CN103341564B - 可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备 - Google Patents

Abstract

可组装的有限空间板料多工位冲压自动送料进给设备，包括机座、伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元，伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩和手掌旋转三个自由度，摆动伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩、小臂摆动和手掌旋转四个自由度，伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元与机座装配后，均有横向进给自由度。本发明工作灵活，使用者能够根据实际生产需要，自主决定机械手的数量、位置关系和启用机械手自由度的个数，通用性强，大臂所采用的伸缩技术，使操作空间达到最小化，不会向外伸出影响物流通道，能够节省设备所占用的工作空间；机械手采取的动力方式为全气动式，动作迅速，反应快，工作效率高，且工作介质清洁、维护简单。

Description

可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备

技术领域

本发明涉及一种冲压设备，特别是可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备。

背景技术

在制冷和厨卫家电生产过程中，所需钣金件由于形状较复杂，金属板料需经过冲孔、翻边等多个冲压工艺，方可获得所要求的尺寸和形状。在现有企业中，部分采用全手工送料、冲压和取料，生产效率低，板料放置的位置和角度准确性差，且安全隐患较为突出；部分采用全机器人送料与进给，占用设备和场地较多，成本较高，维修复杂；部分企业采用的机械手设备，虽然经济性好、效率较高，但专用性强，且占用空间较大；在车间大型冲裁设备布局好的情况下，改用自动化送料进给设备可能受到空间大小的限制，提出发明能满足有限空间下的可组装的板料多工位冲压自动化送料进给设备，可大大改善生产效率和环境。

发明内容

为了解决现有设备生产效率低、造价昂贵、占用空间大、专用性差等突出问题，本发明提供一种能够根据需要自由组装、工位可变换、最大程度节省空间且效率较高的板料冲压自动化送料进给设备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，包括机座、伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元，伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩和手掌旋转三个自由度，摆动伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩、小臂摆动和手掌旋转四个自由度，伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元与机座装配后，均有横向进给自由度；

所述伸缩机械手单元，包括第一普通气缸、第一底座、第一直线导轨、第一直线导轨滑块、第一大臂、第一大臂导槽、第一连接板、第一卷绳装置、第一肘部、摆动气缸、摆动气缸安装托架和第一真空吸盘手掌，第一普通气缸安装在第一底座上，第一普通气缸的活塞杆经第一连接板与第一直线导轨滑块相连，第一直线导轨固定在第一底座上；第一连接板固定在第一大臂导槽底部，第一大臂靠近第一底座的一端位于第一大臂导槽内，第一大臂导槽内部高度与第一大臂厚度相同，第一大臂的另一端安装有第一肘部；摆动气缸通过摆动气缸安装托架固定在第一肘部上，第一真空吸盘手掌安装在摆动气缸转子上；第一卷绳装置安装在第一大臂导槽和第一肘部上；

所述的摆动伸缩机械手单元，包括第二普通气缸、第二底座、第二直线导轨、第二直线导轨滑块、第二大臂、第二大臂导槽、第二连接板、第二卷绳装置、第二肘部、大臂摆动气缸、小臂、小臂摆动气缸和第二真空吸盘手掌；第二普通气缸安装在第二底座上，其活塞杆经第二连接板与第二直线导轨滑块相连，第二直线导轨固定在第二底座上；第二连接板固定在第二大臂导槽底部，第二大臂靠近第二底座的一端位于第二大臂导槽内，第二大臂导槽内部高度与第二大臂厚度相同，第二大臂的另一端安装有第二肘部；大臂摆动气缸采用叶片式摆动气缸，安装在第二肘部上，大臂摆动气缸的转子与小臂连接，转子轴线与小臂成90°；小臂摆动气缸安装在小臂尾端，小臂摆动气缸转子与第二真空吸盘手掌连接；第二卷绳装置安装在第二大臂导槽和第二肘部上。

