轨道用高强度铝合金型材的制作方法

1.本发明涉及一种铝合金型材，特别涉及一种高强度铝合金型材，属于工业型材领域。


背景技术：

2.随着社会日新月异的发展，工业铝型材的材料性能和加工工艺越来越成熟，在众多工业领域发挥着越来越重要的作用，尤其在工业4.0及中国智能制造的大背景下，中国已经成为全球的制造中心，正向智能和高端化发展，但是目前国内的机器人行走轴，包括地面行走轴、侧挂行走轴、底挂行走轴、高架行走轴、桁架机械手等的结构普遍采用钢材焊接或螺接而成，存在重量大，成本高，生产周期长和可扩展性差等缺点。机器人行走轴和桁架机械手在自动化领域发挥着越来越重要的作用，重要性不言而喻，但随着全球钢材价格的节节攀升，人工成本的持续走高，寻找替代解决方案刻不容缓。


技术实现要素：

3.本发明轨道用高强度铝合金型材公开了新的方案，采用具有增强结构性能的轻量化设计的铝合金型材方案，解决了现有同类产品采用钢结构以及焊接或螺接方式带来的重量大、成本高，结构性能有待优化的问题。
4.本发明轨道用高强度铝合金型材包括底部基板、顶部横筋、左部竖筋、右部竖筋，底部基板、顶部横筋、左部竖筋、右部竖筋围成周向封闭的中空型材结构，中空型材结构的空腔内设有型腔分隔肋，型腔分隔肋与顶部横筋、左部竖筋、右部竖筋围成周向封闭的上型腔，型腔分隔肋与底部基板、左部竖筋、右部竖筋围成周向封闭的下型腔。
5.进一步，本方案的底部基板的底面中部设有沿型材长度方向延伸的型材安装定位槽，型材安装定位槽与定位块配合定位。
6.进一步，本方案的底部基板的底面上设有若干沿型材长度方向延伸的型材固定槽坑，型材固定槽坑与滑块螺母、螺钉配合固定型材。
7.进一步，本方案的底部基板的底面上设有若干沿型材长度方向延伸的辅助安装v形基准线。
8.进一步，本方案的顶部横筋的顶面上设有沿型材长度方向延伸的线性导轨安装槽，线性导轨安装槽包括底部的线性导轨安装面、两侧的线性导轨定位面，线性导轨安装面上设有沿型材长度方向延伸的线性导轨安装固定槽坑，线性导轨安装固定槽坑与滑块螺母配合固定线性导轨安装槽内的线性导轨。
9.进一步，本方案的左部竖筋的外侧的上部设有若干沿型材长度方向延伸的型材拼接槽坑，型材拼接槽坑与滑块螺母配合拼接型材。
10.进一步，本方案的左部竖筋的外侧的上部设有沿型材长度方向延伸的齿条安装槽，齿条安装槽包括齿条安装平面、齿条安装定位侧面，齿条安装平面上设有沿型材长度方向延伸的齿条安装固定槽坑，齿条安装固定槽坑与滑块螺母配合固定齿条安装槽内的齿
条。
11.进一步，本方案的左部竖筋的外侧的下部设有沿型材长度方向延伸的直线导轨安装槽，直线导轨安装槽包括直线导轨安装侧面、直线导轨安装定位平面，直线导轨安装侧面上设有沿型材长度方向延伸的直线导轨安装固定槽坑，直线导轨安装固定槽坑与滑块螺母配合固定直线导轨安装槽内的直线导轨。
12.进一步，本方案的右部竖筋的外侧的中部设有沿型材长度方向延伸的t型连接块安装槽，t型连接块安装槽内设有t型连接块，t型连接块的外侧上设有内螺纹孔，t型连接块通过内螺纹孔与外部的地轨行走轴或桁架机械手安装连接。
13.更进一步，本方案的右部竖筋的外侧上还设有若干沿型材长度方向延伸的连接安装槽坑，连接安装槽坑通过滑块螺母与外部的地轨行走轴或桁架机械手安装连接。
14.本发明轨道用高强度铝合金型材采用具有增强结构性能的轻量化设计的铝合金型材方案，具有重量轻、成本低，结构性能增强的特点。
附图说明
15.图1是轨道用高强度铝合金型材的轴测示意图。
16.图2是轨道用高强度铝合金型材的截面示意图。
17.其中，1是底部基板，11是型材安装定位槽，12、13是型材固定槽坑，14、15是辅助安装v形基准线，2是顶部横筋，21是线性导轨安装面，22、23是线性导轨定位面，24是线性导轨安装固定槽坑，3是左部竖筋，31、32是型材拼接槽坑，33是齿条安装平面，34是齿条安装定位侧面，35是齿条安装固定槽坑，36是直线导轨安装侧面，37是直线导轨安装定位平面，38是直线导轨安装固定槽坑，4是右部竖筋，41、43是连接安装槽坑，42是t型连接块安装槽，5是上型腔，6是下型腔，7是型腔分隔肋。
具体实施方式
