CN103395060B - 三轴冲压机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械自动化设备，公开了一种三轴冲压机械手，包括Y轴升降机构、X轴运动机构、Z轴运动机构以及臂杆机构，臂杆机构挂载或者连接机械手后，用于实现冲压机构的上料、冲压、下料等动作，所述X、Y、Z轴为正交三轴。本发明的优点在于，结构简洁，承压能力好，可以与各种冲床设备相配合，实现完整额冲压自动化生产线。

Description

三轴冲压机械手

技术领域

本发明涉及机械自动化设备，特别涉及一种三轴冲压机械手。

背景技术

目前，在冲压成型且冲压过程中需要较多工序的小零件时，由于缺乏相应的自动化设备，必须要有相应操作人员对相应冲床设备进行监控，无法实现自动化操作，生产模式只能是一人一机单独生产，效率低下，各个工序之间不能实现无缝衔接，产品周转困难，生产效率无法得到进一步的提高。此外，由于需要操作人员进行值守，在连续的生产过程中，不可避免地会产生各种疏忽，生产线上的整体安全隐患不容忽视。由此，需要一种能够严格按照既定程序，精确实现产品或者原料物品的定位操作，能够在无人值守的状态下实现产品全部工序在一台冲床传递的设备。

发明内容

本发明针对现有技术中缺乏自动上下料设备的缺点，提供了一种适应于冲床等冲压设备的新型三轴冲压机械手。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

三轴冲压机械手，包括Y轴升降机构、X轴运动机构、Z轴运动机构以及臂杆机构，所述X、Y、Z轴为正交三轴；

Y轴升降机构包括升降丝杠、升降丝杠丝母以及主挂架；

X轴运动机构包括送料丝杠、送料丝杠丝母、第一X轴滑轨机构、推杆导杆以及第二X轴滑轨机构；

Z轴运动机构包括Z轴丝杠、Z轴丝杠丝母、夹持座导向杆、第一Z轴滑轨机构以及第二Z轴滑轨机构；

臂杆机构用于挂载或者连接机械手；

其中，升降丝杠以及升降丝杠丝母位于主挂架下方，升降丝杠与升降丝杠丝母传动连接，升降丝杠丝母与主挂架固定连接，主挂架为中空框架；

臂杆机构设置于主挂架上方，第一Z轴滑轨机构以及第二X轴滑轨机构设置于臂杆机构与主挂架之间，第二X轴滑轨机构与臂杆机构固定连接，第一Z轴滑轨机构与第二X轴滑轨机构固定连接，主挂架与第一Z轴滑轨机构固定连接，Z轴丝杠与Z轴丝杠丝母传动连接，Z轴丝杠丝母套接于夹持座导向杆上，夹持座导向杆位于第二X轴滑轨机构下方，且与第二X轴滑轨机构固定连接，第一Z轴滑轨机构与主挂架固定连接；

第二Z轴滑轨机构与第一X轴滑轨机构固定连接，推杆导杆与第二Z轴滑轨机构固定连接，臂杆机构一端套接于推杆导杆上，第二Z轴滑轨机构与送料丝杠丝母固定连接，送料丝杠丝母与送料丝杠传动连接。

作为优选，所述X轴运动机构包括多个第一X轴滑轨机构、第二X轴滑轨机构以及推杆导杆，所述臂杆机构包括多个臂杆，所述Z轴运动机构包括多个Z轴丝杠、Z轴丝杠丝母以及夹持座导向杆，所述第一Z轴滑轨机构以及第二Z轴滑轨机构分别包括多个滑块，第一X轴滑轨机构包括多个滑轨，其中，多个Z轴丝杠之间分别用联轴器固定连接，用联轴器两两相连的两个Z轴丝杠的螺旋方向互为相反，第二X轴滑轨机构的滑块与第一Z轴滑轨机构的滑块固定连接，第二X轴滑轨机构的滑轨与臂杆固定连接，推杆导杆与第二Z轴滑轨机构的滑块固定连接，第一X轴滑轨机构的滑轨分别与第二Z轴滑轨机构的滑轨固定连接，第二Z轴滑轨机构的滑轨与送料丝杠丝母固定连接。

