一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种机械手的加工工艺，尤指一种持续性制造部件并装配部件的一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，主要包括：1）选模：选取示教性机械手的关节连接部的成型模具；2）浇铸成型：将熔融铝合金液通过高压高速浇注到模具中以成型关节连接部；3）传输成型件：将关节连接部成型件通过密封传输道传送到开放工作室；4）冲孔：分别对各成型件进行板层冲孔后传输或整体输送；5）抛光：采用铝合金磁力抛光设备对成型件抛光?清洗?脱脂?除毛刺?水洗并沥干；6）组装：装配关节连接部、动力装置与执行部件为一体；7）检测：对完成装配的机械手进行控制及性能检测；本发明通过逐步加工、处理、装配等工序以快速成型为示教性机械手。
【专利说明】
一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种机械手的加工工艺，尤指一种持续性制造部件并装配部件的一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺。
【背景技术】
[0002]传统的机械手成型加工一般将加工与装配分开作业，当批量完成零部件加工后，集中收集零部件再转移到组装位置以完成装配工作，虽精度要求高，但加工过程耗时长，工序复杂，转移零部件时其加工成型设备需要暂停工作以实施转移工作，因此使得一个完整的成型工作耗时更长，工作效率也相对较低，不利于工业加工生产的长远发展。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明旨在公开一种机械手的加工工艺，尤指一种持续性制造部件并装配部件的一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，示教性机械手主要包括控制系统、动力装置、关节连接部和执行部件，其特征在于，所述的成型工艺主要包括以下步骤:
1)选模:选取所述示教性机械手的关节连接部的成型模具，关节连接部主要包括通过动力装置从底部往上依次连贯相接的圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部，分别选取旋转底座腔型模具、长臂部板型模具、肘部板型模具、摆臂部板型模具为成型模具，各模具的成型腔分别与各关节连接部形状匹配；
2)浇铸成型:在封闭工作室内，根据不同部件设置有独立的熔炼炉，通过熔炉熔炼铝合金液，然后将熔融铝合金液通过高压高速浇注到选取的模具中以成型关节连接部，压铸成型为成型件并脱模后传送出封闭工作室之外；
3)传输成型件:当关节连接部完成成型加工后，将关节连接部成型件传送到封闭工作室外的开放工作室中，封闭工作室通过密封传输道连接至开放工作室处，传输道的两端分别设置有独立控制的隔离闸门，其中一隔离闸门设置在成型件传输出口始端，另一隔离闸门设置在成型件传输出口末端；当始端隔离闸门打开时，关闭末端隔离闸门，成型件从出口始端传送到密封传输道内部，然后关闭始端隔离闸门，再打开末端隔离闸门，将成型件从密封传输道内部传输到出口末端以外，同时，封闭工作室内部维持浇铸成型的工作状态，以此在线输出成型件；
4)冲孔:在开放工作室中设置工作流水线，工作流水线衔接在密封传输道的末端，工作流水线的第一工位线包括四个并行的冲孔加工线，四冲孔加工线实现同时加工与传输，分别对关节连接部的圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部的进行板层冲孔后传输或整体输送，从而形成安装孔、铰接口或连接口，然后传输到下一工位；
5)抛光:完成冲孔加工的关节连接部成型件传输到抛光工位，抛光工位采用铝合金磁力抛光设备，通过抛光设备对成型件依次进行抛光-清洗-脱脂-除毛刺-水洗并沥干的工序后将成型件传输到组装线；
