CN105522066A - 一种悬挂式偏摆机械手及其冲压流水线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种悬挂式偏摆机械手及其冲压流水线。悬挂式偏摆机械手包括：横梁、滑块、摆板、手臂杆及横杆。横梁的延长线与空间直角坐标系的X轴平行，滑块沿X轴往复滑动设于横梁上。摆板转动安装于滑块上，摆板的转轴与Y轴平行。手臂杆滑动安装于摆板上，手臂杆的滑动方向平行于X轴与Z轴所构成的平面。横杆转动安装于手臂杆上，横杆的转轴与摆板的转轴相互平行。冲压流水线包括悬挂式偏摆机械手及依次排布的多台冲床，悬挂式偏摆机械手设于相邻的两台冲床之间。在冲压流水线上设置悬挂式偏摆机械手，通过悬挂式偏摆机械手四轴联动、互不干涉的设计，使得冲压件由一台冲床转移至另一台冲床更加快速、稳定、灵活、高效。

Description

一种悬挂式偏摆机械手及其冲压流水线

技术领域

本发明涉及一种悬挂式偏摆机械手，特别是涉及一种悬挂式偏摆机械手及其冲压流水线。

背景技术

国内目前正处于进行生产设备自动化从无到有的发展历程之中，目前国内自动化设备处于较低端的水平，高端市场基本被国外所垄断。在冲压自动化方面国产的自动化生产线速度慢，换线时间长，属于当今行业非主流产品在国处处于被淘汰的线体。

随着工业自动化的普及应用，机械手臂已经广泛使用。机械手臂是自动化设备中最重要的一环，它集成了传统加工工艺中的多个步骤，例如起重、移位、固定、转移等等。在大型钣金件的冲压自动化生产过程中，需要运用机械手臂在几台冲床之间实现工件的自动化搬运，特别是在汽车行业上的运用。在现有的国内技术中，自主研发生产的机械手臂不能满足现有的生产需要，国内生产的机械手臂在实际运用中存在运行速度慢、定位精确度低、噪音大、震动剧烈等缺点，对实际的生产造成较大的影响。因此，特别是在汽车行业上，目前国内汽车覆盖件自动化冲压生产线基本被国外垄断，国外企业在该项技术上的垄断，使国内的企业在该领域的生产发展中处于一个比较被动的状态，国外垄断厂商可以凭借其垄断地位而获得超额利润，使国内企业的生产成本大大的提高，不利于企业的长远发展。如何针对实际的生产发展需要制造研发出属于自己技术的机械手臂成为目前国内企业在该领域上需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种快速、稳定、灵活、高效的四轴联动的悬挂式偏摆机械手，同时提供一种包括该悬挂式偏摆机械手的冲压流水线。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种悬挂式偏摆机械手，包括：横梁、滑块、摆板、手臂杆及横杆；

所述横梁的延长线与空间直角坐标系的X轴平行；

所述滑块沿X轴往复滑动设于所述横梁上；

所述摆板转动安装于所述滑块上，所述摆板的转轴与Y轴平行；

所述手臂杆滑动安装于所述摆板上，所述手臂杆的滑动方向平行于X轴与Z轴所构成的平面；

所述横杆转动安装于所述手臂杆上，所述横杆的转轴与所述摆板的转轴相互平行。

作为本发明的一种优选方案，所述横梁上设有第一齿条，所述滑块上设有与所述第一齿条啮合的第一齿轮及与所述第一齿轮驱动连接的第一驱动装置。

作为本发明的一种优选方案，所述滑块具有与XY平面平行的横板及与XZ平面平行的竖板，所述横梁设有沿X轴方向延伸的第一滑轨及第二滑轨，所述横板及所述竖板分别滑动设于所述第一滑轨及所述第二滑轨上。

作为本发明的一种优选方案，所述摆板包括：第二驱动装置、传动装置及转动块，所述第二驱动装置通过所述传动装置驱动所述转动块转动。

作为本发明的一种优选方案，所述第二驱动装置包括第一电机及第一蜗轮蜗杆减速机，所述传动装置包括相互啮合的主动齿轮及从动齿轮，所述第一电机通过所述第一蜗轮蜗杆减速机驱动所述主动齿轮转动，所述转动块与所述从动齿轮连接。

