CN105149400A - 高效冲压机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效冲压机器人，其包括旋转底座、升降支撑立臂、多级伸缩手臂和旋转机构，升降支撑立臂设置在旋转底座上，多级伸缩手臂设置在升降支撑立臂上，旋转机构设置在多级伸缩手臂上；本发明结构设计巧妙、合理，在满足冲床生产时所需动作要求的基础上，有效简化了传统机械人的整体结构，减少零部件，降低成本，采用多级伸缩结构，使手臂延伸或收缩运动更平稳，速度更快，实现高效率作业，同时配合旋转底座和升降支撑立臂，使工件在校正时更平稳，放料精度更高，动作连贯快捷，进一步提高工作效率，而且工作半径大，可达3米，承重能力好，捉取工件重量高达50Kg，可以广泛运用到冲压生产线上，实现快速搬运冲压工件，利于广泛推广。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及机械人技术领域，具体涉及一种高效冲压机器人。
背景技术
[0002] 冲压是一种靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工，合称锻压。冲压的坯料主要是热乳和冷乳的钢板和钢带；全世界的钢材中，有60〜70%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。
[0003] 然而，我国模具冲压行业大多数采用人工上料、换料的方式，每次冲床工作前，工人把材料放进冲床内，待冲床下压工作完成之后，再由工人取出；此种用人工上料、取料的方式存在较大的安全隐患，时常会出现将人手压断致残等工伤事故。
[0004] 随着工业现代化进程的发展，市面上推出一种冲压机器人，可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全。现有的冲压机器人多种多样，其来之不同的设计理念，力求达到不同用户的使用需求。其虽然能实现对不同冲压工件的搬运动作，但是其设计都不够巧妙，结构较为复杂，且工作稳定性差，效率低，占用空间大，造成空间资源的浪费，也使得总体成本过高，另外，工作范围相对较小，且只能捉取重量较轻的工件，难以被推广应用。
发明内容
[0005] 针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，工作效率高，稳定性好，且工作范围广、捉取重量大的高效冲压机器人。
[0006] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是:一种高效冲压机器人，其包括旋转底座、升降支撑立臂、多级伸缩手臂和旋转机构，所述升降支撑立臂设置在旋转底座上，且受该旋转底座的驱动作旋转动作，多级伸缩手臂设置在升降支撑立臂上，且受该升降支撑立臂的驱动作垂直升降动作，所述旋转机构设置在多级伸缩手臂上，且受该多级伸缩手臂的驱动作伸缩动作。
[0007] 作为本发明的一种改进，所述旋转底座包括座板、电机、旋转座体和减速机，所述旋转座体通过轴承组件活动设置在座板上，所述减速机设置在所述旋转座体内，且该减速机的输出端伸出该旋转座体，并与所述座板相连接，所述电机对应减速机的位置设置，且该电机的驱动轴与所述减速机的输入端相连接，所述座板上设有防震脚垫。
[0008] 作为本发明的一种改进，所述轴承组件包括平面轴承和深沟球轴承，所述平面轴承设置在座板和旋转座体之间，所述深沟球轴承设置在平面轴承的圆心位置，且内圈套在所述减速机的输出端上，外圈通过轴承座固定在所述座板上。
[0009] 作为本发明的一种改进，所述升降支撑立臂包括立架、电机、升降传动组件、托架、滑轨和与该滑轨相适配的滑块，所述滑轨竖直设置在所述立架侧壁上，所述托架通过滑块滑动设置在该滑轨上，所述电机设置在立架上，并能通过升降传动组件驱动滑块于滑轨上作往复运动；所述电机为绝对值伺服电机。
[0010] 作为本发明的一种改进，所述升降传动组件包括驱动齿轮、传动齿轮组、主动轴、从动轴、主动轮、从动轮和传动链带，所述主动轴通过轴承设置在立架的上部，所述主动轮设置在该主动轴上，所述从动轴通过轴承设置在立架的下部，所述从动轮设置在该从动轴上，所述传动链带设置在主动轮和从动轮上，所述滑块固定在所述传动链带上，所述驱动齿轮设置在电机的驱动轴上，且通过所述传动齿轮组与所述主动轴相连接。
