一种用于模具淬火的机器人行走轴的制作方法

本实用新型涉及模具淬火技术领域，尤其涉及一种用于模具淬火的机器人行走轴以及包括该机器人行走轴的模具淬火装置。

背景技术：

随着汽车工业的迅速发展，车身大型覆盖件模具的质量要求越来越高，因模具的表面硬度不理想造成模具寿命短，制约了车身覆盖件的产量。传统中使用较多的是火焰淬火和手持感应器的办法对大型模具进行热处理。火焰淬火的缺点在于加热时间长，模具的变形量大造成精度的损失，而且淬火温度的量化控制很难完成，容易出现模具开裂问题。人工手持感应器淬火的控制非常困难，无法确保感应头和模具曲面之间的距离，也就无法准确控制淬火温度，且人手无法做到完全匀速移动。

因此采用六轴联动的工业机器人手持淬火工具对大型模具进行淬火作业，同时通过编程对热处理过程中的温度、速感应距离进行控制，成为一种新型的模具淬火方式，同时由于模具尺寸较大，可采用第七轴增加淬火可达性。

目前市场上已出现通过机器人自动控制淬火的设备，以武汉米兰尼的大型汽车覆盖件模具表面感应淬火机床为例，其工作原理为使用龙门支架吊装机器人，淬火设备固定在机器人手腕上，而模具固定在地装式七轴上，通过七轴与机器人的配合，对最大2.5mx5.0m的工件进行淬火。

但上述目前用于大型模具淬火的机器人行走轴存在以下问题：

1.工件质量大，地装行走轴制造复杂，成本高昂，由于市场上的同类型产品普遍采用机器人吊装固定，模具安装于地装七轴的工作方式，所以整个模具线负载都由地装行走轴来承担，为使行走轴负载满足要求，则导致行走轴结构复杂，体积庞大，制造成本升高；

2.机器人固定在地装行走轴中央处，如需对工件进行全长淬火，则行走轴行程必须约等于工件长度2倍左右，导致设备臃肿占地面积增大；

3.目前市场上龙门双驱式结构的产品，普遍搭载直角坐标机械手，但是很少有搭载六轴机器人的，使得其操作空间有限，灵活度较低，同时模具移动轴不能由机器人同步控制，无法实现联动，使得工作效率降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种用于模具淬火的机器人行走轴，其可降低行走轴负载及其结构复杂度，有效节省成本；降低占用空间面积，降低控制难度，提升工作效率，延长其使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一方面，本实用新型提供一种用于模具淬火的机器人行走轴，其为龙门天吊行走轴，包括：

支撑柱，所述支撑柱位于所述龙门天吊行走轴的两侧，每侧支撑柱的数量至少为2个；

导向轨，所述导向轨的数量为2个，分别固定安装于两侧的支撑柱上，所述导向轨均设置传动装置；

龙门横梁，所述龙门横梁的两端分别分别安装滑板，所述滑板与各自的导向轨滑动安装，所述龙门横梁的中间部位安装配有淬火手抓的机器人，所述传动装置由驱动装置驱动以使龙门横梁在导向轨上滑动。

为了进一步优化上述技术方案，本实用新型所采取的技术措施还包括：

优选地，所述机器人为工业六轴机器人或工业七轴机器人；更优选地，所述机器人为工业六轴机器人。

优选地，所述导向轨选自V型轨和平轨中的一种，所述V型轨采用滑块滑动，所述平轨采用滚轮滚动；更优选地，所述导向轨中的1个为V型轨，所述所述导向轨中的另1个为平轨。

优选地，所述传动装置选自齿轮齿条或皮带中的一种；更优选地，所述传动装置均为齿轮齿条传动。

优选地，所述驱动装置采用单电机双向输出减速机的双驱形式。

优选地，所述机器人与机器人行走轴的联动控制，采用机器人控制柜进行统一控制。

优选地，所述导向轨的外侧安装淬火管固定装置。

优选地，所述龙门横梁的两端分别设置防撞块，所述导向轨的两端分别设置挡板。

另一方面，本实用新型提供一种含有上述机器人行走轴的模具淬火装置，包括龙门天吊行走轴、底板及附属装置，所述底板上放置模具，所述底板的周围设置防水围栏，所述底板、模具、防水围栏以及附属装置均放置于所述龙门天吊行走轴的下方。