6)组装:组装线衔接在抛光工位以接收成型件，同时组装线上储存有动力装置与执行部件从而装配关节连接部、动力装置与执行部件为一体，主要包括以下小步:
a、圆环旋转底座设置在底部并与其动力装置驱动安装，同时圆环旋转底座上方轴向连接配件转轴与输力法兰盘；
b、一对关节长臂部通过一对连接耳安装在输力法兰盘之上，连接耳竖直固定连接在输力法兰盘之上，关节长臂部活动安装在连接耳上；
C、关节肘部铰接在关节长臂部的末端，而末端摆臂部、执行部件依次活动连接在关节肘部、末端摆臂部的末端；
d、分别装配关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部和执行部件的动力装置形成驱动运动的连接关系；
7)检测:对完成装配的示教性机械手进行模拟动态试验，以进行控制检测与性能检测。
[0005]在所述步骤I)中，所选取的长臂部板型模具、肘部板型模具、摆臂部板型模具为碳素工具钢模具或者合金结构钢模具，旋转底座腔型模具为高速工具钢模具或者合金工具钢模具。
[0006]在所述步骤2)中，根据部件硬度与运动强度要求，压铸成型为圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部的铝合金熔融液的组分含量分别为:
圆环旋转底座成型为圆环柱体，主要由铝77-89份、铜3.1-5.3份、硅5.8-6.4份、镁2.8-
3.2份、锌1.5-1.9份、锰1.5-2.0份、钛0.5-1.1份、铬0.31-0.47份、镍0.15-0.35份和钒
0.07-0.28份组成；
关节长臂部成型为宽度渐变的长板状摇摆臂，主要由铝79-91份、铁5.5-6.7份、硅3.1-3.9份、镁1.7-2.1份、锌0.5-1.7份、锰1.9-2.5份、钛0.09-0.23份和镍0.07-0.21 份组成；关节肘部成型为铰接在关节长臂部与末端摆臂部之间的扭转式肘关节，主要由铝77-89份、铜2.3-3.3份、铁2.1-2.9份、硅2.1-3.1份、镁0.9-1.9份、锌0.5-1.7份、铬0.07-0.21份和锶0.07-0.21份组成；
末端摆臂部成型为宽度均等的长板状摇摆臂，主要由铝79-91份、铜2.3-2.9份、硅2.1-
2.5份、铁I.9-2.3份、锌0.9-1.7份、锰0.9-1.7份、钛0.07-0.19份和铬0.07-0.19份组成。
[0007]所述的执行部件为连接在关节连接部末端以输出动作的执行手抓，执行手抓为铸造碳钢材质，通过压铸加工成型零部件然后将零部件装配为整体而成。
[0008]所述的控制系统与动力装置电性连接并设有示教语音系统，示教语音系统根据示教性机械手执行动作而输出语音信息。
[0009]本发明的有益效果体现在:本发明实现制造与组装一线化简易成型，通过依次加工、处理、装配等工序逐步完成所需部件及部件的组装以快速成型为示教性机械手整体。本发明以铝合金为主要材质，就不同关节连接部所需要的硬度要求而采用不同的金属成分以形成铝合金铸件，材料应用广泛、加工成本低，而且其部件硬度与工作强度尤其适用于示范性场所或者教学性场所，同时也便于一般搬运或加工场合使用，同时本发明的关节连接部在完成制造后通过密封传输道传输，无需暂停制造加工工作，使其在线加工时亦能往外传输成型件，从而保证了加工及装配的效率；因而本发明的加工工艺适用范围广、加工成本低，而且成型效率高。
【具体实施方式】
[0010]下面详细说明本发明的【具体实施方式】:
一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，示教性机械手主要包括控制系统、动力装置、关节连接部和执行部件，所述的成型工艺主要包括以下步骤:
1)选模:选取所述示教性机械手的关节连接部的成型模具，关节连接部主要包括通过动力装置从底部往上依次连贯相接的圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部，分别选取旋转底座腔型模具、长臂部板型模具、肘部板型模具、摆臂部板型模具为成型模具，各模具的成型腔分别与各关节连接部形状匹配；
