CN103240734A - 一种自动上料机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动冲床、激光切割机等钣金加工行业中板材上料操作所需的自动上料装置，尤其涉及一种自动上料机械手，包括支撑装置和抓取装置，支撑装置上设有可上下滑动的升降滑座，升降滑座上设有旋臂和抓取装置，旋臂一端与铰接在升降滑座上，旋臂可绕铰接端在水平面内转动，旋臂另一端铰接有抓取装置，该机械手结构简单，造价低，适用材料形状范围广，可提高生产效率、定位精度以及可靠性，更好地满足自动冲床、激光切割机等钣金加工机床提供板材取放操作的需求。

Description

一种自动上料机械手

技术领域：

本发明涉及自动冲床、激光切割机等钣金加工行业中板材上料操作所需的自动上料装置，尤其涉及一种自动上料机械手。

背景技术：

随着科技的发展，社会的进步，自动冲床、激光切割机等在钣金加工行业使用非常广泛，在加工金属板材过程中，相当多采用人工或使用各自简易配置的辅机，由操作工用手将需加工金属板材送入模具上，很容易对操作工造成伤害，不但增加了工人的劳动强度，而且生产效率低、定位精度低以及可靠性差。

目前，出现的少许配套机械手能够代替人工操作，实现生产的机械化和自动化，保证操作人员的生命安全，显著地提高劳动生产率。但是这些机械手设备售价高，使用成本也高，不能满足不同几何形状的加工需要，整体机构复杂，联动性低，体积大，维修困难，回转角度及灵活性均有待提高。所以，需要不断地对机械手的机械结构和功能等进行研究和改进。

发明内容：

本发明的一个目的提供一种自动上料机械手，结构简单，造价低，适用材料形状范围广，可提高生产效率、定位精度以及可靠性，更好地满足自动冲床、激光切割机等钣金加工机床提供板材取放操作的需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种自动上料机械手，包括支撑装置和抓取装置，所述支撑装置上设有可上下滑动的升降滑座，所述升降滑座上设有旋臂和抓取装置，所述旋臂一端与铰接在升降滑座上，所述旋臂可绕铰接端在水平面内转动，所述旋臂另一端铰接有抓取装置。

本发明提供的一种自动上料机械手技术方案中，所述支撑装置为立柱，所述立柱一侧面的通过直线导轨设有升降滑座，所述旋臂一端铰接在升降滑座的安装轴上。

本发明提供的另一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述立柱一侧面的竖直方向设有两条平行直线导轨，所述直线导轨上设有滑块，所述滑块上设有升降滑座，所述升降滑座上通过轴承座I和轴承座II安装有安装轴，所述安装轴的轴线与直线导轨的轴线平行，所述安装轴到两条平行直线导轨的距离相等，所述旋臂一端铰接在升降滑座的安装轴上。

本发明提供的再一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述旋臂(18)另一端底部固定设有转盘(22)和减速电机(26)，所述转盘(22)内通过轴承安装有回转座(19)，所述转盘(22)的轴线、升降滑座(13)安装轴的轴线以及回转座(19)的轴线平行；所述回转座(19)上固定设有内座圈(29)，所述回转座(19)的轴线与内座圈(29)的轴线重合，所述内座圈(29)的外圈通过轴承安装有外座圈(21)，所述外座圈(21)与转盘(22)固定连接；所述内座圈(29)内设有有内齿圈(23)，所述内齿圈(23)与减速电机(26)的小齿轮连接。

本发明提供的又一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述回转座上固定设有上回转架，所述回转架与所述升降滑座上对应的位置均固定设有连杆座，所述两个连杆座之间对称铰接有两根相同的连杆，所述两根连杆的轴线与旋臂的轴线平行，所述旋臂到两根连杆的距离相等；所述回转座上两侧设有挡块，所述外座圈上设有凸块，挡块与凸块配合使用。

本发明提供的又一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述连杆上通过螺母I和螺母II设有左、右旋向的双头螺柱。

本发明提供的又一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述抓取装置包括吸盘架和真空吸盘，所述真空吸盘均匀安装在吸盘架底部。

本发明提供的又一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述真空吸盘通过安装座呈阵列式安装在吸盘架底部，所述吸盘架的端部设有预分离机构，所述预分离机构包括汽缸和曲柄，所述曲柄通过芯轴铰接在吸盘架端部，所述曲柄一端与汽缸一端铰接，所述曲柄另一端通过安装座安装有真空吸盘，所述汽缸另一端铰接在吸盘架的顶部，所述曲柄上设有限位轴，所述限位轴的轴心与芯轴的轴心平行且在同一水平面。

