专利名称：应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人，具体是涉及应用于发动机气门电镦热锻成型工序的 机器人，主要应用在发动机气门生产行业，用于发动机气门电镦和气门热锻成型两道工序 之间气门工件的加工工位变换。
背景技术：
发动机气门是汽车发动机关键零部件之一，对发动机的性能和寿命有重要的影 响。热锻是在金属再结晶温度以上进行的锻压，提高坯料的温度能改善金属的塑性， 有利于提高工件的内在质量，使之不易开裂，高温下还能减小金属的变形抗力，降低所需锻 压机的吨位。热锻模在金属塑性成形过程中起着十分重要作用。电镦是一种局部镦粗工艺，它利用工件自身的电阻热使工件部分金属进入塑性状 态，同时再施加一定镦粗力，工件局部被镦粗，随着变形的发展，材料在头部聚集，形成“蒜 头”。发动机气门从棒料到成型，需经过电镦、锻压机热锻、机加等工序。当前在国内多 数企业电镦完成后发动机气门毛坯滑落到落料槽，并由人工实现锻压机发动机气门毛坯的 上料以及热锻成型发动机气门的落料操作。当前的发动机气门电镦热锻成型生产存在以下 问题(1)发动机气门生产工作环境恶劣；(2)锻压机热锻工序气门上下料危险；(3)电镦 完成后发动机气门夹取时间不稳定。采用人工将电镦完成的发动机气门夹取到锻压机，完 全依靠工人的直觉，导致进入锻压机模腔的气门毛坯温度不一致。
实用新型内容本实用新型的目的就是克服上述不足问题，提供一种应用于发动机气门电镦热锻 成型工序的机器人，它能够完成发动机气门电镦工序和气门热锻成型工序之间气门工件的 加工工位变换。实现本实用新型的目的的技术方案是一种应用于发动机气门电镦热锻成型工序 的机器人，其特征在于包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、 腰部伺服电机、第一腰部减速器、第二腰部减速器小齿轮和第二腰部减速器大齿轮机构；腰 部支架包括连接盘、大臂支撑板和小臂支撑板；在连接盘上端分别安装了大臂支撑板和小 臂支撑板；第二腰部减速器大齿轮机构包括外圈紧固件，第二腰部减速器转盘轴承外圈、第 二腰部减速器转盘轴承内圈、内圈紧固件和定位环；第二腰部减速器转盘轴承外圈通过外 圈紧固件与连接盘连接，第二腰部减速器转盘轴承内圈通过内圈紧固件固结在底座上，定 位环安放于第二腰部减速器转盘轴承内圈的内部，与底座固接；第一腰部减速器与第二腰 部减速器小齿轮固结，第二腰部减速器小齿轮与第二腰部减速器转盘轴承外圈齿轮相互啮 合，腰部伺服电机与第一腰部减速器连接；大臂伺服电机与大臂减速器连接，大臂减速器安装在大臂支撑板上，大臂减速器与大臂连接，大臂为空心圆柱钢管；小臂伺服电机与小臂减速器连接，小臂减速器安装在小 臂支撑板上，小臂减速器与小臂驱动杆连接，小臂驱动杆通过轴承与拉杆连接，拉杆通过轴 承与夹紧小臂的夹紧件连接，小臂是一根空心圆柱形钢管；大臂与大臂U型支架连接，大臂 U型支架与小臂夹紧块连接，小臂夹紧块夹紧小臂；小臂前端通过法兰盘连接着绕小臂轴 线旋转的手腕；手腕为空心圆柱形钢管，手腕的空心圆柱形钢管内设有手腕减速器和手腕 伺服电机，手腕减速器和手腕伺服电机连接，手腕减速器连接一个做俯仰运动的手部，手部 上设有手部减速器与手部伺服电机，手部减速器前端安装可更换的手指，手指为V字形。为进一步实现本实用新型的目的，所述腰部支架还包括加强筋，大臂支撑板和小 臂支撑板通过加强筋固定在连接盘上。所述大臂伺服电机与大臂减速器优选通过螺钉连接。所述大臂减速器1优选通过法兰与大臂连接。所述小臂减速器优选通过法兰与小臂驱动杆连接。所述大臂优选通过焊接与大臂U型支架连接。所述大臂U型支架优选通过螺栓与小臂夹紧块连接。所述小臂夹紧块优选通过螺钉夹紧小臂。所述大臂、小臂驱动杆、拉杆和小臂组成一个平行四边形。上述的应用于气门电镦热锻成型工序的机器人中，手指的收缩和张开实现气门的 夹取和松放，根据所述的手指空间位置和手指空间姿态，可以实现空间不同位置的气门夹 取和放置，完成气门电镦热锻成型工序中气门工件的加工工位变换。本实用新型与现在技术相比有如下优点(1)可根据生产需要、发动机气门的形状，更换机器人手部上的手指，提高了机器 人的灵活性。(2)由于腰部采用转盘轴承结构，腰部可以提供较大的扭矩与抗颠覆力。 (3)由于采用机器人夹取发动机气门配合电镦热锻成型生产，保证了发动机气门 夹取时间的一致，确保了进入下道工序的发动机气门表面温度的一致。