所述的第一大臂和第二大臂的结构相同，包括双活塞气缸、气缸安装托架、双向滑板、双向挡块、螺钉、横折叠板、竖折叠板、双向滑块和对中销；横折叠板和竖折叠板交错铰接，在靠近第一底座和第二底座的一端，横折叠板和竖折叠板分别与两个双向滑板的一端铰接，两个双向滑板的另一端分别与双活塞气缸的两个活塞杆尾端连接，双活塞气缸安装在气缸安装托架上；双向挡块通过螺钉固定于双向滑板一侧，在第一大臂和第二大臂的伸缩方向上对双向滑板起限位作用；在第一大臂远离第一底座和第二大臂远离第二底座的一端，四个双向滑块分别铰接于横折叠板和竖折叠板的端部，在第一肘部和第二肘部均开设有导向槽，四个双向滑块位于导向槽内；对中销由相互垂直的两节组成，一节铰接于远离第一底座和第二底座一端的横折叠板和竖折叠板中部，另一节伸入第一肘部和第二肘部的对中孔内，以保证第一大臂和第二大臂的伸缩在与伸缩方向垂直的方向上无偏移。

所述的小臂，包括主小臂、副小臂、螺栓、螺母和双孔垫片，主小臂内部开有与副小臂横截面尺寸相同的方孔，通过调节副小臂伸入主小臂的长度而调节整个小臂的长度，副小臂两侧开有两个方向相同的通孔，主小臂对应两侧开有宽度与副小臂通孔直径相同的槽，通过螺栓、螺母和双孔垫片，将主小臂与副小臂固定。

所述的第一卷绳装置和第二卷绳装置结构相同，包括卷绳盒、卷绳盒支架和卷绳，卷绳盒支架固定在第一大臂导槽和第二大臂导槽上部，卷绳盒固定在卷绳盒支架上，卷绳的一端连接于第一肘部和第二肘部，其余部分缠绕在卷绳盒内，在卷绳盒内部卷簧的弹性力下将卷绳拉紧。

所述的机座，包括固定机座和进给机座，进给机座采用丝杠进给方式，包括支架、电机、丝杠、丝杠滑块、第三直线导轨、第三直线导轨滑块和滑台，电机将扭矩传递至丝杠，进而通过丝杠和丝杠滑块的配合，将丝杠的旋转运动转换为滑台的直线运动，滑台的直线运动由安装在支架上的第三直线导轨和均布安装在滑台上的四个第三直线导轨滑块来导向。

所述的副小臂、主小臂、第一肘部、第二肘部、横折叠板、竖折叠板、双向滑块、对中销、除吸盘外的第一真空吸盘手掌、除吸盘外的第二真空吸盘手掌和摆动气缸安装托架均采用铝合金材料制造而成。

所述的横折叠板的数量是竖折叠板数量的二倍，且横折叠板的数量不少于2，竖折叠板的数量不少于1。

与现有技术对比，本发明所采用技术方案可达到以下有益效果：

1、机械手的自由度多，工作灵活。伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩和手掌旋转三个自由度，摆动伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩、小臂摆动和手掌旋转四个自由度，伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元与机座装配后，还具有横向进给自由度。

2、使用者能够根据实际生产工艺需要，自主决定伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元的数量、位置关系和启用机械手自由度的个数，通用性强。

3、大臂所采用的伸缩技术，使操作空间达到最小化，不会向外伸出影响物流通道，大大节省了设备所占用的工作空间。

4、伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元采取的动力方式为全气动式，动作迅速、反应快、工作效率高，且工作介质清洁、维护简单。

5、造价便宜，经济性强，特别适合于中小型企业。

附图说明

图1为本发明实施例的整体示意图；

图2为板料在不同模具间进给示意图；

图3为本发明所述的机座结构示意图；

图4为本发明所述的摆动伸缩机械手单元结构示意图；

图5为本发明所述的大臂结构示意图；

图6为本发明所述的小臂结构示意图；

图7为本发明所述的伸缩机械手单元结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步阐述。

对照图1，可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，由机座100、伸缩机械手单元200和摆动伸缩机械手单元300组成；机座100包括进给机座101和固定机座102。

对照图3，所述的进给机座101采用丝杠进给方式，由支架1011、电机1012、丝杠1013、丝杠滑块1016、第三直线导轨1017、四个第三直线导轨滑块1015和滑台1014组成；电机1012将扭矩传递至丝杠1013，进而通过丝杠1013和丝杠滑块1016的配合，将丝杠1013的旋转运动转换为滑台1014的直线运动，滑台1014的直线运动由安装在支架1011上的第三直线导轨1017和均布安装在滑台1014上的四个第三直线导轨滑块1015来导向。

