CN108687251A - 一种用于冲压流水线的机械手及冲压流水线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于冲压流水线的机械手及冲压流水线，属于汽车制造技术领域，包括直线导轨、直线电机及升降机械臂，所述直线导轨固定于冲压流水线的一侧，所述直线电机驱动升降机械臂沿着直线导轨作水平方向的往复运动，本发明采用直线电机驱动极大地提高了机械手的快速反应能力和控制精度，往复运动速度可达3000cm/min，极大的提高了生产效率，机械手定位精确，提高了加工成品率。
Description
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，特别涉及一种用于冲压流水线的机械手及冲压流水线。
背景技术
汽车座椅的调节滑轨属于高精度的机械零件，在制作过程中常采用钣金多次冲压而成，为提高加工效率及降低加工成本，采用冲压流水线实现自动化的生产。冲压流水线往往有7～10台连续布置的冲压机床，相邻冲压机床之间的工件的取放和传递作业均由机械手自动完成，机械手在作业过程中，需要连续不断地高频、往复、直线运动。
现有技术中，为实现机械手的直线运动的精确定位，其驱动机构往往采用伺服电机+丝杆+导轨的组合结构，但该驱动机构的组合结构具有不足：(1)零件多、结构复杂，其惯性质量大，动态性能的提高受到了很大的限制；(2)随着机械手的连续不断地高频、往复、直线运动作业，产生的弹性形变、摩擦损耗均逐渐积累，造成定位滞后和非线性误差，最终达不到加工所需要的定位精度，极大的影响冲压加工质量。
发明内容
本发明为克服现有技术中存在的问题，提供一种用于冲压流水线的机械手，采用直线电机驱动极大地提高了机械手的快速反应能力和控制精度，往复运动速度可达3000cm/min，极大的提高了生产效率，机械手定位精确，提高了加工成品率。
本发明为解决上述现有技术中存在的问题，采用如下的技术方案。
一种用于冲压流水线的机械手，其特征在于，包括直线导轨、直线电机及升降机械臂，所述直线导轨固定于冲压流水线的一侧，所述直线电机驱动升降机械臂沿着直线导轨作水平方向的往复运动。
进一步的，所述升降机械臂包括工作板、气缸、滑动副、L形拐臂及悬臂机构，所述工作板与直线电机的活动极固定连接，所述气缸及滑动副均固定设置于工作板上，所述气缸的活塞杆与滑动副的滑板固定连接，所述L形拐臂由相互垂直的型材竖臂及型材平臂组成，所述型材竖臂与型材平臂之间通过直角件采用槽用螺丝螺母连接固定，所述型材竖臂的两侧设有用于将其固定于滑板上的过渡固定块，2个过渡固定块与对应的型材竖臂之间采用槽用螺丝螺母连接固定，所述型材平臂与悬臂机构之间采用槽用螺丝螺母连接固定。
进一步的，所述滑板的一侧还设有缓冲挡块，所述缓冲挡块的上下两侧的工作板上设有液压缓冲器。
进一步的，所述工作板上设置有多组矩形阵列排布的缓冲定位孔，所述液压缓冲器采用螺钉联接固定于缓冲定位孔上。
进一步的，所述悬臂机构包括悬臂顶板、减震组件及电磁铁，所述悬臂顶板的中部采用槽用螺丝螺母连接固定于型材平臂上，所述电磁铁通过减震组件固定连接于悬臂顶板两端的底部。
进一步的，所述减震组件包括减震上板、减震下板、减震销、弹簧及锁紧螺母，所述减震销的下端与减震下板固定连接，所述减震销的上端自下至上依次活动贯穿弹簧、悬臂顶板减震上板并与锁紧螺母螺纹连接，所述弹簧为压缩弹簧。
进一步的，所述悬臂机构还包括用于检测悬臂机构与工件垂直位置的磁感应开关。
进一步的，所述悬臂机构还包括用于检测悬臂机构与工件水平位置的检销及微动开关。
进一步的，所述直线电机的控制器为分布式伺服控制器，所述控制器内置抑振滤波器。
一种冲压流水线，包括机械手，还包括冲压中转台、冲压机床，所述冲压中转台设于相邻2台冲压床之间，所述机械手固定冲压机床的一侧用于将冲压中台上的工件传递至冲压机床上料，或将冲压机床上的工件下料传递至后一冲压中转台。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：
1、本发明的用于冲压流水线的机械手，采用直线电机驱动代替现有技术的伺服电机+丝杆+导轨的组合结构，来实现机械手的不断地高频、往复、直线运动，无需任何中间结构，消除了转动惯量、弹性形变、反向间隙、摩擦、振动、噪音及磨损等不利因素，极大地提高了机械手的快速反应能力和控制精度，往复运动速度可达3000cm/min，极大的提高了生产效率，机械手定位精确，提高了加工成品率。
2、本发明的用于冲压流水线的机械手，升降机械臂的L形拐臂由型材加工而成，L形拐臂与工作板及悬臂机构之间、及L形拐臂的型材竖臂与型材平臂之间均采用槽用螺丝螺母连接固定，无需对支撑悬臂机构的L形拐臂进行焊接或钻孔等加工，避免了焊接或钻孔加工过程中造成的L形拐臂的不可控变形，降低了L形拐臂与相连构件之间的配合间隙，提高机械手的定位精度。