作为本发明的一种优选方案，所述手臂杆上设有第二齿条，所述摆板上设有与所述第二齿条啮合的第二齿轮及与所述第二齿轮驱动连接的第三驱动装置。

作为本发明的一种优选方案，所述第二齿轮穿设于所述转动块及所述从动齿轮与所述第三驱动装置连接。

作为本发明的一种优选方案，所述手臂杆上设有第二电机及第二蜗轮蜗杆减速机，所述第二电机通过所述第二蜗轮蜗杆减速机驱动所述横杆转动。

作为本发明的一种优选方案，所述横杆上安装有真空吸嘴。

一种冲压流水线，包括上述的悬挂式偏摆机械手及依次排布的多台冲床，所述悬挂式偏摆机械手设于相邻的两台所述冲床之间。

本发明的一种悬挂式偏摆机械手，主要应用于冲压行业大型钣金件的冲压自动化生产，可在几台冲床之间实现工件的自动化搬运。特别是在汽车行业目前国内汽车覆盖件自动化冲压生产线基本被国外垄断，本发明是针对国外垄断市场自主研发的可进行高速运动的悬挂式偏摆机械手，具有运行速度快、定位精确度高、噪音低、震动小等优点，完全可取代进口冲压自动化生产线，打破外企长期在这一领域的垄断地位，同国处的主流产品同步。

附图说明

图1为本发明一实施例冲压流水线的结构图；

图2为图1所示的冲压流水线的悬挂式偏摆机械手的结构图；

图3为图2所示的悬挂式偏摆机械手的另一视角的结构图；

图4为本发明的悬挂式偏摆机械手的横梁与滑块连接的结构图；

图5为本发明的悬挂式偏摆机械手去除手臂杆与横杆的结构图；

图6为本发明的悬挂式偏摆机械手的手臂杆与摆板连接的结构图；

图7为本发明的悬挂式偏摆机械手的手臂杆的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示为本发明一实施例冲压流水线10的结构图。冲压流水线10包括悬挂式偏摆机械手20及依次排布的多台冲床30，悬挂式偏摆机械手20设于相邻的两台冲床30之间。悬挂式偏摆机械手20设于两台冲床30之间，通过悬挂式偏摆机械手20对冲床30上的加工工件进行转移。

如图2所示为本发明一实施例的悬挂式偏摆机械手20的结构图。悬挂式偏摆机械手20包括：横梁100、滑块200、摆板300、手臂杆400及横杆500。

横梁100的延长线与空间直角坐标系的X轴平行。

滑块200沿X轴往复滑动设于横梁100上。

摆板300转动安装于滑块200上，摆板300的转轴与Y轴平行。

手臂杆400滑动安装于摆板300上，手臂杆400的滑动方向平行于X轴与Z轴所构成的平面。

横杆500转动安装于手臂杆400上，横杆500的转轴与摆板300的转轴相互平行。

可知，滑块200、摆板300、手臂杆400及横杆500各自进行独立运动，互不干涉，通过相互之间的配合运动，使悬挂式偏摆机械手20在生产过程中更加快速、灵活与稳定，效率更高。

关于横梁100，在冲压流水线10上，横梁100跨接于两台冲床30之间，横梁100可根据具体的生产需要进行长度调节，而不必对笨重的冲床30进行位置调节，使悬挂式偏摆机械手20具有更强的兼容性，灵活自如。

如图3及图4所示，横梁100上设有第一齿条110，滑块200上设有与第一齿条110啮合的第一齿轮210及与第一齿轮210驱动连接的第一驱动装置220。

请再次参阅图1，滑块200具有与XY平面平行的横板230及与XZ平面平行的竖板240，横梁100设有沿X轴方向延伸的第一滑轨120及第二滑轨130，横板230及竖板240分别滑动设于第一滑轨120及第二滑轨上130。

横梁100上的第一齿条110与滑块200上的第一齿轮210相互啮合，通过第一驱动装置220驱动第一齿轮210进行转动，从而使滑块200在横梁100的第一滑轨120及第二滑轨130上进行滑动。