[0011] 作为本发明的一种改进，所述升降传动组件包括变速机、丝杆和与该丝杆相适配的丝杆螺母，该丝杆螺母固定在所述滑块上，所述丝杆通过轴承竖直设置在立架，且与所述丝杆螺母相配合，所述变速机的输入端与所述电机的驱动轴相连接，该变速机的输出端与所述丝杆的一端相连接；所述座板的上表面上设有与所述立架的底部外形轮廓相适配的凹位。
[0012] 作为本发明的一种改进，所述多级伸缩手臂包括一级臂架、二级臂架、三级臂架、电机、传动链带、驱动轮和同步轮，所述一级臂架、二级臂架和三级臂架通过直线滑轨组件按从下至上的顺序依次叠置，所述驱动轮设置在二级臂架的尾部，所述同步轮设置在该二级臂架的前部，所述传动链带设置在所述驱动轮和同步轮上，所述一级臂架上设有与该传动链带的下行部相固定的下固定块，所述三级臂架上设有与该传动链带的上行部相固定的上固定块，所述电机通过传动部件与所述驱动轮相连接。
[0013] 作为本发明的一种改进，所述一级臂架包括一级底板和对称设置在该一级底板两侧的一级侧板，两一级侧板和一级底板上均设有与所述二级臂架相适配的直线滑轨组件。
[0014] 作为本发明的一种改进，所述旋转机构包括电机、驱动轮、吸盘座、同步轮和减速机，该减速机设置在所述三级臂架的前端上，所述吸盘座设置在该减速机的输出端上，所述同步轮设置在该减速机的输入端上，所述电机设置在所述三级臂架的尾端上，所述驱动轮设置在该电机的驱动轴上，且通过传动链带与所述同步轮相连接。
[0015] 作为本发明的一种改进，所述的电机为绝对值伺服电机。所述传动链带为皮带或链条。
[0016] 本发明的有益效果为:本发明结构设计巧妙、合理，在满足冲床生产时所需动作要求的基础上，有效简化了传统机械人的整体结构，减少零部件，降低成本，采用多级联动伸缩结构，使手臂延伸或收缩运动更平稳，速度更快，实现高效率作业，同时配合旋转底座和升降支撑立臂，使工件在校正时更平稳，放料精度更高，动作连贯快捷，进一步提高工作效率，而且工作半径大，可达3米，承重能力好，捉取工件重量高达50Kg，适用范围广，可以广泛运用到冲压生产线上，实现快速搬运冲压工件，特别是能够解决汽车冲压行业中大型冲压工件冲床上搬运的困难。
[0017] 下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
[0018] 图1是本发明的立体结构示意图。
[0019]图2是本发明中旋转底座的立体结构示意图。
[0020]图3是本发明中旋转底座的全剖结构示意图。
[0021] 图4是本发明中升降支撑立臂的立体结构示意图。
[0022] 图5是本发明中升降支撑立臂的剖视结构示意图。
[0023] 图6是本发明的俯视结构示意图。
[0024] 图7是本发明中多级伸缩手臂的俯视结构示意图。
[0025] 图8是本发明中A-A的剖视结构示意图。
[0026] 图9是图7的立体结构示意图。
具体实施方式
[0027] 实施例，参见图1，本实施例提供的一种高效冲压机器人，其包括旋转底座1、升降支撑立臂2、多级伸缩手臂3和旋转机构4，所述升降支撑立臂2设置在旋转底座I上，且受该旋转底座I的驱动作旋转动作，多级伸缩手臂3设置在升降支撑立臂2上，且受该升降支撑立臂2的驱动作垂直升降动作，所述旋转机构4设置在多级伸缩手臂3上，且受该多级伸缩手臂3的驱动作伸缩动作。
[0028] 具体的，参见图2和图3，所述旋转底座I包括座板11、电机12、旋转座体13和减速机14，所述旋转座体13通过轴承组件活动设置在座板11上，所述减速机14设置在所述旋转座体13内，且该减速机14的输出端伸出该旋转座体13，并与所述座板11相连接。较佳的，参见图3，所述轴承组件包括平面轴承16和深沟球轴承17，所述平面轴承16设置在座板11和旋转座体13之间，所述深沟球轴承17设置在平面轴承16的圆心位置，且内圈套在所述减速机14的输出端上，外圈通过轴承座固定在所述座板11上。通过平面轴承16和深沟球轴承17的配合，确保转动时的稳定性。其它实施例中，轴承组件也可以采用其它类型轴承实现，如圆锥滚子轴承等。
[0029] 所述电机12对应减速机14的位置设置，本实施例中，该电机12是设置在所述减速机14上，且该电机12的驱动轴与减速机14的输入端相连接。所述旋转座体13的上表面上设有与立架21的底部外形轮廓相适配的凹位131，以提升装配的紧密性，整体结构稳定性好。所述座板11上设有防震脚垫15，具有高度调节功能和防震功能，灵活性高，稳定性好，适用范围广。
[0030] 本发明中的旋转底座I结构设计巧妙、合理，让座板11以上的部件跟随旋转座体13 —起转动，大大提升机器人在旋转摆动时的稳定性，较佳的，减速机14优选采用RV减速机，传动更为平稳，且振动小，噪音低，能耗低。
