CN103143977B - 一种六工位自动换位机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六工位自动换位机械手， 其特征在于，包括六个工位，六个工位圆周布置，其中五个工位设有机械手（1），另外第六个工位不设有机械手（1）；本发明是面向单台多工位机床的换位机械手，提高了换位的可控性和精确性，结构紧凑、换位灵活可调，有很强的柔性和适用性。能更好的用于自动化生产。

Description

一种六工位自动换位机械手

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种六工位自动换位机械手。

背景技术

自动换位机械手应用于单台多工位机床，能够不断完成重复枯燥的工作、减轻人类劳动强度，从而提高劳动生产力、促进生产过程的机械化、自动化。目前的多工位换位机械手多采用工位直线布置，换位动作为直线换位，工件上升提出动作、工件下降放入动作多采用机械传动实现，加工过程中需要调节传动机构中的某些零部件来适应不同的工件，柔性不高，可操作性差。而且直线布置所占空间大，紧凑性不够。

发明内容

本发明目的是：针对目前多工位换位机械手存在的不足和当今单台多工位机床加工自动化的需要，提供一种由PLC控制、步进电机和液压驱动、工位圆周布置的六工位自动换位机械手，该机械手具有升降、旋转、伸缩功能，并能实现夹持高度可调、中间工位不定下料等功能。

本发明的技术方案是：

一种六工位自动换位机械手，其特征在于，包括六个工位，六个工位圆周布置，其中五个工位设有机械手，其中没有机械手的工位为第六工位下料工位，与下料装置相连的机械手所对应工位为不定下料工位；

包括工作台板，在工作台板的圆心位置设有中间立柱，所述工作台板上还包括底座，所述底座和中间立柱之间设有立柱铜套；工作台板上还放置有轴承，所述轴承上设有以中间立柱为中心旋转的旋转台；

所述旋转台上还设有让机械手调节夹持高度的上下运动机构；

所述旋转台上还设有让机械手前后伸缩的伸缩机构；

所述旋转台上还设有让机械手旋转更换工位的旋转机构。

进一步的，所述上下运动机构的主要部件构成如下：包括步进电机、联轴器、下轴承、丝杠螺母副、上轴承、机械手安装架、机械手支撑架、导柱支撑架、导柱；

步进电机固定在旋转台上，所述步进电机通过联轴器与丝杠螺母副相连，所述丝杠螺母副的上下两端分别用上轴承和下轴承固定，所述丝杠螺母副的螺母固定机械手安装架；机械手安装架在设有机械手的五个工位处安装有机械手支撑架，所述机械手支撑架上安装有导柱支撑架，所述导柱支撑架的高度可以在机械手支撑架上调节；所述导柱支撑架上设有两个通孔，通过该两个通孔安装了两个导柱，所述机械手放置在导柱上并可在导柱上滑动。

进一步的，所述伸缩机构的主要部件构成如下：包括前后伸缩气缸、加长轴、滑块、连杆；

上述机械手安装架在没有机械手的第六个工位安装有前后伸缩气缸，所述前后伸缩气缸通过加长轴与滑块连接；所述滑块通过连杆与五个工位的机械手连接。

进一步的，所述上轴承一端连接有上轴承安装座，在所述上轴承安装座和旋转台中间安装了两个大导柱，所述大导柱底部固定在旋转台上；所述大导柱在机械手安装架上下运动时起导向作用，在所述机械手安装架导柱孔内安有导柱铜套，所述导柱铜套通过螺钉固定在机械手安装架上，所述大导柱和导柱铜套构成滑动副。大导柱在导柱铜套里上下滑动配合性质为间隙配合。

进一步的，所述旋转机构的主要部件构成如下：包括钢板、销轴、气缸、气缸安装座；

进一步的，所述旋转机构的主要部件构成如下：包括钢板、销轴、气缸、气缸安装座；所述钢板的一端套在大导柱上，另一端通过销轴与气缸的气缸轴连接端铰链连接，所述气缸固定在气缸安装座上，所述气缸安装座固定在工作台板上。

进一步的，所述上下运动机构还包括两个连接片，所述机械手通过连接片固定在所述导柱支撑架上。

机械手在导柱上滑动主要是完成其伸缩动作，为中间下料提供可能。如果有中间下料的需求，则所对应工位的机械手则不通过连接片固定在导柱支撑架上，而是通过连杆与下料装置连接，然后剩余的机械手则通过连接片固定在导柱支撑架上。

进一步的，所述连杆采用两个弯连杆拼接而成，所述两个弯连杆的位置可以互相错动。

本发明可实现的功能：

机械手升降及升降距离调节功能：

机械手要适应不同高度的工件，从而机械手升降的高度应该软件可调，本发明采用选择电机—丝杠螺母结构，电机采用步进电机，这样通过控制控制器向步进电机驱动器发送的脉冲个数可以调节步进电机转动的圈数，从而可以通过丝杠螺母的传动方便地调节机械手上升和下降的高度。

机械手伸缩功能和中间工位不定下料功能

由于有的工件需要的工位可能少于六个，故本发明设置了中间不定下料工位。具体的工位可以由用户针对不同的工件设定。各工位机械手具有伸缩功能，不定下料工位所对应的机械手在不定下料装置的驱动下伸出下料。

