CN106514640A - 一种冲压送料机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冲压送料机械手，所述冲压送料机械手包括：执行机构、驱动机构、控制系统，所述执行机构包括：机械手的手部、腕部、伸缩臂部、机身、机座，所述手部与所述伸缩臂部通过所述腕部连接，所述伸缩臂部安装在所述机身上，所述机身安装在所述机座上；所述驱动机构采用液压驱动方式进行驱动，包括：手部抓取液压缸、腕部回转液压缸、伸缩臂部伸缩液压缸；所述控制系统采用PLC程序实现对所述冲压送料机械手的控制。本发明的一种冲压送料机械手是一种多自由度自动送料机械手，能实现冲压设备的机械化和自动化生产，在保证了生产率的同时也能保证了节省人力、保证生产安全等优点。

Description

一种冲压送料机械手
技术领域
本发明涉及冲压设备技术领域，尤其涉及一种冲压送料机械手。
背景技术
我国的冲压技术发展速度较快，冲压生产在机械生产中占的比例不断上涨，冲压技术已经进入快速发展时期，同时对于生产结构的调整也尤为重要，由于传统的手工送料冲压生产方式具有加工效率、加工速度、传送精度、生产安全等方面的问题，用自动送料机构替代这种传统的生产方式就越来越重要。
目前，就一般企业的冲压生产来说，全自动生产线由于设计专利和技术限制，购买和维修的价格也是非常昂贵并且生产效率不高。因此亟需设计一种多自由度自动送料机械手，来实现冲压设备的自动化生产，在保证了生产率的同时也能保证了节省人力、保证生产安全等优点，这种方式尤其适用于我国目前的冲压设备生产情况。
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，提供一种冲压送料机械手，本发明有效解决了在冲压环境下自动送料机械手代替手工进行送料的问题，达到提高生产率、节省人力、保证生产安全的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供一种冲压送料机械手，其特征在于，所述冲压送料机械手包括：执行机构、驱动机构、控制系统，通过所述控制系统实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制，实现所述冲压送料机械手执行冲压送料的任务；
所述执行机构包括：机械手的手部、腕部、伸缩臂部、机身、机座，所述手部与所述伸缩臂部通过所述腕部连接，所述伸缩臂部安装在所述机身上，所述机身安装在所述机座上；
所述驱动机构采用液压驱动方式进行驱动，包括：手部抓取液压缸、腕部回转液压缸、伸缩臂部伸缩液压缸，所述手部抓取液压缸安装在所述手部和腕部之间，所述腕部回转液压缸安装在所述手部和伸缩臂部之间，所述伸缩臂部伸缩液压缸与所述伸缩臂部相连接；
所述控制系统采用PLC程序实现对所述冲压送料机械手的控制。
作为本发明的进一步改进，所述机械手的手部采用外卡式两指钳爪，夹紧方式采用闭式弹簧夹紧。液压油缸右腔停止进油时，夹紧力保持，在弹簧力的作用下夹紧工件；进油时，释放压力，机械爪松开工件。
作为本发明的进一步改进，所述腕部通过螺栓与所述腕部回转液压缸、手部、伸缩臂部相连接。所述腕部具有回转的自由度，所以采用具有回转自由度的回转液压缸实现驱动，使用螺栓连接来保证所述腕部回转液压缸和所述手部、伸缩臂部的连接；当送料时需要调整夹持工件的位置时，通过所述腕部回转得以实现。
作为本发明的进一步改进，所述伸缩臂部包括第一伸缩臂和第二伸缩臂，所述第二伸缩臂通过所述伸缩臂部伸缩液压缸连接到所述第一伸缩臂上。所述第二伸缩臂用来支撑机械手手部和腕部，实现水平运动；所述第一伸缩臂承受工件重力和机械手手部和腕部的动静载荷，在所述导柱的导向下作垂直升降运动。
作为本发明的进一步改进，所述手部抓取液压缸通过螺钉连接安装在所述腕部前端。通过所述手部抓取液压缸推动所述闭式弹簧夹紧和放松。
作为本发明的进一步改进，所述机身包括两个对称安装的导柱、螺柱、支撑板，所述第一伸缩臂通过螺纹配合安装在所述螺柱上，所述导柱安装在所述第一伸缩臂的导柱孔内，所述支撑板安装在所述机座上，与所述两个导柱所在平面平行。所述螺柱负责支撑所述伸缩臂同时通过旋转使所述伸缩臂上下运动，采用梯形螺纹。