优选地，所述附属装置包括机器人控制柜、淬火电源、淬火介质罐、PC机柜、冷水机、冷却水箱。

优选地，所述底板的标高高于地面，其通过楼梯与地面衔接。

优选地，所述附属装置还包括磁性过滤器和水气板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.现有技术中采用工业机器人进行感应淬火的设备，普遍使用地装模具移动轴来增加淬火可达性，而工业机器人采用吊装固定的方式；本实用新型采用模具固定而将机器人安装于龙门天吊行走轴的安装方式，使得行走轴仅需承受机器人本体及淬火感应装置的重量，大幅减小行走轴负载，提升系统可靠性；同时，本实用新型的技术方案中行走轴总长约等于工件总长，相比原设备占地面积减小近一半，有效节省成本；

2.机器人行走轴本体采用龙门双驱结构，可实现大跨距吊装，提升工作空间，可对大型磨具进行多方位淬火，同时为机器人控制柜及淬火电源等配套设施留有足够的安装空间；

3.行走轴搭载工业六轴机器人，使用机器人控制柜进行统一控制，可实现行走轴与机器人进行联动，提升定位精度，减小编程工作量，降低控制难度，提高工作效率；

4.采用双驱设计，使用一个电机带双输出减速机，两侧采用齿轮齿条驱动，传动同步性好，提升传动稳定性，同时两侧负载均匀，有效避免单侧驱动可能出现的两侧导轨磨损差异大的情况，延长导轨使用寿命；

5.行走轴两侧采用不同的导向机构，使用V型轨加平轨，一侧使用滑块，另一侧采用滚轮，使一端锁定自由度，另一端浮动，避免过定位。

附图说明

图1是本实用新型所述的用于模具淬火的机器人行走轴的结构示意图；

图2是图1所示的机器人行走轴龙门横梁处的俯视图；

图3是图2所示的驱动机构的放大图；

图4是图1所示的机器人行走轴的侧视图；

图5是包括图1所示的机器人行走轴的模具淬火装置的结构示意图；

图6是图5所示的模具淬火装置的俯视图；

图中的附图标记为：1、支撑柱；2、导向轨；3、龙门横梁；4、驱动装置；41、电机；42、减速机；5、机器人；6、淬火手抓；7、滑块；8、滚轮；9、淬火管固定装置；11、龙门天吊行走轴；12、机器人控制柜；13、底板；14、模具；15、防水围栏；16、淬火电源；17、淬火介质罐；18、PC机柜；19、冷水机；20、冷却水箱；21、楼梯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1～图4所示，一方面，本实用新型提供一种用于模具淬火的机器人行走轴为一龙门天吊行走轴11，其包括支撑柱1，所述支撑柱1分别位于龙门天吊行走轴11的两侧，每侧支撑柱1的数量至少为2个，所述支撑柱1围成的空间为一规整的长方体空间；每侧支撑柱上均固定安装直线型的导向轨2，所述导向轨2的数量为2个且互相平行，每一导向轨2均设置传动装置；每一导向轨2分别与龙门横梁3的两端的滑板滑动安装，所述龙门横梁3的中间部位安装配有淬火手抓6的机器人5，所述传动装置由驱动装置4驱动以使龙门横梁3在导向轨2上滑动。所述驱动装置4为单电机41双向输出减速机42的双驱形式，其固定安装于所述龙门横梁3的侧面，每一减速机42分别驱动对应的传动装置，以使机器人前后同步移动，所述传动装置为齿轮齿条传动或皮带传动中的一种。所述导向轨2的外侧安装淬火管固定装置9，所述淬火管固定装置9包括一盖板和一U型固定槽形成的中空结构，其用于将淬火管从地面延伸并沿着导向轨的方向进行固定，所述淬火管为可移动性的，淬火管一端连接淬火槽，一端由机器人的淬火手抓6夹持以使淬火管与机器人5进行同步移动，从而完成模具的淬火操作。