18.如图1所示，本发明轨道用高强度铝合金型材包括底部基板、顶部横筋、左部竖筋、右部竖筋，底部基板、顶部横筋、左部竖筋、右部竖筋围成周向封闭的中空型材结构，中空型材结构的空腔内设有型腔分隔肋，型腔分隔肋与顶部横筋、左部竖筋、右部竖筋围成周向封闭的上型腔，型腔分隔肋与底部基板、左部竖筋、右部竖筋围成周向封闭的下型腔。上述方案采用具有增强结构性能的轻量化设计的铝合金型材方案，采用铝型材代替目前机器人行走轴和桁架机械手的钢结构，成本优势明显，采用轻量化设计，制造安装方便，优化的截面形状、合理的受力结构比同外形钢结构的强度和刚性更强，具有重量轻、成本低，结构性能增强的特点。
19.为了实现型材的安装定位，如图2所示，本方案的底部基板的底面中部设有沿型材长度方向延伸的型材安装定位槽，型材安装定位槽与定位块配合定位。
20.为了实现型材的安装固定，如图2所示，本方案的底部基板的底面上设有若干沿型材长度方向延伸的型材固定槽坑，型材固定槽坑与滑块螺母、螺钉配合固定型材。
21.为了满足安装时的辅助要求，如图2所示，本方案的底部基板的底面上设有若干沿型材长度方向延伸的辅助安装v形基准线。
22.为了满足线性导轨的安装要求，如图2所示，本方案的顶部横筋的顶面上设有沿型
材长度方向延伸的线性导轨安装槽，线性导轨安装槽包括底部的线性导轨安装面、两侧的线性导轨定位面，线性导轨安装面上设有沿型材长度方向延伸的线性导轨安装固定槽坑，线性导轨安装固定槽坑与滑块螺母配合固定线性导轨安装槽内的线性导轨。
23.为了满足型材延长拼接的要求，如图2所示，本方案的左部竖筋的外侧的上部设有若干沿型材长度方向延伸的型材拼接槽坑，型材拼接槽坑与滑块螺母配合拼接型材。
24.为了满足齿条的安装要求，如图2所示，本方案的左部竖筋的外侧的上部设有沿型材长度方向延伸的齿条安装槽，齿条安装槽包括齿条安装平面、齿条安装定位侧面，齿条安装平面上设有沿型材长度方向延伸的齿条安装固定槽坑，齿条安装固定槽坑与滑块螺母配合固定齿条安装槽内的齿条。
25.为了满足直线导轨的安装要求，如图2所示，本方案的左部竖筋的外侧的下部设有沿型材长度方向延伸的直线导轨安装槽，直线导轨安装槽包括直线导轨安装侧面、直线导轨安装定位平面，直线导轨安装侧面上设有沿型材长度方向延伸的直线导轨安装固定槽坑，直线导轨安装固定槽坑与滑块螺母配合固定直线导轨安装槽内的直线导轨。
26.为了满足型材与外部地轨行走轴或桁架机械手的安装要求，如图2所示，本方案的右部竖筋的外侧的中部设有沿型材长度方向延伸的t型连接块安装槽，t型连接块安装槽内设有t型连接块，t型连接块的外侧上设有内螺纹孔，t型连接块通过内螺纹孔与外部的地轨行走轴或桁架机械手安装连接。基于以上方案，为了加强安装连接的稳定性，如图2所示，本方案的右部竖筋的外侧上还设有若干沿型材长度方向延伸的连接安装槽坑，连接安装槽坑通过滑块螺母与外部的地轨行走轴或桁架机械手安装连接。利用t型连接块与滑块螺母同时与外部地轨行走轴或桁架机械手安装连接，增强了安装连接的牢固性。
27.本方案公开了一种轨道用高强度铝合金型材，替代目前的钢结构，如图2所示，轨道用高强度铝合金型材包括底部基板1、顶部横筋2、左部竖筋3、右部竖筋4、上型腔5、下型腔6和型腔分隔肋7。底部基板1中央位置有型材安装定位槽11，型材安装定位槽11两边分别有型材固定槽坑12和型材固定槽坑13，型材固定槽坑12、13的外侧有辅助安装v形基准线14和辅助安装v形基准线15。顶部横筋2上有线性导轨安装面21、线性导轨定位面22、线性导轨定位面23和线性导轨安装面21下部的线性导轨安装固定槽坑24。左部竖筋3有位于上部的型材拼接槽坑31和型材拼接槽坑32，位于中部的齿条安装平面33，齿条安装平面33右侧的设有齿条安装定位侧面34，齿条安装平面33下部留有齿条安装固定槽坑35，位于下部的直线导轨安装侧面36下部设有直线导轨安装定位平面37，直线导轨安装侧面36右侧留有直线导轨安装固定槽坑38。右部竖筋4有位于上部的连接安装槽坑41，位于中部的t型连接块安装槽42，位于底部的连接安装槽坑43。上型腔5位于型材的上部，用于减轻型材上部的重量并保证型材壁厚和强度，下型腔6位于型材的下部，用于减轻型材下部的重量并保证型材壁厚和强度，型腔分隔肋7把型材内腔分为上下两部分。