本发明提供的又一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述立柱内部设有链传动箱、链条和配重块，所述立柱上的升降滑座通过链条与传动箱和配重块连接。

本发明提供的又一优选的一种自动上料机械手技术方案中，所述链传动箱设有减速电机轴、链条、随动链轮I和随动链轮II，所述配重块的链接头II通过链条与升降滑座的链接头I连接，所述链条与减速电机轴上的链轮连接，所述链轮到链接头II之间的链条上设有随动链轮I，所述链轮到链接头I之间的链条上设有随动链轮II；所述链接头I下设有挡片。

由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是：

1、本发明采用旋臂与立柱组合的简单结构，造价低，工作范围内半径大；

2、本发明的旋臂可以在水平面内一定的角度转动，也可以在立柱上上下移动，所以在半径范围内能快速稳定地达到指定的高度和角度；

3、本发明布置使用灵活，易于配套联机使用；数控操作，定位准确；数显控制，多种工作模式可供切换；

4、本发明抓取装置采用真空吸盘式结构，并且设置有预分离机构，所以在抓取或卸载板材时都十分快速且稳定；

5、本发明的真空吸盘式采用阵列分组配置，可方便的抓取不同几何形状的冲压板材，提高机械性能及安全可靠性；

6、本发明为自动冲床、激光切割机等钣金加工机床提供板材取放操作所需的一种高效、高精度、高可靠性和易用的自动上料机械手。

附图说明

图1为一种自动上料机械手的主视图；

图2为一种自动上料机械手的俯视图；

图3为一种自动上料机械手的K向局部放大示意图；

图4为一种自动上料机械手的连杆部分结构示意图；

图5为一种自动上料机械手的抓取装置结构示意图；

图6为一种自动上料机械手回转座的局部剖视图；

其中，

1-立柱，2-配重块，3-链接头I，4-链接头II，5-链条，6-随动链轮I，7-链轮，8-链传动箱，9-减速电机轴，10-随动链轮II，11-直线导轨，12-滑块，13-升降滑座，14-连杆座，15-轴承座I，16-轴承座II，17-连杆，18-旋臂，19-回转座，20-凸块，21-外座圈，22-转盘，23-内齿圈，25-双头螺柱，26-减速电机，27-回转架，28-小齿轮，29-内座圈，30-挡块，31-吸盘架，32-安装座，33-真空吸盘，34-汽缸，35-芯轴，36-限位轴，37-曲柄，38-挡片，42-螺母I，43-螺母II。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-6所示，本例的发明一种自动上料机械手，包括支撑装置和抓取装置，支撑装置上设有可上下滑动的升降滑座13，升降滑座13上设有旋臂18和抓取装置，旋臂18一端与铰接在升降滑座13上，旋臂18可绕铰接端在水平面内转动，旋臂18另一端铰接有抓取装置。

支撑装置为立柱1，立柱1固定安装于地基上，立柱1其中一侧面的通过直线导轨11设有升降滑座13，旋臂18一端铰接在升降滑座13的安装轴上；立柱1一侧面的竖直方向设有两条平行直线导轨11，直线导轨11上设有滑块12，滑块12上设有升降滑座13，升降滑座13上通过轴承座I 15和轴承座II 16安装有安装轴，安装轴的轴线与直线导轨11的轴线平行，安装轴到两条平行直线导轨11的距离相等，旋臂18一端铰接在升降滑座13的安装轴上；

旋臂18另一端底部固定设有转盘22和减速电机26，所述转盘22内通过轴承安装有回转座19，所述转盘22的轴线、升降滑座13安装轴的轴线以及回转座19的轴线平行；所述回转座19上固定设有内座圈29，所述回转座19的轴线与内座圈29的轴线重合，所述内座圈29的外圈通过轴承安装有外座圈21，所述外座圈21与转盘22固定连接；所述内座圈29内设有有内齿圈23，所述内齿圈23与减速电机26的小齿轮连接；回转座19上固定设有上回转架27，回转架27与所述升降滑座13上对应的位置均固定设有连杆座14，两个连杆座14之间对称铰接有两根相同的连杆17，两根连杆17的轴线与旋臂18的轴线平行，旋臂18到两根连杆17的距离相等；回转座19上两侧设有挡块30，外座圈21上设有凸块20，挡块30与凸块20配合使用，连杆17上通过螺母I 42和螺母II 43设有左、右旋向的双头螺柱25。