图1是本实用新型的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人的结构示意 图，图中示出1-大臂减速器；2-大臂伺服电机；3-大臂；4-小臂；5-手腕；6-手部；7-手 指；8法兰盘；9-小臂夹紧块；10-大臂U型支架；11-拉杆；12小臂减速器；13小臂伺服电 机；14-小臂驱动杆；15-腰部；16底座。图2是腰部结构示意图，图中示出，15-1-腰部支架；15-2-腰部减速器2 ； 15-3-腰 部减速器1 ；15-4-腰部伺服电机；15-1-1-小臂支撑板；15-1-2-大臂支撑板；15_1_3_加强 筋；15-1-4-连接盘。图3是腰部结构剖面示意图，图中示出，15-5-1-外圈紧固件；15-5-2-第二腰 部减速器转盘轴承外圈；15-5-3-第二腰部减速器转盘轴承内圈；15-5-4-内圈紧固件; 15-5-5-定位环。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1、2、3所示，一种应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，包括底座 16、腰部15、大臂3、小臂4、手腕5和手部6 ；腰部15包括腰部支架15_1、腰部伺服电机 15-4、第一腰部减速器15-3、第二腰部减速器小齿轮15-2和第二腰部减速器大齿轮机构 15-5 ；腰部支架15-1由连接盘15-1-4、大臂支撑板15_1_2、小臂支撑板15_1_1和加强筋 15-1-3组成；在连接盘15-1-4上端分别安装了大臂支撑板15-1-2和小臂支撑板15_1_1， 大臂支撑板15-1-2和小臂支撑板15-1-1通过加强筋15-1-3固定在连接盘15_1_4上。 第二腰部减速器大齿轮机构15-5包括外圈紧固件15-5-1，第二腰部减速器转盘轴承外圈 15-5-2，第二腰部减速器转盘轴承内圈15-5-3，内圈紧固件15_5_4和定位环15_5_5 ；第二 腰部减速器转盘轴承外圈15-5-2通过外圈紧固件15-5-1与连接盘15-1-4连接，第二腰部 减速器转盘轴承内圈15-5-3通过内圈紧固件15-5-4固结在底座16上，定位环15_5_5安 放于第二腰部减速器转盘轴承内圈的内部，与底座16固接。第一腰部减速器15-3与第二 腰部减速器小齿轮15-2固结，第二腰部减速器小齿轮15-2与第二腰部减速器转盘轴承外 圈15-5-2齿轮相互啮合，腰部伺服电机15-4与第一腰部减速器15-3连接。腰部伺服电机 15-4带动第一腰部减速器15-3，第一腰部减速器15-3再带动第二腰部减速器小齿轮15_2， 第二腰部减速器小齿轮15-2带动第二腰部减速器转盘轴承外圈15-5-2，第二腰部减速器 转盘轴承外圈15-5-2带动腰部支架15-1旋转。大臂伺服电机2与大臂减速器1通过螺钉连接，大臂减速器1安装在大臂支撑板 15-1-2上，大臂减速器1通过法兰与大臂3连接，大臂3为空心圆柱钢管。小臂伺服电机 13与小臂减速器12连接，小臂减速器12安装在小臂支撑板15-1-1上，小臂减速器12通 过法兰与小臂驱动杆14连接，小臂驱动杆14通过轴承与拉杆11连接，拉杆11通过轴承与 夹紧小臂4的夹紧件连接，小臂4是一根空心圆柱形钢管。大臂3通过焊接与大臂U型支 架10连接，大臂U型支架10通过螺栓与小臂夹紧块9连接，小臂夹紧块9通过螺钉夹紧小 臂4 ；大臂3、小臂驱动杆14、拉杆11和小臂4组成一个平行四边形。小臂4前端通过法兰 盘8连接着绕小臂4轴线旋转的手腕5 ；手腕5为空心圆柱形钢管，与手臂钢管连接；手腕 5的管型壳体内设有手腕减速器和手腕伺服电机，手腕减速器和手腕伺服电机连接，手腕减 速器连接一个做俯仰运动的手部6，手部6上设有手部减速器与手部伺服电机，手部减速器 前端安装可更换的手指7，手指7形如V字形。通过腰部15旋转、大臂3和小臂4绕腰部15的转动以及手腕5绕小臂4轴线的 旋转从而带动手部6前端的手指7实现发动机气门夹取和放置，完成发动机气门电镦热锻 成型工序中气门工件的加工工位变换。工作时，通过腰部15旋转、大臂3和小臂4绕腰部15的转动实现手指不同的空间 位置，通过手腕5绕小臂4轴线的旋转和手部6的俯仰运动形成手指不同的空间姿态，所述 的空间位置和空间姿态确定了手指能到达目标位置，同时通过手指的收缩和张开实现气门 的夹取和松放，从而可以实现机器人对空间不同位置的气门工件的夹取和放置，完成发动 机气门电镦热锻成型工序中气门工件的加工工位变换。本实用新型中手指的运动采用气动 控制方式，通过控制气流实现手指收缩和张开的速度。
