CN108941617A - 一种机械手及其生产方式 - Google Patents

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孔晓武
苏岚
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B13/00Arrangements for automatically conveying or chucking or guiding stock
    • B23B13/02Arrangements for automatically conveying or chucking or guiding stock for turning-machines with a single working-spindle

Abstract

本申请公开了一种机械手,用于配合机床的加工进行工件的转运,包括:上料机构,安装于机床一侧以放置待加工的工件;中转机构,安装于机床或转运机构上;转运机构,可活动地安装于机床上,用于对上料机构和中转机构上的工件进行转移;以及控制系统电箱,能分别控制上料机构、转运机构和中转机构各自的动作。本发明还提供一种机械手的生产方式,包括上述的机械手以及机床,每台机床上配备一台机械手。本发明提供的一种机械手及机械手的生产方式,自动化程度高,传送效率和传送精度高,一台机械手可以与一台机床联用完成一道工序地生产,也可以根据不同的生产需求自由组合出所需产品的机械手的生产方式。

Description

一种机械手及其生产方式
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域,具体涉及一种机械手及其生产方式。
背景技术
随着工业的发展,人口结构的变化,生产制造企业产能的快速扩充,很多人工工作都逐渐被机械代替,因此,各工业企业对自动化设备的需求激增。机械手能模仿人手和手臂的某些动作功能,可以按固定程序抓取、搬运物件或操作自动操作装置,它可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,从而节省大量人工成本,又能避免危险的操作环境下人工受伤给企业带来的巨大损失,同时还可以提高生产质量和效率。高效、稳定、可靠、灵活地将机械手与生产机床设备连接成一个整体,完成生产任务,是自动化设备生产厂家必须解决的问题。
目前,机械手与生产机床设备的连接主要是以一台机床配备一台机械手和多台机床配备一台长桁架式机械手这两种方式:
(1)一台机床配备一台机械手的生产方式,仅能完成一道工序的加工,在进行下一道工序之前需要人工进行转运,生产线的自动化程度不高;
(2)多台机床配备一台长桁架式机械手的生产方式,机床之间通过传送带连接,虽然可以自动完成多道工序的加工,但是这样的生产线具有很高的专用性,产品生产工艺改变之后,往往不能适用于新产品的加工,只能闲置,而且空间布局不灵活,加工工序多的生产线,往往占用的空间较大,在每道工序之间的工件进行传送的时需要通过相邻的两台设备配合进行多次平移和旋转完成,传送效率低,机械手夹取工件时无法进行精度矫正,产品放置于加工部的精度不高。
发明内容
本发明针对上述问题,提出了一种机械手及其生产方式,自动化程度高,传送效率和传送精度高,一台机械手可以与一台机床联用完成一道工序地生产,也可以根据不同的生产需求自由组合出所需产品的自动化生产线。
本发明采取的技术方案如下:本发明提供一种机械手,用于配合机床的加工进行工件的转运,包括:
上料机构,安装于机床一侧以放置待加工的工件;
中转机构,安装于机床或转运机构上,用于转移加工后的工件;
转运机构,可活动地安装于机床上,用于将上料机构上的工件转移至机床进行加工,以及将机床加工后的工件转移至中转机构上;以及