作为本发明的进一步改进，所述机座包括实现机身回转的齿轮组、减速器，所述齿轮组和所述减速器通过齿轮啮合实现传动。所述机座采用固定式机座结构，送料的回转过程由所述机座下面的齿轮组和减速器的齿轮啮合来实现，保证运动精度的同时也能保证运动的平稳性。
作为本发明的进一步改进，所述手部抓取液压缸包括第一液压缸体、活塞杆、第一弹簧，所述第一弹簧套在所述活塞杆上，所述第一弹簧和活塞杆安装在所述第一液压缸体内，所述活塞杆前端和所述手部连接。
作为本发明的进一步改进，所述腕部回转液压缸包括第二液压缸体、后盖、轴承、定子块、回转叶片、第一密封圈，所述轴承安装在所述第二液压缸体内，所述第一液压缸体的尾部作为摆动轴安装在所述轴承孔内，所述定子块固定在所述第二液压缸体内，所述回转叶片连接在所述摆动轴上，所述第一密封圈安装在所述回转叶片上，在所述回转叶片和第二液压缸体间形成动密封，所述后盖通过螺钉与所述第二液压缸体连接。
作为本发明的进一步改进，所述伸缩臂部伸缩液压缸包括第三液压缸体、第二伸缩臂、第二弹簧、第二密封圈、第三密封圈，所述第二弹簧套在所述第二伸缩臂上，所述第二伸缩臂作为液压杆和第二弹簧安装在所述第三液压缸体内，所述第二密封圈安装在所述第三液压缸体内的前端，与作为液压杆的所述第二伸缩臂形成动密封，所述第三液压缸体通过螺钉连接在所述第一伸缩臂上，所述第三密封圈作为静密封安装在所述第三液压缸体和第一伸缩臂的连接处。
本发明所达到的有益效果：本发明采用的上述技术方案，发明的一种冲压送料机械手，通过合理的结构设计，实现腕部转动、第二伸缩臂水平伸缩、第一伸缩臂垂直升降、机械手转动四个自由度运动，在控制系统的控制下依次完成手部预夹紧、手臂上升、手臂旋转、第二伸缩臂伸缩、腕部旋转上料、回位所需的动作要求；实现冲压设备的机械化和自动化生产，在保证了生产率的同时也能保证了节省人力、保证生产安全等优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明手部、腕部连接结构示意图；
图3为本发明手部、腕部连接剖视图；
图4为本发明伸缩臂部剖视图；
图5为本发明液压系统图；
图6为本发明控制系统PLC系统原理图；
图7为本发明控制系统PLC系统梯形图。
图中各主要附图标记的含义为：
10- 手部、11- 手部抓取液压缸、12- 第一弹簧、13- 活塞杆、20- 腕部、21-腕部回转液压缸、22- 后盖、23- 螺钉、24- 轴承、25- 回转叶片、26- 第一密封圈、27- 轴承、30- 伸缩臂部、31- 第一伸缩臂、32- 第二伸缩臂、33- 伸缩臂部伸缩液压缸、301- 第二密封圈、302-第二弹簧、303- 第三液压缸体、304- 第三密封圈、305- 螺钉、40- 机身、41- 导柱、42- 螺柱、43- 支撑板、50- 机座、1- 手部抓取液压系统、2- 伸缩臂部伸缩液压系统、3-腕部回转液压系统。
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。
如图1所示，本发明包括：执行机构、驱动机构、控制系统，通过所述控制系统实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制，实现所述冲压送料机械手执行冲压送料的任务。所述执行机构包括：机械手的手部10、腕部20、伸缩臂部30、机身40、机座50，所述手部10与所述伸缩臂部30通过所述腕部20连接，所述伸缩臂部30安装在所述机身40上，所述机身40安装在所述机座50上；所述驱动机构采用液压驱动方式进行驱动，包括：手部抓取液压缸11、腕部回转液压缸21、伸缩臂部伸缩液压缸33；所述控制系统采用PLC程序实现对所述冲压送料机械手的控制。
如图2、3所示，本发明所述机械手的手部10采用外卡式两指钳爪，夹紧方式采用闭式弹簧夹紧；液压油缸右腔停止进油时，夹紧力保持，在弹簧力的作用下夹紧工件；进油时，释放压力，机械爪松开工件。
如图2、3所示，本发明所述腕部20具有回转的自由度，所以采用具有回转自由度的回转液压缸21实现驱动，使用螺栓连接来保证所述腕部回转液压缸21和所述手部10、伸缩臂部30的连接；当送料时需要调整夹持工件的位置时，通过所述腕部20回转得以实现。
