此模具31放置在该工位。
[0070]机器人I运动至铺料装置II工位，执行末端的机械手2-1I夹取铺好磁粉的模具，然后运动至整理上模机构44的工位，上模升降气缸441带动吸盘442吸附的上模31盖在模具上，机器人I然后运动至压力机6压制工位，执行末端的机械手2-1夹取在静压机系统6中的模具，移出，然后机器人I执行末端旋转180°，机械手2-1I把夹取的模具3放在压力机6工位，压力机6开始对模具进行压铸。
[0071]机器人I的执行末端的机械手2-1夹取着从静压机系统6中的模具运动至整理上模机构44的工位，上模升降气缸441带动吸盘442贴合模具3的上模31上表面吸附，机器人I夹取着装有压铸成型磁棒的没有上模31的模具3运动至理下模机构41工位，把模具放置在该工位。气缸顶起下模，操作人员操纵取出磁棒装置46取走磁棒，然后摁动按钮，对下模进行清理工作，待机器人I取走在模腔清理装置42工位的模具3后，工位进给机构45动作把该模具送至模腔清理装置42工位(即第二工位)。
[0072]机器人I运动至模腔清理装置42工位夹取在该工位的模具3运动至铺料装置II工位，把模具放置在该工位进行铺料。
[0073]机器人I运动至铺料装置I工位，执行末端的机械手2-1夹取铺好磁粉的模具，然后运动至整理上模机构44的工位，上模升降气缸441带动吸盘442将吸附的上模31盖在模具上，然后运动至压力机6压制工位，执行末端的机械手2-1I夹取在静压机系统6中的模具，移出，然后机器人I执行末端旋转180°，机械手爪2-1把夹取的模具3放在压力机6工位，压力机6开始对模具进行压铸。
[0074]机器人I的执行末端的机械手2-1I夹取着从静压机系统6中的模具运动至整理上模机构44的工位，吸盘442贴合模具3的上模31上表面吸附，机器人I夹取着装有压铸成型磁棒的没有上模31的模具3运动至理下模机构41工位，把模具放置在该工位。
[0075]机器人I运动至模腔清理装置42工位夹取在该工位的模具3运动至铺料装置I工位，把模具放置在该工位进行铺料。
[0076]如此循环。
[0077]所述机器人可米用安川电机(YASKAWA)公司生产的机器人(型号:M0T0MAN-HP20D);手爪气缸22采用SMC公司生产的型号为MHZJ2-2?的手爪气缸。
[0078]下面结合附图，进一步阐释本发明。
[0079]图1和图2以及图22所不为一种用于磁性材料压铸成型的机器人工作站系统,机械手2固定在机器人I执行末端上，用于抓取模具3并实现其在不同工位间的转换；电气控制系统8分别与机器人控制柜7、自动称量系统5、压力机6通讯，用于实现整个工作站间的相互配合和协调作业；压力机6用于压铸铺好磁性材料的模具3，使磁性材料压铸成型为磁棒；所述的模具整理工作台4用于实现把压铸好的磁棒从模具3中取出，并且对模具3的各部分进行清理和均匀铺料；所述的自动称量系统5固定于模具整理工作台4正上方，用于自动称取一定量的磁粉，并实现把磁粉从称量机中顺利地下放到铺料斗中；所述的机器人控制柜10用于控制机器人I的运动和机械手爪2的动作；液压站12用于为压力机6提供动力。
[0080]图3、图4和图5所示的是用于磁性材料压铸成型的机器人工作站系统中的双机械手2，所述的机器人I执行末端法兰盘与气缸安装板23的中部连接；所述的气缸安装板23两端各固定一个手爪气缸22 ;所述的手爪21通过螺栓连接固定在手爪气缸22的执行端上，由手爪气缸22驱动，实现手爪21的张开和闭合，实现抓取和释放模具3 ;机械手为两个，即机械手I和机械手II，两个机械手对称设置，当一个机械手取出压力机中的模具后，另一个机械手将待压铸模具送入压力机从而大大提高了生产效率；旋转臂11带动机械手2转动，机械手通过一对手爪21夹取或放下一个模具3后，可以再旋转180度，通过另一对手爪21夹取或放下另一个模具3 ;手爪21的手爪凸起211与模具3长侧模33上的外侧面凹槽331相配合，手爪气缸22的执行端带动手爪21收缩时，手爪凸起211就与外侧面凹槽331夹紧卡住，机器人就可以将模具夹住移动；手爪气缸22的执行端带动手爪21张开时，手爪凸起211就与外侧面凹槽331松开，模具3就被放下。