抓取装置包括吸盘架31和真空吸盘33，真空吸盘33均匀安装在吸盘架3底部；真空吸盘33通过安装座32呈阵列式安装在吸盘架31底部，吸盘架31的端部设有预分离机构，预分离机构包括汽缸34和曲柄37，曲柄37通过芯轴35铰接在吸盘架31端部，曲柄37一端与汽缸34一端铰接，曲柄37另一端通过安装座32安装有真空吸盘33，汽缸34另一端铰接在吸盘架31的顶部，曲柄37上设有限位轴36，限位轴36的轴心与芯轴35的轴心平行且在同一水平面。

立柱1内部设有链传动箱8、链条5和配重块2，立柱1上的升降滑座13通过链条5与传动箱8和配重块2连接；链传动箱8设有减速电机轴9、链条5、随动链轮I 6和随动链轮II 10，配重块2的链接头II 4通过链条5与升降滑座13的链接头I 3连接，链条5与减速电机轴9上的链轮7连接，链轮7到链接头II 4之间的链条5上设有随动链轮I 6，链轮7到链接头I 3之间的链条5上设有随动链轮II 10；链接头I 3下设有挡片38。

本自动上料机械手的主要工作原理：

由旋臂18的旋转、升降运动，在旋臂18的摆动端移动回转座19及与之连接的吸盘架31，使吸盘架31在三维空间产生位移，其上有组成阵列的吸盘33能从供料包装箱内或自动化立体仓库的供料台上每次吸取移动一张板材到加工设备的工作台上，旋臂18上端的两条连杆17在旋臂18的摆动侧铰链在与回转座19固定连接的回转架27上，两条连杆17的另一侧铰接在与旋臂18铰接的升降滑架13上，而升降滑架13用两条竖直直线导轨11将滑块12安装到立柱1侧面；这两条连杆17使回转座19与升降滑架13在旋臂18旋转带动时，让回转座19在移动时与立柱1保持平动不旋转，便于本自动上料机械手的布置使用。

连杆17上的左、右旋向的双头螺柱25、螺母I 42、螺母II 43连接使连杆长度可微调，可用于回转座19角度位置的精确调整。

旋臂18的旋转运动来自于旋臂18的摆动端上安装的减速电机26输出轴上的小齿轮28驱动固定在回转座19上的内齿圈23使两者产生相对旋转运动，旋臂18的摆端转盘22、外座圈21与回转座19上内座圈29之间的轴承连接决定这旋转运动能够平稳实现，因回转座19被约束与立柱1保持平动不旋转迫使旋臂18旋转，旋转中心是与升降滑座13铰连接的下轴承座16II与上轴承座I 15的轴线上；其最大运行角度范围被限制在与旋臂18的摆端转盘22相连接的外座圈21上的凸块20与吸盘架31上两侧所设挡块30之间的回转角度。

旋臂18的升降运动靠其铰支座即升降滑架13沿直线导轨11的竖直方向产生，由安装在立柱1上的链传动箱8内的减速电机轴9、链轮7、链条5、随动链轮I 6、随动链轮II 10的牵引传动实现，链条5的一端连接在升降滑座13上的链接头I 3上，另一头连接在立柱1内的配重块2的链接头II 4上，起到链条5张紧、平衡升降装置重量的作用；考虑到该链条5对本自动上料机械手安全运行的重要性，链条5在升降滑座12上的连接接头配置了易拆卸结构，需设备检查时，只要托住升降装置，取出链条连接滑块12下的挡片38，启动下行，链条5与连接滑块12就会自行滑出，即可对链条5进行检查或更换操作。

