铸造专用五轴机械手的制作方法

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种铸造专用五轴机械手。

背景技术

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。传统铸造采用人工浇铸，劳动强度大。因此用于铸造的机械手随之产生。铸造过程中模具会处于上料位、合模位、翻转位、充型位、下料位等不同工位，目前市场上的普通铸造机械手结构不紧凑，尺寸大，不利于实现完全自动化，不能完全满足铸造所需各种复杂动作，有的需要人工辅助完成。由于铸造环境恶劣，温度高，污染大，因此会增加操作人员的劳动强度和影响操作人员健康，这无疑会增加企业的人力成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铸造专用机械手，有助于提高铸造过程的自动化程度，减少铸造工艺中的人力投入。

其技术方案如下。

一种铸造专用机械手包括机架，还包括：

升降驱动机构，固定于机架上；

升降横梁，连接于升降驱动机构并在升降驱动机构的驱动下做竖直升降运动；

翻转横梁，转动连接于升降横梁；

翻转驱动机构，用于驱动翻转横梁绕其转动轴转动；

机械臂，所述机械臂的数量为二，设于翻转横梁上并随翻转横梁转动；

合模驱动机构，设于翻转横梁上，合模驱动机构驱动至少一条机械臂沿翻转横梁移动以使两机械臂相互靠近；

模具固定架，分别转动连接于两个所述机械臂上，带动模具转动；

旋转驱动机构，设于机械臂上，用于驱动模具固定架沿其转动轴转动；

顶出机构，设于模具固定架上，具有能向模具固定架外移动的顶杆。

进一步地，升降驱动机构为气缸或液压缸。

进一步地，翻转横梁的两侧设有突出于翻转横梁的翻转横梁固定销，所述升降横梁上设有与翻转横梁固定销匹配的固定孔；所述翻转驱动机构为翻转液压缸，所述翻转液压缸的固定端转动连接于升降横梁，翻转液压缸的活动端转动连接于翻转横梁；翻转液压缸伸缩带动翻转横梁以翻转横梁固定销为轴进行翻转。

进一步地，升降横梁的下方安装有轴承座，所述固定孔设于所述轴承座上，固定孔与翻转横梁固定销之间安装有轴承。

进一步地，翻转横梁的至少一侧设有翻转液压缸固定销，所述翻转液压缸的活动端设有固定环，所述翻转液压缸固定销插设于固定环内并能在固定环内转动；所述翻转液压缸的固定端上设有翻转液压缸转动轴，升降横梁上设耳板，耳板上设有翻转液压缸安装孔，所述翻转液压缸转动轴销插设于翻转液压缸安装孔内并能在翻转液压缸安装孔内转动；所述翻转横梁固定销、翻转液压缸固定销和翻转液压缸转动轴两两平行设置。

进一步地，合模驱动机构为气缸或液压缸。

进一步地，其中一条所述机械臂固定安装于翻转横梁，另一机械臂滑动安装于翻转横梁；所述合模驱动机构的固定端和活动端分别固定安装于翻转横梁和滑动安装于翻转横梁的机械臂。

进一步地，模具固定架的中部通过定位销转动连接于机械臂，所述旋转驱动机构为气缸或液压缸，旋转驱动机构置于机械臂的空腔内且旋转驱动机构的一端转动连接于机械臂的一端，另一端延伸至机械臂的另一端与模具固定架的一端铰接。

进一步地，机架两端设有向下方突出的延伸部，所述延伸部内侧安装有定位板，所述定位板上沿竖直方向设置有第一导轨，所述升降横梁上设有第一滑块，所述第一滑块上的第一导槽与第一导轨滑动配合。

进一步地，机架上方设有第三滑块，所述第三滑块上的第三导槽与铸造车间的轨道滑动配合；所述机架上还设有移动主轴，移动主轴的外缘周向上设有齿轮，所述齿轮与铸造车间的轨道上的齿条啮合；机架上还设有用于驱动移动主轴转动的主轴驱动机构，所述主轴驱动机构的输出端与移动主轴固定连接。

上述技术方案中，五轴指的是：1、升降控制，2、翻转控制，3、合模控制，4、模具旋转控制；5、模具顶出控制，本发明申请将各种铸造需要的各种动作集中在一个机械手上，提高了自动化程度，减少了铸造工艺中的人力投入，也相应地，保护了工作人员的健康。另外，采用油缸控制机械动作，能有效的防止抗干扰，油缸承载能力强，力气大，而且自锁能力大，与感应开关配合能让机械停顿在任何一个需要的位置，设备简单操作方便。