作为优选，所述升降丝杠、送料丝杠以及Z轴丝杠分别与伺服电机传动连接，送料丝杠以及Z轴丝杠与伺服电机之间通过皮带相连接。

作为优选，所述主挂架包括横连架、V形挂架、主体导柱以及多个平行设置的上横杆，横连架与升降丝杠丝母固定连接，上横杆与横连架之间通过V形挂架以及主体导杆固定连接，上横杆与第一Z轴滑轨机构固定连接。

作为优选，所述第一Z轴滑轨机构以及第二Z轴滑轨机构分别包括多个滑轨，第一Z轴滑轨机构的滑轨分别与上横杆固定连接。

作为优选，所述Z轴运动机构还包括螺帽支架以及夹持Z轴丝杠丝母的固定板，所述螺帽支架与Z轴丝杠丝母固定连接，固定板套接于夹持座导向杆上。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

结构简洁，移动顺畅，定位准确，能够在X、Y、Z三轴向实现快速移动和精确定位；可以在一台冲床实现冲压产品各个工序之间的自动化搬运；能够完全代替人工实现产品的上料、冲压、下料等动作。

此外，三轴轴向上的移动分别由三个独立的运动机构完成，每个机构各自独立运动，独立承压，提高了系统的稳定性，降低了定位偏差。

整个三轴机构结构紧凑，布局合理，占地少，Z轴运动机构位于臂杆一端，X轴运动机构位于臂杆下方，臂杆、Z轴运动机构以及X轴运动机构呈一直线排列，减少了整个三轴机构在X轴轴向，也即横向距离上的跨度。

进一步地，在Z轴轴向方向上可以设置多组运动机构，通过X轴运动机构控制该多组Z轴轴向运动机构相互移动，实现直接夹持物件的功能。

为了能够减少对伺服电机的冲击，在Z轴以及X轴轴向上通过皮带和皮带轮进行传动。

更进一步地，为了提高整个系统的稳定性，交叉设置有多组滑轨或者固定机构，例如第一X轴滑轨机构与第二Z轴滑轨机构之间、第一Z轴滑轨机构与第二X轴滑轨机构之间以及第二X轴滑轨机构与上横杆(1034)。通过上述设置，大大提高了系统的牢固性与抗冲击能力。

另外，整个三轴系统可以与各种冲床等冲压设备相匹配，共同组成一条完整的冲压自动化生产线，具有较好的应用价值。

附图说明

图1为三轴冲压机械手的立体示意图。

图2为三轴冲压机械手的正视示意图。

图3为三轴冲压机械手的侧视示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

三轴冲压机械手，如图1、2、3所示，包括Y轴升降机构1、X轴运动机构2、Z轴运动机构3以及臂杆机构4，所述X、Y、Z轴为正交三轴。

Y轴升降机构1包括升降丝杠101、升降丝杠丝母102以及主挂架103，用于驱动臂杆机构4沿Y轴方向进行垂直升降运动。

X轴运动机构2包括送料丝杠201、送料丝杠丝母202、第一X轴滑轨机构203、推杆导杆204以及第二X轴滑轨机构205，用于驱动臂杆机构4在X轴水平方向上的运动。

Z轴运动机构3包括Z轴丝杠301、Z轴丝杠丝母302、夹持座导向杆303、第一Z轴滑轨机构304以及第二Z轴滑轨机构305，用于驱动臂杆机构4制Z轴水平方向上的运动。

臂杆机构4用于挂载或者连接机械手。

Y轴升降机构具体为：升降丝杠101以及升降丝杠丝母102位于主挂架103下方，升降丝杠101与升降丝杠丝母102传动连接，升降丝杠丝母102与主挂架103固定连接，主挂架103为中空框架。

X轴运动机构具体为：臂杆机构4设置于主挂架103上方，第一Z轴滑轨机构304以及第二X轴滑轨机构205设置于臂杆机构4与主挂架103之间，第二X轴滑轨机构205与臂杆机构4固定连接，第一Z轴滑轨机构304与第二X轴滑轨机构205固定连接，主挂架103与第一Z轴滑轨机构304固定连接，Z轴丝杠301与Z轴丝杠丝母302传动连接，Z轴丝杠丝母302套接于夹持座导向杆303上，夹持座导向杆303位于第二X轴滑轨机构205下方，且与第二X轴滑轨机构205固定连接，第一Z轴滑轨机构304与主挂架103固定连接。

