CN105619156A - 一种立式冲床吸盘式上下料机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式冲床吸盘式上下料机械手，属于机械手技术领域。包含手部、中间座、手臂伸缩机构、手臂回转机构、手臂升降机构；手部包含吸盘和滑槽杠杆，滑槽杠杆包含U形杆、杠杆和两个夹爪；手臂伸缩机构包含伸缩手臂、步进电机一、中间架体和滑枕；手臂升降机构包含双作用式油缸和底座；手臂伸缩机构滑动连接手臂升降机构，手臂回转机构连接在手臂伸缩机构的一端。有益效果：该立式机床吸盘式上下料机械手用于立式机床自动生产线，完成工件从机械手工位到机床工作台的位置转换，其全部动作既可以自动完成，也可以单步手动控制完成，次机械在满足定位精度和工作效率高的前提下，动作简单易于控制。

Description

一种立式冲床吸盘式上下料机械手

技术领域

本发明涉及一种立式冲床吸盘式上下料机械手，属于机械手技术领域。

背景技术

工业机械手是一种可编程程序的自动机械手，它是在五十年代末出现，近年来迅速发展起来的重要的自动化装置，是实现工业化的重要手段。目前，在各个生产领域为了提高生产效率和产品质量，实现安全生产，都采用了各种不同形式，不同功能的机械手，由于机械手的出现，在许多生产工艺中都代替了人工，使工业自动化有了较大发展，这不仅大大的提高了劳动生产率，改善了劳动条件，减轻了工人劳动强度，而且使成批生产有了质量技术保证，因为如此，机械手的设计开发成了目前工业技术的重要课题。

世界各国都很重视工业机械手的应用和发展，机械手的应用在我国还属于起步阶段，尤其在冲床领域上尤为缺失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种定位精度较高，工作效率高的立式冲床吸盘式上下料机械手。

为解决上述技术问题，本发明提供一种立式机床吸盘式上下料机械手，包含定位部件、手部、中间座（6）、手臂伸缩机构、手臂回转机构、手臂升降机构；所述手臂伸缩机构、手臂回转机构、手臂升降机构上均设有所述定位部件；所述手部包含吸盘（5）和滑槽杠杆（8），所述滑槽杠杆（8）包含U形杆（7）、杠杆（8）和两个夹爪（9）；所述吸盘（5）为气流负压吸盘（5）；所述两个夹爪（9）的首端和尾端之间均有一折角形成折弯，所述两个夹爪（9）的折弯均分别转动连接U形杆（7）的顶部，所述杠杆（8）穿过U形杆（7）的底部中央连接所述夹爪（9）的尾端；旋转所述手部可实现所述吸盘（5）和所述滑槽杠杆（8）的交换使用；所述手臂伸缩机构包含伸缩手臂、步进电机一（1）、中间架体和滑枕（10）；所述伸缩手臂的一端连接步进电机一（1）；所述中间架体的底部和所述中间座（6）连接；所述滑枕（10）分别与定滑轮和齿轮联动；当所述伸缩手臂工作时所述步进电机一（1）输出动力联动链条带动所述滑枕（10）上的定滑轮转动，所述齿轮联动所述滑枕（10）做前后运动实现所述伸缩手臂的往复运动；所述手臂回转机构包含步进电机二（2）和行星轮系；所述行星轮系包含一个中心齿轮和若干个行星齿轮；所述步进电机二（2）的输出轴固定连接所述中心齿轮的轴心；所述手臂升降机构包含步进电机三（3）、双作用式油缸和底座（11）；所述步进电机三（3）设在底座（11）内，所述双作用式油缸安设在所述底座（11）内部；所述手臂伸缩机构滑动连接所述手臂升降机构，所述手臂回转机构连接在所述手臂伸缩机构的一端。

优先的，所述定位部件为挡块和行程开关（4）；行程开关（4）包含微型开关、操作机构和外壳；挡块安装在伸缩手臂、回转手臂和升降手臂上；当挡块触动操作机构时，微型开关闭合或断开。

优先的，抓重范围为1-10kg。

优先的，所述滑枕（10）为燕尾形滑枕（10）。

优先的，所述的回转手臂机构采用的齿轮皆为直齿圆柱齿轮。

优先的，所述手部为铝合金材质。

本发明所达到的有益效果：

该立式机床吸盘式上下料机械手用于立式机床自动生产线的上线料装置专用机械手，完成工件从机械手工位到机床工作台的位置转换，其全部动作既可以自动完成，也可以单步手动控制完成，次机械在满足定位精度和工作效率高的前提下，动作简单，易于控制。

附图说明

图1是本发明的圆柱坐标形式的示意图。

图2是本发明的步进电机系统各模块的示意图。

图3是本发明的手部立体图。

附图标记，1-步进电机一；2-步进电机二；3-步进电机三；4-行程开关；5-吸盘；6-中间座；7-U形杆；8-杠杆；9-夹爪；10-滑枕；11-底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

