CN102430663A - 一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，该机械手由配对手指运动组件和铝型材框架组成。配对手指运动组件由气缸驱动，带动驱动销在手指连接件的滑槽内滑动，从而给手指连接件提供动力。手指连接件的中段有旋转销，可以围绕旋转支架内的沉孔摆动，来完成手指的张开和闭合运动。旋转支架在铝型材上的安装位置可以根据该段钢板的宽度来随意调节，配对手指运动组件的数量和安装位置也可以根据钢板的长度来随意调节。因此，该机械手可以用于热冲压过程中一定尺寸范围内钢板的抓取和落料，特别是能适用于不规则钢板。此外，本发明还采用了一定的控制措施，来减少高温钢板转移过程中的局部温降和变形。

Description

一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手
技术领域
本发明涉及一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，属于热冲压成形领域。
背景技术
热冲压成形技术是将板料加热到九百多度高温，再迅速转移到具有冷却功能的模具上进行成形淬火，得到超高强度成形件的一种工艺。超高强钢成型件近来年发展迅速，特别在汽车行业，具有减轻车重和提高安全性的双重作用。
在热冲压自动化生产线上，需要将加热后的高温钢板从出料台迅速由自动上料机器人转移到冲压机模具上，而机械手爪是机器人尤为关键的部分。传统冲压工艺的钢板上料装置主要采用吸盘吸取，由于吸取的是钢板表面，因此可适用于不规则形状，不同大小的坯料。对于热冲压上料来说，钢板的温度在950°C左右，目前国内外的耐高温真空吸盘和电磁铁均不能满足这个温度要求，不能用于热冲压自动化上料。此外，高温状态的钢板强度低，易变性，抓取钢板的过程中要确保钢板变形小，这就需要在钢板周围均匀分布，多点受力来抓取，同时尽量减少抓取高温钢板过程中与钢板接触的局部温降。目前高温钢板抓取机械手较少，国外热冲压生产线上主要采用方法是用手指分布在钢板周围，通过抓和提的方式完成坯料抓取，这种方法对于矩形坯料钢板来说较易实现，然而，对于异性、不规则坯料，手指的分布和同步运动较难实现。国外的解决方案都是针对坯料形状做的专用机械手，使用范围较窄，成本高。国内热冲压自动化技术起步晚，目前尚没有成熟的高温钢板抓取机械手爪，也没有能适用于一定尺寸范围内不同大小、不规则形状钢板的机械手爪。
发明内容
本发明提供一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，目的是在热冲压过程中，把高温钢板从加热炉出料台转移到模具型面，通过调整各手指旋转支架在铝型材上的安装位置来适应一定尺寸范围内的不规则钢板的抓取。同时在转移过程中，尽量减少高温钢板的变形和局部温降。
本发明的上述目的是这样实现的，综合附图说明如下：
本发明提供一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，该手爪由若干组配对手指运动组件9构成，配对手指运动组件9的数量和安装位置根据具体坯料尺寸决定。手指连接件7的中段有一个旋转销，可以绕旋转支架摆动。采用结构紧凑的短气缸充当动力源，气缸头部安装一个驱动销，通过在手指连接件7上端滑槽内的滑动，转变气缸驱动力的方向，来使手指连接件摆动。手指连接件7的下端有凹槽，用于安装陶瓷手指时候的定位和固定，同时也可以保护脆性较强的陶瓷手指8。抓取钢板之前，气缸缸杆伸出，驱动销向下运动带动手指旋转，可以将末端手指张开并抬起一定的高度。高温钢板通过热冲压辊底炉下料台传送到手爪下面并定位，气缸收缩，带动手指旋转闭合，实现高温钢板的平衡抓取。运行到模具上面落料时，通过气缸让手指再次张开便可以使高温钢板平稳精确的落到模具定位销范围内。
本发明提供一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，提出了一种在辊底炉出料台抓取高温钢板的方法。特殊之处在于：
1、 通过调整各个配对手指运动组件中旋转支架在铝型材框架上的安装位置，用来调节该段抓取的宽度，使其能够适用于规则以及不规则形状钢板的抓取。
2、 通过定位销在气缸支架的滑动槽，限定气缸的上端行程，用来控制手指连接件在闭合抓取钢板的时候的末端位置，使手指在牢固抓取钢板的同时，减少对钢板的挤压变形。通过气缸座在气缸支架上的安装位置，来控制气缸的下端行程，是工作过程中不撞击铝型材支架。
3、 抓取手指由不锈钢连接件和陶瓷手指组合，不锈钢连接件的凹槽可以使陶瓷手指固定的同时保护陶瓷手指，补偿陶瓷材料的易脆性，同时陶瓷件和高温钢板接触，对钢板造成的局部温降较小。
4、 若采用手指水平夹取的方式，需要先抬高机械手的高度，待高温钢板通过辊底炉出料台滑送到机械手正下端时，机械手向下运动再水平夹取。而采用手指旋转的方式，可以使手指的开口变大的同时抬高手指末端，不用抬高机械手高度，高温钢板便可通过。手指在旋转闭合的过程中向中间和下两个方向运动，便可实现高温钢板的抓取，省时方便。
附图说明：
图1 配对手指运动组件示意图
图2 机械手爪组装图
图3 手指连接件
图4 机械手爪柔性调节示意图
图5 抓取不规则钢板示意图
其中：1.旋转支架  2.旋转支架底座  3.气缸支架  4.气缸座  5.气缸  
6.驱动销  7.手指连接件  8.陶瓷手指  9.配对手指运动组件  10.铝型材框架
11.不规则高温钢板坯料
具体实施方式：
下面结合附图所示进一步说明本发明的内容及其具体实施方式。
如图3所示，该手爪由若干组配对手指运动组件9构成，配对手指运动组件9的数量和安装位置根据具体坯料尺寸决定。如图1所示，气缸支架2固定在铝型材框架上，气缸支架上有长孔，便于安装气缸底座4，采用结构紧凑的短气缸充当动力源，气缸头部安装一个驱动销，用来驱动手指的开合摆动。手指连接件7的中段有一个旋转销，嵌在旋转支架1和旋转支架底座上的孔内，气缸连接件7可以通过旋转销摆动。手指连接件7的上端有一段滑槽，与气缸连接的驱动销正好可以通过在滑槽内的滑动，转变气缸驱动力的方向，来使手指连接件摆动。手指连接件7的下端有凹槽，用于安装陶瓷手指时候的定位和固定，同时也可以保护脆性较强的陶瓷手指8。
抓取钢板之前，气缸缸杆伸出，驱动销向下运动带动手指旋转，可以将末端手指张开并抬起一定的高度。高温钢板通过热冲压辊底炉下料台传送到手爪下面并定位，气缸收缩，带动手指旋转闭合，实现高温钢板的平衡抓取。运行到模具上面落料时，通过气缸让手指再次张开便可以使高温钢板平稳精确的落到模具定位销范围内。
该机械手柔性可调的功能主要通过以下方法来实现：1.铝型材框架的凹槽可以满足任何位置的安装，通过调节配对手指运动组件中旋转支架在铝型材框架上的安装位置，用来调节抓取的宽度，各个配对手指运动组件相对独立，在铝型材主框架上的安装位置也随意可调。可以根据钢板坯料的大小和形状来确定配对手指运动组件的数量和安装位置，使其能够适用于规则以及不规则形状钢板的抓取；2.通过调整气缸座在气缸支架上的安装位置，可以调节气缸的行程范围，以实现对手指张开角度。
以上是对一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手的具体说明，在具体的应用中，可以根据加工件的尺寸范围确定各个件的尺寸和规格。在热冲压实际生产中，对于矩形和其他规则板料可以采用两边对称分布手指的方式，较易实现。本发明对于热冲压过程中不规则高温钢板的上料中有极大的优势，此结构控制和调节简单，经济适用，应用范围广，具有重大的实际意义。

