[发明专利]粉末冶金齿轮自动精密整型机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手，特别是一种粉末冶金齿轮自动精密整型机械手，属于冲压设备自动送料技术领域。

背景技术

粉末冶金齿轮具有生产成本低、自润滑和大批量生产的特点，在摩托车、电动工具、汽车等领域得到了广泛应用。粉末冶金齿轮在烧结以后由于热变形作用，齿轮的尺寸产生了变化，形成了误差（基节误差和齿形误差）；烧结以后的齿轮误差大小与齿轮原料组织成分和烧结工艺有关。

目前国内的粉末冶金齿轮热变形比国外大，需要对烧结以后的齿轮用模具进行精密整形，使齿轮满足使用要求。齿轮精密整形工作目前都由人工完成，即由操作者将齿轮放到整形模具的下冲模上，然后启动冲床用上冲模完成整形工序。粉末冶金齿轮精密整形工作不仅劳动强度大，而且容易发生工伤事故；而国外的粉末冶金齿轮在烧结后则没有精整工序。

冲床机械手的应用不仅能提高生产效率，而且可以极大降低工伤事故发生的风险。冲床机械手应用机器人技术，采用单自由度关节（转动副或移动副）构成串联机构。根据实际应用需要，在末端构件上安装传感器（例如接近开关），并应用人工智能技术，使机械手具有一定的智能操作特征。典型的冲床机械手有2R二次元移送机械手、3R三次元移送机械手、单机多工位机械手和独立伺服中介机械手等。这些机械手通常采用气动或电机驱动方式，能实现精确的送料动作，位置正负误差为0.1-0.2mm；物料的抓取采用真空吸盘、电磁吸盘和夹钳。真空吸盘和电磁吸盘适用于板料的抓取和释放，现有的通用夹钳无法抓取齿轮类的物料。粉末冶金齿轮精整所用的是40吨以下的小型冲床，而通用机械手体积大，运动空间过大，难以在精整机上应用。

粉末冶金齿轮自动精密整型机械手是一种专用的送料机械手，除了满足实现送料功能和精确的中心点定位精度以外，还需要满足齿轮的齿向定位；目前的冲床机械手夹钳没有齿轮的齿向定位功能。齿轮抓取原理可以应用图像处理技术，这是该问题的一个研究方向。但由于未能解决齿轮齿向定位精度问题，因此图像处理方法并未在实际中应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可取代人工操作工序，实现粉末冶金齿轮精整工序的自动化的粉末冶金齿轮自动精密整型机械手。

为了实现上述的技术目的，本发明应用机器人技术设计一种3自由度的串联机械臂。该机械臂由一个回转副、两个直线导轨移动副组成；齿轮物料由震动输送机连续送至机械手抓取位置，机械手抓取齿轮并快速定位和定向，通过回转运动送至下冲模上方，然后通过垂直方向的直线运动把齿轮压入下冲模口部。抓取部位采用V形结构和齿条结构设计，V形结构确定齿轮中心位置，齿条结构确定齿轮的齿向。机械手的结构设计特点保证了可以调节与模具中心的距离，以及通过微调齿条相对V形槽左右位置调节抓取齿轮的指向。

机械手关节采用导电塑料电位计作为角位移或线位移传感器，微处理器采用DSP2812芯片。设计回转分辨率小于1密位，直线运动分辨率小于0.1mm；应用人工智能技术，使机械手具有传感器状态检测、齿轮抓取状态判断和冲压状态控制等智能行为；应用触摸屏通过串口通信实现机械手的操作控制。

具体的技术方案为：一种粉末冶金齿轮自动精密整型机械手，包括回转部分和抓取部分，所述回转部分与抓取部分之间通过接口件连接，其中：

所述回转部分包括伺服电机和谐波传动机构的波发生器，伺服电机带动谐波传动机构的波发生器，谐波传动机构通过柔轮输出减速运动，柔轮带动轴组件输出机械手的回转运动，所述轴组件连接有确定回转运动绝对位置的转角传感器，轴组件上还连接有圆形臂，所述圆形臂的端部连接有接口件；

所述抓取部分包括接口支架，接口支架通过接口件与回转部分连接，所述接口支架上设置有第一直线电机，第一直线电机带动第一滑动支架在竖直方向运动，所述第一滑动支架上连接有连接座和支座，所述支座的一端连接有V形爪；所述连接座上固定有第二直线电机，第二直线电机带动第二滑动支架在水平方向运动，第二滑动支架上连接有由两齿以上的标准齿条构成齿形爪。齿轮的抓取是采用V形爪和齿形爪的相对直线运动方法，这种方法不仅能可靠抓取齿轮，而且能精确确定齿轮的中心位置和齿向。

所述回转部分包括底座，所述底座上连接有连接套筒，转角传感器设置在连接套筒内，连接套筒上连接有轴系座，所述轴组件设置在轴系座内，其两端通过角接触球轴承固定，转角传感器的转动部分与轴组件的下端相连接；所述连接套筒上连接有支撑套筒，所述轴组件上部深入到支撑套筒内，在支撑套筒内，轴组件上部通过标准涨套与过渡连接件连接，过渡连接件与谐波传动机构的柔轮固定连接。