[0081]当机器人夹持模具3到达指定位置后上模升降气缸441带动吸盘442向下运动贴合上模上表面吸附，机器人夹持着模具移开；所述的上模模齿清理毛刷444由上模清扫气缸447带动来回清刷上模31的下表面；所述的上模升降气缸441向上运动，在运动过程中上模侧壁清理毛刷443清理上模31的四个侧壁；所述的喷嘴445按照程序设定向上模31的模齿喷洒一定量的脱模剂。如图17所示。
[0082]图18所示的是用于磁性材料压铸成型的机器人工作站系统中的模具整理工作台4的工位进给机构45，模具3在导槽457上的工位转换是靠直线气缸451的伸缩来实现的。当直线气缸451伸出时由于挡销458阻碍了推爪455向后转动，带动位于导槽457内的模具向前移动至下一个工位；直线气缸451回缩时，推爪455由于受到模具3的阻碍会向前旋转，小弹簧459由于弹性系数很小不会使模具向后移动，直至推爪455完全离开模具，在小弹簧459作用下，回到原位于挡销458接触，等待下一次的动作。
[0083]图6?11是关于模具的结构示意图，其中图8可以看出下模底部的长槽323以及与之呈十字交叉的短槽324 ;下模定位块413上的凸起通过长槽323将下模顶起；下模限制块422上的销钉通过十字交叉的长槽323和短槽324将下模顶起，销钉十字交叉式的配合可以将下模固定，下模不会偏离原先的竖直位置；图9为长侧模的内侧面结构示意图，可以看出上凹槽332以及竖直凹槽333;图10为长侧模的俯视结构示意图，可以清楚的看出外侧面凹槽331，和竖直凹槽333 ;图11为短侧模的内侧面结构示意图，上部两侧为搭翼板342，下部中间开口为下模长槽贯通的底槽343 ;下模限制块422上的键就通过该底槽343将短侧模连同下模32顶起。
[0084]模具位于导槽的中后部时，开模电磁铁453与第一开模电磁铁411相配合,将两个长侧模33向两侧吸开一定距离，此时升起气缸412带动下模定位块413向上运动，下模定位块413凸起顶在模具3下模32的长槽323内，将下模32顶起至与长侧模33平行，此时旋转气缸461带动摆动臂462转动至下模32的上方，取棒升降气缸463带动取棒电磁铁465向下运动将下模32中的磁棒吸住，旋转气缸461带动摆动臂462转动转回并将磁棒放置在专用的码箱内；限位气缸466升起后对摆动臂462限位，限位气缸466收回，摆动臂462才可以在旋转气缸461的带动下来回摆动。清扫气缸414的活动端带动清扫毛刷415来回运动，对取走磁棒的下模齿321进行清理，如图20、21所示。
[0085]分料斗492可以在分料旋转气缸的驱动下向两侧转动，阻挡气缸493收回时，分料斗492的出料口对准一个铺料机构的铺料斗的进料口，将磁粉放入铺料斗432内；支座483在推进气缸482的带动下向下转动，铺料斗432将出料口对准下方的模具，上下运动机构433和水平运动机构434配合运动，将料均匀铺在模具内，铺料振动电机431带动铺料斗432振动，控制每次下料的量，铺料就更加均匀，如图14、15、16所示。
[0086]图19为模腔清理装置42的结构示意图，去掉上模31的模具3被推爪455推到导槽457的中前部，顶起气缸421带动下模限制块422向上运动，将下模32连同短侧模34以及长侧模33 —并顶起，导槽457中前部两侧的一对第二开模电磁铁425在伸缩气缸425的带动下向两侧运动，将一对长侧模新开较之前开模电磁铁所吸开的更远的距离，清理毡布426在清理气缸428的带动下上下运动，对下模32的两个长侧边进行进行清理。间距调节机构427用于调整清理毡布426的间距，以便配合不同规格的模具3。
【权利要求】