Claims (5)

1.一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，其特征在于：所述的机械手爪由配对手指运动组件（9）安装在铝型材框架（10）上组成；所述的配对手指运动组件（9）由旋转支架（1）、旋转支架底座（2）、气缸支架（3）、气缸座（4）、气缸（5）、驱动销（6）、手指连接件（7）、陶瓷手指（8）组成；所述的手指连接件（7）中段有一个突出的旋转销，嵌在旋转支架（1）和旋转支架底座（2）的沉孔内，手指连接件可以绕其摆动；所述的气缸（5）端部连接驱动销（6），驱动销可以在手指连接件（7）的滑槽内滑动来驱动手指连接件（7）的摆动。
2.根据权利要求1所述一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，其特征在于：气缸支架（3）通过螺栓和铝型材框架上的沟槽连接，安装位置根据高温钢板坯料的长度可随意调整。
3.根据权利要求1所述一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，其特征在于：旋转支架底座（2）通过螺栓和铝型材框架上的沟槽连接，安装位置根据高温钢板坯料的宽度可随意调整。
4.根据权利要求1所述一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，其特征在于：气缸支架（3）有长圆孔，气缸座（4）在长圆孔上的安装位置可以调节，用来控制气缸最下端的行程；气缸支架上有凹槽，限定驱动销运动的最高位置，从而控制手指的闭合角度，较少对高温钢板的挤压变形。
5.根据权利要求1所述一种抓取高温钢板的柔性可调式机械手，其特征在于：采用陶瓷手指（8）和高温钢板接触，手指连接件（7）采用不锈钢材料，连接部分有一沉槽，陶瓷手指（8）和其相扣连接，可以补偿陶瓷手指的易脆性，同时减少钢板的局部温降。
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