專利名稱：一種新型并聯澆注機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及全自動液態(tài)金屬澆注技術，具體地說是一種新型并聯 澆注機器人。
背景技術：
在現有的鑄造行業(yè)，鑄造車間中對重力鑄造機進行液態(tài)金屬澆注的工 作多數是由人工完成，澆注工作是重體力、高危險行業(yè)，有高溫、高強度、
高危險的行業(yè)特點；為了減輕人工的勞動壓力，就要釆用機器人代替人工 搡作，但由于操作環(huán)境的惡劣，對機器人的要求也很高，有企業(yè)釆用六自 由度關節(jié)機器人，經過專業(yè)的改進后使之完成澆注工作；這種六自由度機 器人必須是大負載、高剛性、超大工作范圍的機器人。由于這些特殊要求， 能夠用于澆注的六自由度關節(jié)機器人的價格非常昂貴，且都必須由國外進 口，目前，在國內經自主研發(fā)的價格適宜的澆注機器人還未見報道。
實用新型內容
為了解決現有國內澆注行業(yè)人工勞動強度大、危險性高，而從國外進 口六自由度關節(jié)機器人又價格昂貴的問題，本實用新型提出了一種用于澆 注的新型并聯澆注機器人。它克服了高溫，高負載、超大工作范圍等難點， 在鑄造車間代替人工對重力鑄造機進行液態(tài)金屬澆注，實現鑄造過程的自 動化。
本實用新型解決其技術問題所釆用的技術方案包括基座、旋轉副、 轉盤、機體和澆包，其特征在于機體包括
-橫臂，橫臂穿入擺動滑塊并與擺動滑塊滑動配合連接，橫臂的先端與 澆包連接，其另一端通過纏繞于滑輪組的配重柔索與配重固接；
-由伺服電機驅動的第一卷筒和由伺服電機驅動的第二卷簡，第一卷簡 和第二卷簡設置于機體內部，并通過上柔索、下柔索與橫臂鉸鏈式連接；
橫臂內設有控制澆包角度姿態(tài)的澆包擺動伺服電機和平行四邊形四桿 機構，澆包通過平行四邊形四桿機構與澆包擺動伺服電機相連；所述澆包 在-45° 75°范圍擺動；所述橫臂、擺動滑塊、第一卷簡、第二卷簡、滑輪組 和配重重心在同一個垂直平面內；可水平方向回轉的機身通過轉盤、旋轉
副與伺服電機連接；驅動第一卷簡、第二卷簡的伺服電機、澆包擺動伺服 機和驅動旋轉副的伺服電機位于遠離澆包的機器人主體位置，釆用耐溫度
為0tXT〈55。C的電機元器件。 本實用新型具有如下優(yōu)點
1. 本實用新型把有溫度要求的伺服電機均設計在遠離澆包溫度較低的 機器人主體位置，并且選擇的元器件溫度允許值均在0。CXT〈55。C;橫臂和 澆包均為耐高溫的金屬結構件，克服了鑄造場所高溫、高粉塵的環(huán)境。
2. 本實用新型橫臂采用并聯運動機構，通過并聯動力傳動方式實現重 載荷。
3. 本實用新型釆用高剛度小重量的型材手臂結構，與普通的六自由度 關節(jié)機器人相比，有效的解決了超大作業(yè)范圍問題。
4. 本實用新型針對液態(tài)金屬澆注的工藝特點，通過控制各自由度的伺 服電機，優(yōu)化運動過程，減小系統慣性對工作精度的影響，有效的防止工 作過程中產生沖擊，提高了工作效率、曾強了運動的穩(wěn)定性。
5. 本實用新型對液態(tài)金屬的澆注進行精確的定量控制，通過伺服電機 驅動平行四邊形四桿機構，使?jié)舶鼣[角在-45。 75。范圍內擺動，實現繞包的 精確定位。


圖l為本實用新型機構簡圖。 圖2為圖1中橫臂機構簡圖。
具體實施方式
實施例1
