CN103317526A - 送料过载保护装置和包括它的送料机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及送料过载保护装置，其用于机械手，特别是送料机械手，更特别是步进式送料机械手，其特征在于，所述送料过载保护装置包括位移式过载检测部件（126）、过载调节部件（146）和保护触发部件（150）；所述位移式过载检测部件（126）具有触头（61）和斜面（21）；所述过载调节部件（146）被设置在所述送料部件（7）上，并且包括作用杆（6）和储能腔；所述保护触发部件（150）包括电路开关，所述电路开关能够接通或断开所述机械手和冲床与电源的连接。并且本发明还涉及包括所述送料过载保护装置的送料机械手。本发明能够有效降低机械手和模具、机床的损坏率，提高设备的可靠性。

Description

送料过载保护装置和包括它的送料机械手

技术领域

本发明涉及送料机械手（B25J）、尤其是步进式送料机械手技术领域，尤其是涉及包括送料过载保护装置的送料机械手。

背景技术

机械手送料动作往往会因为自身磨损等故障或外部机械干涉等原因，使得机械手送料力急剧增大，这样就会使得机械手出现变形、折断甚至打模等故障。目前市场上应用于步进式送料机械手送料过载保护的装置主要是扭矩限制器。将扭矩限制器安装于机械手的动力输入轴上，通过控制输入扭矩大小来实现过载保护。当送料出故障时，送料力增大，输入扭矩增大，扭矩限制器就会打滑报警使停机。扭矩限制器又分两种，一种为非定位摩擦型扭矩限制器，另一种为定位钢珠型扭矩限制器。非定位摩擦型扭矩限制器可以起到很好过载保护作用，但一旦过载保护后无法复位，需要通过调节机械手外部的联轴器才能使得机械手送料角度回复，这样效率太低。定位钢珠型扭矩限制器可以在过载保护后使机床反转即可复位，但该扭矩限制器成本较高。

专利文献CN01104931.6公开一种电动手，该电动手在安装于电动马达的驱动轴的凸轮构件设置有一对凸轮槽,在工件把持用一对夹爪构件设置有分别与上述凸轮槽嵌合的驱动销,由该凸轮构件和驱动销将驱动轴的回转摆动运动变换成夹爪构件的开闭运动;在上述电动马达的驱动轴与凸轮构件之间设置有扭矩限制器,该扭矩限制器具有由摩擦力将其连接的摩擦板,由该扭矩限制器限制传递到凸轮构件的驱动轴的扭矩。这样,可吸收夹爪构件停止于开闭端或工件的把持位置等时施加在马达驱动轴的惯性力,防止冲击损伤齿轮等马达部件。该专利文献使用扭矩限制器。

专利文献CN200710046465.0公开了一种安全型机械臂，其包括机器人的各关节及设于各关节的扭矩限制器，当作用于各关节的负载力矩过大时，安装于各关节的扭矩限制器发生内部打滑作用，从而起到安全保护的作用。该专利文献的缺点是，当发生过载保护后扭矩限制器复位比较困难。

专利文献CN200520101762.7公开了一种超载可自动保护的送料机构，其包括心轴、套在心轴上的转盘和轴接在转盘上的机械手臂，机械手臂的内端与连接在心轴上的凸轮配合，凸轮的内测有一套在心轴上的动盘，该动盘与转盘上与动盘配合的定盘之间设有一扭力限制组件，该扭力限制组件在超载时使心轴向前移动，常闭开关被打开，机器停止工作，因此保护了机械手臂，负荷恢复正常后，扭力限制组件也恢复至原有状态。该专利文献的缺点是成本高且制作难。

