一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種機械手的加工工藝，尤指一種持續性制造部件并裝配部件的一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，主要包括：1）選模：選取示教性機械手的關節連接部的成型模具；2）澆鑄成型：將熔融鋁合金液通過高壓高速澆注到模具中以成型關節連接部；3）傳輸成型件：將關節連接部成型件通過密封傳輸道傳送到開放工作室；4）沖孔：分別對各成型件進行板層沖孔后傳輸或整體輸送；5）拋光：采用鋁合金磁力拋光設備對成型件拋光?清洗?脫脂?除毛刺?水洗并瀝干；6）組裝：裝配關節連接部、動力裝置與執行部件為一體；7）檢測：對完成裝配的機械手進行控制及性能檢測；本發明通過逐步加工、處理、裝配等工序以快速成型為示教性機械手。
【專利說明】
一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種機械手的加工工藝，尤指一種持續性制造部件并裝配部件的一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝。
【背景技術】
[0002]傳統的機械手成型加工一般將加工與裝配分開作業，當批量完成零部件加工后，集中收集零部件再轉移到組裝位置以完成裝配工作，雖精度要求高，但加工過程耗時長，工序復雜，轉移零部件時其加工成型設備需要暫停工作以實施轉移工作，因此使得一個完整的成型工作耗時更長，工作效率也相對較低，不利于工業加工生產的長遠發展。
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本發明旨在公開一種機械手的加工工藝，尤指一種持續性制造部件并裝配部件的一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝。
[0004]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，示教性機械手主要包括控制系統、動力裝置、關節連接部和執行部件，其特征在于，所述的成型工藝主要包括以下步驟:
1)選模:選取所述示教性機械手的關節連接部的成型模具，關節連接部主要包括通過動力裝置從底部往上依次連貫相接的圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部，分別選取旋轉底座腔型模具、長臂部板型模具、肘部板型模具、擺臂部板型模具為成型模具，各模具的成型腔分別與各關節連接部形狀匹配；
2)澆鑄成型:在封閉工作室內，根據不同部件設置有獨立的熔煉爐，通過熔爐熔煉鋁合金液，然后將熔融鋁合金液通過高壓高速澆注到選取的模具中以成型關節連接部，壓鑄成型為成型件并脫模后傳送出封閉工作室之外；
3)傳輸成型件:當關節連接部完成成型加工后，將關節連接部成型件傳送到封閉工作室外的開放工作室中，封閉工作室通過密封傳輸道連接至開放工作室處，傳輸道的兩端分別設置有獨立控制的隔離閘門，其中一隔離閘門設置在成型件傳輸出口始端，另一隔離閘門設置在成型件傳輸出口末端；當始端隔離閘門打開時，關閉末端隔離閘門，成型件從出口始端傳送到密封傳輸道內部，然后關閉始端隔離閘門，再打開末端隔離閘門，將成型件從密封傳輸道內部傳輸到出口末端以外，同時，封閉工作室內部維持澆鑄成型的工作狀態，以此在線輸出成型件；
4)沖孔:在開放工作室中設置工作流水線，工作流水線銜接在密封傳輸道的末端，工作流水線的第一工位線包括四個并行的沖孔加工線，四沖孔加工線實現同時加工與傳輸，分別對關節連接部的圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部的進行板層沖孔后傳輸或整體輸送，從而形成安裝孔、鉸接口或連接口，然后傳輸到下一工位；
5)拋光:完成沖孔加工的關節連接部成型件傳輸到拋光工位，拋光工位采用鋁合金磁力拋光設備，通過拋光設備對成型件依次進行拋光-清洗-脫脂-除毛刺-水洗并瀝干的工序后將成型件傳輸到組裝線；
