鼓式刹车片热压成型生产线用双横移桁架机械手的制作方法

本发明涉及一种鼓式刹车片热压成型生产线用双横移桁架机械手，属于机械技术领域。

背景技术：

鼓式刹车热压成型过程中目前采取人工操作或自动的上料工序，且均是单机生产，未形成自动化生产线，这样生产效率低、人工成本高，且工人在高温高粉尘环境下工作，不利于身体健康。另一方面，采用手工装填隔板，隔板与模具型腔四周的间隙较大，造成鼓式刹车片的成型精度低，后续加工量增加。通过采用机械手代替了部分人工操作，实现自动上料、装填隔板等操作。但是由于鼓式刹车热压成型的工艺需要，机械手的悬臂需要伸入热压机的内部，悬臂长度至少850mm，如果将悬臂轴做成一根，其长度太长，旋转的半径大，不仅容易发生碰撞干涉，而且运动速度也慢，且刚度差，不稳定。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种鼓式刹车片热压成型生产线用双横移桁架机械手，可以实现鼓式刹车片生产过程中多种功能需求下对机械手的运动要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种鼓式刹车片热压成型生产线用双横移桁架机械手，

包括：

两组y1轴定梁组件；

由y1轴定梁组件支撑并可沿y1轴定梁组件轴向运动的x轴动梁组件；

可沿x轴动梁组件轴向运动的z轴基座组件、z轴机械臂组件和y2轴动梁组件；

其中，

z轴机械臂组件穿过z轴基座组件并可在z轴基座组件内运动，同时由z轴基座组件带动沿x轴动梁组件轴向运动；

y2轴动梁组件设置在z轴机械臂组件的下端；y2轴动梁组件可相对z轴机械臂组件运动。

进一步地，x轴动梁组件相对y1轴定梁组件的运动、z轴基座组件相对x轴动梁组件的运动、z轴机械臂组件相对y2轴动梁组件的运动均采用一设置在自身上的电机驱动的齿轮和设置在相对运动对象上的齿条相互啮合传动实现。

进一步地，所述z轴基座组件内包括一由电机驱动的齿轮，所述z轴机械臂组件中包括与所述齿轮相啮合运动的齿条，通过齿条与齿轮的啮合传动实现z轴机械臂组件在z轴基座组件内运动。

进一步地，所述z轴机械臂组件中包括一由固定在y2轴连接板上的电机驱动的齿轮，y2轴动梁组件中包括沿y2轴动梁设置的齿条，通过齿条与齿轮的啮合传动实现y2轴动梁组件相对于z轴机械臂组件运动。

进一步地，所述y2轴动梁组件中的下导轨上设置有可沿下导轨运动的w轴滑板，

在y2轴动梁的内腔中设置有同步带传动系统，同步带传动系统包括分别设置在y2轴动梁内腔两端的两个同步带轮和连接两个同步带轮的同步齿形带；

y2轴动梁的两侧开有轴向切口，定固定夹一端与y2轴连接板固定连接，另一端穿过切口与y2轴动梁内腔中的同步齿形带的一侧固定连接；动固定夹一端与w轴滑板固定连接，另一端穿过切口与y2轴动梁内腔中的同步齿形带的另一侧固定连接。

进一步地，所述w轴滑板上设置一由旋转气缸驱动转动的转盘。

进一步地，y2轴动梁内腔两端的两个同步带轮中，其中一个同步带轮的轮轴与y2轴动梁固定连接，另一个同步带轮的轮轴通过张紧块与y2轴动梁位置可调节地连接。

进一步地，所述张紧块固定在y2轴动梁上，张紧块的两个端面设置有可对应容纳另一个同步带轮轮轴两端在其中调节的长孔；

张紧块的端面侧面设置有通孔，张紧螺钉穿过所述通孔与所述的另一个同步带轮轮轴螺纹副连接。

进一步地，所述x轴动梁组件包括一x轴动梁，所述x轴动梁沿长度方向开设有中空的可容纳z轴机械臂组件的切槽。

本发明所达到的有益效果：

本发明提供一种鼓式刹车片热压成型生产线用双横移桁架机械手，可以实现鼓式刹车片生产过程中多种功能需求下对机械手的运动要求。多台热压机配置1台桁架机械手，由桁架机械手负责各台热压机在鼓式刹车片生产过程中的供料、喷涂脱模剂、刮平填料、成品取出、装填隔板等操作，提高了运动速度、减少了操作时间，还可以缩短运动空间、避免干涉。