如图3所示，本发明所述手部抓取液压缸11包括第一液压缸体、活塞杆13、弹簧12，所述弹簧12套在所述活塞杆13上，所述第一弹簧12和活塞杆13安装在所述第一液压缸体内，所述活塞杆13前端和所述手部10连接。所述手部抓取液压缸11通过螺钉23连接安装在所述腕部20前端，通过所述液压缸推动所述闭式弹簧夹紧和放松。所述腕部回转液压缸21包括第二液压缸体、后盖22、轴承24、定子块、回转叶片25、第一密封圈26，所述轴承24安装在所述第二液压缸体内，所述第一液压缸体的尾部作为摆动轴安装在所述轴承孔内，所述定子块固定在所述第二液压缸体内，所述回转叶片25连接在所述摆动轴上，所述第一密封圈26安装在所述回转叶片25上，在所述回转叶片25和第二液压缸体间形成动密封，所述后盖22通过螺钉23与所述第二液压缸体连接。
如图4所示，本发明所述伸缩臂部30包括第一伸缩臂31和第二伸缩臂32，所述第二伸缩臂32通过所述伸缩臂部伸缩液压缸33连接到所述第一伸缩臂31上；所述第二伸缩臂32用来支撑机械手手部10和腕部20，实现水平运动；所述第一伸缩臂31承受工件重力和机械手手部10和腕部20的动静载荷，在所述导柱的导向下作垂直升降运动。所述伸缩臂部伸缩液压缸33包括第三液压缸体303、第二伸缩臂32、第二弹簧302、第二密封圈301、第三密封圈304，所述第二弹簧302套在所述第二伸缩臂32上，所述第二伸缩臂32作为液压杆和第二弹簧302安装在所述第三液压缸体303内，所述第二密封圈301安装在所述第三液压缸体303内的前端，与作为液压杆的所述第二伸缩臂32形成动密封，所述第三液压缸体303通过螺钉连接在所述第一伸缩臂31上，所述第三密封圈304作为静密封安装在所述第三液压缸体303和第一伸缩臂31的连接处。
如图1所示，本发明所述机身40包括两个对称安装的导柱41、螺柱42、支撑板43，所述第一伸缩臂31通过螺纹配合安装在所述螺柱42上，所述螺柱42负责支撑所述伸缩臂30同时通过旋转使所述伸缩臂30上下运动，采用梯形螺纹。
如图1所示，本发明所述机座50包括实现机身回转的齿轮组、减速器，所述齿轮组和所述减速器通过齿轮啮合实现传动；所述机座采用固定式机座结构，送料的回转过程由所述机座下面的齿轮组和减速器的齿轮啮合来实现，保证运动精度的同时也能保证运动的平稳性。
如图5所示，本发明的液压系统包括三个子系统，手部抓取液压系统1、伸缩臂部伸缩液压系统2、腕部回转液压系统3，所述手部抓取液压系统1所用主要液压阀包括溢流阀、调速阀、二位三通换向阀，所述伸缩臂部伸缩液压系统2所用主要液压阀包括溢流阀、调速阀、二位三通换向阀，所述腕部回转液压系统3所用主要液压阀包括溢流阀、调速阀、四位四通换向阀。
使用时，如图6、7所示，控制部分，S和R分别为控制系统的气动和复位按钮，按下气动按钮S时全程启动，所述机械手的伸缩臂部伸缩液压缸33开始动作，在到达取料点时停止动作，所述手部抓取液压缸11开始动作，夹紧所取的料，所述伸缩臂部伸缩液压缸33收缩伸缩臂，所述伸缩臂部30在所述螺柱42上升，同时，所述机身40在所述机座50齿轮组的作用下旋转，到达送料位置之后所述腕部回转液压缸开始动作，所述腕部20在所述腕部回转液压缸21的作用下回转，调整送料位置，送料结束之后所述第二伸缩臂32收缩，所述手部10手抓放松，回位，卸荷。当按下急停按钮R时，不管机械手处于什么状态，都会自动回到原始位置并且卸荷，采用停止优先自保持电路来实现这个功能，只要按下R按钮，都能保持机械手卸荷回位。PLC控制系统设计了腕部回转按钮T，若送料时需要调整位置使腕部20回转，则按下T。按钮L1-L9为行程开关。压力继电器在机械爪夹紧工件后发出继电器信号，才能进行下一个动作。同时在夹紧缸线路中串联二极管，夹紧后灯亮，可显示工件已经处于夹紧状态。在控制系统的输入部分，增加一个接近开关，用于检测冲床中是否存在没被取走的上一个工件。如果上一个加工的工件没被取走，PLC系统会自动默认等待，以保证上一个工件被取走之后，夹紧缸才能进行放松工件的动作。输出部分，设计的PLC输出部分由Y001到Y011分别控制液压缸和回转缸的伸出缩回和回转。由于机械手在实际的使用过程中，需要进行的动作频率太高，如果使用电磁阀会因为直流电磁阀电流太大而导致使用寿命过短的问题，所以这里采用两级驱动方案，即PLC触点驱动直流小型继电器，真正用来驱动电磁阀线圈的是交流接触器。