6)組裝:組裝線銜接在拋光工位以接收成型件，同時組裝線上儲存有動力裝置與執行部件從而裝配關節連接部、動力裝置與執行部件為一體，主要包括以下小步:
a、圓環旋轉底座設置在底部并與其動力裝置驅動安裝，同時圓環旋轉底座上方軸向連接配件轉軸與輸力法蘭盤；
b、一對關節長臂部通過一對連接耳安裝在輸力法蘭盤之上，連接耳豎直固定連接在輸力法蘭盤之上，關節長臂部活動安裝在連接耳上；
C、關節肘部鉸接在關節長臂部的末端，而末端擺臂部、執行部件依次活動連接在關節肘部、末端擺臂部的末端；
d、分別裝配關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部和執行部件的動力裝置形成驅動運動的連接關系；
7)檢測:對完成裝配的示教性機械手進行模擬動態試驗，以進行控制檢測與性能檢測。
[0005]在所述步驟I)中，所選取的長臂部板型模具、肘部板型模具、擺臂部板型模具為碳素工具鋼模具或者合金結構鋼模具，旋轉底座腔型模具為高速工具鋼模具或者合金工具鋼模具。
[0006]在所述步驟2)中，根據部件硬度與運動強度要求，壓鑄成型為圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部的鋁合金熔融液的組分含量分別為:
圓環旋轉底座成型為圓環柱體，主要由鋁77-89份、銅3.1-5.3份、硅5.8-6.4份、鎂2.8-
3.2份、鋅1.5-1.9份、錳1.5-2.0份、鈦0.5-1.1份、鉻0.31-0.47份、鎳0.15-0.35份和釩
0.07-0.28份組成；
關節長臂部成型為寬度漸變的長板狀搖擺臂，主要由鋁79-91份、鐵5.5-6.7份、硅3.1-3.9份、鎂1.7-2.1份、鋅0.5-1.7份、錳1.9-2.5份、鈦0.09-0.23份和鎳0.07-0.21 份組成；關節肘部成型為鉸接在關節長臂部與末端擺臂部之間的扭轉式肘關節，主要由鋁77-89份、銅2.3-3.3份、鐵2.1-2.9份、硅2.1-3.1份、鎂0.9-1.9份、鋅0.5-1.7份、鉻0.07-0.21份和鍶0.07-0.21份組成；
末端擺臂部成型為寬度均等的長板狀搖擺臂，主要由鋁79-91份、銅2.3-2.9份、硅2.1-
2.5份、鐵I.9-2.3份、鋅0.9-1.7份、錳0.9-1.7份、鈦0.07-0.19份和鉻0.07-0.19份組成。
[0007]所述的執行部件為連接在關節連接部末端以輸出動作的執行手抓，執行手抓為鑄造碳鋼材質，通過壓鑄加工成型零部件然后將零部件裝配為整體而成。
[0008]所述的控制系統與動力裝置電性連接并設有示教語音系統，示教語音系統根據示教性機械手執行動作而輸出語音信息。
[0009]本發明的有益效果體現在:本發明實現制造與組裝一線化簡易成型，通過依次加工、處理、裝配等工序逐步完成所需部件及部件的組裝以快速成型為示教性機械手整體。本發明以鋁合金為主要材質，就不同關節連接部所需要的硬度要求而采用不同的金屬成分以形成鋁合金鑄件，材料應用廣泛、加工成本低，而且其部件硬度與工作強度尤其適用于示范性場所或者教學性場所，同時也便于一般搬運或加工場合使用，同時本發明的關節連接部在完成制造后通過密封傳輸道傳輸，無需暫停制造加工工作，使其在線加工時亦能往外傳輸成型件，從而保證了加工及裝配的效率；因而本發明的加工工藝適用范圍廣、加工成本低，而且成型效率高。
【具體實施方式】
[0010]下面詳細說明本發明的【具體實施方式】:
一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，示教性機械手主要包括控制系統、動力裝置、關節連接部和執行部件，所述的成型工藝主要包括以下步驟:
1)選模:選取所述示教性機械手的關節連接部的成型模具，關節連接部主要包括通過動力裝置從底部往上依次連貫相接的圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部，分別選取旋轉底座腔型模具、長臂部板型模具、肘部板型模具、擺臂部板型模具為成型模具，各模具的成型腔分別與各關節連接部形狀匹配；