专利文献CN200720103546.5涉及线驱动拟人操作手，其包括肘关节，肘关节包括肘关节固定平台、传动轮、传动轴和肘关节操纵线，传动轴穿设在肘关节固定平台上并与传动轮固接，传动轮上绕设肘关节操纵线，肘关节操纵线和/或传动轮上设置有使二者接触点相对固定的止动机构。止动机构可以是传动轮或肘关节操纵线上设置的止动锥体，也可以是传动轮上设置的止动锥孔和肘关节操纵线上设置的插入止动锥孔中的止动锥体，还可以是肘关节操纵线上设置的止动锥孔和传动轮上设置的插入止动锥孔中的止动锥体。本发明通过在肘关节操纵线和/或传动轮上设置止动机构，使肘关节操纵线与传动轮二者接触点相对固定，彻底消除肘关节容易出现的打滑问题。该专利文献使用止动锥体和止动锥孔，用于使肘关节操纵线和/传动轮二者接触点相对固定。

对于发生过载保护后易于复位且制作简单的送料机械手，已有技术鲜有公开，依然是本领域的技术人员发挥创造性劳动所在。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效降低机械手和模具、机床的损坏率，提高设备的可靠性的具有过载保护的送料机械手。

为实现上述目的，本发明提出送料过载保护装置，其用于机械手，特别是送料机械手，更特别是步进式送料机械手，其特征在于，所述送料过载保护装置包括位移式过载检测部件、过载调节部件和保护触发部件；

所述位移式过载检测部件具有触头和斜面；当送料出现故障过载时，送料力增大，所述触头在所述斜面上移动，并且所述触头或所述斜面产生径向位移，并且当所述径向位移达到一确定值时，送料部件与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件，所述保护触发部件被触发，进而机械手和冲床停止动作；

所述过载调节部件被设置在所述送料部件上，并且包括作用杆和储能腔；所述作用杆的第一端部与所述触头或者所述斜面连接在一起；所述储能腔中的能量对所述作用杆和所述触头施加一作用力，并且设置成调节所述作用力的大小就能够调节所述送料部件承受的送料力的大小；

所述保护触发部件包括电路开关，所述电路开关能够接通或断开所述机械手和冲床与电源的连接。

采用上述技术方案，使机械手在送料过载或送料出现卡死故障时，将动力源与机械手臂等移动部分脱开，并触动接近开关使冲床和机械手停机，以便保护机械手传动件不被损坏。从而可以在产生故障时有效保护机械手不损坏，便于检查过载原因，降低维修率，节约成本。

本发明还提出送料机械手，尤其是步进式送料机械手，其包括动力传输装置、送料轴和送料部件，所述送料部件安装在所述送料轴上，其特征在于：所述送料机械手还包括上述送料过载保护装置。与使用扭矩限制器等的已有技术中的机械手相比，本发明的送料机械手简单可靠、不易损坏。

附图说明

参照附图，本发明的特征、优点和特性通过下文的具体实施方式的描述得以更好的理解，附图中：

图1示出了本发明的机械手的俯视图。

图2示出了本发明的送料过载保护装置；

在图中，同一的元件使用同一数字标记，不同的元件使用不同的数据标记，其中：

1	挡块
		2	送料轴
3	铜套
		4	气缸
5	接近开关
		6	活塞
7	送料部件
		8	导向轴
9	连接件
		10	销轴
11	轴承
		12	连杆
21	锥形孔
		61	触头
126	位移式过载检测部件
		146	过载调节部件
150	保护触发部件

并且，为便于理解和描述本发明，如图2所示，用双向箭头T表示径向方向；如图1所示，用双向箭头V表示左右送料方向、轴向往复运动、或轴向方向。

具体实施方式

参照图1，本发明的送料机械手、尤其是步进式送料机械手包括动力传输装置、送料轴2、送料部件7和送料过载保护装置，所述送料部件7安装在所述送料轴2上。所述送料过载保护装置能够在送料部件7遇到较大阻力时，脱开所述送料部件7与所述送料轴2之间的动力连接。

如图2所示，在所述送料部件7与所述送料轴2之间还安装有铜套3，所述铜套3用于所述送料部件7在所述送料轴2上的沿轴向方向L的运动导向。当所述送料部件7与所述送料轴2脱开动力连接时，所述送料部件7就能够在所述送料轴2上沿轴向方向L移动，因此所述铜套3的导向有助于减轻送料部件7的磨损。