[0031] 参见图4和5，所述升降支撑立臂2包括立架21、电机22、升降传动组件23、托架24、滑轨25和与该滑轨25相适配的滑块26，具体的，所述立架包括底板、顶板和两侧板，两侧板对称垂直设置在所述底板两侧，所述顶板设置在两侧板的上端，结构设计合理、简单，易于实现。本实施例中，所述滑轨25设置在所述立架的两侧板的内侧壁上，所述托架24通过滑块26滑动设置在该滑轨25上，所述电机22设置在立架21上，并能通过升降传动组件23驱动滑块26于滑轨25上作往复运动。
[0032] 本实施例中，较佳的，所述升降传动组件23包括驱动齿轮231、传动齿轮组232、主动轴233、从动轴234、主动轮235、从动轮236和传动链带237，所述主动轴233通过轴承设置在立架21的上部，所述主动轮235设置在该主动轴233上，所述从动轴234通过轴承设置在立架21的下部，所述从动轮236设置在该从动轴234上，所述传动链带237设置在主动轮235和从动轮236上，所述滑块26固定在所述传动链带237上，所述驱动齿轮231设置在电机22的驱动轴上，且通过所述传动齿轮组232与所述主动轴233相连接。升降传动组件23采用上述结构，能配合手臂的自身重力进行手臂的升降，使机器人在手臂下降时更加平稳，速度更快。在其它实施例中，升降传动组件23也可以采用丝杆传动结构(图中未视)。如所述升降传动组件23包括变速机、丝杆和与该丝杆相适配的丝杆螺母，该丝杆螺母固定在所述滑块上，所述丝杆通过轴承竖直设置在立架21，且与所述丝杆螺母相配合，所述变速机的输入端与所述电机的驱动轴相连接，该变速机的输出端与所述丝杆的一端相连接。
[0033] 参见图5至图8，所述多级伸缩手臂3包括一级臂架31、二级臂架32、三级臂架33、电机34、传动链带35、驱动轮36和同步轮37，所述一级臂架31、二级臂架32和三级臂架33通过直线滑轨组件按从下至上的顺序依次叠置，所述驱动轮36设置在二级臂架32的尾部，所述同步轮37设置在该二级臂架32的前部，所述传动链带35设置在所述驱动轮36和同步轮37上，所述一级臂架31上设有与该传动链带35的下行部相固定的下固定块311，所述三级臂架33上设有与该传动链带35的上行部相固定的上固定块331，所述电机34通过传动部件(图中未视)与所述驱动轮36相连接，该传动部件优选为皮带轮组件，其它实施例中，该传动部件也可以为齿轮传动或丝杆传动。较佳的，所述一级臂架31包括一级底板和对称设置在该一级底板两侧的一级侧板。而所述二级臂架32包括二级底板和对称设置在该二级底板两侧的二级侧板。较佳的，在所述一级底板和二级底板之间设有直线滑轨组件，一级侧板和二级侧板之间设有直线滑轨组件。所述三级臂架33为条状本体，该条状本体的下表面与二级底板之间设有直线滑轨组件。在两侧的二级侧板上设有一盖板，该盖板与条状本体的上表面之间设有直线滑轨组件。有效提升配合的稳定性和承重能力，支撑效果好，可捉取工件重量高达50Kg。所述多级伸缩手臂3采用三级伸缩结构，工作半径大，可达3米。工作时，所述二级臂架32和三级臂架33由于是固定在同一传动链带35上，能同步联动实现同时伸出与缩回，大大加快伸缩速度，进而提升工作效率。
[0034] 参见图9，所述旋转机构4包括电机41、驱动轮42、吸盘座43、同步轮44和减速机45，该减速机45设置在所述三级臂架33的前端上，减速机45采用前置结构，使工件在校正时更平稳，放料精度更高。所述吸盘座43设置在该减速机45的输出端上，所述同步轮44设置在该减速机45的输入端上，所述电机41设置在所述三级臂架33的尾端上，所述驱动轮42设置在该电机41的驱动轴上，且通过传动链带46与所述同步轮44相连接。
[0035] 本实施例中，所述传动链带35、传动链带46和传动链带237均可以为皮带或链条，优选采用带齿皮带，不易打滑，传动稳定。所述电机12、电机22、电机34、电机41均优选为绝对值伺服电机，该绝对值伺服电机中的绝对值编码器能记录电机的绝对位置，就是在其通电后驱动器能直接读取到当前电机的位置而不用回原点操作，大大提高工作效率，同时也优化线路，整体性能更卓越。所述旋转底座1、升降支撑立臂2、多级伸缩手臂3和旋转机构4分别控制器相连，并受该控制器控制。采用控制器进行自动化控制，能进一步提高工作效率，让动作更为连贯快捷，在机械手工作动作调试好后无需人工控制，有效降低人工成本和降低工伤率，同时提高了产品的稳定性，降低产品报废率，而且工作稳定性好，延长了使用寿命，减少了维护或更换的次数。