控制系统电箱,位于上料机构的下方,能分别控制上料机构、转运机构和中转机构各自的动作。
于本发明的一实施例中,所述中转机构包括基座、连接杆以及夹爪,所述连接杆的一端可旋转地安装于所述基座,所述夹爪安装于所述连接杆的另一端用于固定工件。
于本发明的一实施例中,所述夹爪可转动地与所述连接杆连接,所述中转机构还包括第一驱动机构,所述第一驱动机构连接所述控制系统电箱,用于控制所述夹爪转动。
于本发明的一实施例中,所述第一驱动机构为电机或旋转气缸。
于本发明的一实施例中,所述中转机构还包括第二驱动机构,所述第二驱动机构连接所述控制系统电箱,用于控制所述连接杆转动。
于本发明的一实施例中,所述第二驱动机构为电机或旋转气缸。
于本发明的一实施例中,所述转运机构包括桁架、第一导轨、X轴Z轴驱动模块、第二导轨、电机以及夹爪组合,所述桁架包括支撑杆、Z轴杆和X轴杆,所述X轴杆的一端与所述支撑杆连接,所述X轴杆的另一端与所述Z轴杆连接,所述第一导轨安装于所述X轴杆上,所述第二导轨安装于所述Z轴杆上,所述X轴Z轴驱动模块可移动地安装于所述第一导轨上,所述X轴Z轴驱动模块可移动地安装于所述第二导轨上,所述X轴Z轴驱动模块连接所述控制系统电箱,用于控制自身在X轴方向和Z轴方向的来回移动以及所述电机的动作,所述电机安装于所述X轴Z轴驱动模块上,所述夹爪组合设置于所述电机上,所述电机控制所述夹爪组合之间的转换和抓取工件。
于本发明的一实施例中,所述夹爪组合包括物料爪和成品爪,所述物料爪用于抓取物料工件,所述成品爪用于抓取成品工件,所述物料爪与所述成品爪均设于所述电机上,所述电机控制所述物料爪与所述成品爪之间的转换。
于本发明的一实施例中,所述上料机构包括料盘、安装支架以及第三导轨,所述第三导轨设于所述安装支架上,所述料盘可移动地设于所述第三导轨上,所述控制系统电箱控制所述料盘在所述第三导轨上沿Y轴移动。
于本发明的一实施例中,还包括示教器,所述示教器连接所述控制系统电箱,通过示教器输入命令控制所述上料机构、所述转运机构和所述中转机构各自的动作。
本发明还提供一种机械手的生产方式,包括上述的机械手以及机床,每台机床配备一台机械手,该机械手的生产方式包括以下步骤:
S1:第一台机械手的第一上料机构提供工件;
S2:第一台机械手的第一转运机构夹取第一上料机构上的一个工件,送至第一台机床的第一加工部进行加工;
S3:加工完毕后,第一转运机构夹取工件至第一台机械手的第一中转机构的夹爪上;
S4:第一中转机构的连杆转动180°至第二台机械手的第二转运机构可以夹取的地方,同时,第一台机械手重复S1步骤;
S5:第二转运机构从第一中转机构的夹爪上夹取工件后,第一中转机构的连杆旋转180°复位,第二转运机构夹取工件至第二台机床的加工部进行加工;
S6:加工完毕后,第二转运机构夹取工件至第二机械手的第二中转机构的夹爪上;
S7:第二中转机构的连杆转动180°至第三台机械手的第三转运机构可以夹取的地方,同时,第二台机械手重复S5步骤;
S8:第三转运机构从第二中转机构的夹爪上夹取工件后,第二中转机构的连杆旋转180°复位,第三转运机构夹取工件至第三台机床的加工部进行加工;
S9:直至最后一台机械手的转运机构从上一台机械手的中转机构上夹取工件,至最后一台机床上进行最后一道工序的加工。