参照图1，所述动力传输装置包括连杆12、销轴10、轴承11、连接件9和导向轴8；并且所述连杆12通过所述销轴10和轴承11与所述连接件9相连接，并驱动所述导向轴8和所述送料轴2做左右往复运动L。在正常情况下，所述送料部件7与所述送料轴2保持动力连接，因而也能够随所述送料轴2做左右往复运动L。

所述送料轴2在一端部设置有挡块1。这样可以阻止所述送料部件7意外从所述送料轴2上滑落。

参照图2，根据本发明的主要实施方式，所述送料过载保护装置包括位移式过载检测部件126、过载调节部件146和保护触发部件150。

所述位移式过载检测部件126具有触头61和斜面21；当送料出现故障过载时，所述送料部件7遇到阻力，所需送料力增大，导致所述触头在所述斜面上移动，并且所述触头或所述斜面由此产生径向位移，并且当所述径向位移达到一确定值时，所述送料部件7与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件150，所述保护触发部件150被触发，进而机械手和冲床停止动作。“斜面“在这里可理解为斜面体或者具有斜面的实体或凹空，例如锥体的侧面、梯形体的腰面、锥孔的内表面、梯形凹空的腰面、具有凸轮表面的实体或凹空。在这里，送料力就是指机械手驱动所述送料部件轴向往复运动所施加的作用力。如图2所示，径向方向T是相对于送料轴2而言，也就是与送料轴2的径向一致。动力源可以这样理解，相对于动力传递方向而言，以连杆12为基准，在连杆12的上游的部件统称为动力源。所述径向位移的确定值可以这样理解，为了所述送料部件7能够在所述送料轴2上轴向自由移动，所述触头或所述斜面在径向上必须移动的距离。简言之，就是所述斜面的径向高度值。“所述送料部件7与动力源相脱离”狭义地是指所述送料部件7能够在所述送料轴2上轴向自由移动。

所述过载调节部件146被设置在所述送料部件7上，并且包括作用杆6和储能腔；所述作用杆的第一端部与所述触头或者所述斜面连接在一起；所述储能腔中的能量对所述作用杆和所述触头施加一作用力，并且设置成调节所述作用力的大小就能够调节所述送料部件承受的送料力的大小。储能腔是这样理解，在一封闭或者不封闭的腔室内充满各向同性压力或各向异性压力。作为实例，在封闭的腔室内充满压力气体或压力液体，对所述触头或者所述斜面施加一径向作用力分量；或者在不封闭的腔室内设置压缩弹簧或拉伸弹簧，对所述触头或者所述斜面施加一径向作用力分量。所述过载调节部件146对所述触头或者所述斜面施加一径向作用力分量，使得，在正常工作情况下，所述送料部件7与所述送料轴2接合在一起，尤其是在轴向方向L方面可传递动力地接合在一起，也就是说，所述送料轴2进行左右送料运动时，所述送料部件7随同所述送料轴2作轴向往复运动。在正常工作情况下，所述送料轴2与所述送料部件7在轴向方向L上被所述径向作用力分量锁定在一起。当送料出现故障过载时，送料部件7也就是所述触头或者所述斜面受到的轴向作用力分量足以克服其受到的径向作用力分量的锁定作用，所述触头或者所述斜面发生轴向位移和径向位移，所述送料轴2与所述送料部件7之间的轴向锁定被逐步解除，并且，当所述触头或者所述斜面的径向位移达到所述确定值时，这种轴向锁定被完全解除，所述送料部件7在轴向作用力分量的作用下，可以在所述送料轴2上自由移动，从而与动力源完全脱开，保护所述送料部件7不受这种送料过载阻力的损害。

所述保护触发部件150包括电路开关，所述电路开关能够接通或断开所述机械手和冲床与电源的连接。这样能确保机械手在发生过载故障时立即停机，将对机器受到损害的风险降至最低。