2)浇铸成型:在封闭工作室内，根据不同部件设置有独立的熔炼炉，通过熔炉熔炼铝合金液，然后将熔融铝合金液通过高压高速浇注到选取的模具中以成型关节连接部，压铸成型为成型件并脱模后传送出封闭工作室之外；在封闭工作室内时，首先在所选模具中涂覆脱模料然后再进行注模加工，当熔炼炉完成铝合金液熔炼为成型部件时，在熔炼炉外、封闭工作室内完成脱模后再传出封闭工作室之外;脱模方法可采用温差法脱模；
3)传输成型件:当关节连接部完成成型加工后，将关节连接部成型件传送到封闭工作室外的开放工作室中，封闭工作室通过密封传输道连接至开放工作室处，传输道的两端分别设置有独立控制的隔离闸门，其中一隔离闸门设置在成型件传输出口始端，另一隔离闸门设置在成型件传输出口末端；当始端隔离闸门打开时，关闭末端隔离闸门，成型件从出口始端传送到密封传输道内部，然后关闭始端隔离闸门，再打开末端隔离闸门，将成型件从密封传输道内部传输到出口末端以外，同时，封闭工作室内部维持浇铸成型的工作状态，以此在线输出成型件；由于封闭工作室内、外气压不同，因此二者之间传输成型件时需在保证封闭工作室处于完全封闭的状态，通过两个隔离闸门即可保证封闭工作室的气压不受影响，亦可维持封闭工作室内的在线工作，同时还可以将成型件成功传送出来；
4)冲孔:在开放工作室中设置工作流水线，工作流水线衔接在密封传输道的末端，工作流水线的第一工位线包括四个并行的冲孔加工线，四冲孔加工线实现同时加工与传输，分别对关节连接部的圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部的进行板层冲孔后传输或整体输送，从而形成安装孔、铰接口或连接口，然后传输到下一工位;所冲孔而成的安装孔、铰接口或连接口是用于关节连接部与其余部件连接，如动力装置或执行部件，亦需要通过辅助配件连接；
5)抛光:完成冲孔加工的关节连接部成型件传输到抛光工位，抛光工位采用铝合金磁力抛光设备，通过抛光设备对成型件依次进行抛光-清洗-脱脂-除毛刺-水洗并沥干的工序后将成型件传输到组装线；当采用的铝合金磁力抛光设备进行抛光工作时，可将多工序步骤集中为一体化抛光处理，完成一体化抛光处理之后将成型件通过夹具的定位作用与滑轨的传输作用传送至组装线；
6)组装:组装线衔接在抛光工位以接收成型件，移交时通过移载输送机架传递输送;同时组装线上储存有动力装置与执行部件从而装配关节连接部、动力装置与执行部件为一体，主要包括以下小步:
a、圆环旋转底座设置在底部并与其动力装置驱动安装，同时圆环旋转底座上方轴向连接配件转轴与输力法兰盘； b、一对关节长臂部通过一对连接耳安装在输力法兰盘之上，连接耳竖直固定连接在输力法兰盘之上，关节长臂部活动安装在连接耳上；
C、关节肘部铰接在关节长臂部的末端，而末端摆臂部、执行部件依次活动连接在关节肘部、末端摆臂部的末端；
d、分别装配关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部和执行部件的动力装置形成驱动运动的连接关系；
组装线依次为第一组装线、第二组装线、第三组装线、第四组装线、第五组装线和第六装配机构;第一组装线主要由圆环旋转底座传输道与配件夹具配合工作组成，在传输过程中将配件组装在圆环旋转底座上;第二组装线衔接在第一组装线的末端，主要由关节长臂部输出道、安装座与组合体输出道配合工作组成，关节长臂部输出道的出口与第一组装线的末端邻接，安装座设置在关节长臂部输出道出口与第一组装线末端的交接处，为组装关节长臂部输与圆环旋转底座的安装工位，安装完成后从组合体输出道传输到第三组装线处；第三组装线衔接在第二组装线之后通过匹配部件或组装体的传输道以将关节长臂部输、圆环旋转底座的组装体与关节肘部继续组装为一体;第四组装线、第五组装线依次衔接在第三组装线之后，并依照前述的工作配合方式依次将末端摆臂部、执行部件与第三组装线的组装体组装为整体;最后在第六装配机构中将各个动力装置安装在组装体内的各个部件上；