本发明可以同时最大完成六个工件的拉伸，但一个新的待拉伸的工件需要从第一工位上料，顺时针依次经过第二工位，到最大的第六工位。工件完成第一工序拉伸后，依次被送到其他工位进行其他工序拉伸，形成波浪式顺次向前完成各道工序的拉伸任务。由于每个待加工的工件的工序总数不定，有的工件不需六次拉伸成型，而是需要五次或四次、三次等拉伸成型就足够了，因此六工位拉伸机需要设置中间下料工位，且中间下料工位不固定，所以又称为不定下料工位。

机械手夹持高度调节功能

机械手的夹持高度可以调节，以适应不同高度的工件。

机械手旋转换位功能

采用曲柄滑块传动方式，把滑块的直线运动转化成机械手的旋转运动，从而实现机械手的换位。

机械手收放功能

采用气缸—连杆的传动路线，实现机械手的收放功能，以夹紧和松开工件。

本发明优点是：

本发明是面向单台多工位机床的换位机械手，提高了换位的可控性和精确性，结构紧凑、换位灵活可调，有很强的柔性和适用性。能更好的用于自动化生产。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明俯视图；

图3是本发明旋转台结构图；

图4是本发明上下运动机构和机械手前后伸缩机构主视图；

图5是本发明上轴承安装板结构图；

图6是本发明D向剖视图；

图7是本发明机械手结构及其固定示意图；

图8是连杆结构示意图；

图9是本发明旋转机构剖视图；

图10是本发明旋转机构俯视图；

图11是本发明工件自动换位机构工作流程图；

图12是本发明大导柱和机械手安装架连接关系示意图。

其中：1、机械手，2、小立柱，3、工作台板，4、中间立柱，5、底座，6、立柱铜套，7、旋转台，8、轴承，9、步进电机，10、联轴器，11、下轴承，12、丝杠螺母副，13、前后伸缩气缸，15、加长轴，16、滑块，17、机械手安装架，18、机械手支撑架，19、导柱支撑架，20、导柱，21、支撑立柱，22、上轴承安装座，23、连杆，24、大导柱，25、连接片，26、钢板，27、销轴，28、气缸，29、气缸安装座，30、导柱铜套，231、弯连杆,31、第一工位，32、第二工位，33、第三工位，34、第四工位，35、第五工位，36、第六工位。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体工程的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

如图1所示，该发明安装在工作台板3上，以中间立柱4为旋转中心，并且机械手高度可以根据模具高度上下调整。

如图2所示，为了便于说明，对六个工位作出了标示，中间共有五个机械手，每个机械手对应一个加工工位，无机械手的工位定义为第六工位36，有机械手的顺时针依次为第一工位31、第二工位32，第三工位33，第四工位34，第五工位35。

如图3所示，机械手上下运动机构和旋转机构放置在可以旋转的旋转台7上。底座5固定在工作台板3上，底座5和中间立柱4之间有立柱铜套6,工作台板3上放置一个轴承8，旋转台7在轴承8上，因此旋转台7可以以中间立柱4为中心旋转。

如图4所示，机械手上下运动机构主要组成如下，在步进电机9固定在旋转台7上，步进电机9通过联轴器10与丝杠螺母副12相连。丝杠螺母副12上下两端各用上轴承14和下轴承11固定。丝杠螺母副12的螺母上固定了机械手安装架17，机械手安装架17上在没有机械手的工位上固定了一个前后伸缩气缸13，前后伸缩气缸13通过加长轴15与滑块16相连。在机械手安装架17上第一工位31至第五工位35处安装了机械手支撑架18，并且在机械手支撑架18上安装了导柱支撑架19，导柱支撑架19的高度可以在机械手支撑架18上调节，因此也调节了机械手的夹持高度。导柱支撑架19上有两个通孔，通过两个通孔安装了两个导柱20，机械手1放置在导柱上，可以在导柱上滑动。

如图5所示，在上轴承安装座22和旋转台7之间安装了两个大导柱24，大导柱24底部固定在旋转台上，同时，大导柱24在机械手安装架17上下运动时起导向作用。

如图12所示：在机械手安装架17导柱孔内安有两个导柱铜套30，导柱铜套30通过螺钉固定在机械手安装架17上，大导柱24在两个导柱铜套30中间，大导柱24和导柱铜套30构成滑动副，大导柱24在两个导柱铜套30里上下滑动配合性质为间隙配合。

如图6所示，在下料工位机械手处，机械手1与滑块16之间用连杆23连接。当前后伸缩气缸13带动滑块16上下运动时，机械手1即在导柱上前后滑动，从而完成下料动作。

如图7所示,为机械手的结构图。机械手当机械手1不需要下料时，为防止其在旋转时在导柱20上发生滑动，采用两个连接片25将机械手1固定于导柱支撑架19上。

机械手在导柱上滑动主要是完成其伸缩动作，为中间下料提供可能。如果有中间下料的需求，则所对应工位的机械手则不通过连接片25固定在导柱支撑架上，而是通过连杆23与下料装置连接，然后剩余的机械手则通过连接片25固定在导柱支撑架19上。