附图说明

图1桁架机械手的轴测图；

图2图1桁架机械手的i处放大图；

图3图1桁架机械手的ii处放大剖切图；

图4x轴动梁的三维模型；

图5图1桁架机械手的ⅲ处放大剖切图；

图中：

51-立柱；52-y1轴定梁组件；53-x轴动梁组件；54-z轴基座组件；55-z轴机械臂组件；56-y2轴动梁组件；

5201-支撑梁；5202-y1轴定梁；5203-y1轴齿条；5204-y1轴导轨。

5301-x轴动梁；53011-切槽；5302-x轴导轨；5303-x轴齿条；5304-y1轴电机；5305-连接板；5306-电机固定板；5307-y1轴滑座；5308-y1轴齿轮；

5401-x轴滑座；5402-电机固定板；5403-x轴电机；5404-x轴齿轮；5405-z轴电机；5406-z轴齿轮；5407-z轴基座；

5501-z轴机械臂；5502-z轴导轨；5503-z轴齿条；5504-y2轴电机；5505-y2轴连接板；5506-y2轴齿轮；

5601-y2轴动梁；56011-切口；5602-定固定夹；5603-y2轴齿条；5604-y2轴导轨；5605-同步齿形带；5606-动固定夹；5607-张紧块；5608-固定块；5609-同步带传动系统；5610-张紧螺钉；5611-w轴导轨；5612-w轴滑板；5613-旋转气缸；56131-转盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本方案的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本实施例中的桁架机械手具有x、y、z轴三个方向的直线运动，还具有绕z轴的旋转运动，即w轴。

鼓式刹车片生产过程中，x轴负责对不同的热压机进行操作，而y轴负责对热压机的供料、装填隔板、成品推至输送线等操作，因此y轴的行程较长，约2000mm，且要悬臂伸入热压机的内部，悬臂长度至少850mm，如果将y轴做成一根，其长度太长，绕z轴旋转的半径大，不仅容易发生碰撞干涉，而且运动速度也慢，因此本发明设计了两根串联的y1、y2轴来实现双横移运动，既可以提高运动速度、减少操作时间，也可以缩短运动空间、避免干涉。因此该桁架机械手为五轴机械手。

在鼓式刹车片生产过程中，桁架机械手具有夹持料斗、装填隔板、取出成品、喷涂脱模剂、刮平填料的功能。如果设计多台机械手来完成这些功能，不仅机械手之间容易发生干涉，而且制造成本高、应用推广难；如果使用一台机械手来完成这些功能，机械手的末端工具像通常的方法设计成可旋转的多个手爪，则末端工具的尺寸和重量大，会对整个桁架结构尤其悬臂梁的强度和刚度要求提高，也导致运动速度降低。本发明设计了一种可分离式的供料装置，供料装置在宽度方向的尺寸、夹持方式和结构上，都与模具隔板保持一致，这样就可以设计一副机械手末端夹具来实现夹持料斗、装填隔板、取出成品的操作，同时将刮平填料的机构集成到供料装置上为一体。

如图1、图2所示，桁架机械手主要由立柱51、y1轴定梁组件52、x轴动梁组件53、z轴基座组件54、z轴机械臂组件55、y2轴动梁组件56组成。支撑梁5201两端分别与垂直固定在地面上的立柱51的上端固定连接，y1轴定梁5202固定安装在支撑梁5201的上方，两组y1轴导轨5204和一组y1轴齿条5203平行地固定在y1轴定梁5202内。

x轴动梁组件53包括x轴动梁5301、连接板5305、y1轴滑座5307等，x轴动梁5301通过连接板5305与y1轴滑座5307固定连接，y1轴滑座5307的底面与两组y1轴导轨5204的滑块滑动连接，y1轴电机5304通过电机固定板5306固定在y1轴滑座5307上，y1轴电机5304安装的y1轴齿轮5308与y1轴定梁组件52内的y1轴齿条5203啮合，y1轴电机5304驱动x轴动梁组件左右运动，构成y1轴。x轴动梁5301内平行地固定有两组x轴导轨5302和一组x轴齿条5303。