对照图4，所述的摆动伸缩机械手单元300，由第二普通气缸301、第二底座312、第二直线导轨313、第二直线导轨滑块311、第二大臂303、第二大臂导槽302、第二连接板310、第二卷绳装置309、第二肘部308、大臂摆动气缸307、小臂306、小臂摆动气缸305和第二真空吸盘手掌304组成；所述第二卷绳装置309由卷绳盒3093、卷绳盒支架3092和卷绳3091组成；所述第二普通气缸301安装在第二底座312上，其活塞杆与第二连接板310连接，同时第二连接板310还与第二直线导轨滑块311连接，第二直线导轨313固定在第二底座312上；第二连接板310固定在第二大臂导槽302底部，第二大臂导槽302可在第二普通气缸301活塞杆的伸出与退回动作带动下，沿着第二直线导轨313与第二直线导轨滑块311所约束的方向而起落。

对照图5，所述第二大臂303由双活塞气缸3031、气缸安装托架3032、双向滑板3035、双向挡块3034、螺钉3033、横折叠板3039、竖折叠板3036、双向滑块3037和对中销3038组成；所述第二大臂303靠近第二底座312一端位于第二大臂导槽302内，第二大臂303厚度与第二大臂导槽302内部高度相同，可承受第二大臂303在各种工况下产生的不同弯矩；14块横折叠板3039和7块竖折叠板3036交错铰接，靠近第二底座312一端，横折叠板3039和竖折叠板3036分别与两个双向滑板3035的一端铰接，双向滑板3035与双活塞气缸3031两个活塞杆尾端分别连接，随双活塞气缸3031活塞杆的伸出与退回而双向滑动；双向挡块3034通过螺钉3033固定于双向滑板3035一侧，可在第二大臂303伸缩方向上对双向滑板3035提供限位；在第二大臂303远离第二底座312一端，四个双向滑块3037分别铰接于横折叠板3039和竖折叠板3036端部，在第二肘部308开设的导向槽内双向移动，确保横折叠板3039、竖折叠板3036与第二大臂303伸缩方向的夹角始终保持相同，对中销3038由相互垂直的两节组成，一节铰接于远离第二底座312一端的横折叠板3039和竖折叠板3036中部铰接处，另一节伸入第二肘部308的对中孔内，以保证第二大臂303的伸缩在与伸缩方向垂直的方向上无偏移；第一大臂202的结构与第二大臂303相同。

对照图6，所述小臂306由主小臂3061、副小臂3065、螺栓3063、螺母3064和双孔垫片3062组成；为减轻摆动伸缩机械手单元300质量、减小第二大臂303弯矩，第二大臂摆动气缸307采用叶片式摆动气缸，安装在第二肘部308上，摆动气缸的转子，即输出轴与主小臂3061连接，转子轴线与主小臂3061成90°；主小臂3061内部开有与副小臂3065横截面尺寸相同的方孔，通过调节副小臂3065伸入主小臂3061的长度而调节整个小臂306长度，副小臂3065两侧开有两个方向相同的通孔，主小臂3061对应两侧开有宽度与副小臂3065通孔直径相同的槽，通过螺栓3063、螺母3064和双孔垫片3062，将主小臂3061与副小臂3065相对位置固定。

为减轻摆动伸缩机械手单元300质量、减小第二大臂303和小臂306弯矩，小臂摆动气缸305采用叶片式摆动气缸，安装在副小臂3065尾端，小臂摆动气缸305转子与第二真空吸盘手掌304连接。进一步的，卷绳盒支架3092固定在第二大臂导槽302上部，卷绳盒3093固定在卷绳盒支架3092上，卷绳3091缠绕在卷绳盒3093内，在无外力的情况下，卷绳3091在卷绳盒3093内部卷簧的弹性力下将卷绳3091收回；卷绳3091另一端连接于第二肘部308，以减小大臂303弯矩。对照图7，所述伸缩机械手单元200，由第一普通气缸201、第一底座212、第一直线导轨211、第一直线导轨滑块210、第一大臂202、第一大臂导槽208、第一连接板209、第一卷绳装置207、第一肘部206、摆动气缸205、摆动气缸安装托架204和第一真空吸盘手掌203组成，所述第一普通气缸201、第一底座212、第一直线导轨211、第一直线导轨滑块210、第一大臂202、第一大臂导槽208、第一连接板209、第一卷绳装置207和第一肘部206与所述摆动伸缩机械手单元300的第二普通气缸301、第二底座312、第二直线导轨313、第二直线导轨滑块311、第二大臂303、第二大臂导槽302、第二连接板310、第二卷绳装置309和第二肘部308的结构、装配关系和工作方式相同；摆动气缸205通过摆动气缸安装托架204固定在第一肘部206，第一真空吸盘手掌203安装在摆动气缸205转子上。