Z轴运动机构具体为：第二Z轴滑轨机构305与第一X轴滑轨机构203固定连接，推杆导杆204与第二Z轴滑轨机构305固定连接，臂杆机构4一端套接于推杆导杆204上，第二Z轴滑轨机构305与送料丝杠丝母202固定连接，送料丝杠丝母202与送料丝杠201传动连接。

进一步地，为了能够利用臂杆机构4直接对物品进行夹持，在Z轴方向上设置有多组相应机构，本实施例中，为2组机构，其他数目的机构亦可，具体为：所述X轴运动机构2包括2个第一X轴滑轨机构203、第二X轴滑轨机构205以及推杆导杆204，所述臂杆机构4包括2个臂杆41，所述Z轴运动机构3包括2个Z轴丝杠301(分别为左旋丝杠和右旋丝杠)、Z轴丝杠丝母302以及夹持座导向杆303，所述第一Z轴滑轨机构304以及第二Z轴滑轨机构305分别包括2个滑块，第一X轴滑轨机构203包括2个滑轨，其中，2个Z轴丝杠301之间分别用联轴器306固定连接，用联轴器306两两相连的两个Z轴丝杠301的螺旋方向互为相反，第二X轴滑轨机构205的滑块与第一Z轴滑轨机构304的滑块固定连接，第二X轴滑轨机构205的滑轨与臂杆41固定连接，推杆导杆204与第二Z轴滑轨机构305的滑块固定连接，第一X轴滑轨机构203的滑轨分别与第二Z轴滑轨机构305的滑轨固定连接，第二Z轴滑轨机构305的滑轨与送料丝杠丝母202固定连接。由于Z轴丝杠301由交叉排列的左旋丝杠和右旋丝杠通过联轴器连接而成，当Z轴丝杠301转动时，左旋丝杠和右旋丝杠分别驱动与其传动连接的Z轴丝杠丝母302相向运动或者相背运动，带动臂杆4实现夹紧或者松开的动作。

Y轴升降机构1、X轴运动机构2以及Z轴运动机构3均采用伺服电机5驱动。所述升降丝杠101、送料丝杠201以及Z轴丝杠301分别与伺服电机5传动连接，送料丝杠201以及Z轴丝杠301与伺服电机5之间通过皮带相连接。在Y轴升降机构1，伺服电机5与升降丝杠101通过联轴器传动连接，带动升降丝杠丝母102和主挂架103在Y轴垂直方向上运动。在X轴运动机构2，伺服电机5通过与其固定连接的同步带轮通过皮带与固定连接在送料丝杠201一端的同步带轮传动连接，实现X轴方向上的运动。在Z轴运动机构3，伺服电机5通过与其固定连接的同步带轮与固定在Z轴丝杠301(通常为右旋丝杠)一端的同步带轮通过皮带传动连接，驱动Z轴丝杠丝母302，通过夹持座导向杆303，实现在Z轴方向上的横向运动。

所述主挂架103包括横连架1031、V形挂架1032、主体导柱1033以及多个平行设置的上横杆1034，横连架1031与升降丝杠丝母102固定连接，上横杆1034与横连架1031之间通过V形挂架1032以及主体导柱1033固定连接，上横杆1034与第一Z轴滑轨机构304固定连接。

所述第一Z轴滑轨机构304以及第二Z轴滑轨机构305分别包括多个滑轨，第一Z轴滑轨机构304的滑轨分别与上横杆1034固定连接。

所述Z轴运动机构3还包括螺帽支架以及夹持Z轴丝杠丝母302的固定板307，所述螺帽支架与Z轴丝杠丝母302固定连接，固定板307套接于夹持座导向杆303上。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种三轴冲压机械手，其特征在于，包括Y轴升降机构（1）、X轴运动机构（2）、Z轴运动机构（3）以及臂杆机构（4），所述X、Y、Z轴为正交三轴；