2)澆鑄成型:在封閉工作室內，根據不同部件設置有獨立的熔煉爐，通過熔爐熔煉鋁合金液，然后將熔融鋁合金液通過高壓高速澆注到選取的模具中以成型關節連接部，壓鑄成型為成型件并脫模后傳送出封閉工作室之外；在封閉工作室內時，首先在所選模具中涂覆脫模料然后再進行注模加工，當熔煉爐完成鋁合金液熔煉為成型部件時，在熔煉爐外、封閉工作室內完成脫模后再傳出封閉工作室之外;脫模方法可采用溫差法脫模；
3)傳輸成型件:當關節連接部完成成型加工后，將關節連接部成型件傳送到封閉工作室外的開放工作室中，封閉工作室通過密封傳輸道連接至開放工作室處，傳輸道的兩端分別設置有獨立控制的隔離閘門，其中一隔離閘門設置在成型件傳輸出口始端，另一隔離閘門設置在成型件傳輸出口末端；當始端隔離閘門打開時，關閉末端隔離閘門，成型件從出口始端傳送到密封傳輸道內部，然后關閉始端隔離閘門，再打開末端隔離閘門，將成型件從密封傳輸道內部傳輸到出口末端以外，同時，封閉工作室內部維持澆鑄成型的工作狀態，以此在線輸出成型件；由于封閉工作室內、外氣壓不同，因此二者之間傳輸成型件時需在保證封閉工作室處于完全封閉的狀態，通過兩個隔離閘門即可保證封閉工作室的氣壓不受影響，亦可維持封閉工作室內的在線工作，同時還可以將成型件成功傳送出來；
4)沖孔:在開放工作室中設置工作流水線，工作流水線銜接在密封傳輸道的末端，工作流水線的第一工位線包括四個并行的沖孔加工線，四沖孔加工線實現同時加工與傳輸，分別對關節連接部的圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部的進行板層沖孔后傳輸或整體輸送，從而形成安裝孔、鉸接口或連接口，然后傳輸到下一工位;所沖孔而成的安裝孔、鉸接口或連接口是用于關節連接部與其余部件連接，如動力裝置或執行部件，亦需要通過輔助配件連接；
5)拋光:完成沖孔加工的關節連接部成型件傳輸到拋光工位，拋光工位采用鋁合金磁力拋光設備，通過拋光設備對成型件依次進行拋光-清洗-脫脂-除毛刺-水洗并瀝干的工序后將成型件傳輸到組裝線；當采用的鋁合金磁力拋光設備進行拋光工作時，可將多工序步驟集中為一體化拋光處理，完成一體化拋光處理之后將成型件通過夾具的定位作用與滑軌的傳輸作用傳送至組裝線；
6)組裝:組裝線銜接在拋光工位以接收成型件，移交時通過移載輸送機架傳遞輸送;同時組裝線上儲存有動力裝置與執行部件從而裝配關節連接部、動力裝置與執行部件為一體，主要包括以下小步:
a、圓環旋轉底座設置在底部并與其動力裝置驅動安裝，同時圓環旋轉底座上方軸向連接配件轉軸與輸力法蘭盤； b、一對關節長臂部通過一對連接耳安裝在輸力法蘭盤之上，連接耳豎直固定連接在輸力法蘭盤之上，關節長臂部活動安裝在連接耳上；
C、關節肘部鉸接在關節長臂部的末端，而末端擺臂部、執行部件依次活動連接在關節肘部、末端擺臂部的末端；
d、分別裝配關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部和執行部件的動力裝置形成驅動運動的連接關系；
組裝線依次為第一組裝線、第二組裝線、第三組裝線、第四組裝線、第五組裝線和第六裝配機構;第一組裝線主要由圓環旋轉底座傳輸道與配件夾具配合工作組成，在傳輸過程中將配件組裝在圓環旋轉底座上;第二組裝線銜接在第一組裝線的末端，主要由關節長臂部輸出道、安裝座與組合體輸出道配合工作組成，關節長臂部輸出道的出口與第一組裝線的末端鄰接，安裝座設置在關節長臂部輸出道出口與第一組裝線末端的交接處，為組裝關節長臂部輸與圓環旋轉底座的安裝工位，安裝完成后從組合體輸出道傳輸到第三組裝線處；第三組裝線銜接在第二組裝線之后通過匹配部件或組裝體的傳輸道以將關節長臂部輸、圓環旋轉底座的組裝體與關節肘部繼續組裝為一體;第四組裝線、第五組裝線依次銜接在第三組裝線之后，并依照前述的工作配合方式依次將末端擺臂部、執行部件與第三組裝線的組裝體組裝為整體;最后在第六裝配機構中將各個動力裝置安裝在組裝體內的各個部件上；