关于横板230及竖板240，要说明的是，在空间直角坐标系上，横板230与XY平面平行设置，竖板240与XZ平面平行设置，横板230与竖板240配合安装形成相互垂直的两个平面，横板230与竖板240上分别设有与第一滑轨120及第二滑轨130相配合的滑轨槽，第一滑轨120及第二滑轨130沿X轴方向延伸。

当滑块200通过横板230与竖板240上的滑轨槽安装在横梁100上的第一滑轨120及第二滑轨130时，根据各个部件的位置方向设置可知，第一滑轨120及第二滑轨130与滑轨槽配合点的连线与横板230及竖板240形成直角三角形的结构，这样的配合结构的好处在于，滑块200在横梁100上移动时更加稳定，震动更小。

在本实施例中，第一驱动装置220采用的是伺服电机。采用伺服电机的优点在于，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。通过伺服电机作为驱动力，使滑块200的滑动位置精度更加准确，从而提高了悬挂式偏摆机械手的性能。

请结合图3及图5，摆板300包括：第二驱动装置310、传动装置320及转动块330，第二驱动装置310通过传动装置320驱动转动块330转动。

第二驱动装置310包括第一电机311及第一蜗轮蜗杆减速机312，传动装置320包括相互啮合的主动齿轮321及从动齿轮322，第一电机311通过第一蜗轮蜗杆减速机312驱动主动齿轮321转动，转动块330与从动齿轮322连接。

第一电机311通过第一蜗轮蜗杆减速机312驱动主动齿轮321进行转动，由此带动从动齿轮322进行转动，转动块330安装在从动齿轮322上，通过从动齿轮322转动而使转动块330转动。

请结合图3-图6，手臂杆400上设有第二齿条410，摆板300上设有与第二齿条410啮合的第二齿轮340及与第二齿轮340驱动连接的第三驱动装置350。要说明的是，手臂杆400上的第二齿条410与第二齿轮340相互啮合，通过第三驱动装置350进行驱动从而使手臂杆400在摆板300上进行滑动。在本实施例中，第三驱动装置350采用伺服电机设置。

在本实施例中，手臂杆400设有两条导轨，分别设于手臂杆400的两个相邻面上，摆板300上设有与手臂杆400上的两条导轨互相配合的导轨槽，手臂杆400上的两条导轨与摆板300上的导轨槽相互配合安装，形成上述横梁100与滑块200所形成的直角三角形滑动配合安装结构，使手臂杆400在摆板300上移动更加稳定。

第二齿轮340穿设于转动块330及从动齿轮322与第三驱动装置350连接。关于第二齿轮340，要说明的是，从动齿轮322与转动块330在对应位置设有通孔，第三驱动装置350通过从动齿轮322与转动块330上的通孔与第二齿轮340驱动连接。这样设计的优点在于，节省了第三驱动装置350安放的空间，使悬挂式偏摆机械手20的整体结构更加简单，便于生产工作中安装使用。

关于摆板300的转动与手臂杆400的滑动，要说明的是，摆板300的滑动与手臂杆400的滑动互不干涉，在摆板300进行转动的同时，手臂杆400可同时进行滑动，从而节省时间，灵活性高，提高了工作效率。

关于手臂杆400，手臂杆400通过滑块200的滑动、摆板300的转动以及自身的滑动，使手臂杆400能在冲压流水线10合适的位置处对冲压件进行移取，解决了传统技术中因为机械手臂太长而使得移取冲压件时产生震动导致不稳定的问题。

如图3及图7所示，手臂杆400上设有第二电机420及第二蜗轮蜗杆减速机430，第二电机420通过第二蜗轮蜗杆减速机430驱动横杆500转动。横杆500上安装有真空吸嘴510。要说明的是，通过设置第二电机420与第二蜗轮蜗杆减速机430，使横杆500的转轴与摆板300的转轴相互平行。通过第一电机311，第二电机420与第三驱动装置350的三轴联动使真空吸嘴510吸取冲压件在模具上进行取放时，冲压件始终保持竖直方向的轨迹运动，有利于冲压件的稳定取放。第二蜗轮蜗杆减速机430为背隙小于2'的超高精度减速机，其背隙可调，增加了整体结构的精度及稳定性。