本发明的有益效果是:本发明提供一种机械手及其生产方式,机械手安装于机床上,与机床配合使用,机械手包括上料机构、中转机构、转运机构以及控制系统电箱,控制系统电箱控制转运机构夹取上料机构上的工件至机床加工部进行加工,加工完毕后转运机构夹取加工部上的工件至中转机构上,即可自动完成一道加工工序。本发明还提供一种机械手的生产方式,将多台本发明提供的机械手与多台机床配合使用,可以组成一种自动化生产线可以自动完成多道工序的加工,第一台机械手的转运机构夹取上料机构上的工件至第一台机床的加工部进行第一道工序的加工,加工完毕后转运机构夹取加工部上的工件至中转机构上,中转机构旋转将工件输送至第二台机械手可夹取的位置,然后,第二台机械手的转运机构夹取第一台机械手的中转机构上的工件至第二台机床的加工部进行第二道工序的加工,加工完毕后第二台机械手的转运机构夹取第二台机床的加工部上的工件至中转机构上,接着,第三台机械手的转运机构夹取第二台机械手的中转机构上的工件进行第三道工序的加工,直至完成最后一道工序的加工,通过多台机械手和多台机床之间配合自动完成多道工序的加工,自动化程度高,传送效率和传送精度高,当加工的产品更换之后,还可以根据不同的生产需求自由组合出所需产品的自动化生产线。
附图说明
图1是本发明的一种机械手安装于机床上的正视图;
图2是本发明的一种机械手安装于机床上的立体结构示意图;
图3是本发明的一种机械手的转运机构的示意图;
图4是本发明的一种机械手的中转机构的示意图;
图5本发明的机械手与多台机床配合的示意图。
图中各附图标记为:1、上料机构,2、中转机构,3、转运机构,4、控制系统电箱,5、工件,6、示教器,21、基座,22、连接杆,23、夹爪,24、第一驱动机构,25、第二驱动机构,32、第一导轨,33、X轴Z轴驱动模块,34、第二导轨,36、电机,37、夹爪组合,311、支撑杆,312、Z轴杆,313、X轴杆,11、料盘,12、安装支架,13、第三导轨,8、第一台机床,9、第二台机床,10、第三台机床,81、第一转运机构,82、第一上料机构,83、第一加工部,84、第一中转机构,91、第二转运机构,92、第二加工部,93、第二中转机构,101、第三转运机构。
具体实施方式
下面结合各附图,通过具体实施例,对本发明进行详细、完整的描述。
请参考图1-3所示,本发明提供一种机械手,用于配合机床的加工进行工件的转运,包括:上料机构1,安装于机床一侧以放置待加工的工件5;中转机构2,安装于机床或转运机构上,用于转移加工后的工件5;转运机构3,可活动地安装于机床上,用于将上料机构1上的工件5转移至机床进行加工,以及将机床加工后的工件5转移至中转机构2上;以及控制系统电箱4,位于上料机构1的下方,能分别控制上料机构1、转运机构3和中转机构2各自的动作。机械手与机床配合使用时,控制系统电箱4控制转运机构3夹取上料机构1上的工件5至机床加工部进行加工,加工完毕后,转运机构3夹取加工部上的工件5至中转机构2上,即可自动完成一道加工工序。中转机构2可以安装在与机械手配合使用的机床上。但不限于此,中转机构2也可以安装在转运机构上,这种安装方式更加实用,受现场机床不确定因素的影响较小,本发明对此不做限定。
请参考图4所示,中转机构2包括基座21、连接杆22以及夹爪23,连接杆22的一端可旋转地安装于基座21,夹爪23安装于连接杆22的另一端用于固定工件5。转运机构3将加工完的工件5放置于夹爪23上,连接杆22旋转将工件5传送到下一个工位。连接杆22的长度为0.5-1.5米,连接杆22的长度太短,连接杆22旋转之后相邻的工业机器人的转运机构3不能从中转机构3上夹取到工件5;连接杆22的长度太长,会影响连接杆22转动的精度。
夹爪23可转动地与连接杆22连接,中转机构2还包括第一驱动机构24,第一驱动机构24连接控制系统电箱4,用于控制夹爪23转动。转运机构3将工件5放置在夹爪23上或从夹爪23上夹取工件5时,夹爪23通过转动一定的角度,调整到转运机构3更好地夹取工件5,夹取精度更高。但不限于此,夹爪23也可以与连接杆22固定连接,不能通过转动进行调整,本发明对此不做限定。
第一驱动机构24为电机或旋转气缸。
中转机构2还包括第二驱动机构25,第二驱动机构25连接控制系统电箱4,用于控制连接杆22的转动。工件5放在中转机构2上,第二驱动机构25控制连接杆22的转动,将工件5输送到下一个工位。