7)檢測:對完成裝配的示教性機械手進行模擬動態試驗，以進行控制檢測與性能檢測。
[0011]在所述步驟I)中，所選取的長臂部板型模具、肘部板型模具、擺臂部板型模具為碳素工具鋼模具或者合金結構鋼模具，旋轉底座腔型模具為高速工具鋼模具或者合金工具鋼模具；
在所述步驟2)中，根據部件硬度與運動強度要求，壓鑄成型為圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部的鋁合金熔融液的組分含量分別為:
圓環旋轉底座成型為圓環柱體，主要由鋁77-89份、銅3.1-5.3份、硅5.8-6.4份、鎂2.8-
3.2份、鋅1.5-1.9份、錳1.5-2.0份、鈦0.5-1.1份、鉻0.31-0.47份、鎳0.15-0.35份和釩
0.07-0.28份組成；
關節長臂部成型為寬度漸變的長板狀搖擺臂，主要由鋁79-91份、鐵5.5-6.7份、硅3.1-3.9份、鎂1.7-2.1份、鋅0.5-1.7份、錳1.9-2.5份、鈦0.09-0.23份和鎳0.07-0.21 份組成；關節肘部成型為鉸接在關節長臂部與末端擺臂部之間的扭轉式肘關節，主要由鋁77-89份、銅2.3-3.3份、鐵2.1-2.9份、硅2.1-3.1份、鎂0.9-1.9份、鋅0.5-1.7份、鉻0.07-0.21份和鍶0.07-0.21份組成；
末端擺臂部成型為寬度均等的長板狀搖擺臂，主要由鋁79-91份、銅2.3-2.9份、硅2.1-2.5份、鐵I.9-2.3份、鋅0.9-1.7份、錳0.9-1.7份、鈦0.07-0.19份和鉻0.07-0.19份組成。
[0012]所述的執行部件為連接在關節連接部末端以輸出動作的執行手抓，執行手抓為鑄造碳鋼材質，通過壓鑄加工成型零部件然后將零部件裝配為整體而成，其中的零部件還包括指關節和指關節連接結構等。
[0013]所述的控制系統與動力裝置電性連接并設有示教語音系統，示教語音系統根據示教性機械手執行動作而輸出語音信息;所述的示教語音系統包括執行語音信息、操作指引語音信息、誤操作反饋語音信息，示教語音系統根據動力裝置的運程及時通過語音反饋至控制系統中，同時控制系統的控制方案亦通過示教語音系統輸出語音提示，以雙向信號傳輸。
[0014]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明的技術范圍作任何限制，本行業的技術人員，在本技術方案的啟迪下，可以做出一些變形與修改，凡是依據本發明的技術實質對以上的實施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，示教性機械手主要包括控制系統、動力裝置、關節連接部和執行部件，其特征在于，所述的成型工藝主要包括以下步驟: 1)選模:選取所述示教性機械手的關節連接部的成型模具，關節連接部主要包括通過動力裝置從底部往上依次連貫相接的圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部，分別選取旋轉底座腔型模具、長臂部板型模具、肘部板型模具、擺臂部板型模具為成型模具，各模具的成型腔分別與各關節連接部形狀匹配； 2)澆鑄成型:在封閉工作室內，根據不同部件設置有獨立的熔煉爐，通過熔爐熔煉鋁合金液，然后將熔融鋁合金液通過高壓高速澆注到選取的模具中以成型關節連接部，壓鑄成型為成型件并脫模后傳送出封閉工作室之外； 3)傳輸成型件:當關節連接部完成成型加工后，將關節連接部成型件傳送到封閉工作室外的開放工作室中，封閉工作室通過密封傳輸道連接至開放工作室處，傳輸道的兩端分別設置有獨立控制的隔離閘門，其中一隔離閘門設置在成型件傳輸出口始端，另一隔離閘門設置在成型件傳輸出口末端；當始端隔離閘門打開時，關閉末端隔離閘門，成型件從出口始端傳送到密封傳輸道內部，然后關閉始端隔離閘門，再打開末端隔離閘門，將成型件從密封傳輸道內部傳輸到出口末端以外，同時，封閉工作室內部維持澆鑄成型的工作狀態，以此在線輸出成型件； 