CN104400779B - 一种平行导轨式混联构型上下料机械手 - Google Patents
一种平行导轨式混联构型上下料机械手 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种平行导轨式混联构型上下料机械手，包括导轨、端拾器、下平台、致动组件及延长杆，下平台位于导轨下方，其底面设有第一导向槽，延长杆设于下平台底面的第一导向槽并沿第一导向槽移动，延长杆底面设有第二导向槽，端拾器设于延长杆底面的第二导向槽并沿第二导向槽移动；导轨为六个固定平行导轨，致动组件包括六个相同的致动单元，六个致动单元与六个固定平行导轨一一对应，每个致动单元的顶端通过滑块连接在相应固定平行导轨的底面上，底端通过球铰连接在下平台的顶面上。与现有技术相比，本发明结构简单，制造成本低，安装方便且适应性强，能实现多方位的运动驱动，保证了冲压件的产品质量。
Description
技术领域
本发明属于机械加工制造技术领域，涉及一种平行导轨式混联构型上下料机械手。
背景技术
在冲压加工行业中，一般都是流水线作业，即在加工设备的前侧设置一个操作工位，将原材料放置到加工设备中，待冲压成型后，再从加工设备中取出加工完成的工件。然而，由于加工工件的形状、大小、重量等不同，对于体积和重量比较大的工件，一个工位上可能就需要很多个操作员来进行操作，这会大大增加人力成本，而且人员协调上也不方便；同时，在作业过程中，操作人员必须做到眼手并用，注意力需高度集中，稍有不慎，就会引发安全事故。另外，由于人力、空间等因素的影响，工件加工的效率会很低，人员的工作强度很高，不仅产品的质量得不到有效保证，也很难满足现代化工业中大批量生产的需求。冲压生产线大多采用专机或人工的方式进行上下料，这在产品比较单一、产能不高的情况下是比较适合的。但是随着科技的日益进步，产品更新换代加快，使用专机或人工进行上下料就暴露出了很多的不足，包括自动化程度不能满足流水线生产的需要、产品质量的稳定性不够、柔性不够而不利于产品结构的调整等。
引进上下料机械手将大大提高生产效率，同时由于生产自动化程度的提高，人为的误差也将大大减少，使产品质量得到很大的改进。目前，上下料机械手广泛应用于各类冲压生产线，混联构型上下料机械手能快速准确地拾取冲压件，从而大大提高冲压生产线的生产效率和冲压件的下线合格率，为其后续生产工艺提供保障。冲压件的生产效率和质量除了与产品设计和模具设计相关外，与在冲压生产线上拾取搬运的过程也有很大的关系。对于汽车零件冲压线，配备何种自动化设备将直接决定冲压线的生产能力，并且由于压机的投资远高于冲压线自动化设备，若自动化设备的生产效率低于压机，则会造成压机投资的部分浪费，如果整线采用机械手与压机完全同步的运行方式，才能保证整线的最高运行速度。
目前大部分冲压线上下料的自动化设备采用六轴工业机器人，其各个轴的运动工作空间很大，可以实现冲压生产线的工艺需要，但是其所需的压机之间距离较大，而且每个轴都需要伺服控制，由此极大提高了设备成本。
申请号为201210517043.8的中国专利公布了一种混联构型横杆式上下料机械手，该机械手的上平台顶面设于导轨上，上平台底面垂直导轨设有滑槽，上下平台间隔布置，第一致动单元和第二致动单元位于上下平台一侧并两端通过球铰分别连接上平台底面和下平台顶面，第三致动单元位于上下平台另一侧并两端通过球铰连接上平台底面和下平台顶面，菱形缩放机构顶端位于上平台底面的滑槽内并沿滑槽移动、底端通过球铰连接下平台顶面，下平台底面设有导向槽，延长杆设于下平台底面的导向槽，延长杆底面设有导向槽，端拾器设于延长杆底面的导向槽。该发明虽然能够实现机械手多方位的运动驱动，但在组成结构部件上，仍然显得有些繁冗。例如所述的菱形缩放机构，本身就较为复杂，需要诸如第一滑块、第二滑块、第一上连杆、第一下连杆、第二上连杆等结构部件，还需要调节好连杆之间的相互铰接，这会增加一定的机械加工难度，制作成本相对也会增加，并且，上下平台之间的连杆滑动驱动装置需要与连杆固定连接，在工作时随着连杆一起运动，增加了系统的惯量，且容易损坏。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种平行导轨式混联构型上下料机械手。