权利要求应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在于包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，所述腰部包括腰部支架、腰部伺服电机、第一腰部减速器、第二腰部减速器小齿轮和第二腰部减速器大齿轮机构；腰部支架包括连接盘、大臂支撑板和小臂支撑板；在连接盘上端分别安装了大臂支撑板和小臂支撑板；第二腰部减速器大齿轮机构包括外圈紧固件，第二腰部减速器转盘轴承外圈、第二腰部减速器转盘轴承内圈、内圈紧固件和定位环；第二腰部减速器转盘轴承外圈通过外圈紧固件与连接盘连接，第二腰部减速器转盘轴承内圈通过内圈紧固件固结在底座上，定位环安放于第二腰部减速器转盘轴承内圈的内部，与底座固接；第一腰部减速器与第二腰部减速器小齿轮固结，第二腰部减速器小齿轮与第二腰部减速器转盘轴承外圈齿轮相互啮合，腰部伺服电机与第一腰部减速器连接；大臂伺服电机与大臂减速器连接，大臂减速器安装在大臂支撑板上，大臂减速器与大臂连接，大臂为空心圆柱钢管；小臂伺服电机与小臂减速器连接，小臂减速器安装在小臂支撑板上，小臂减速器与小臂驱动杆连接，小臂驱动杆通过轴承与拉杆连接，拉杆通过轴承与夹紧小臂的夹紧件连接，小臂是一根空心圆柱形钢管；大臂与大臂U型支架连接，大臂U型支架与小臂夹紧块连接，小臂夹紧块夹紧小臂；小臂前端通过法兰盘连接着绕小臂轴线旋转的手腕；手腕为空心圆柱形钢管，手腕的空心圆柱形钢管内设有手腕减速器和手腕伺服电机，手腕减速器和手腕伺服电机连接，手腕减速器连接一个做俯仰运动的手部，手部上设有手部减速器与手部伺服电机，手部减速器前端安装可更换的手指，手指为V字形。
2.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述腰部支架还包括加强筋，大臂支撑板和小臂支撑板通过加强筋固定在连接盘上。
3.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述大臂伺服电机与大臂减速器通过螺钉连接。
4.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述大臂减速器(1)通过法兰与大臂连接。
5.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述小臂减速器通过法兰与小臂驱动杆连接。
6.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述大臂通过焊接与大臂U型支架连接。
7.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述大臂U型支架通过螺栓与小臂夹紧块连接。
8.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述小臂夹紧块通过螺钉夹紧小臂。
9.根据权利要求1所述的应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，其特征在 于所述大臂、小臂驱动杆、拉杆和小臂组成一个平行四边形。
专利摘要本实用新型公开了应用于发动机气门电镦热锻成型工序的机器人，包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕和手部，第二腰部减速器转盘轴承外圈通过外圈紧固件与连接盘连接，第二腰部减速器转盘轴承内圈通过内圈紧固件固结在底座上，定位环安放于第二腰部减速器转盘轴承内圈的内部，与底座固接；第一腰部减速器与第二腰部减速器小齿轮固结，第二腰部减速器小齿轮与第二腰部减速器转盘轴承外圈齿轮相互啮合，腰部伺服电机与第一腰部减速器连接；通过腰部旋转、大臂和小臂绕腰部的转动以及手腕绕小臂轴线旋转，带动手部前端的手指，实现发动机气门夹取和放置，完成发动机气门电镦热锻成型工序中气门工件的加工工位变换，取代工人劳动实现生产自动化。
文档编号B25J9/02GK201645484SQ20102012094
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者刘铨权, 张惠洪, 朱火美, 李伟光, 莫名韶, 蒲洪彬, 许阳钊, 谢汝炘 申请人:华南理工大学;清远新大南方机械装备制造有限公司