第二驱动机构25为电机或旋转气缸。
请参考图1-3所示,转运机构3包括桁架、第一导轨32、X轴Z轴驱动模块33、第二导轨34、电机36以及夹爪组合37,桁架包括支撑杆311、Z轴杆312和X轴杆313,X轴杆313的一端与支撑杆311连接,X轴杆313的另一端与Z轴杆312连接,第一导轨32安装于X轴杆313上,第二导轨34安装于Z轴杆312上,X轴Z轴驱动模块33可移动地安装于第一导轨32上,X轴Z轴驱动模块33可移动地安装于第二导轨34上,X轴Z轴驱动模块33连接控制系统电箱4,用于控制自身在X轴方向Z轴方向的来回移动以及电机36的动作,电机36安装于X轴Z轴驱动模块33上,夹爪组合37设置于电机36上,电机36控制夹爪组合37之间的转换和抓取工件5。X轴Z轴驱动模块33沿Z轴方向移动,实现在垂直方向的传送,X轴Z轴驱动模块33沿X轴方向移动,实现在上料机构1、中转机构2以及转运机构3上水平方向的传送。优选地,中转机构2可以安装于X轴杆313上,这种安装方式更加实用,受现场机床不确定因素的影响较小。
夹爪组合37包括物料爪和成品爪,物料爪用于抓取物料工件,成品爪用于抓取成品工件,物料爪与所述成品爪均设于电机36上,电机36控制物料爪与成品爪的转换。加工前后的工件5的形状会有所改变,通过设置物料爪与成品爪夹取,可以提高传送精度。
所述上料机构1包括料盘11、安装支架12以及第三导轨13,第三导轨13设于安装支架12上,料盘11可移动地设于第三导轨13上,控制系统电箱4控制料盘11在第三导轨13上沿Y轴移动。通过料盘11的沿Y轴方向的移动使料盘11上的工件5对准转运机构3可以夹取的位置,便于夹取。
还包括示教器6,示教器6连接控制系统电箱4,通过示教器6输入命令控制上料机构1、转运机构3和中转机构2各自的动作,实现人机交互。
请参考图5所示,本发明还提供一种机械手的生产方式,包括上述的机械手以及机床,每台机床配备一台机械手,该机械手的生产方式包括两种生产方式,单机生产方式和联机生产方式。
第一种是单机生产方式,即中转装置不起作用,通过物料爪从每台机器的独立料盘中夹取物料工件后,送至加工部加工,再用成品爪夹取加工好的成品工件送至料盘中的成品区域。
第二种是联机生产方式。将多台本发明提供的机械手与多台机床配合使用,可以组成一种自动化生产线可以自动完成多道工序的加工,第一台机械手的第一转运机构81夹取第一上料机构82上的工件5至第一台机床8的第一加工部83进行第一道工序的加工,加工完毕后第一转运机构81夹取第一加工部83上的工件5至第一中转机构84上,第一中转机构84旋转180°,将原先朝向第一台机床8的工件5转至第二台机床9的方向,将工件5输送至第二台机械手的第二转运机构91可夹取的位置,同时,第一中转机构84旋转还原,第一转运机构81移动至第一上料机构82夹取工件5重新开始进行第一道工序的加工。然后,第二转运机构91夹取第一中转机构84上的工件5至第二台机床9的第二加工部92进行第二道工序的加工,加工完毕后第二转运机构91夹取第二加工部92上的工件5至第二中转机构93的夹爪上,第二中转机构93旋转180°将原先朝向第二台机床9的工件5转至第三台机床10的方向,同时,第二中转机构93旋转还原,第二转运机构91移动至第二中转机构84夹取工件5重新开始进行第二道工序的加工。接着,第三台机械手的第三转运机构101夹取第二中转机构93上的工件5进行第三道工序的加工,直至完成最后一道工序的加工,通过多台机械手和多台机床之间配合自动完成多道工序的加工,自动化程度高,传送效率和传送精度高,当加工的产品更换之后,还可以根据不同的生产需求自由组合出所需产品的自动化生产线。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此即限制本发明的发明保护范围,凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械手,用于配合机床的加工进行工件的转运,其特征在于,包括:
上料机构,安装于机床一侧以放置待加工的工件;
中转机构,安装于机床或转运机构上,用于转移加工后的工件;
转运机构,可活动地安装于机床上,用于将上料机构上的工件转移至机床进行加工,以及将机床加工后的工件转移至中转机构上;以及
控制系统电箱,位于上料机构的下方,能分别控制上料机构、转运机构和中转机构各自的动作。
2.如权利要求1所述的机械手,其特征在于,所述中转机构包括基座、连接杆以及夹爪,所述连接杆的一端可旋转地安装于所述基座,所述夹爪安装于所述连接杆的另一端用于固定工件。
3.如权利要求2所述的机械手,其特征在于,所述夹爪可转动地与所述连接杆连接,所述中转机构还包括第一驱动机构,所述第一驱动机构连接所述控制系统电箱,用于控制所述夹爪转动。
4.如权利要求3所述的机械手,其特征在于,所述第一驱动机构为电机或旋转气缸。
5.如权利要求2所述的机械手,其特征在于,所述中转机构还包括第二驱动机构,所述第二驱动机构连接所述控制系统电箱,用于控制所述连接杆转动。
6.如权利要求5所述的机械手,其特征在于,所述第二驱动机构为电机或旋转气缸。
7.如权利要求1所述的机械手,其特征在于,所述转运机构包括桁架、第一导轨、X轴Z轴驱动模块、第二导轨、电机以及夹爪组合,所述桁架包括支撑杆、Z轴杆和X轴杆,所述X轴杆的一端与所述支撑杆连接,所述X轴杆的另一端与所述Z轴杆连接,所述第一导轨安装于所述X轴杆上,所述第二导轨安装于所述Z轴杆上,所述X轴Z轴驱动模块可移动地安装于所述第一导轨上,所述X轴Z轴驱动模块可移动地安装于所述第二导轨上,所述X轴Z轴驱动模块连接所述控制系统电箱,用于控制自身在X轴方向和Z轴方向的来回移动以及所述电机的动作,所述电机安装于所述X轴Z轴驱动模块上,所述夹爪组合设置于所述电机上,所述电机控制所述夹爪组合之间的转换和抓取工件。
8.如权利要求1所述的机械手,其特征在于,所述上料机构包括料盘、安装支架以及第三导轨,所述第三导轨设于所述安装支架上,所述料盘可移动地设于所述第三导轨上,所述控制系统电箱控制所述料盘在所述第三导轨上沿Y轴移动。
9.如权利要求1所述的机械手,其特征在于,还包括示教器,所述示教器连接所述控制系统电箱,通过示教器输入命令控制所述上料机构、所述转运机构和所述中转机构各自的动作。
10.一种机械手的生产方式,其特征在于,包括权利要求1-9任一所述的机械手以及机床,每台机床配备一台机械手,该机械手的生产方式包括以下步骤:
S1:第一台机械手的第一上料机构提供工件;
S2:第一台机械手的第一转运机构夹取第一上料机构上的一个工件,送至第一台机床的第一加工部进行加工;
S3:加工完毕后,第一转运机构夹取工件至第一台机械手的第一中转机构的夹爪上;
S4:第一中转机构的连杆转动180°至第二台机械手的第二转运机构能够夹取的地方,同时,第一台机械手重复S1步骤;
S5:第二转运机构从第一中转机构的夹爪上夹取工件后,第一中转机构的连杆旋转180°复位,第二转运机构夹取工件至第二台机床的加工部进行加工;
S6:加工完毕后,第二转运机构夹取工件至第二机械手的第二中转机构的夹爪上;
S7:第二中转机构的连杆转动180°至第三台机械手的第三转运机构能够夹取的地方,同时,第二台机械手重复S5步骤;
S8:第三转运机构从第二中转机构的夹爪上夹取工件后,第二中转机构的连杆旋转180°复位,第三转运机构夹取工件至第三台机床的加工部进行加工;
S9:直至最后一台机械手的转运机构从上一台机械手的中转机构上夹取工件,至最后一台机床上进行最后一道工序的加工。
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