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种平行导轨式混联构型上下料机械手，包括导轨、端拾器、下平台及延长杆，所述的下平台位于导轨下方，下平台底面设有第一导向槽，所述的延长杆设于下平台底面的第一导向槽并沿第一导向槽移动，所述的延长杆底面设有第二导向槽，所述的端拾器设于延长杆底面的第二导向槽并沿第二导向槽移动，所述的导轨为六个固定平行导轨，该机械手还包括致动组件，所述的致动组件包括六个相同的致动单元，所述的六个致动单元与所述六个固定平行导轨一一对应，每个致动单元的顶端通过滑块连接在相应固定平行导轨的底面上，底端通过球铰连接在下平台的顶面上。
所述的六个致动单元包括第一致动单元、第二致动单元、第三致动单元、第四致动单元、第五致动单元及第六致动单元，所述第一致动单元、第六致动单元及第二致动单元的底端位于下平台一侧，顶端通过滑块，由外向内依次连接在相应固定平行导轨的底面上；所述第四致动单元、第五致动单元及第三致动单元的底端位于下平台的另一侧，顶端通过滑块，由外向内依次连接在相应固定平行导轨的底面上。
所述的第一致动单元和第四致动单元位于下平台的中部，底端通过球铰对称连接在下平台的顶面上。
所述的第二致动单元和第三致动单元位于下平台的右端，底端通过球铰对称连接在下平台的顶面上。
所述的第五致动单元和第六致动单元位于下平台的左端，底端通过球铰对称连接在下平台的顶面上。
所述的下平台中部对称开有至少一个通孔。
所述的六个相同的致动单元通过丝杠或齿轮齿条进行驱动。
工作时，所述的机械手通过六个致动单元的滑块在六个固定平行导轨底面上的移动，共同带动下平台在空间内某个已知点上作三个方向的移动及摆动，延长杆随同下平台作各方向的运动并在下平台底面的第一导向槽内作往复直线运动，端拾器随同延长杆作各个方向的运动并在延长杆底面的第二导向槽内作往复直线运动，进而实现全方位的冲压件拾取。
本发明机械手结构简单，制造成本低，安装方便且适应性强，实现多方位的运动驱动，有效提高了冲压线上下料速度及生产效率，保证了冲压件的产品质量，与现有技术相比，具有以下特点：
1.在致动组件方面，采用六个相同的致动单元，结构简单，标准统一，加工方便，便于批量生产；
2.整体结构更为简单，致动组件通过滑块和球铰分别连接导轨和下平台，使组合成一整体，无需增加诸如上平台这样的结构，却能实现相同的全方位运动驱动效果，进一步降低成本；
3.与传统的整块导轨相比，本发明创新性地将导轨设计成六个相同的固定平行导轨，每一固定平行导轨与每一致动单元一一对应，这样在调节下平台的运动驱动时，更具有灵活性，能更为简便地实现全方位运动驱动。
附图说明
图1为本发明一种平行导轨式混联构型上下料机械手的整体结构示意图；
图中标记说明：
1-固定平行导轨、2-第一致动单元、3-第二致动单元、4-第三致动单元、5-下平台、6-延长杆、7-端拾器、8-第四致动单元、9-第五致动单元、10-第六致动单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种平行导轨式混联构型上下料机械手，包括导轨1、端拾器7、下平台5及延长杆6，所述的下平台5位于导轨1下方，所述的下平台5中部对称开有三个通孔，下平台5底面设有第一导向槽，所述的延长杆6设于下平台5底面的第一导向槽并沿第一导向槽移动，所述的延长杆6底面设有第二导向槽，所述的端拾器7设于延长杆6底面的第二导向槽并沿第二导向槽移动，所述的导轨1为六个固定平行导轨，该机械手还包括致动组件，所述的致动组件包括六个相同的致动单元，所述的六个致动单元与所述六个固定平行导轨一一对应，每个致动单元的顶端通过滑块连接在相应固定平行导轨的底面上，底端通过球铰连接在下平台5的顶面上。所述的六个致动单元包括第一致动单元2、第二致动单元3、第三致动单元4、第四致动单元8、第五致动单元9及第六致动单元10，所述第一致动单元2、第六致动单元10及第二致动单元3的底端位于下平台5一侧，顶端通过滑块，由外向内依次连接在相应固定平行导轨的底面上；所述第四致动单元8、第五致动单元9及第三致动单元4的底端位于下平台5的另一侧，顶端通过滑块，由外向内依次连接在相应固定平行导轨的底面上。所述的第一致动单元2和第四致动单元8位于下平台5的中部，底端通过球铰对称连接在下平台5的顶面上。所述的第二致动单元3和第三致动单元4位于下平台的右端，底端通过球铰对称连接在下平台5的顶面上。所述的第五致动单元9和第六致动单元10位于下平台的左端，底端通过球铰对称连接在下平台5的顶面上。所述的六个相同的致动单元通过丝杠进行驱动。