该立式机床吸盘式上下料机械手用于立式机床自动生产线，完成工件从机械手到机床工作台的位置转换，其全部动作可以自动完成，也可以单步手动控制完成，此机械手由手臂伸缩机构、手臂回转机构、中间座部机构、底座等部分组成，有三个自由度来满足生产要求，即手臂伸缩运动、手臂水平回转以及手臂升降运动。能够在较大范围内移动工件的同时，随意改变手爪位置和方向。其运动均采用液压方式驱动，其电气控制采用PLV进行控制，为保证机械手的每一个动作位置的精确度，每一步动作的行程末尾采用挡块定位，进一步提高机械手的自动控制能力和位置精度，以进一步提高生产线的效率和工作质量。次机械手在满足定位精度和高坐效率较高的前提下，尽量使其动作简单，易于控制。

对于工业机械手来说，电气控制的检测机构有较重要的作用。检测是为进行比较和判断提供依据，是操作控制的基础，采用的位置检测元件为行程开关。

行程开关也称为限位开关，主要用于将机械位移转变为电信号，控制驱动电动机的运行状态，或控制有关电磁阀动作，从而实现机械手的定位或进行运行行程控制。行程开关由微型开关、操作机构以及外壳组成，通常是将他们与固定式或可调式挡块配合使用，利用装载机械手上的挡块，触动操作机构，使得微型开关闭合或断开。

该立式机床吸盘式上下料机械手的作用是将工件搬运到机床上锻造后去下并送到下一道工序中。此机械手主要由吸盘、手臂伸缩结构、手臂回转机构、手臂升降机构、中间座部件、底部等几大部分和其他一些附件组成。

立式机床吸盘式上下聊机械手的规格参数，抓重范围为0-10kg，自由度数为3个，如图1所示，坐标形式采用圆柱坐标，最大工作半径为1000mm，手臂伸缩范围为0-500mm，手臂伸缩速度：伸出速度为170mm/s，缩回速度为133mm/s，手臂回转范围为0°-200°（实际使用95°），手臂回转速度63°/s。

根据人工葫芦吊料装置的上下料动作类似于直角坐标形式，圆柱坐标形式占地面积小而且动作范围大。采用气流负压吸盘，在工厂一般有空压机，气源比较容易解决，不需要专门给机器配备真空泵，所以这种吸盘在工厂使用比较方便。

手臂部件是机械手的主要握持部件，它的作用是支撑碗部和手部，并带动他们做空间运动。臂部运动的目的是把手部送到空间运动范围内的任意一点。如果改变手部姿态，则用腕部加以实现。臂部结构应该具有承载能力大，刚度号和自重轻的特点，另外还需要位置精度高。手臂伸缩机构主要包含步进电机一、中间架体、滑枕等组成；中间架体的底部和中间座连接，手臂右端出口处手腕和机械手抓手与步进电机连接，当手臂伸缩步进电机一输出动力后联动链条带动滑枕上的定滑轮转动，通过齿轮联动滑枕做前后运动实现手臂往复运动，其行程大小靠挡块和行程开关来调整，伸出端在可调式定位螺钉上，确保定位精度，手臂伸缩导向装置采用燕尾形滑枕，导向型能好，手臂刚度大，工作时运动平稳。滑枕导向伸缩机构，其导向型性能非常好，手臂刚度较大、工作时运动平稳，油管采用伸缩油管形式，很好的保护了油管，定位精度高。

手臂回转机构采用步进电机二、圆柱齿轮等组成的行星轮系来实现。

当步进电机二转动时，带动输出轴和行星齿轮自转，由于行星齿轮与中心齿轮相互啮合迫使行星齿轮产生一个公转运动，从而带动手臂绕轴线回转，而为手臂的回转运动，手臂实现回转角度为180°，步进电机二在机件外部，因而安装维修方便，该步进电机二还能起到部分的平衡作用。

由于本机械手的回转速度很低，手臂回转轮齿轮采用开式直齿圆柱齿轮，为减轻重量，采用腹板式，选用七级精度。齿轮尺寸较大，工作速度较低、周围环境粉尘含量极高的工作状况下，齿轮选用铸钢和铸铁等材料，其耐磨性及强度都较好。齿轮齿数为20，考虑到磨损失效，又为使轮齿不至于过少。

用铝合金制造手部，减轻手部的重量，减少偏重负荷，提高手部的刚度，在结构布置上保证运动平稳，提高机械手的使用可靠性，延长使用寿命。改进缓冲装置的提高配合精度，保证运动的平稳，保证了加工精度和间隙配合。

为了提高机械手的定位精度，选用双作用式油缸实现升降运动的机构。同单作用式油缸相比，这种油缸的应用广泛得多，压力可交替向活塞两侧供给，驱动活塞做往复运动。其推拉两个方向上的运动速度和供油压力可以控制，使得控制精度高。

如图2所示，驱动系统动力源采用步进电动机驱动系统，低惯量，大转矩且应用广泛，方便使用。步进电机系统在机械手中所起到的作用是通过电转换元件把控制信号进行功率放大，对电动动力机构进行方向、位置和速度的控制，进而控制机械手臂按给定的运动规律动作。