如圖l、 2所示，本實用新型包括基座l、旋轉副2、轉盤3、機身7和 澆包14;所述基座1上設有連有伺服電機的旋轉副2,旋轉副2經過轉盤3 與機身7連接；所述機身7內包括配重4、由伺服電機驅動的第二卷簡5、 配重柔索6、滑輪8、橫臂9、由伺服電機驅動的第一卷簡10、上柔索ll、 下柔索12、擺動滑塊13;機身7釆用并聯機構。所述橫臂9穿入擺動滑塊 13并與擺動滑塊13滑動配合連接，橫臂9的一端與澆包14連接，其另一 端通過纏繞于滑輪組(本實施例釆用三個定滑輪8)的配重柔索6與配重4 固接；第一巻簡10和第二卷簡5設置于機身7內部，并通過上柔索11、下 柔索12與橫臂9鉸鏈式連接；所述上柔索11一端與橫臂9固定，另一端 卷繞在第一卷簡10上，下柔索12—端與橫臂9固定，另一端卷繞在第二 卷簡5上，兩個伺服電機通過柔索控制橫臂9仰俯和伸縮，機身7釆用并
聯運動機構，實現重載荷；橫臂9內設有控制澆包14角度姿態(tài)的澆包擺動
伺服電機15和平行四邊形四桿機構16,燒包擺動伺服電機15通過平行四 邊形四桿機構16控制澆包14擺動。
所述機身7可水平方向回轉，機身7通過轉盤3和旋轉副2轉動，機 身7與轉盤3為剛性連接，旋轉副2設有伺服電機；所述橫臂9、擺動滑塊 13、第一卷簡10、第二卷簡5、滑輪組和配重4在同一個垂直平面內。
根據澆鑄機的定量要求，采用容積法進行精確定量控制，澆包14手腕 擺動由澆包擺動伺服電機15驅動 一套平行四邊形四桿機構16,使?jié)舶滞?在-45。 75。范圍內擺動并精確定位，通過控制系統改變定量參數可以準確的 改變定量值；根據鑄造場所高溫、高粉塵的環(huán)境特點，選擇的電機元器件 (如驅動第一卷簡10、第二卷簡5的伺服電機、澆包擺動伺服電機15和驅 動旋轉副2的伺服電機)溫度允許值均在0tXT〈55。C,四個自由度的伺服
電機均設置在遠離澆包溫度較低的機器人主體位置。
橫臂9采用高剛度小重量的型材手臂結構，有效的解決了超大作業(yè)范 圍問題。
動作過程
一臺并聯澆鑄機器人可以負責6臺重力鑄造機的液態(tài)金屬供給，并聯 澆鑄機器人將按照規(guī)劃好的順序依次完成澆注。
機器人的一次澆注過程歸納為取液、送液、倒液、空返四個步奏，動 作過程為機器人的工作原點在取液坩鍋的上方，接到澆注命令后開始取 液動作，橫臂9由第一卷簡10、第二卷簡5共同驅動下向下傾斜同時在擺 動滑塊13中向外滑動使?jié)舶?4下降；澆包14在下降的同時偏轉，根據取 液的溶積要求，澆包擺動伺服電機15旋轉確定角度通過平行四邊形四桿機 構16使?jié)舶?4角度在0。 -45。范圍內擺動一個確定角度后精確定位；橫臂 9繼續(xù)向下傾斜直到澆包14完全進入坩鍋的液面下；橫臂9提升直到澆包 14完全提出液面，澆包擺動伺服電機15驅動澆包14使之回復到初始狀態(tài) 0。完成取液；第一卷簡IO、第二卷簡5共同驅動橫臂9向上抬起同時在擺 動滑塊13中回縮滑動來減小機身的轉動貫量。橫臂9靜止后，機身7和轉 盤3通過旋轉副2轉動開始送液，當旋轉到全路徑的3/4時，橫臂9開始伸 出，機身7旋轉到預定位置，橫臂9同時將澆包14送到重力機上方完成送 液；倒液開始，澆包14角度在0。 75。范圍內擺動，同時配合著橫臂9的伸 縮、擺動將液態(tài)金屬準確的倒入重力機澆口；完成倒液后，澆包14擺動回 到原點位置，橫臂9回縮，機身7回轉到坩鍋上方完成空返即完成一次澆
注任務。
本實用新型針對液態(tài)金屬澆注的工藝特點，通過合理的規(guī)劃工作時序， 優(yōu)化運動過程，從而減小系統慣性對工作精度的影響，有效的防止工作過 程中產生沖擊，既提高了工作效率又曾強了運動的穩(wěn)定性。
本實用新型工作過程如下配重4、第一卷簡10、第二卷簡5、配重柔 索6、滑輪8、橫臂9、上柔索ll、下柔索12和擺動滑塊13組成了并聯機 構，第一卷簡10和第二卷簡5回轉分別將上柔索ll和下柔索12卷繞在巻 簡上，上柔索ll和下柔索12就拉動橫臂9在擺動滑塊13中向內側滑動； 相反第一卷簡10和第二卷簡5反轉分別將上柔索ll和下柔索12放出，橫 臂9在擺動滑塊13中向外側滑動；通過控制第一卷簡10和第二卷簡5的 轉動方向和角度，可以實現橫臂9的俯仰和伸縮；配重4通過三個滑輪8 拉住橫臂9，使橫臂9在伸縮和升降的過程中保持平衡。