[0036] 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，采用与其相同或相似的其它机械，均在本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种高效冲压机器人，其特征在于，其包括旋转底座、升降支撑立臂、多级伸缩手臂和旋转机构，所述升降支撑立臂设置在旋转底座上，且受该旋转底座的驱动作旋转动作，多级伸缩手臂设置在升降支撑立臂上，且受该升降支撑立臂的驱动作垂直升降动作，所述旋转机构设置在多级伸缩手臂上，且受该多级伸缩手臂的驱动作伸缩动作。
2.根据权利要求1所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述旋转底座包括座板、电机、旋转座体和减速机，所述旋转座体通过轴承组件活动设置在座板上，所述减速机设置在所述旋转座体内，且该减速机的输出端伸出该旋转座体，并与所述座板相连接，所述电机对应减速机的位置设置，且该电机的驱动轴与所述减速机的输入端相连接。
3.根据权利要求2所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述轴承组件包括平面轴承和深沟球轴承，所述平面轴承设置在座板和旋转座体之间，所述深沟球轴承设置在平面轴承的圆心位置，且内圈套在所述减速机的输出端上，外圈通过轴承座固定在所述座板上。
4.根据权利要求1所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述升降支撑立臂包括立架、电机、升降传动组件、托架、滑轨和与该滑轨相适配的滑块，所述滑轨竖直设置在所述立架侧壁上，所述托架通过滑块滑动设置在该滑轨上，所述电机设置在立架上，并能通过升降传动组件驱动滑块于滑轨上作往复运动。
5.根据权利要求4所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述升降传动组件包括驱动齿轮、传动齿轮组、主动轴、从动轴、主动轮、从动轮和传动链带，所述主动轴通过轴承设置在立架的上部，所述主动轮设置在该主动轴上，所述从动轴通过轴承设置在立架的下部，所述从动轮设置在该从动轴上，所述传动链带设置在主动轮和从动轮上，所述滑块固定在所述传动链带上，所述驱动齿轮设置在电机的驱动轴上，且通过所述传动齿轮组与所述主动轴相连接。
6.根据权利要求4所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述升降传动组件包括变速机、丝杆和与该丝杆相适配的丝杆螺母，该丝杆螺母固定在所述滑块上，所述丝杆通过轴承竖直设置在立架，且与所述丝杆螺母相配合，所述变速机的输入端与所述电机的驱动轴相连接，该变速机的输出端与所述丝杆的一端相连接。
7.根据权利要求1所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述多级伸缩手臂包括一级臂架、二级臂架、三级臂架、电机、传动链带、驱动轮和同步轮，所述一级臂架、二级臂架和三级臂架通过直线滑轨组件按从下至上的顺序依次叠置，所述驱动轮设置在二级臂架的尾部，所述同步轮设置在该二级臂架的前部，所述传动链带设置在所述驱动轮和同步轮上，所述一级臂架上设有与该传动链带的下行部相固定的下固定块，所述三级臂架上设有与该传动链带的上行部相固定的上固定块，所述电机通过传动部件与所述驱动轮相连接。
8.根据权利要求2所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述一级臂架包括一级底板和对称设置在该一级底板两侧的一级侧板，两一级侧板和一级底板上均设有与所述二级臂架相适配的直线滑轨组件。
9.根据权利要求1所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述旋转机构包括电机、驱动轮、吸盘座、同步轮和减速机，该减速机设置在所述三级臂架的前端上，所述吸盘座设置在该减速机的输出端上，所述同步轮设置在该减速机的输入端上，所述电机设置在所述三级臂架的尾端上，所述驱动轮设置在该电机的驱动轴上，且通过传动链带与所述同步轮相连接。
10.根据权利要求2-9之一所述的高效冲压机器人，其特征在于:所述的电机为绝对值伺服电机。
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