28.底部基板1中央位置有型材安装定位槽11，型材安装定位槽11两边分别有型材固定槽坑12和型材固定槽坑13，型材固定槽坑12、13的外侧有辅助安装v形基准线14和辅助安装v形基准线15。型材安装定位槽11用于该型材安装时的左右方向定位，定位块插入型材安装定位槽11内。型材固定槽坑12和型材固定槽坑13用于固定该型材，型材固定槽坑12、13中穿入滑块螺母，用螺钉固定。辅助安装v形基准线14、15为型材安装时的辅助线。
29.顶部横筋2有一个线性导轨安装面21、线性导轨定位面22、线性导轨定位面23和一
个线性导轨安装固定槽坑24。线性导轨安装面21用于安装线性导轨。左侧的线性导轨定位面22用于线性导轨的左定位，右侧的线性导轨定位面23用于线性导轨的右定位。线性导轨安装固定槽坑24内安装滑块螺母，用于线性导轨的安装固定。
30.左部竖筋3有位于上部的型材拼接槽坑31和型材拼接槽坑32，位于中部的齿条安装平面33，齿条安装平面33右侧设有齿条安装定位侧面34，齿条安装平面33下部设有齿条安装固定槽坑35，位于下部的直线导轨安装侧面36，直线导轨安装侧面36下部设有直线导轨安装定位平面37，直线导轨安装侧面36右侧设有直线导轨安装固定槽坑38。型材拼接槽坑31和型材拼接槽坑32内用于安装滑块螺母，用于型材长度拼接时的固定。齿条安装平面33用于安装齿条，齿条安装平面33右侧的齿条安装定位侧面34用于安装齿条时的定位，齿条安装平面33下部的齿条安装固定槽坑35内安装滑块螺母，用于齿条的安装固定。直线导轨安装侧面36用于安装直线导轨，直线导轨安装侧面36下部的直线导轨安装定位平面37用于安装直线导轨时的定位，直线导轨安装侧面36右侧的直线导轨安装固定槽坑38内安装滑块螺母，用于直线导轨的安装固定。
31.右部竖筋4有位于上部的连接安装槽坑41，位于中部的t型连接块安装槽42，位于底部的连接安装槽坑43。t型连接块安装槽42内部可插入连接块，连接块上有预先加工的内螺纹孔。上部的连接安装槽坑41和底部的连接安装槽坑43内安装滑块螺母，和连接块上的内螺纹孔一起用作安装地轨行走轴或桁架机械手的两端极限硬限位。
32.上型腔5位于型材的上部，为封闭结构，一方面用于减轻型材上部的重量，另一方面还可保证型材上部的壁厚、强度和钢性。下型腔位6于型材的下部，为封闭结构，一方面用于减轻型材下部的重量，另一方面还可保证型材下部的壁厚、强度和钢性。型腔分隔肋7把型材内腔分为上型腔5和下型腔6两部分，同时增加该型材的整体强度和刚性，具体是，型腔分隔肋7的一端连接左部横筋3的直线导轨安装固定槽坑38的底部，型腔分隔肋7的另一端连接右部竖筋4的t型连接块安装槽的底部，从而增强了左部横筋3的直线导轨安装处，包括直线导轨安装侧面36和直线导轨安装定位平面37的强度和刚性。
33.基于以上公开的技术内容，本方案具有以下特点：
⑴
采用铝型材代替目前机器人行走轴和桁架机械手的钢结构，成本优势明显；
⑵
采用轻量化设计，制造安装方便，缩短生产周期；
⑶
优化的截面形状，合理的受力结构，比同外形钢结构强度和刚性更强；
⑷
截面尺寸紧凑，降低场地面积限制和机械人行走轴的高度；
⑸
标准化的型材设计，库存便利，解决订单高峰期的生产压力问题；
⑹
拼接方便，切割和拼接长度无限制，扩展性强。
34.本方案采用铝合金材质，所有牌号的铝合金材质，无论国内还是国外牌号，都在本方案的范围内。本方案公布了一种最优的截面形状，在其发明思想基础上，删除、增加或修改该型材截面特征的实例都在本方案范围内。本方案的直线导轨和齿条固定采用滑块螺母，通过修改槽坑形状采用国标、欧标或自制弹性螺母、t型螺母、方块螺母等型材固定件，均在本方案范围内。本方案对型材长度无限制，任意长度的型材都在本方案范围内。本方案不限于应用于机械人行走轴和桁架机械手上，在其它领域的应用也在本方案范围内。
35.本方案公开的形状、结构，除特别说明外，均可以采用本领域公知的通用、惯用的方案实现。本方案轨道用高强度铝合金型材并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。