结合图3、图4、图5所示，z轴基座组件54包括x轴滑座5401、z轴基座5407等，x轴滑座5401的底面与x轴导轨5302的滑块滑动连接，x轴电机5403通过电机固定板5402固定在x轴滑座5401，x轴电机5403上安装的x轴齿轮5404与x轴齿条5303啮合传动，驱动z轴基座组件54前后运动，构成x轴。

z轴基座5407有多块板件固定连接成上下开口的腔体，z轴基座5407的底板与x轴滑座5401固定连接，其前侧板上固定安装有z轴电机5405，z轴机械臂组件55竖直安放在z轴基座5407的腔体内，z轴机械臂5501的左右两侧面沿臂长方向平行地固定有z轴导轨5502，z轴导轨5502的滑块固定在z轴基座5407的内侧板上，z轴机械臂5501可以相对于z轴基座5407竖直滑动，z轴机械臂5501的前侧面沿臂长方向固定有z轴齿条5503，与固定安装在z轴电机5405上的z轴齿轮5406啮合传动，驱动z轴机械臂组件55竖直运动，构成z轴。在x轴动梁5301的底面沿动梁长度方向开有切槽53011，如图4所示，z轴机械臂组件55可以在切槽53011内沿动梁长度方向移动而不受干涉（将z轴机械臂安装在x轴动梁的中间，其目的是z轴机械臂位于x轴动梁5301的中间，左右结构对称，提高z轴机械臂的稳定性）。

y2轴动梁组件56包括y2轴动梁5601、w轴滑板5612、旋转气缸5613、同步带传动系统5609等，y2轴动梁5601的上表面平行地固定有两组y2轴导轨5604和一组y2轴齿条5603，y2轴导轨5604的滑块与固定安装在z轴机械臂5501的下端面的y2轴连接板5505固定连接，y2轴电机5504固定连接在y2轴连接板5505上，安装在y2轴电机5504输出端的y2轴齿轮5506与y2轴齿条5603啮合传动，驱动y2轴动梁组件56左右方向运动，形成y2轴。

y2轴动梁5601的下表面也平行地固定有两组w轴导轨5611，导轨的滑块与w轴滑板5612固定连接，在y2轴动梁5601的内腔沿高度方向安装有同步带传动系统5609，一端同步带轮轴通过固定块5608与y2轴动梁5601固定连接，另一端通过张紧块5607与y2轴动梁5601固定连接，张紧螺钉5610穿过张紧块5607的端面通孔与同步带轮轴螺纹副连接，张紧螺钉5610可以对同步齿形带5605进行张紧。

y2轴动梁5601的前后两侧均开有切口56011，定固定夹5602一端与y2轴连接板5505固定连接，另一端穿过切口56011与同步齿形带5605的一侧固定连接；动固定夹5606一端与w轴滑板5612固定连接，另一端穿过切口56011与同步齿形带5605的另一侧固定连接，当y2轴动梁5601相对于z轴机械臂5501向右运动时，能够驱动同步齿形带5605转动，因同步齿形带5605在定固定夹5602处不运动，则对侧的同步齿形带5605和固定连接在其上的动固定夹5606将以两倍的速度也向右运动，从而动固定夹5606驱动w轴滑板5612相对于y2轴动梁5601以两倍的速度向右滑动，类似于动滑轮传动一样，当y2轴动梁5601从z轴机械臂5501的左侧运动到最右端时，w轴滑板5612也运动到y2轴动梁5601的最右端，反之亦然，初始位置时w轴滑板5612和y2轴动梁5601的中间位置均位于z轴机械臂5501下方端板的正中。w轴滑板5612的运动就构成了与y2轴动梁5601相反方向运动的-y2轴，该轴为非独立轴，由y2轴控制。

w轴滑板5612固定连接有旋转气缸5613的缸体，旋转气缸5613能够带动固定安装在其转盘56131的末端夹具6旋转180度，构成w轴。

该桁架机械手为六轴五联动机械手（有六个运动轴，其中五个轴可以单独运动或同时运动），在横向设置有y1轴和y2轴两根轴，具有双横移功能，其目的有两个：一是末端夹具要伸入热压机的内部，横向（即y向）悬臂较长，且行程也大，避免使用单根y轴在对对侧热压机操作需要左右调向时，因回转半径太大而发生干涉，该双轴设置时，y2轴从一端横移到另一端即可实现对横梁的左右调向，而不需要对横梁旋转，节省横移时间；二是横向行程大（注：双侧达4米），横向操作多、横移动作频繁，双轴设置能够使y1、y2轴同时横向移动，可以缩短时间，保证生产节拍。

该桁架机械手能够在刹车片全自动热压成型生产线的不同热压机之间进行前后、上下、左右移动，实现鼓式刹车片热压成型生产过程中的供料、取出成品、装填模具隔板的功能需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。