对照图1，本实施例采用了四台伸缩机械手单元200，分别编号为1号机械手2001、2号机械手2002、3号机械手2003和4号机械手2004，一台摆动伸缩机械手单元300，编号为5号机械手300；1号机械手2001、2号机械手2002、3号机械手2003安装于进给机座101上，位于冲床底座700的一侧，5号机械手300与4号机械手2004安装于固定机座102上，位于冲床底座700另一侧，5号机械手300的小臂306摆动半径为二次冲压模具402和成品冲压模具403中心距离的二分之一；

其具体工作过程如下：

对照图1、图2，待冲床完成一个冲压动作后，

(1)1号机械手2001、2号机械手2002、3号机械手2003和5号机械手300的双活塞气缸的活塞杆同时退回，大臂伸出，使真空吸盘手掌处于冲压件正上方，此时，底座上的普通气缸活塞缩回，机械手下降，真空吸盘手掌与冲压件接触，1号机械手从毛坯存放区604吸住板料毛坯，2号机械手吸住初次冲压件603，5号机械手吸住二次冲压件602，3号机械手吸住成品冲压件601；然后底座上的普通气缸活塞伸出，机械手上升，同时双活塞气缸的活塞杆同时伸出，大臂缩回，将冲压件移出工作台；

(2)电机1012启动，1号机械手2001、2号机械手2002、3号机械手2003随滑台1014在进给机座101的丝杆滑块1016带动下，横向进给，各自手掌对准下一工位；5号机械手300小臂摆动气缸305摆动180°，将二次冲压件602在水平面内旋转180°，然后小臂摆动气缸305在面向冲床的方向逆时针摆动180°，使5号机械手300的第二真空吸盘手掌304与4号机械手2004的第一真空吸盘手掌203上下相对，实现二次冲压件602的上下翻转，4号机械手2004下降将二次冲压件602吸附住，而后上升；

(3)1号机械手2001、2号机械手2002、3号机械手2003、4号机械手2004的双活塞气缸的活塞杆同时退回，大臂伸出，使真空吸盘手掌处于模具正上方，此时，底座上的普通气缸活塞缩回，机械手下降，1号机械手2001将板料毛坯放于初次冲压模具内、2号机械手将初次冲压件放于二次冲压模具内、4号机械手将二次冲压件放于成品冲压模具内、3号机械手将成品放于成品存放区500处；然后底座上的普通气缸活塞伸出，机械手上升，同时双活塞气缸的活塞杆同时伸出，大臂缩回；

(4)电机1012反转、5号机械手的小臂306摆回，1机械手-5号机械手恢复到初始位置。

此为一循环。

Claims (7)

1.可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，其特征在于，包括机座、伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元，伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩和手掌旋转三个自由度，摆动伸缩机械手单元具有垂直起落、纵向伸缩、小臂摆动和手掌旋转四个自由度，伸缩机械手单元和摆动伸缩机械手单元与机座装配后，均有横向进给自由度；

所述伸缩机械手单元，包括第一普通气缸、第一底座、第一直线导轨、第一直线导轨滑块、第一大臂、第一大臂导槽、第一连接板、第一卷绳装置、第一肘部、摆动气缸、摆动气缸安装托架和第一真空吸盘手掌，第一普通气缸安装在第一底座上，第一普通气缸的活塞杆经第一连接板与第一直线导轨滑块相连，第一直线导轨固定在第一底座上；第一连接板固定在第一大臂导槽底部，第一大臂靠近第一底座的一端位于第一大臂导槽内，第一大臂导槽内部高度与第一大臂厚度相同，第一大臂的另一端安装有第一肘部；摆动气缸通过摆动气缸安装托架固定在第一肘部上，第一真空吸盘手掌安装在摆动气缸转子上；第一卷绳装置安装在第一大臂导槽和第一肘部上；