Y轴升降机构（1）包括升降丝杠（101）、升降丝杠丝母（102）以及主挂架（103）；

X轴运动机构（2）包括送料丝杠（201）、送料丝杠丝母（202）、第一X轴滑轨机构（203）、推杆导杆（204）以及第二X轴滑轨机构（205）；

Z轴运动机构（3）包括Z轴丝杠（301）、Z轴丝杠丝母（302）、夹持座导向杆（303）、第一Z轴滑轨机构（304）以及第二Z轴滑轨机构（305）；

臂杆机构（4）用于挂载或者连接机械手；

其中，升降丝杠（101）以及升降丝杠丝母（102）位于主挂架（103）下方，升降丝杠（101）与升降丝杠丝母（102）传动连接，升降丝杠丝母（102）与主挂架（103）固定连接，主挂架（103）为中空框架；

臂杆机构（4）设置于主挂架（103）上方，第一Z轴滑轨机构（304）以及第二X轴滑轨机构（205）设置于臂杆机构（4）与主挂架（103）之间，第二X轴滑轨机构（205）与臂杆机构（4）固定连接，第一Z轴滑轨机构（304）与第二X轴滑轨机构（205）固定连接，主挂架（103）与第一Z轴滑轨机构（304）固定连接， Z轴丝杠（301）与Z轴丝杠丝母（302）传动连接，Z轴丝杠丝母（302）套接于夹持座导向杆（303）上，夹持座导向杆（303）位于第二X轴滑轨机构（205）下方，且与第二X轴滑轨机构（205）固定连接；

第二Z轴滑轨机构（305）与第一X轴滑轨机构（203）固定连接，推杆导杆（204）与第二Z轴滑轨机构（305）固定连接，臂杆机构（4）一端套接于推杆导杆（204）上，第二Z轴滑轨机构（305）与送料丝杠丝母（202）固定连接，送料丝杠丝母（202）与送料丝杠（201）传动连接。

2. 根据权利要求1所述的三轴冲压机械手，其特征在于，所述X轴运动机构（2）包括多个第一X轴滑轨机构（203）、第二X轴滑轨机构（205）以及推杆导杆（204），所述臂杆机构（4）包括多个臂杆（41），所述Z轴运动机构（3）包括多个Z轴丝杠（301）、Z轴丝杠丝母（302）以及夹持座导向杆（303），所述第一Z轴滑轨机构（304）以及第二Z轴滑轨机构（305）分别包括多个滑块，第一X轴滑轨机构（203）包括多个滑轨，其中，多个Z轴丝杠（301）之间分别用联轴器（306）固定连接，用联轴器（306）两两相连的两个Z轴丝杠（301）的螺旋方向互为相反，第二X轴滑轨机构（205）的滑块与第一Z轴滑轨机构（304）的滑块固定连接，第二X轴滑轨机构（205）的滑轨与臂杆（41）固定连接，推杆导杆（204）与第二Z轴滑轨机构（305）的滑块固定连接，第一X轴滑轨机构（203）的滑轨分别与第二Z轴滑轨机构（305）的滑轨固定连接，第二Z轴滑轨机构（305）的滑轨与送料丝杠丝母（202）固定连接。

3. 根据权利要求1所述的三轴冲压机械手，其特征在于，所述升降丝杠（101）、送料丝杠（201）以及Z轴丝杠（301）分别与伺服电机（5）传动连接，送料丝杠（201）以及Z轴丝杠（301）与伺服电机（5）之间通过皮带相连接。

4. 根据权利要求1所述的三轴冲压机械手，其特征在于，所述主挂架（103）包括横连架（1031）、V形挂架（1032）、主体导柱（1033）以及多个平行设置的上横杆（1034），横连架（1031）与升降丝杠丝母（102）固定连接，上横杆（1034）与横连架（1031）之间通过V形挂架（1032）以及主体导柱（1033）固定连接，上横杆（1034）与第一Z轴滑轨机构（304）固定连接。

5. 根据权利要求4所述的三轴冲压机械手，其特征在于，所述第一Z轴滑轨机构（304）以及第二Z轴滑轨机构（305）分别包括多个滑轨，第一Z轴滑轨机构（304）的滑轨分别与上横杆（1034）固定连接。

6. 根据权利要求1所述的三轴冲压机械手，其特征在于，所述Z轴运动机构（3）还包括螺帽支架以及夹持Z轴丝杠丝母（302）的固定板（307），所述螺帽支架与Z轴丝杠丝母（302）固定连接，固定板（307）套接于夹持座导向杆（303）上。