如图8所示，由于机械手高度随着模具高度变化而变化，为了适应不同高度的机械手，连接滑块16和机械手1的连杆23采用两个弯连杆231拼接而成，并且两个弯连杆231位置可以相互错动，从而可以调节连杆23的总长度。

如图9和图10所示，机械手旋转机构包括钢板26，钢板26的一端套在大导柱24上，另一端通过销轴27与气缸28的汽缸轴连接端铰链连接，气缸28固定在气缸安装座29上，气缸安装座29安装在工作台板3上。当气缸28的汽缸轴在两个死点之间前后运动时，旋转台7将完成60度顺时针和逆时针旋转，从而完成工件相邻工位之间的转换。

工件自动换位机构工作流程如图11所示。其中，工件自动换位机构自上零点下降H1后到达停止位置，此时夹产品机械手停止在模具两侧，等待机床加工产品；产品加工结束后，夹持机械手上升H2到达夹持产品的高度，夹持手闭合将产品夹住并提升H3高度，此时如果某些工位产品已经加工结束，下料气缸驱动相应的连接机构将需要下料的工位的机械手推至机床边缘，夹持手松开完成下料；下料结束后，工件换位机构旋转至下一工位将产品放入下一工位，待上下料机构送料结束后，再旋转至停止位置停止，等待下一次的加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种六工位自动换位机械手，其特征在于，包括六个工位，六个工位圆周布置，其中五个工位设有机械手(1)，另外第六个工位不设有机械手(1)；

包括工作台板(3)，在工作台板(3)的圆心位置设有中间立柱(4)，所述工作台板(3)上还包括底座(5)，所述底座(5)和中间立柱(4)之间设有立柱铜套(6)；工作台板(3)上还放置有轴承(8)，所述轴承(8)上设有以中间立柱(4)为中心旋转的旋转台(7)；

所述旋转台(7)上还设有让机械手(1)调节夹持高度的上下运动机构；

所述旋转台(7)上还设有让机械手(1)前后伸缩的伸缩机构；

所述旋转台(7)上还设有让机械手(1)旋转更换工位的旋转机构；

所述伸缩机构的主要部件构成如下：包括前后伸缩气缸(13)、加长轴(15)、滑块(16)、连杆(23)；

机械手安装架(17)在没有机械手(1)的第六个工位安装有前后伸缩气缸(13)，所述前后伸缩气缸(13)通过加长轴(15)与滑块(16)连接；所述滑块(16)通过连杆(23)与五个工位的机械手(1)连接。

2.根据权利要求1所述的六工位自动换位机械手，其特征在于，所述上下运动机构的主要部件构成如下：包括步进电机(9)、联轴器(10)、下轴承(11)、丝杠螺母副(12)、上轴承(14)、机械手安装架(17)、机械手支撑架(18)、导柱支撑架(19)、导柱(20)；

步进电机(9)固定在旋转台(7)上，所述步进电机(9)通过联轴器(10)与丝杠螺母副(12)相连，所述丝杠螺母副(12)的上下两端分别用上轴承(14)和下轴承(11)固定，所述丝杠螺母副(12)的螺母固定机械手安装架(17)；机械手安装架(17)在设有机械手(1)的五个工位处安装有机械手支撑架(18)，所述机械手支撑架(18)上安装有导柱支撑架(19)，所述导柱支撑架(19)的高度可以在机械手支撑架(18)上调节；所述导柱支撑架(19)上设有两个通孔，通过该两个通孔安装了两个导柱(20)，所述机械手(1)放置在导柱(20)上并可在导柱(20)上滑动。

3.根据权利要求2所述的六工位自动换位机械手，其特征在于，所述上轴承(14)一端连接有上轴承安装座(22)，在所述上轴承安装座(22)和旋转台(7)中间安装了两个大导柱(24)，所述大导柱(24)底部固定在旋转台(7)上；所述大导柱(24)在机械手安装架(17)上下运动时起导向作用；在所述机械手安装架(17)导柱孔内安有导柱铜套(30)，所述导柱铜套(30)通过螺钉固定在机械手安装架(17)上，所述大导柱(24)和导柱铜套(30)构成滑动副。

4.根据权利要求1所述的六工位自动换位机械手，其特征在于，所述旋转机构的主要部件构成如下：包括钢板(26)、销轴(27)、气缸(28)、气缸安装座(29)；

所述钢板(26)的一端套在大导柱(24)上，另一端通过销轴(27)与气缸(28)的气缸轴连接端铰链连接，所述气缸(28)固定在气缸安装座(29)上，所述气缸安装座(29)固定在工作台板(3)上。

5.根据权利要求2所述的六工位自动换位机械手，其特征在于，所述上下运动机构还包括两个连接片(25)，所述机械手(1)通过连接片(25)固定在所述导柱支撑架(19)上。

6.根据权利要求1所述的六工位自动换位机械手，其特征在于，所述连杆(23)采用两个弯连杆(231)拼接而成，所述两个弯连杆(231)的位置可以互相错动。