3、本发明的用于冲压流水线的机械手，缓冲挡块及其上下的2个液压缓冲器，不仅能够用于气缸驱动升降机械臂上升或下降到位时，对升降机械臂的运动起阻尼缓冲减速至停止，而且通过调整上下2个液压缓冲器之间的间距，可精确调整气缸的行程，使得升降机械臂的行程分度控制突破气缸自身的行程分度限制，方便根据工况需要自由调整升降机械臂的行程，提高机械手的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的机械手的结构示意图。
图2为本发明的升降机械臂的结构示意图。
图3为本发明的悬臂机构的结构示意图。
图中：1、直线导轨；2、直线电机；3、升降机械臂；31、工作板；32、气缸；33、滑动副；34、L形拐臂；341、型材竖臂；342、型材平臂；343、过渡固定块；344、直角件；35、悬臂机构；351、悬臂顶板；352、电磁铁；353、减震上板；354、减震下板；355、减震销；356、弹簧；357、锁紧螺母；36、缓冲挡块；37、液压缓冲器；38、缓冲定位孔；391、磁感应开关；392、检销；393、微动开关；4、工件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～3所示，一种用于冲压流水线的机械手，包括直线导轨1、直线电机2及升降机械臂3，直线导轨1固定于冲压流水线的一侧，直线电机2的初级或次级固定于直线导轨1内，直线电机2的另一级与升降机械臂3固定连接，直线电机2驱动升降机械臂3沿着直线导轨1作水平方向的往复运动。
优选的方案，升降机械臂3包括工作板31、气缸32、滑动副33、L形拐臂34及悬臂机构35。
工作板31与直线电机2的活动极固定连接，气缸32及滑动副33的滑轨均采用螺栓连接固定设置于工作板31上，气缸32的活塞杆与滑动副33的滑板固定连接。进一步的，为降低气缸32的活塞杆与滑动副33的滑板连接时对同轴度的要求及便于安装，活塞杆与滑板之间通过联轴器进行连接。气缸32驱动滑动副33带动L形拐臂34及悬臂机构35沿着滑动副33的滑轨作垂直方向的往复运动。
L形拐臂34由相互垂直的型材竖臂341及型材平臂342组成，型材竖臂341及型材平臂342均为铝型材加工而成，型材竖臂341与型材平臂342之间通过直角件344采用槽用螺丝螺母连接固定，型材竖臂341的两侧设有用于将其固定于滑板上的过渡固定块343，2个过渡固定块343均通过螺钉连接固定于工作板31上，2个过渡固定块343与对应的型材竖臂341之间采用槽用螺丝螺母连接固定，型材平臂342与悬臂机构35之间采用槽用螺丝螺母连接固定。无需对支撑悬臂机构35的L形拐臂34进行焊接或钻孔等加工，避免了焊接或钻孔加工过程中造成的L形拐臂34的不可控变形，降低了L形拐臂34与相连构件之间的配合间隙，提高机械手的定位精度。
优选的方案，滑板的一侧还设有缓冲挡块36，缓冲挡块36的上下两侧的工作板31上设有液压缓冲器37。气缸32驱动升降机械臂3下降到位时，缓冲挡块36与下液压缓冲器37的冲压头压触，气缸32驱动升降机械臂3上升到位时，缓冲挡块36与上液压缓冲器37的冲压头压触，对升降机械臂3的运动起阻尼缓冲减速至停止。液压缓冲器37的冲压头为锥台结构，缓冲挡块36与冲压头压触的部分设置有与锥台结构相配合的锥孔。
优选的方案，工作板31上设置有多组矩形阵列排布的缓冲定位孔38，液压缓冲器37采用螺钉联接固定于缓冲定位孔38上。通过调整上下2个液压缓冲器37之间的间距，可精确调整气缸32的行程，使得升降机械臂3的行程分度控制突破气缸32自身的行程分度限制，方便根据工况需要自由调整升降机械臂3的行程，提高机械手的适用性。
优选的方案，悬臂机构35包括悬臂顶板351、减震组件及电磁铁352，悬臂顶板351的中部采用槽用螺丝螺母连接固定于型材平臂342上，电磁铁352通过减震组件固定连接于悬臂顶板351两端的底部。减震组件可降低电磁铁352与工件4接触时产生的冲击力。
优选的方案，减震组件包括减震上板353、减震下板354、减震销355、弹簧356及锁紧螺母357，减震销355的下端与减震下板354固定连接，减震销355的上端自下至上依次活动贯穿弹簧356、悬臂顶板351减震上板353并与锁紧螺母357螺纹连接，弹簧356为压缩弹簧356，减震上板353贴合于悬臂顶板351上面。
通过调整锁紧螺母357与减震销355的螺纹配合长度，可快速调节减震上板353与减震下板354之间的间距，悬臂机构35吸取工件4时受到工件4向下的重力时，减震上板353与减震下板354之间始终贴合。在电磁铁352与工件4接触时实现减震，同时在电磁铁352吸取工件4并上升时，减震上板353与减震下板354贴合，工件4的高度位置不受弹簧356的受力大小及状态影响，定位准确。
优选的方案，悬臂机构35还包括用于检测悬臂机构35与工件4垂直位置的磁感应开关391。磁感应开关391与气缸32的电磁阀电联接，气缸32驱动悬臂机构35下降到位时，磁感应开关391导通时，此时悬臂机构35的电磁铁352已吸附工件4，磁感应开关391反馈信号至PLC控制模块控制气缸32停止向下运动。
优选的方案，悬臂机构35还包括用于检测悬臂机构35与工件4水平位置的检销392及微动开关393。检销392的下端低于电磁铁352的底面，检销392的上端自下向上依次活动贯穿减震下板354及减震上板353，微动开关393固定在工作板31上，检销392未受到向上方向的力作用时，检销392与微动开关393分离，当检销392受到向上方向的力作用时，向上运动与微动开关393接触。