7)检测:对完成装配的示教性机械手进行模拟动态试验，以进行控制检测与性能检测。
[0011]在所述步骤I)中，所选取的长臂部板型模具、肘部板型模具、摆臂部板型模具为碳素工具钢模具或者合金结构钢模具，旋转底座腔型模具为高速工具钢模具或者合金工具钢模具；
在所述步骤2)中，根据部件硬度与运动强度要求，压铸成型为圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部的铝合金熔融液的组分含量分别为:
圆环旋转底座成型为圆环柱体，主要由铝77-89份、铜3.1-5.3份、硅5.8-6.4份、镁2.8-
3.2份、锌1.5-1.9份、锰1.5-2.0份、钛0.5-1.1份、铬0.31-0.47份、镍0.15-0.35份和钒
0.07-0.28份组成；
关节长臂部成型为宽度渐变的长板状摇摆臂，主要由铝79-91份、铁5.5-6.7份、硅3.1-3.9份、镁1.7-2.1份、锌0.5-1.7份、锰1.9-2.5份、钛0.09-0.23份和镍0.07-0.21 份组成；关节肘部成型为铰接在关节长臂部与末端摆臂部之间的扭转式肘关节，主要由铝77-89份、铜2.3-3.3份、铁2.1-2.9份、硅2.1-3.1份、镁0.9-1.9份、锌0.5-1.7份、铬0.07-0.21份和锶0.07-0.21份组成；
末端摆臂部成型为宽度均等的长板状摇摆臂，主要由铝79-91份、铜2.3-2.9份、硅2.1-2.5份、铁I.9-2.3份、锌0.9-1.7份、锰0.9-1.7份、钛0.07-0.19份和铬0.07-0.19份组成。
[0012]所述的执行部件为连接在关节连接部末端以输出动作的执行手抓，执行手抓为铸造碳钢材质，通过压铸加工成型零部件然后将零部件装配为整体而成，其中的零部件还包括指关节和指关节连接结构等。
[0013]所述的控制系统与动力装置电性连接并设有示教语音系统，示教语音系统根据示教性机械手执行动作而输出语音信息;所述的示教语音系统包括执行语音信息、操作指引语音信息、误操作反馈语音信息，示教语音系统根据动力装置的运程及时通过语音反馈至控制系统中，同时控制系统的控制方案亦通过示教语音系统输出语音提示，以双向信号传输。
[0014]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，示教性机械手主要包括控制系统、动力装置、关节连接部和执行部件，其特征在于，所述的成型工艺主要包括以下步骤: 1)选模:选取所述示教性机械手的关节连接部的成型模具，关节连接部主要包括通过动力装置从底部往上依次连贯相接的圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部，分别选取旋转底座腔型模具、长臂部板型模具、肘部板型模具、摆臂部板型模具为成型模具，各模具的成型腔分别与各关节连接部形状匹配； 2)浇铸成型:在封闭工作室内，根据不同部件设置有独立的熔炼炉，通过熔炉熔炼铝合金液，然后将熔融铝合金液通过高压高速浇注到选取的模具中以成型关节连接部，压铸成型为成型件并脱模后传送出封闭工作室之外； 3)传输成型件:当关节连接部完成成型加工后，将关节连接部成型件传送到封闭工作室外的开放工作室中，封闭工作室通过密封传输道连接至开放工作室处，传输道的两端分别设置有独立控制的隔离闸门，其中一隔离闸门设置在成型件传输出口始端，另一隔离闸门设置在成型件传输出口末端；当始端隔离闸门打开时，关闭末端隔离闸门，成型件从出口始端传送到密封传输道内部，然后关闭始端隔离闸门，再打开末端隔离闸门，将成型件从密封传输道内部传输到出口末端以外，同时，封闭工作室内部维持浇铸成型的工作状态，以此在线输出成型件； 