本机械手工作时，通过六个致动单元的滑块在六个平行导轨上的移动来带动下平台5作空间内三个方向的移动以及绕着三个方向的摆动，延长杆6随同下平台5作各方向的运动并在下平台5底面的第一导向槽内作直线往复运动，此时端拾器7随同延长杆6作各个方向的运动并在延长杆6底面的第二导向槽内作直线往复运动，即可实现冲压生产线上各位置冲压件的拾取，完成冲压生产线的上下料动作。
本机械手可安装于冲压生产线相邻压机之间的空挡位置，安装方便且适应性强，可实现全方位的冲压件拾取，利用串联机构运动工作空间大以及并联机构刚度好的特点，实现了重型的冲压件在压机之间快速搬运的要求。本机械手包含了八个位置的驱动，通过两层串联的直线运动来实现冲压件在压机之间快速运动，即通过六个相同的致动单元来实现下平台5的空间内三个方向的移动以及绕三个方向的摆动，通过延长杆6在下平台5底面第一导向槽内的往复运动以及端拾器7在延长杆6底面第二导向槽内的往复运动进一步增加水平方向的移动距离，从而实现机械手全方位拾取功能。
Claims (8)
1.一种平行导轨式混联构型上下料机械手，包括导轨(1)、端拾器(7)、下平台(5)及延长杆(6)，所述的下平台(5)位于导轨(1)下方，下平台(5)底面设有第一导向槽，所述的延长杆(6)设于下平台(5)底面的第一导向槽内并沿第一导向槽移动，所述的延长杆(6)底面设有第二导向槽，所述的端拾器(7)设于延长杆(6)底面的第二导向槽内并沿第二导向槽移动，其特征在于，所述的导轨(1)为六个固定平行导轨，该六个固定平行导轨分别通过六个相同的与其一一对应的致动单元连接下平台(5)，每个致动单元的顶端通过滑块连接在相应固定平行导轨的底面上，底端通过球铰连接在下平台(5)的顶面上。
2.根据权利要求1所述的一种平行导轨式混联构型上下料机械手，其特征在于，所述的六个致动单元包括第一致动单元(2)、第二致动单元(3)、第三致动单元(4)、第四致动单元(8)、第五致动单元(9)及第六致动单元(10)，所述第一致动单元(2)、第六致动单元(10)及第二致动单元(3)的底端位于下平台(5)一侧，顶端通过滑块，由外向内依次连接在相应固定平行导轨的底面上；所述第四致动单元(8)、第五致动单元(9)及第三致动单元(4)的底端位于下平台(5)的另一侧，顶端通过滑块，由外向内依次连接在相应固定平行导轨的底面上。
3.根据权利要求2所述的一种平行导轨式混联构型上下料机械手，其特征在于，所述的第一致动单元(2)和第四致动单元(8)位于下平台(5)的中部，底端通过球铰对称连接在下平台(5)的顶面上。
4.根据权利要求2所述的一种平行导轨式混联构型上下料机械手，其特征在于，所述的第二致动单元(3)和第三致动单元(4)位于下平台的右端，底端通过球铰对称连接在下平台(5)的顶面上。
5.根据权利要求2所述的一种平行导轨式混联构型上下料机械手，其特征在于，所述的第五致动单元(9)和第六致动单元(10)位于下平台的左端，底端通过球铰对称连接在下平台(5)的顶面上。
6.根据权利要求1所述的一种平行导轨式混联构型上下料机械手，其特征在于，所述的下平台(5)中部开有至少一个通孔。
7.根据权利要求1所述的一种平行导轨式混联构型上下料机械手，其特征在于，所述的六个相同的致动单元通过丝杠或齿轮齿条进行驱动。
8.根据权利要求1所述的一种平行导轨式混联构型上下料机械手，其特征在于，工作时，所述的机械手通过六个致动单元的滑块在六个固定平行导轨底面上的移动，共同带动下平台(5)在空间内某个已知点上作三个方向的移动及摆动，延长杆(6)随同下平台(5)作各方向的运动并在下平台(5)底面的第一导向槽内作往复直线运动，端拾器(7)随同延长杆(6)作各个方向的运动并在延长杆(6)底面的第二导向槽内作往复直线运动，进而实现全方位的冲压件拾取。
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