有利地，所述保护触发部件150可以设置在所述送料部件7上或者所述过载调节部件146上，当然也可以根据使用触发方式的不同而安置在任何合适的位置。优选地所述保护触发部件150设置在所述过载调节部件146上，并且还包括接近开关5，当所述作用杆移动所述确定的径向位移时，所述作用杆的第二端部触碰到所述接近开关5，所述保护触发部件150被触发，进而机械手和冲床停止动作。

优选地，根据本发明的第一具体实施变型，所述过载调节部件146是气动缸，所述气动缸包括缸体4和活塞6；并且所述活塞6具有所述作用杆，所述缸体4的内腔形成所述储能腔，所述内腔中的压力气体形成所述能量。所述作用杆的第一端部与所述触头或者所述斜面连接在一起；所述储能腔中的能量对所述作用杆和所述触头施加一作用力，并且设置成调节所述作用力的大小就能够调节所述送料部件承受的送料力的大小。在正常工作情况下，所述送料力轴向分量不足于克服所述储能腔中的能量对所述作用杆和所述触头施加的径向作用力分量，所述送料部件7在所述送料轴2上保持锁定，不会发生轴向位移和径向位移，所述储能腔中的气动能量对所述作用杆和所述触头施加的径向作用力分量越大，所述送料部件7能承受的送料力就越大，而不会发生在所述送料轴2上的相对移动。气动能源的好处是可以直接使用空气，从而降低生产成本。

作为根据本发明的第二具体实施变型，所述过载调节部件146是液压缸，所述液压缸包括缸体4和活塞6；并且所述活塞6具有所述作用杆，所述缸体4的内腔形成所述储能腔，所述内腔中的压力液体形成所述能量。所述作用杆的第一端部与所述触头或者所述斜面连接在一起；所述储能腔中的液压能量对所述作用杆和所述触头施加一作用力，并且设置成调节所述作用力的大小就能够调节所述送料部件承受的送料力的大小。使用液压源比较稳定可靠，调节范围大。

作为根据本发明的第三具体实施变型，所述过载调节部件146的能量腔由一套筒和所述作用杆围成的空腔构成，一压缩弹簧或拉伸弹簧安置在所述空腔内，为所述作用杆提供能量。所述作用杆的第一端部与所述触头或者所述斜面连接在一起；所述储能腔中的能量对所述作用杆和所述触头施加一作用力，并且设置成调节所述作用力的大小就能够调节所述送料部件承受的送料力的大小。弹性势能的使用使得该实施变型不需要配置气压源或者液压源，有效降低生产成本，但需要经常更换维护弹簧。

有利地，作为根据本发明的优选的第四具体实施变型，所述触头配置在所述作用杆上，且所述斜面21配置在送料轴2上；所述斜面由位于所述送料轴2上的锥形孔21的内表面构成，相应地，所述触头61具有锥形的端部；在正常送料的情况下，所述触头的锥形的端部接合在所述锥形孔21内，所述送料部件7通过所述送料轴2与动力源相连接；当送料出现故障过载时，所述触头在所述锥形孔21的内表面上移动并产生径向位移，并且当所述触头的径向位移达到所述确定值时，所述触头从所述锥形孔21中移出，所述送料部件7与所述送料轴2在轴向方向L上脱开动力连接，从而与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件150，所述保护触发部件150被触发，进而所述机械手和所述冲床停止动作。这样的配置使得送料部件7和送料过载保护装置在所述送料轴上安装方便，而且送料过载保护装置复位也方便。

可选地，作为根据本发明的第五具体实施变型，所述触头配置在送料轴上，且所述斜面配置在所述作用杆上；所述斜面由位于所述作用杆上的锥形孔的内表面构成，相应地，所述触头具有锥形的端部；在正常送料的情况下，所述触头的锥形的端部接合在所述锥形孔内，所述送料部件通过所述送料轴与动力源相连接；当送料出现故障过载时，所述锥形孔也就是所述作用杆在所述触头上移动并产生径向位移，并且当所述锥形孔的径向位移达到所述确定值时，所述触头从所述锥形孔中移出，所述送料部件7与所述送料轴2在轴向方向L上脱开动力连接，从而与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件150，所述保护触发部件150被触发，进而所述机械手和所述冲床停止动作。这样的配置不会削弱送料轴2的机械强度，因为送料轴2上不需要开制槽或孔。