需要说明的是，在本文中，诸如一和二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冲压送料机械手，其特征在于，所述冲压送料机械手包括：执行机构、驱动机构、控制系统，通过所述控制系统实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制，实现所述冲压送料机械手执行冲压送料的任务；
所述执行机构包括：机械手的手部、腕部、伸缩臂部、机身、机座，所述手部与所述伸缩臂部通过所述腕部连接，所述伸缩臂部安装在所述机身上，所述机身安装在所述机座上；
所述驱动机构采用液压驱动方式进行驱动，包括：手部抓取液压缸、腕部回转液压缸、伸缩臂部伸缩液压缸，所述手部抓取液压缸安装在所述手部和腕部之间，所述腕部回转液压缸安装在所述手部和伸缩臂部之间，所述伸缩臂部伸缩液压缸与伸缩臂部相连接；
所述控制系统采用PLC程序实现对所述冲压送料机械手的控制。
2.根据权利要求1所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述机械手的手部采用外卡式两指钳爪，夹紧方式采用闭式弹簧夹紧。
3.根据权利要求1所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述腕部通过螺栓与所述腕部回转液压缸、手部、伸缩臂部相连接。
4.根据权利要求1所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述伸缩臂部包括第一伸缩臂和第二伸缩臂，所述第二伸缩臂通过所述伸缩臂部伸缩液压缸连接到所述第一伸缩臂上。
5.根据权利要求1或4所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述手部抓取液压缸通过螺钉连接安装在所述腕部前端。
6.根据权利要求4所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述机身包括两个对称安装的导柱、螺柱、支撑板，所述第一伸缩臂通过螺纹配合安装在所述螺柱上，所述导柱安装在所述第一伸缩臂的导柱孔内，所述支撑板安装在所述机座上，与所述两个导柱所在平面平行。
7.根据权利要求1所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述机座包括实现机身回转的齿轮组、减速器，所述齿轮组和所述减速器通过齿轮啮合实现传动。
8.根据权利要求1所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述手部抓取液压缸包括第一液压缸体、活塞杆、第一弹簧，所述第一弹簧套在所述活塞杆上，所述第一弹簧和活塞杆安装在所述第一液压缸体内，所述活塞杆前端和所述手部连接。
9.根据权利要求8所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述腕部回转液压缸包括第二液压缸体、后盖、轴承、定子块、回转叶片、第一密封圈，所述轴承安装在所述第二液压缸体内，所述第一液压缸体的尾部作为摆动轴安装在所述轴承孔内，所述定子块固定在所述第二液压缸体内，所述回转叶片连接在所述摆动轴上，所述第一密封圈安装在所述回转叶片上，在所述回转叶片和第二液压缸体间形成动密封，所述后盖通过螺钉与所述第二液压缸体连接。
10.根据权利要求4所述的一种冲压送料机械手，其特征在于：所述伸缩臂部伸缩液压缸包括第三液压缸体、第二伸缩臂、第二弹簧、第二密封圈、第三密封圈，所述第二弹簧套在所述第二伸缩臂上，所述第二伸缩臂作为液压杆和第二弹簧安装在所述第三液压缸体内，所述第二密封圈安装在所述第三液压缸体内的前端，与作为液压杆的所述第二伸缩臂形成动密封，所述第三液压缸体通过螺钉连接在所述第一伸缩臂上，所述第三密封圈作为静密封安装在所述第三液压缸体和第一伸缩臂的连接处。
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