所述的摆动伸缩机械手单元，包括第二普通气缸、第二底座、第二直线导轨、第二直线导轨滑块、第二大臂、第二大臂导槽、第二连接板、第二卷绳装置、第二肘部、大臂摆动气缸、小臂、小臂摆动气缸和第二真空吸盘手掌；第二普通气缸安装在第二底座上，其活塞杆经第二连接板与第二直线导轨滑块相连，第二直线导轨固定在第二底座上；第二连接板固定在第二大臂导槽底部，第二大臂靠近第二底座的一端位于第二大臂导槽内，第二大臂导槽内部高度与第二大臂厚度相同，第二大臂的另一端安装有第二肘部；大臂摆动气缸采用叶片式摆动气缸，安装在第二肘部上，大臂摆动气缸的转子与小臂连接，转子轴线与小臂成90°；小臂摆动气缸安装在小臂尾端，小臂摆动气缸转子与第二真空吸盘手掌连接；第二卷绳装置安装在第二大臂导槽和第二肘部上。

2.根据权利要求1所述的可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，其特征在于，所述的第一大臂和第二大臂的结构相同，包括双活塞气缸、气缸安装托架、双向滑板、双向挡块、螺钉、横折叠板、竖折叠板、双向滑块和对中销；横折叠板和竖折叠板交错铰接，在靠近第一底座和第二底座的一端，横折叠板和竖折叠板分别与两个双向滑板的一端铰接，两个双向滑板的另一端分别与双活塞气缸的两个活塞杆尾端连接，双活塞气缸安装在气缸安装托架上；双向挡块通过螺钉固定于双向滑板一侧，在第一大臂和第二大臂的伸缩方向上对双向滑板起限位作用；在第一大臂远离第一底座和第二大臂远离第二底座的一端，四个双向滑块分别铰接于横折叠板和竖折叠板的端部，在第一肘部和第二肘部均开设有导向槽，四个双向滑块位于导向槽内；对中销由相互垂直的两节组成，一节铰接于远离第一底座和第二底座一端的横折叠板和竖折叠板中部，另一节伸入第一肘部和第二肘部的对中孔内，以保证第一大臂和第二大臂的伸缩在与伸缩方向垂直的方向上无偏移。

3.根据权利要求1或2所述的可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，其特征在于，所述的小臂，包括主小臂、副小臂、螺栓、螺母和双孔垫片，主小臂内部开有与副小臂横截面尺寸相同的方孔，通过调节副小臂伸入主小臂的长度而调节整个小臂的长度，副小臂两侧开有两个方向相同的通孔，主小臂对应两侧开有宽度与副小臂通孔直径相同的槽，通过螺栓、螺母和双孔垫片，将主小臂与副小臂固定。

4.根据权利要求3所述的可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，其特征在于，所述的第一卷绳装置和第二卷绳装置结构相同，包括卷绳盒、卷绳盒支架和卷绳，卷绳盒支架固定在第一大臂导槽和第二大臂导槽上部，卷绳盒固定在卷绳盒支架上，卷绳的一端连接于第一肘部和第二肘部，其余部分缠绕在卷绳盒内，在卷绳盒内部卷簧的弹性力下将卷绳拉紧。

5.根据权利要求4所述的可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，其特征在于，所述的机座，包括固定机座和进给机座，进给机座采用丝杠进给方式，包括支架、电机、丝杠、丝杠滑块、第三直线导轨、第三直线导轨滑块和滑台，电机将扭矩传递至丝杠，进而通过丝杠和丝杠滑块的配合，将丝杠的旋转运动转换为滑台的直线运动，滑台的直线运动由安装在支架上的第三直线导轨和均布安装在滑台上的四个第三直线导轨滑块来导向。

6.根据权利要求5所述的可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，其特征在于，所述的副小臂、主小臂、第一肘部、第二肘部、横折叠板、竖折叠板、双向滑块、对中销、除吸盘外的第一真空吸盘手掌、除吸盘外的第二真空吸盘手掌和摆动气缸安装托架均采用铝合金材料制造而成。

7.根据权利要求6所述的可组装的有限空间板料多工位冲压自动化送料进给设备，其特征在于，所述的横折叠板的数量是竖折叠板数量的二倍，且横折叠板的数量不少于2，竖折叠板的数量不少于1。