4)沖孔:在開放工作室中設置工作流水線，工作流水線銜接在密封傳輸道的末端，工作流水線的第一工位線包括四個并行的沖孔加工線，四沖孔加工線實現同時加工與傳輸，分別對關節連接部的圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部的進行板層沖孔后傳輸或整體輸送，從而形成安裝孔、鉸接口或連接口，然后傳輸到下一工位； 5)拋光:完成沖孔加工的關節連接部成型件傳輸到拋光工位，拋光工位采用鋁合金磁力拋光設備，通過拋光設備對成型件依次進行拋光-清洗-脫脂-除毛刺-水洗并瀝干的工序后將成型件傳輸到組裝線； 6)組裝:組裝線銜接在拋光工位以接收成型件，同時組裝線上儲存有動力裝置與執行部件從而裝配關節連接部、動力裝置與執行部件為一體，主要包括以下小步: a、圓環旋轉底座設置在底部并與其動力裝置驅動安裝，同時圓環旋轉底座上方軸向連接配件轉軸與輸力法蘭盤； b、一對關節長臂部通過一對連接耳安裝在輸力法蘭盤之上，連接耳豎直固定連接在輸力法蘭盤之上，關節長臂部活動安裝在連接耳上； C、關節肘部鉸接在關節長臂部的末端，而末端擺臂部、執行部件依次活動連接在關節肘部、末端擺臂部的末端； d、分別裝配關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部和執行部件的動力裝置形成驅動運動的連接關系； 7)檢測:對完成裝配的示教性機械手進行模擬動態試驗，以進行控制檢測與性能檢測。2.根據權利要求1所述的一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，其特征在于，在所述步驟I)中，所選取的長臂部板型模具、肘部板型模具、擺臂部板型模具為碳素工具鋼模具或者合金結構鋼模具，旋轉底座腔型模具為高速工具鋼模具或者合金工具鋼模具。3.根據權利要求1所述的一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，其特征在于，在所述步驟2)中，根據部件硬度與運動強度要求，壓鑄成型為圓環旋轉底座、關節長臂部、關節肘部、末端擺臂部的鋁合金熔融液的組分含量分別為: 圓環旋轉底座成型為圓環柱體，主要由鋁77-89份、銅3.1-5.3份、硅5.8-6.4份、鎂2.8-3.2份、鋅1.5-1.9份、錳1.5-2.0份、鈦0.5-1.1份、鉻 0.31-0.47 份、鎳0.15-0.35 份和釩0.07-0.28份組成； 關節長臂部成型為寬度漸變的長板狀搖擺臂，主要由鋁79-91份、鐵5.5-6.7份、硅3.1-3.9份、鎂1.7-2.1份、鋅0.5-1.7份、錳1.9-2.5份、鈦0.09-0.23份和鎳0.07-0.21 份組成；關節肘部成型為鉸接在關節長臂部與末端擺臂部之間的扭轉式肘關節，主要由鋁77-89份、銅2.3-3.3份、鐵2.1-2.9份、硅2.1-3.1份、鎂0.9-1.9份、鋅0.5-1.7份、鉻0.07-0.21份和鍶0.07-0.21份組成；末端擺臂部成型為寬度均等的長板狀搖擺臂，主要由鋁79-91份、銅2.3-2.9份、硅2.1-2.5份、鐵I.9-2.3份、鋅0.9-1.7份、錳0.9-1.7份、鈦0.07-0.19份和鉻0.07-0.19份組成。4.根據權利要求1所述的一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，其特征在于，所述的執行部件為連接在關節連接部末端以輸出動作的執行手抓，執行手抓為鑄造碳鋼材質，通過壓鑄加工成型零部件然后將零部件裝配為整體而成。5.根據權利要求1所述的一種示教性機械手制造與組裝一體化的成型工藝，其特征在于，所述的控制系統與動力裝置電性連接并設有示教語音系統，示教語音系統根據示教性機械手執行動作而輸出語音信息。
【文檔編號】B23P21/00GK105965210SQ201610460523
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】黃泳波, 陳海彬, 孫振忠, 郭建文
【申請人】東莞理工學院, 東莞市三喜智能機器人有限公司