可选地，作为根据本发明的另一具体实施变型，所述触头配置在作用杆上，且所述斜面配置在送料轴2上；所述斜面由位于所述送料轴2上的凸轮表面构成；在正常送料的情况下，所述触头的端部抵御接在所述凸轮表面的底部，所述送料部件7通过所述送料轴2与动力源相连接；当送料出现故障过载时，所述触头在所述凸轮表面上移动并产生径向位移，并且当所述触头的径向位移达到所述确定值时，所述触头从所述凸轮表面上移开，所述送料部件7与所述送料轴2在轴向方向L上脱开动力连接，从而与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件150，所述保护触发部件150被触发，进而所述机械手和所述冲床停止动作。凸轮表面比锥形斜面具有更灵活的设计空间，可按需要设计成合适的弧曲形状。

可选地，作为根据本发明的另一具体实施变型，所述触头配置在送料轴2上，且所述斜面配置在作用杆上；所述斜面由位于所述作用杆上的凸轮表面构成；在正常送料的情况下，所述触头的端部抵御接在所述凸轮表面的底部，所述送料部件7通过所述送料轴2与动力源相连接；当送料出现故障过载时，所述凸轮表面在所述触头上移动并产生径向位移，并且当所述凸轮表面的径向位移达到所述确定值时，所述触头从所述凸轮表面上移开，所述送料部件7与所述送料轴2在轴向方向L上脱开动力连接，从而与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件150，所述保护触发部件150被触发，进而所述机械手和所述冲床停止动作。很显然，在所述作用杆上加工凸轮表面要比在光滑的送料轴上加工或者安装凸轮表面容易。

有利地，如图2所示，所述送料轴的外表面具有一段削平面，这有利于所述送料部件7和送料过载保护装置在所述送料轴上的安装。

下文简要介绍所述的送料过载保护装置的工作原理：

如图，机械手上的连杆12通过销轴10和轴承11与连接件9相连接，连杆12将驱动力传递给连接件9使之做左右往复运动。导向轴8与铜套3起导向作用，左右往复送料力通过送料轴2传给送料部件7。正常情况下，气缸活塞6在图2所示位置，处于下压状态，活塞6头部锥面与送料轴2上的锥孔相贴合。当送料出现故障过载时，送料力增大到可以克服气缸活塞6的下压力，迫使气缸活塞6往回压缩，最终使得活塞6头部锥面也就是送料部件7与送料轴2锥孔相脱离，所述活塞6头部锥面在径向上移动所述确定的径向位移，这样动力源就与机械手送料部件7分离，从而保护了机械手。由于气缸4被迫动作，这时所述接近开关5感应到活塞杆，使得机械手和冲床停止动作，从而起到了过载保护作用。当故障排除时，将机械手送料部件7手动移动到合适位置，使气缸活塞6头部锥面与送料轴2锥孔重新结合，即可完成复位工作。

以上详细描述了本发明的优选的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的设计构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的设计构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内和/或由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.送料过载保护装置，其用于机械手，特别是送料机械手，更特别是步进式送料机械手，其特征在于，所述送料过载保护装置包括位移式过载检测部件（126）、过载调节部件（146）和保护触发部件（150）；

所述位移式过载检测部件（126）具有触头（61）和斜面（21）；当送料出现故障过载时，送料力增大，所述触头在所述斜面上移动，并且所述触头或所述斜面产生径向位移，并且当所述径向位移达到一确定值时，送料部件（7）与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件（150），所述保护触发部件（150）被触发，进而机械手和冲床停止动作；