附图说明

图1为本发明实施例1整体结构示意图；

图2为本发明实施例1机架和升降横梁结构示意图；

图3为本发明实施例1翻转横梁及其上的机械臂和模具固定架结构示意图；

图4为模具固定架上的模具座的结构示意图；

图5为翻转液压缸的结构示意图；

图6为翻转横梁及其上的机械臂和模具固定架的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例1另一视角的整体结构示意图；

图8为本发明实施例1图7中b-b处的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例1在卸料状态的结构示意图(省略机架)；

图10为本发明实施例1在上料状态的结构示意图(省略机架)；

图11为本发明实施例1在合模状态的结构示意图(省略机架)；

图12为本发明实施例1在翻转状态的结构示意图(省略机架)；

图13为本发明实施例1在浇筑状态的结构示意图(省略机架)；

图14为本发明实施例1在卸料状态的另一视角结构示意图(省略机架)；

图15为本发明实施例1在泡水状态的结构示意图(省略机架)。

图中，100、模具；1、机架；11、第三滑块；12、移动主轴；121、齿轮；13、主轴驱动机构；14、延伸部；15、轴承座；16、定位板；161、第一导轨；2、翻转横梁；21、机械臂；22、模具固定架；23、模具座；24、旋转驱动机构；25、定位销；26、顶杆；271、第二导轨；272、第二滑块；28、翻转横梁固定销；29、翻转液压缸固定销；3、升降横梁；31、耳板；4、合模驱动机构；5、翻转液压缸；51、固定环；52、翻转液压缸转动轴；6、升降驱动机构。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种铸造专用五轴机械手，如图1-15所示，包括机架1、升降横梁3、翻转横梁2、机械臂21、模具固定架22和顶出机构。升降横梁3与机架1之间通过升降驱动机构6连接，升降驱动机构6固定于机架1上并能驱动升降横梁3在竖直方向上做升降运动。翻转横梁2转动连接于升降横梁3，并在翻转驱动机构的驱动下绕翻转横梁2的转动轴转动。翻转横梁2的两端均安装有机械臂21，能随翻转横梁2一起绕翻转横梁2的转动轴转动。翻转横梁2上安装有合模驱动机构4，在合模驱动机构4的作用下，至少一条机械臂21能沿着翻转横梁2的长轴方向移动从而使两条机械臂21之间的距离减小，使两条机械臂21相互靠近或远离从而实现合模和开模。两条机械臂21的端部分别安装有模具固定架22，分别用于安装铸造用的动模和定模。两个模具固定架22分别转动连接在两条机械臂21的端部，在设于机械臂21内的旋转驱动机构24的驱动下，模具固定架22能沿其转动轴发生转动，使模具100开口方向改变，实现卸料、泡水等操作。模具固定架22上还设有顶出机构，顶出机构具有能向模具固定架22外移动的顶杆26，从而将铸造后的成品顶出模具100。

在本实施例中，如图7所示，升降驱动机构6是液压缸，液压缸的缸筒固定安装于机架1的底部，液压缸的活塞杆固定安装于升降横梁3。当然，升降驱动机构6也可以是气缸，或者升降驱动机构6包括电机和丝杆，丝杆与升降横梁3螺纹连接，电机驱动丝杆转动从而带动升降横梁3上下运动。可以知道的是，在这种结构中，还需要在机架1上设置限制升降横梁3转动的限位导向柱，该结构较为简单，此处不再画图说明。

为了提高升降横梁3在升降过程中的稳定性，如图7所示，机架1两端设有向下方突出的延伸部14，延伸部14内侧安装有定位板16，定位板16上沿竖直方向设置有第一导轨161，升降横梁3的两端设有第一滑块，第一滑块上的第一导槽与第一导轨161间隙配合因此第一滑块能带动升降横梁3一起在第一导轨161上滑动。定位板16与延伸部14之间设置有加强肋板以提高定位板16的强度。

结合图1-图3，翻转横梁2的两侧设有突出于翻转横梁2两侧的翻转横梁固定销28，升降横梁3的下方相对安装有两个轴承座15，轴承座15上设有与翻转横梁固定销28匹配的固定孔，翻转横梁固定销28安装于固定孔内，固定孔与翻转横梁固定销28之间安装有轴承，这样有助于翻转横梁固定销28在固定孔内顺利转动。