本实用新型所述的龙门天吊行走轴11将移动部件由工件转为机器人本体，可降低行走轴负载，有效节省成本，同时其总长约等于工件总长，相比现有技术占地面积减小近一半；上述结构的龙门天吊行走轴构成一个中空的外部框架，其下方可放置模具及其他附属设备，同时可实现大跨距吊装，提升工作空间，可对大型磨具进行多方位淬火。

在一较佳实施例中，所述机器人5为工业六轴机器人，包括有与龙门横梁安装的基座，基座上安设有第一转轴，第一转轴与上铰座相接，上铰座通过第二转轴联接机器人的上臂，上臂的下端通过第三转轴联接机器人的下臂，下臂的前端沿下臂轴向安装第四转轴，第四转轴的前端设有轴线与其相垂直的第五转轴，在第五转轴的中间与其轴线相垂直安装有第六转轴，第六转轴为工业六轴机器人的末端，即为淬火手抓6。

在一较佳实施例中，每一支撑柱1均设置防移动部件，所述防移动部件包括三角形倾斜块以及正方体钢板；所述三角形倾斜块焊接于所述支撑柱1的顶部和底部，且为对称布置；所述支撑柱1的顶部和底部均设置2块尺寸逐渐增大的正方体钢板，所述正方体钢板中心与所述支撑柱1的中心对齐，所述支撑柱与正方体钢板采用螺栓螺母固定。

在一较佳实施例中，所述机器人5与龙门天吊行走轴11采用机器人控制柜12进行联动控制，这降低控制难度，提升工作效率，行走轴与机器人联动，使系统工作更灵活，节省工作节拍；单电机通过双向输出减速机传导力矩至两侧，进行同步驱动，可实现两侧驱动力均衡，两侧负载均匀，有效避免单侧驱动可能出现的两侧导轨磨损差异大的情况，延长导轨使用寿命。

在一较佳实施例中，所述导向轨2选自V型轨和平轨中的一种，所述V型轨采用滑块7滑动，所述平轨采用滚轮8滚动，V型轨+滑块7可使龙门横梁的一端锁定自由度，平轨+滚轮8可使龙门横梁的另一端浮动，两者的配合可避免机器人的过定位。

如图5～图6所示，另一方面，本实用新型还提供包括上述机器人行走轴的模具淬火装置，其包括龙门天吊行走轴11、底板13及附属装置，所述底板13上放置模具14，所述底板13的周围设置防水围栏15，所述底板13、模具14、防水围栏15以及附属装置均放置于所述龙门天吊行走轴11的下方；所述附属装置包括机器人控制柜12、淬火电源16、淬火介质罐17、PC机柜18、冷水机19、冷却水箱20。

在一较佳实施例中，所述附属装置还包括磁性过滤器和水气板，以用于冷却水的过滤；并且所述底板的标高高于地面，其通过楼梯与地面衔接，并通过防水围栏为外面隔离，以防止模具在淬火过程中被污染。

将上述模具淬火装置应用于模具淬火生产线上，龙门天吊行走轴中间有足够的空间安置淬火模具和防水围栏以及机器人控制柜等各类附属设备，模具可从上方吊入，机器人随行走轴移动，可对最大5m×2.5m的工件进行淬火，并且设立感应库，根据不同的淬火部位，定制形状不一的感应器。热处理中的温度、速度、感应距离等通过编程进行控制，并通过淬火冷却液和淬火电源的控制，实现完全机器人化的均匀表面感应淬火工艺。

与现有技术中的移动部件为工件相比，本实用新型所述的模具淬火装置将移动部件转为机器人本体，其负载重量从20000KG降至1200KG左右，只有原负载重量的6％，同时简化了行走轴的构造，有效节省成本。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。