1.一种用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，包括整理平台(47 )、位于称量平台(9 )下方的铺料平台(48 )、下模顶起清理机构(41)、铺料机构(43)、整理上模机构(44)、工位进给机构(45)以及取出磁棒装置(46)； 所述铺料机构(43)包括分料机构(436);所述分料机构(436)包括固定在称量平台(9)下方且位于自动称量系统(5)出料口下方的分料斗(492)； 所述整理平台(47)上固定有与模具(3)相配合的包含有两条卡槽的导槽(457)，整理平台(47)上位于导槽(457)两条卡槽之间的位置开有长孔；所述工位进给机构(45)包括设在整理平台(47)上的位于导槽(457)后端一侧且与导槽(457)平行的直线气缸(451)，直线气缸(451)的活动端前端与导槽(457)相邻的一侧通过缸推(452)水平固定有一个与导槽(457)及直线气缸(451)间距相配的且高于导槽(457)的动板(454);动板(454)前部设有一个朝向导槽(457 ) —侧的开模电磁铁(453 )，动板(454)后部通过竖直设置的销轴(456 )转动设有一个推爪(455);动板(454)上位于推爪(455)后部位置设有与推爪(455)相配合的挡销(458)； 所述下模顶起清理机构(41)包括设在整理平台(47 )下端面的的升起气缸(412 )，升起气缸(412)的活动端朝上正对长孔中后部且设有下模定位块(413)，下模定位块(413)的上部设有与下模底部长槽(323)相配合的凸起；还包括安装在导槽(457)另一侧的与开模电磁铁(453)相配的一个第一开模电磁铁(411)； 所述整理上模机构(44)包括竖直设在称量平台(9)上的上模升降气缸(441);称量平台(9)与上模升降气缸(441)相对应的位置开有孔，上模升降气缸(441)的活动端向下穿过该孔并设有一对与上模(31)上表面相配合的吸盘(442)； 所述取出磁棒装置(46)包括竖直设置在整理平台(47)上导槽(457)后端另一侧的水平旋转的旋转气缸(461)、由旋转气缸(461)驱动的水平设置的摆动臂(462)以及固定在整理平台(47)上且竖直设在摆动臂(462)与导槽(457)另一侧之间的与摆动臂(462)相配合的限位气缸(466);摆动臂(462)的前端竖直设有一个取棒升降气缸(463)，取棒升降气缸(463)的活动端朝下且设有一个取棒电磁铁(465)。
2.如权利要求1所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，所述铺料机构(43)还包括两套设在铺料平台(48)上的铺料装置；所述分料斗(492)的两侧都设有开口，分料斗(492)的中部通过分料旋转气缸(491)安装在称量平台(9)的下方位于自动称量系统(5)出料口下方的位置；称量平台(9)的下方还固定对分料斗(492)限位的阻挡气缸(493);所述铺料装置包括上下运动机构(433)、水平运动机构(434)以及倾斜角度调节机构(435);所述水平运动机构(434)包括水平设置在铺料平台(48)上的位于分料斗(492)—个开口下方的第一丝杠螺母机构以及驱动第一丝杠螺母机构的步进电机；所述上下运动机构(433)包括竖直设置在第一丝杠螺母机构滑块上的第二丝杠螺母机构以及驱动第二丝杠螺母机构的步进电机；所述倾斜角度调节机构(435)包括一个支座(483)，支座(483)上设有一个通过后下部安装在支座(483)上的铺料斗(432);铺料斗(432 )前下部固设有一个铺料振动电机(431);所述支座(483 )后端上部铰支设在第二丝杠螺母机构的滑块上；所述倾斜角度调节机构(435)还包括一个固定设在第二丝杠螺母机构的滑块下部的推进气缸(482 );所述推进气缸(482 )的活动端向前与支座(483 )后端下方相接触。