结合图3和图5，翻转驱动机构为翻转液压缸5，翻转液压缸5的缸体转动连接于升降横梁3，翻转液压缸5的活动端转动连接于翻转横梁2。具体地，翻转液压缸5的缸体上设有翻转液压缸转动轴52，翻转液压缸转动轴52沿翻转液压缸5的径向延伸。升降横梁3上设有突出的耳板31(如图9所示)，耳板31上开设有与翻转液压缸转动轴52相适配的翻转液压缸安装孔。翻转液压缸转动轴52插设于翻转液压缸安装孔内并能在翻转液压缸安装孔内转动。翻转横梁2的一侧设有突出于翻转横梁2的翻转液压缸固定销29，翻转液压缸5的活塞杆端部设有与翻转液压缸固定销29匹配的固定环51，翻转液压缸固定销29插设于固定环51内并能在固定环51内转动。翻转液压缸5伸缩带动翻转横梁2以翻转横梁固定销28为轴进行翻转。翻转横梁固定销28、翻转液压缸固定销29和翻转液压缸转动轴52两两平行设置。当然，翻转驱动机构也可以为翻转气缸，此处不再赘述。

结合图3和图6，在本实施例中，其中一条机械臂21固定安装于翻转横梁2的一端，另一条机械臂21滑动安装于翻转横梁2。具体地，翻转横梁2的两侧设有第二导轨271，滑动设置的机械臂21的端部设有第二滑块272，第二滑块272上的第二导槽与第二导轨271间隙配合以使第二滑块272能在第二导轨271上滑动。翻转横梁2的顶部设有一安装槽，合模驱动机构4安装于安装槽内。本实施例中，合模驱动机构4为液压缸，液压缸的缸体固定于安装槽内靠近静止的机械臂21的一端，液压缸的活塞杆与活动的机械臂21固定。合模驱动机构4伸缩带动一条机械臂21向另一机械臂21靠近或远离，从而实现合模或开模。

本实施例中，模具固定架22的中部通过定位销25转动连接于机械臂21上远离翻转横梁2的一端，定位销25也与翻转横梁固定销28、翻转液压缸固定销29和翻转液压缸转动轴52分别平行设置。具体地，机械臂21内设有空腔，旋转驱动机构24为液压缸。旋转驱动机构24的缸体固定在机械臂21内靠近翻转横梁2的一端，活塞杆的端部与模具固定架22的端部铰接。旋转驱动机构24伸缩带动模具固定架22以定位销25为轴进行旋转，从而改变模具100开口方向，实现卸料、泡水等操作。此处模具固定架22的可转动角度范围为0-90°，保证其能处于合模和泡水两个工位。当然，旋转驱动机构24还可以是气缸，此处不再赘述。

在本实施例中，顶出机构为液压缸，顶出机构的缸体固定在模具固定架22上，活塞杆作为顶杆26能像模具固定架22外移动以将铸造后的成品顶出模具100。模具固定架22上可拆卸安装有模具座23(结合图4和图9)，模具座23中部设有通孔，顶杆26从通孔中穿过。

本实施例中，结合图7和图8，机架1作为五轴机械手与铸造车间的轨道的连接部件，具有能够带动五轴机械手在铸造车间的轨道上水平移动的机械结构。典型的结构是，机架1上方设有第三滑块11，第三滑块11上的第三导槽与铸造车间的轨道滑动配合。机架1上还设有移动主轴12，移动主轴12的外缘周向上设有齿轮121，齿轮121与铸造车间的轨道上的齿条啮合；机架1上还设有用于驱动移动主轴12转动的主轴驱动机构13，主轴驱动机构13的输出端与移动主轴12固定连接。主轴驱动机构13为电机或液压马达，主轴驱动机构13的输出端转动带动移动主轴12转动，移动主轴12上的齿轮121与轨道上的齿条啮合从而机架1在轨道上移动至不同工位。

本实施例中各驱动机构均配套有检测机构(如图2中的151、图3中的281)，以确定移动的距离或翻转的角度，可以采用现有技术中相应的检测技术，属于现有技术领域，在本申请中不再赘述。

图10-15分别体现了机械手在上料状态、合模状态、翻转状态、浇筑状态、卸料状态和泡水状态的典型工作状态，体现了本申请五轴机械手较高的自动化程度。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。