所述过载调节部件（146）被设置在所述送料部件（7）上，并且包括作用杆（6）和储能腔；所述作用杆的第一端部与所述触头或者所述斜面连接在一起；所述储能腔中的能量对所述作用杆和所述触头施加一作用力，并且设置成调节所述作用力的大小就能够调节所述送料部件承受的送料力的大小；

所述保护触发部件（150）包括电路开关，所述电路开关能够接通或断开所述机械手和冲床与电源的连接。

2.根据权利要求1所述的送料过载保护装置，其特征在于：所述过载调节部件（146）是气动缸，所述气动缸包括缸体（4）和活塞（6）；并且所述活塞（6）具有所述作用杆，所述缸体（4）的内腔形成所述储能腔，所述内腔中的压力气体形成所述能量。

3.根据权利要求1所述的送料过载保护装置，其特征在于：所述过载调节部件（146）是液压缸，所述液压缸包括缸体（4）和活塞（6）；并且所述活塞（6）具有所述作用杆，所述缸体（4）的内腔形成所述储能腔，所述内腔中的压力液体形成所述能量。

4.根据权利要求1所述的送料过载保护装置，其特征在于：所述过载调节部件（146）的能量腔由一套筒和所述作用杆围成的空腔构成，一压缩弹簧安置在所述空腔内，为所述作用杆提供能量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的送料过载保护装置，其特征在于：所述触头配置在所述作用杆上，且所述斜面（21）配置在送料轴（2）上；所述斜面由位于所述送料轴（2）上的锥形孔（21）的内表面构成，相应地，所述触头（61）具有锥形的端部；在正常送料的情况下，所述触头的锥形的端部接合在所述锥形孔（21）内，所述送料部件（7）通过所述送料轴（2）与动力源相连接；当送料出现故障过载时，所述触头在所述锥形孔（21）的内表面上移动并产生径向位移，并且当所述触头的径向位移达到所述确定值时，所述触头从所述锥形孔（21）中移出，所述送料部件（7）与所述送料轴（2）在轴向方向L上脱开动力连接，从而与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件（150），所述保护触发部件（150）被触发，进而所述机械手和所述冲床停止动作。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的送料过载保护装置，其特征在于：所述触头配置在送料轴（2）上，且所述斜面配置在所述作用杆上；所述斜面由位于所述作用杆上的锥形孔的内表面构成，相应地，所述触头（61）具有锥形的端部；在正常送料的情况下，所述触头的锥形的端部接合在所述锥形孔内，所述送料部件（7）通过所述送料轴（2）与动力源相连接；当送料出现故障过载时，所述锥形孔也就是所述作用杆在所述触头上移动并产生径向位移，并且当所述锥形孔的径向位移达到所述确定值时，所述触头从所述锥形孔中移出，所述送料部件（7）与所述送料轴（2）在轴向方向L上脱开动力连接，从而与动力源相脱离，并且所述作用杆作动所述保护触发部件（150），所述保护触发部件（150）被触发，进而所述机械手和所述冲床停止动作。

7.送料机械手，尤其是步进式送料机械手，其包括动力传输装置、送料轴（2）和送料部件（7），所述送料部件（7）安装在所述送料轴（2）上，其特征在于：所述送料机械手还包括根据权利要求1至6中任一项所述的送料过载保护装置。

8.根据权利要求7所述的送料机械手，其特征在于：在所述送料部件（7）与所述送料轴（2）之间安装有铜套（3），所述铜套（3）用于所述送料部件（7）在所述送料轴（2）上的运动导向。

9.根据权利要求1所述的送料机械手，其特征在于，所述动力传输装置包括连杆（12）、销轴（10）、轴承（11）、连接件（9）、导向轴（8）；并且所述连杆（12）通过所述销轴（10）和轴承（11）与所述连接件（9）相连接，并驱动所述导向轴（8）和所述送料轴（2）做左右往复运动。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的送料机械手，其特征在于，所述送料轴（2）在一端部设置有挡块（1）。

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