3.如权利要求1或2所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，所述下模顶起清理机构(41)还包括安装在整理平台(7)上导槽(457) —侧的安装支架(416)以及水平设置在安装支架(416)上的活动方向与导槽走向垂直且与升起气缸(412)垂直相交的清扫气缸(414)，清扫气缸(414)的活动端设有可对下模齿(321)进行清理的清扫毛刷(415)。
4.如权利要求3所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，还包括模腔清理装置(42);所述模腔清理装置(42)包括位于整理平台(47)下部的顶起气缸(421);顶起气缸(421)的活动端向上正对长孔的中前部；顶起气缸(421)的活动端设有一个下模限制块(422);所述下模限制块(422)的顶部设有与下模(32)下部长槽(323)和短凹槽(324)相对应的销钉以及与短侧模底槽(343)相配的键；还包括通过水平设置的伸缩气缸(424)相向设置在导槽(457)中前部两侧的一对第二开模电磁铁(425);其中位于导槽(457) —侧的伸缩气缸(425)安装在竖直设置在整理平台(47)上的下模升降气缸(423)的活动端上；所述导槽(457)中前部的上方设有通过支柱(429)设在整理平台(47)上的活动端向下的清理气缸(428 );清理气缸(428 )活动端下方设有一个间距调节机构(427 );所述间距调节机构(427)包括一对水平相对设置的间距调节螺杆滑块；所述间距调节螺杆滑块的活动端各竖直设有一个对下模(32)长侧边进行清理的清理毡布(426)。
5.如权利要求1或2所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，所述整理上模机构(44)还包括竖直设在称量平台(9)下方的一对位于上模升降气缸(441)两侧的清理支架(446 )，清理支架(446 )的中部通过相向设置的一对水平支架(448)设有一对水平设置的对上模(31)长侧壁进行清理的上模侧壁清理毛刷(443)；其中一个清理支架(446)的下端水平固定有一个上模清扫气缸(447);上模清扫气缸(447)的活动端设有一个竖直朝上的上模模齿清理毛刷(444)。
6.如权利要求4所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，所述整理上模机构(44)还包括竖直设在称量平台(9)下方的一对位于上模升降气缸(441)两侧的清理支架(446 )，清理支架(446 )的中部通过相向设置的一对水平支架(448)设有一对水平设置的对上模(31)长侧壁进行清理的上模侧壁清理毛刷(443);其中一个清理支架(446)的下端水平固定有一个上模清扫气缸(447);上模清扫气缸(447)的活动端设有一个竖直朝上的上模模齿清理毛刷(444)。
7.如权利要求6所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，另一个清理支架(446)的下端设有一组出口朝向吸盘(442)的脱模剂喷嘴(445)。
8.如权利要求1或2所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，所述取棒电磁铁(465 )是通过一个高度调节机构(464 )安装在取棒升降气缸(463)的活动端的。
9.如权利要求1或2所述的用于磁性材料压铸成型的机器人系统中的模具整理工作台，其特征在于，所述推爪(455 )与固定于动板(454 )上的小弹簧(459 )相连接。
【文档编号】B30B11/02GK103639410SQ201310613609
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】郗安民 申请人:山西中泰源工业自动化设备有限公司