吸盘架31上是阵列配置的真空吸盘33，可直接吸、放板材；按不同的板材尺寸规格，真空吸盘33的位置可移动调整，数量可按区域增减，气路系统也按区域连接。

叠放的光洁板材之间因间隙很小或有油膜，用自动化设备单张取出时，油膜的吸附和真空效应，板材不易迅速分离，需待某角或边产生缝隙后，才可迅速整体脱开，根据这一情况，本机吸盘架31上的吸盘阵列中设有预分离机构，在吸盘阵列吸住板材至吸盘架31将带动其整体上移前，预分离机构中的汽缸34活塞杆后退，带动曲柄37绕芯轴35逆时针旋转一小角度，预先上移曲柄37上的一排真空吸盘33即吸盘阵列中一边的活动吸盘使板的这边上部分上移分离出少许契形间隔，再整体向上取出，然后预分离装置复位，限位轴36使曲柄37上的一排真空吸盘33回复到初始位置。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种自动上料机械手，包括支撑装置和抓取装置，其特征在于：所述支撑装置上设有可上下滑动的升降滑座(13)，所述升降滑座(13)上设有旋臂(18)和抓取装置，所述旋臂(18)一端与铰接在升降滑座(13)上，所述旋臂(18)可绕铰接端在水平面内转动，所述旋臂(18)另一端铰接有抓取装置。

2.如权利要求1所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述支撑装置为立柱(1)，所述立柱(1)一侧面的通过直线导轨(11)设有升降滑座(13)，所述旋臂(18)一端铰接在升降滑座(13)的安装轴上。

3.如权利要求2所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述立柱(1)一侧面的竖直方向设有两条平行直线导轨(11)，所述直线导轨(11)上设有滑块(12)，所述滑块(12)上设有升降滑座(13)，所述升降滑座(13)上通过轴承座I(15)和轴承座II(16)安装有安装轴，所述安装轴的轴线与直线导轨(11)的轴线平行，所述安装轴到两条平行直线导轨(11)的距离相等，所述旋臂(18)一端铰接在升降滑座(13)的安装轴上。

4.如权利要求2所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述旋臂(18)另一端底部固定设有转盘(22)和减速电机(26)，所述转盘(22)内通过轴承安装有回转座(19)，所述转盘(22)的轴线、升降滑座(13)安装轴的轴线以及回转座(19)的轴线平行；所述回转座(19)上固定设有内座圈(29)，所述回转座(19)的轴线与内座圈(29)的轴线重合，所述内座圈(29)的外圈通过轴承安装有外座圈(21)，所述外座圈(21)与转盘(22)固定连接；所述内座圈(29)内设有有内齿圈(23)，所述内齿圈(23)与减速电机(26)的小齿轮连接。

5.如权利要求4所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述回转座(19)上固定设有上回转架(27)，所述回转架(27)与所述升降滑座(13)上对应的位置均固定设有连杆座(14)，所述两个连杆座(14)之间对称铰接有两根相同的连杆(17)，所述两根连杆(17)的轴线与旋臂(18)的轴线平行，所述旋臂(18)到两根连杆(17)的距离相等；所述回转座(19)上两侧设有挡块(30)，所述外座圈(21)上设有凸块(20)，挡块(30)与凸块(20)配合使用。

6.如权利要求5所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述连杆(17)上通过螺母I(42)和螺母II(43)设有左、右旋向的双头螺柱(25)。

7.如权利要求2所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述抓取装置包括吸盘架(31)和真空吸盘(33)，所述真空吸盘(33)均匀安装在吸盘架(3)底部。

8.如权利要求7所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述真空吸盘(33)通过安装座(32)呈阵列式安装在吸盘架(31)底部，所述吸盘架(31)的端部设有预分离机构，所述预分离机构包括汽缸(34)和曲柄(37)，所述曲柄(37)通过芯轴(35)铰接在吸盘架(31)端部，所述曲柄(37)一端与汽缸(34)一端铰接，所述曲柄(37)另一端通过安装座(32)安装有真空吸盘(33)，所述汽缸(34)另一端铰接在吸盘架(31)的顶部，所述曲柄(37)上设有限位轴(36)，所述限位轴(36)的轴心与芯轴(35)的轴心平行且在同一水平面。

9.如权利要求2所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述立柱(1)内部设有链传动箱(8)、链条(5)和配重块(2)，所述立柱(1)上的升降滑座(13)通过链条(5)与传动箱(8)和配重块(2)连接。

10.如权利要求9所述的一种自动上料机械手，其特征在于：所述链传动箱(8)设有减速电机轴(9)、链条(5)、随动链轮I(6)和随动链轮II(10)，所述配重块(2)的链接头II(4)通过链条(5)与升降滑座(13)的链接头I(3)连接，所述链条(5)与减速电机轴(9)上的链轮(7)连接，所述链轮(7)到链接头II(4)之间的链条(5)上设有随动链轮I(6)，所述链轮(7)到链接头I(3)之间的链条(5)上设有随动链轮II(10)；所述链接头I(3)下设有挡片(38)。

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