工件4上有2个工件4孔，检销392的直径小于工件4孔的直径，当检销392正常插入至2个工件4孔内时，检销392与微动开关393分离；当检销392未正常插入2个工件4孔内时，工件4会向上顶起检销392使其与微动开关393接触。
优选的方案，直线电机2的控制器(图中未示出)为分布式伺服控制器，控制器内置抑振滤波器。
控制器的型号为mega-fabs D2-432-S-B0，该控制器提供三段系统增益调整功能，可以在运行阶段、整定阶段和到位阶段设置不同的系统增益，大大提升系统的性能，可在一定程序上减小负载变动引起的系统自激。控制器内置抑振滤波器，可以除去电机运动过程中发生的震动，抑制机械共振，提高设备的可靠性和稳定性。
一种冲压流水线，包括机械手，还包括冲压中转台、冲压机床，冲压中转台设于相邻2台冲压床之间，机械手固定冲压机床的一侧用于将冲压中台上的工件4传递至冲压机床上料，或将冲压机床上的工件4下料传递至后一冲压中转台。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.一种用于冲压流水线的机械手，其特征在于：包括直线导轨(1)、直线电机(2)及升降机械臂(3)，所述直线导轨(1)固定于冲压流水线的一侧，所述直线电机(2)驱动升降机械臂(3)沿着直线导轨(1)作水平方向的往复运动。
2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述升降机械臂(3)包括工作板(31)、气缸(32)、滑动副(33)、L形拐臂(34)及悬臂机构(35)，所述工作板(31)与直线电机(2)的活动极固定连接，所述气缸(32)及滑动副(33)均固定设置于工作板(31)上，所述气缸(32)的活塞杆与滑动副(33)的滑板固定连接，所述L形拐臂(34)由相互垂直的型材竖臂(341)及型材平臂(342)组成，所述型材竖臂(341)与型材平臂(342)之间通过直角件(344)采用槽用螺丝螺母连接固定，所述型材竖臂(341)的两侧设有用于将其固定于滑板上的过渡固定块(343)，2个过渡固定块(343)与对应的型材竖臂(341)之间采用槽用螺丝螺母连接固定，所述型材平臂(342)与悬臂机构(35)之间采用槽用螺丝螺母连接固定。
3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：所述滑板的一侧还设有缓冲挡块(36)，所述缓冲挡块(36)的上下两侧的工作板(31)上设有液压缓冲器(37)。
4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于：所述工作板(31)上设置有多组矩形阵列排布的缓冲定位孔(38)，所述液压缓冲器(37)采用螺钉联接固定于缓冲定位孔(38)上。
5.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：所述悬臂机构(35)包括悬臂顶板(351)、减震组件及电磁铁(352)，所述悬臂顶板(351)的中部采用槽用螺丝螺母连接固定于型材平臂(342)上，所述电磁铁(352)通过减震组件固定连接于悬臂顶板(351)两端的底部。
6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于：所述减震组件包括减震上板(353)、减震下板(354)、减震销(355)、弹簧(356)及锁紧螺母(357)，所述减震销(355)的下端与减震下板(354)固定连接，所述减震销(355)的上端自下至上依次活动贯穿弹簧(356)、悬臂顶板(351)减震上板(353)并与锁紧螺母(357)螺纹连接，所述弹簧(356)为压缩弹簧。
7.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：所述悬臂机构(35)还包括用于检测悬臂机构(35)与工件(4)垂直位置的磁感应开关(391)。
8.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：所述悬臂机构(35)还包括用于检测悬臂机构(35)与工件(4)水平位置的检销(392)及微动开关(393)。
9.根据权利要求1任一项所述的机械手，其特征在于：所述直线电机(2)的控制器为分布式伺服控制器，所述控制器内置抑振滤波器。
10.一种冲压流水线，其特征在于：包括如根据权利要求1～9任一项所述的机械手，还包括冲压中转台、冲压机床，所述冲压中转台设于相邻2台冲压床之间，所述机械手固定冲压机床的一侧用于将冲压中台上的工件(4)传递至冲压机床上料，或将冲压机床上的工件(4)下料传递至后一冲压中转台。
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2018
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