4)冲孔:在开放工作室中设置工作流水线，工作流水线衔接在密封传输道的末端，工作流水线的第一工位线包括四个并行的冲孔加工线，四冲孔加工线实现同时加工与传输，分别对关节连接部的圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部的进行板层冲孔后传输或整体输送，从而形成安装孔、铰接口或连接口，然后传输到下一工位； 5)抛光:完成冲孔加工的关节连接部成型件传输到抛光工位，抛光工位采用铝合金磁力抛光设备，通过抛光设备对成型件依次进行抛光-清洗-脱脂-除毛刺-水洗并沥干的工序后将成型件传输到组装线； 6)组装:组装线衔接在抛光工位以接收成型件，同时组装线上储存有动力装置与执行部件从而装配关节连接部、动力装置与执行部件为一体，主要包括以下小步: a、圆环旋转底座设置在底部并与其动力装置驱动安装，同时圆环旋转底座上方轴向连接配件转轴与输力法兰盘； b、一对关节长臂部通过一对连接耳安装在输力法兰盘之上，连接耳竖直固定连接在输力法兰盘之上，关节长臂部活动安装在连接耳上； C、关节肘部铰接在关节长臂部的末端，而末端摆臂部、执行部件依次活动连接在关节肘部、末端摆臂部的末端； d、分别装配关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部和执行部件的动力装置形成驱动运动的连接关系； 7)检测:对完成装配的示教性机械手进行模拟动态试验，以进行控制检测与性能检测。2.根据权利要求1所述的一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，其特征在于，在所述步骤I)中，所选取的长臂部板型模具、肘部板型模具、摆臂部板型模具为碳素工具钢模具或者合金结构钢模具，旋转底座腔型模具为高速工具钢模具或者合金工具钢模具。3.根据权利要求1所述的一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，其特征在于，在所述步骤2)中，根据部件硬度与运动强度要求，压铸成型为圆环旋转底座、关节长臂部、关节肘部、末端摆臂部的铝合金熔融液的组分含量分别为: 圆环旋转底座成型为圆环柱体，主要由铝77-89份、铜3.1-5.3份、硅5.8-6.4份、镁2.8-3.2份、锌1.5-1.9份、锰1.5-2.0份、钛0.5-1.1份、铬 0.31-0.47 份、镍0.15-0.35 份和钒0.07-0.28份组成； 关节长臂部成型为宽度渐变的长板状摇摆臂，主要由铝79-91份、铁5.5-6.7份、硅3.1-3.9份、镁1.7-2.1份、锌0.5-1.7份、锰1.9-2.5份、钛0.09-0.23份和镍0.07-0.21 份组成；关节肘部成型为铰接在关节长臂部与末端摆臂部之间的扭转式肘关节，主要由铝77-89份、铜2.3-3.3份、铁2.1-2.9份、硅2.1-3.1份、镁0.9-1.9份、锌0.5-1.7份、铬0.07-0.21份和锶0.07-0.21份组成；末端摆臂部成型为宽度均等的长板状摇摆臂，主要由铝79-91份、铜2.3-2.9份、硅2.1-2.5份、铁I.9-2.3份、锌0.9-1.7份、锰0.9-1.7份、钛0.07-0.19份和铬0.07-0.19份组成。4.根据权利要求1所述的一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，其特征在于，所述的执行部件为连接在关节连接部末端以输出动作的执行手抓，执行手抓为铸造碳钢材质，通过压铸加工成型零部件然后将零部件装配为整体而成。5.根据权利要求1所述的一种示教性机械手制造与组装一体化的成型工艺，其特征在于，所述的控制系统与动力装置电性连接并设有示教语音系统，示教语音系统根据示教性机械手执行动作而输出语音信息。
【文档编号】B23P21/00GK105965210SQ201610460523
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】黄泳波, 陈海彬, 孙振忠, 郭建文
【申请人】东莞理工学院, 东莞市三喜智能机器人有限公司