一种立式机床吸盘式上下料机械手，其特征是，包含定位部件、手部、中间座、手臂伸缩机构、手臂回转机构、手臂升降机构；所述手臂伸缩机构、手臂回转机构、手臂升降机构上均设有所述定位部件；所述手部包含吸盘和滑槽杠杆，所述滑槽杠杆包含U形杆、杠杆和两个夹爪；所述吸盘为气流负压吸盘；所述两个夹爪的首端和尾端之间均有一折角形成折弯，所述两个夹爪的折弯均分别转动连接U形杆的顶部，所述杠杆穿过U形杆的底部中央连接所述夹爪的尾端；旋转所述手部可实现所述吸盘和所述滑槽杠杆的交换使用；所述手臂伸缩机构包含伸缩手臂、步进电机一、中间架体和滑枕；所述伸缩手臂的一端连接步进电机一；所述中间架体的底部和所述中间座连接；所述滑枕分别与定滑轮和齿轮联动；当所述伸缩手臂工作时所述步进电机一输出动力联动链条带动所述滑枕上的定滑轮转动，所述齿轮联动所述滑枕做前后运动实现所述伸缩手臂的往复运动；所述手臂回转机构包含步进电机二和行星轮系；所述行星轮系包含一个中心齿轮和若干个行星齿轮；所述步进电机二的输出轴固定连接所述中心齿轮的轴心；所述手臂升降机构包含双作用式油缸和底座；所述双作用式油缸安设在所述底座内部；所述手臂伸缩机构滑动连接所述手臂升降机构，所述手臂回转机构连接在所述手臂伸缩机构的一端。

优所述定位部件为挡块和行程开关4；行程开关4包含微型开关、操作机构和外壳；挡块安装在伸缩手臂、回转手臂和升降手臂上；当挡块触动操作机构时，微型开关闭合或断开。

立式机床吸盘式上下料机械手动作顺序：

油泵启动待料——手臂定位——手臂外伸——手臂下降——吸盘抓料——手臂缩回——手臂回转——手臂第二次前伸——吸盘出气松开——手臂第二次缩回——手臂上升——手臂反转复位——待料卸荷（循环结束）。

上述均由电控系统发信控制相应的电磁转向阀按程序指令的顺序来实现动作的循环和连续上料过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种立式机床吸盘式上下料机械手，其特征是，包含定位部件、手部、中间座（6）、手臂伸缩机构、手臂回转机构、手臂升降机构；所述手臂伸缩机构、手臂回转机构、手臂升降机构上均设有所述定位部件；所述手部包含吸盘（5）和滑槽杠杆（8），所述滑槽杠杆（8）包含U形杆（7）、杠杆（8）和两个夹爪（9）；所述吸盘（5）为气流负压吸盘（5）；所述两个夹爪（9）的首端和尾端之间均有一折角形成折弯，所述两个夹爪（9）的折弯均分别转动连接U形杆（7）的顶部，所述杠杆（8）穿过U形杆（7）的底部中央连接所述夹爪（9）的尾端；旋转所述手部可实现所述吸盘（5）和所述滑槽杠杆（8）的交换使用；所述手臂伸缩机构包含伸缩手臂、步进电机一（1）、中间架体和滑枕（10）；所述伸缩手臂的一端连接步进电机一（1）；所述中间架体的底部和所述中间座（6）连接；所述滑枕（10）分别与定滑轮和齿轮联动；当所述伸缩手臂工作时所述步进电机一（1）输出动力联动链条带动所述滑枕（10）上的定滑轮转动，所述齿轮联动所述滑枕（10）做前后运动实现所述伸缩手臂的往复运动；所述手臂回转机构包含步进电机二（2）和行星轮系；所述行星轮系包含一个中心齿轮和若干个行星齿轮；所述手臂升降机构包含步进电机三（3）、双作用式油缸和底座（11）；所述步进电机三（3）设在底座（11）内，所述双作用式油缸安设在所述底座（11）内部；所述手臂伸缩机构滑动连接所述手臂升降机构，所述手臂回转机构连接在所述手臂伸缩机构的一端。

2.根据权利要求1所述的一种立式机床吸盘式上下料机械手，其特征是，所述定位部件为挡块和行程开关（4）；行程开关（4）包含微型开关、操作机构和外壳；挡块安装在伸缩手臂、回转手臂和升降手臂上；当挡块触动操作机构时，微型开关闭合或断开。

3.根据权利要求1所述的一种立式机床吸盘式上下料机械手，其特征是，所述的回转手臂机构采用的齿轮皆为直齿圆柱齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种立式机床吸盘式上下料机械手，其特征是，抓重范围为1-10kg。

5.根据权利要求1所述的一种立式机床吸盘式上下料机械手，其特征是，所述滑枕（10）为燕尾形滑枕（10）。

6.根据权利要求1所述的一种立式机床吸盘式上下料机械手，其特征是，所述手部为铝合金材质。