澆包14在橫臂9的一端連接，澆包14在空間的位置取決于橫臂9的 位置，澆包14的角度姿態(tài)由澆包擺動伺服電機15通過平行四邊形四桿機 構16傳動控制；本實用新型采用溶積法(現有技術)，通過控制澆包14的 擺動角度就可以確定澆包14的取液容積，這樣可以保證取液準確度，也可 以保證取液的重復精度。
在取液和澆注的過程中，根據工藝要求，優(yōu)化橫臂9的仰俯、伸縮和 澆包14的擺動這三個自由度之間的配合即可準確完成澆包14的取液和澆 注；機身7通過旋轉副2和轉盤3經伺服電機驅動在水平方向回轉，實現 澆包在水平360°范圍內工作。
權利要求1.一種新型并聯澆注機器人，包括基座(1)、旋轉副(2)、轉盤(3)、機體(7)和澆包(14)，其特征在于機體(7)包括-橫臂(9)，橫臂(9)穿入擺動滑塊(13)并與擺動滑塊(13)滑動配合連接，橫臂(9)的先端與澆包(14)連接，其另一端通過纏繞于滑輪組的配重柔索(6)與配重(4)固接；-由伺服電機驅動的第一卷筒(10)和由伺服電機驅動的第二卷筒(5)，第一卷筒(10)和第二卷筒(5)設置于機體(7)內部，并通過上柔索(11)、下柔索(12)與橫臂(9)鉸鏈式連接。
2. 按照權利要求l所述新型并聯澆注機器人，其特征在于橫臂(9) 內設有控制澆包(14)角度姿態(tài)的澆包擺動伺服電機(15)和平行四邊形 四桿機構(16)，澆包(14)通過平行四邊形四桿機構(16)與澆包擺動伺 服電機(15)相連。
3. 按照權利要求2所述新型并聯澆注機器人，其特征在于所述澆包 在-45°~75°范圍擺動。
4. 按照權利要求l所述新型并聯澆注機器人，其特征在于所述橫臂 (9)、擺動滑塊(13)、第一卷簡(IO)、第二卷簡(5)、滑輪組和配重(4)重心在同一個垂直平面內。
5. 按照權利要求l所述新型并聯澆注機器人，其特征在于可水平方 向回轉的機身(7)通過轉盤(3)、旋轉副(2)與伺服電機連接。
6. 按照權利要求l所述新型并聯澆注機器人，其特征在于驅動第一 卷簡(10)、第二卷簡(5)的伺服電機、繞包擺動伺服機(15)和驅動旋 轉副(2)的伺服電機位于遠離澆包的機器人主體位置，釆用耐溫度為 0°C<T<55°C的電機元器件。
專利摘要本實用新型公開一種新型并聯澆注機器人，包括基座、旋轉副、轉盤、機體和澆包；所述橫臂穿入擺動滑塊并與擺動滑塊滑動配合連接，橫臂的一端與澆包連接，其另一端通過纏繞于滑輪組的配重柔索與配重固接；第一卷筒和第二卷筒設置于機體內部，并通過上柔索、下柔索與橫臂鉸鏈式連接；機身采用并聯運動機構，實現高剛度、重載荷；澆包通過設于橫臂內的平行四邊形四桿機構與澆包擺動電機相連?？伤椒较蚧剞D的機身通過轉盤和旋轉副與電機連接，根據澆鑄機的要求采用容積法，保證每次取液的準確性；澆包擺動電機驅動一套平行四邊形四桿機構實現澆包角度在-45°～75°范圍擺動，實現澆包的精確定位；采用動作程序，具有高效率、高穩(wěn)定的作業(yè)特點。
文檔編號B25J3/00GK201064901SQ20072001392
公開日2008年5月28日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權日2007年8月22日
發(fā)明者楊瑞秋, 趙明揚, 高英美 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所