结合图1-图7，以下本发明的悬挂式偏摆机械手20的工作原理：

在冲压流水线10上，悬挂式偏摆机械手20设于相邻的两台冲床30之间；

当其中一台冲床30上的冲压件冲压完成后需要进行转移时，滑块200在横梁100上移动到指定位置，在滑块200进行移动的同时，摆板300通过转动调节手臂杆400的角度，使手臂杆400达到设定的吸取冲压件角度，横杆500在摆板300转动的同时会进行转动，三轴联动使真空吸嘴510吸取冲压件在模具上进行取放时，冲压件始终保持竖直方向的轨迹运动；

当滑块200到达设定位置后，手臂杆400向下滑动使真空吸嘴510接触到冲压件并对其进行吸取；

吸取冲压件后，手臂杆400向上滑动至指定位置，使冲压件离开该冲床30，在手臂杆400向上滑动的同时，滑块200往下一工位的冲床30的方向进行移动，摆板300在移动过程中进行转动，使手臂杆400到达设定角度，横杆500在摆板转动的过程中通过转动始终保持冲压件相对于冲压平面平行；

当滑块200到达设定位置后，手臂杆400向下滑动把冲压件安放在另一台冲床30上；

悬挂式偏摆机械手20通过上述工作方式反复对相邻的两台冲床30的冲压件进行转移。

本发明的一种悬挂式偏摆机械手，主要是应用于冲压行业大型钣金件的冲压自动化生产，可在几台冲床之间实现工件的自动化搬运。特别是在汽车行业目前国内汽车覆盖件自动化冲压生产线基本被国外垄断，本发明是针对国外垄断市场自主研发的可进行高速运动的悬挂式偏摆机械手，具有运行速度快、定位精确度高、噪音低、震动小等优点，完全可取代进口冲压自动化生产线，打破外企长期在这一领域的垄断地位，同国处的主流产品同步。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬挂式偏摆机械手，其特征在于，包括：横梁、滑块、摆板、手臂杆及横杆；

所述横梁的延长线与空间直角坐标系的X轴平行；

所述滑块沿X轴往复滑动设于所述横梁上；

所述摆板转动安装于所述滑块上，所述摆板的转轴与Y轴平行；

所述手臂杆滑动安装于所述摆板上，所述手臂杆的滑动方向平行于X轴与Z轴所构成的平面；

所述横杆转动安装于所述手臂杆上，所述横杆的转轴与所述摆板的转轴相互平行。

2.根据权利要求1所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述横梁上设有第一齿条，所述滑块上设有与所述第一齿条啮合的第一齿轮及与所述第一齿轮驱动连接的第一驱动装置。

3.根据权利要求1所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述滑块具有与XY平面平行的横板及与XZ平面平行的竖板，所述横梁设有沿X轴方向延伸的第一滑轨及第二滑轨，所述横板及所述竖板分别滑动设于所述第一滑轨及所述第二滑轨上。

4.根据权利要求1所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述摆板包括：第二驱动装置、传动装置及转动块，所述第二驱动装置通过所述传动装置驱动所述转动块转动。

5.根据权利要求4所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述第二驱动装置包括第一电机及第一蜗轮蜗杆减速机，所述传动装置包括相互啮合的主动齿轮及从动齿轮，所述第一电机通过所述第一蜗轮蜗杆减速机驱动所述主动齿轮转动，所述转动块与所述从动齿轮连接。

6.根据权利要求5所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述手臂杆上设有第二齿条，所述摆板上设有与所述第二齿条啮合的第二齿轮及与所述第二齿轮驱动连接的第三驱动装置。

7.根据权利要求6所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述第二齿轮穿设于所述转动块及所述从动齿轮与所述第三驱动装置连接。

8.根据权利要求1所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述手臂杆上设有第二电机及第二蜗轮蜗杆减速机，所述第二电机通过所述第二蜗轮蜗杆减速机驱动所述横杆转动。

9.根据权利要求8所述的悬挂式偏摆机械手，其特征在于，所述横杆上安装有真空吸嘴。

10.一种冲压流水线，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的悬挂式偏摆机械手及依次排布的多台冲床，所述悬挂式偏摆机械手设于相邻的两台所述冲床之间。