CN108972124A - 一种可自动上下料悬臂式机械手 - Google Patents

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    • B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type

Abstract

本发明涉及机械臂技术领域，更具体地，涉及一种可自动上下料悬臂式机械手。包括转动机构、水平运动机构、垂直运动机构和夹紧装置，所述的夹紧装置设置于垂直运动机构上，所述的水平运动机构与垂直运动机构连接，所述的转动机构与水平运动机构连接。结构简单，使用方便，占地面积少，达到自动上下料的要求，有助于保证产品的稳定性，提高整个生产流程的效率、消除人工上料的危险性、降低企业的用工成本。

Description

一种可自动上下料悬臂式机械手
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，更具体地，涉及一种可自动上下料悬臂式机械手。
背景技术
在批量生产一种机加件产品的过程中，需要人工将待加工的毛坯装入数控机床。然而人工上料过程中由于受人员因素的影响，稳定性差，生产效率低，加工后的质量不高，而且经常由于操作失误，致使刀具损坏，甚至会出现伤害工人的事故。现有的方法通常是采用6轴机器人上下料，但机器人的活动范围都是危险区域，容易伤人，同时也会增加企业的较大的用工成本，而且每次更换生产产品时，机器人的调试难度较高。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种可自动上下料悬臂式机械手，结构简单，使用方便，占地面积少，达到自动上下料的要求，有助于保证产品的稳定性，提高整个生产流程的效率、消除人工上料的危险性、降低企业的用工成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可自动上下料悬臂式机械手，包括转动机构、水平运动机构、垂直运动机构和夹紧装置，所述的夹紧装置设置于垂直运动机构上，所述的水平运动机构与垂直运动机构连接，所述的转动机构与水平运动机构连接。
在本装置中，夹紧装置用于夹紧毛坯，通过垂直运动机构带动夹紧装置垂直方向向上运动，然后通过水平运动机构带动夹紧装置在水平方向上进行位移，通过转动机构带动水平运动机构转动，从而实现夹紧装置的转动，这样根据待加工毛坯转入机床的位置调整夹紧装置位置，将毛坯装入车床中，当完成装夹工序后，夹紧装置松开，然后各运动机构复位，准备下一次的工作。本装置相对于传统的机械臂，占地面积小，能从指定位置把待加工的毛坯装入卧式车床的转轴，达到自动上下料的要求，有助于保证产品的稳定性，提高整个生产流程的效率、消除人工上料的危险性、降低企业的用工成本。
进一步的，还包括立柱，所述的转动机构包括旋转座、转轴、齿轮、齿条、第一滑块安装板、第一滑块和第一气缸，所述的旋转座安装在立柱上，所述的齿轮与转轴连接，转轴安装在旋转座上，所述的滑动安装板安装在旋转座上，所述的滑动安装板上设有第一导轨，所述的第一滑块滑动安装在第一导轨上，所述的齿条与第一滑块连接，齿轮与齿条啮合，所述的第一气缸安装在第一滑块安装座上，所述的第一气缸与齿条连接驱动齿条沿第一导轨方向运动，所述的转轴端部与水平运动机构固定连接。在本装置中，第一气缸驱动齿条运动，齿条与齿轮啮合带动齿轮转动，与齿轮相连接的转轴同时带动水平运动机构转动，因此实现了水平运动机构的旋转运动。两个轴承垂直安装于旋转座内；所述齿轮安装于转轴中，转轴安装入轴承中，用卡簧限位。优选地，第一气缸为笔芯气缸PB16x60SU-s。
进一步的，还包括缓冲机构，所述的第一缓冲机构包括第一缓冲安装座、限位块和第一缓冲器，所述的第一缓冲安装座安装在旋转座上，所述的限位块与旋转座连接，两个所述的第一缓冲器分别安装在齿条的左右两端，所述的第一缓冲器朝向限位块的端部设有缓冲件。缓冲机构用于减缓并限定第一气缸往左右极点的冲击效应，防止齿条脱出齿轮。并通过第一缓冲器端部的缓冲件起到减震的作用，减少在极限位置时，缓冲器与限位块碰撞产生的机械碰撞，起到缓冲的作用，提高机械的寿命。优选地，第一缓冲器为气动油压缓冲器AC0806。
进一步的，所述的水平运动机构包括固定座、悬臂板、第二气缸、第二滑块、第二导轨和Z轴安装板，所述的悬臂板安装在固定座上，所述的第二导轨设置在悬臂板上，所述的第二滑块滑动设置在第二导轨上，所述的第二气缸与第二滑块连接，所述的垂直运动机构通过Z轴安装板与第二滑块连接。第二气缸作为动力驱动件，第二气缸驱动第二滑块沿第二导轨滑动，与第二滑块连接的垂直运动机构跟随第二滑块同步运动，实现了夹紧装置在水平方向上的位置运动，从而实现调整工件位置的调整。在本装置中，采用导轨与滑块的机构，可以使驱动运动时更加平稳，减少机械振动，避免工件受到振动导致从夹紧装置中脱落或错位，保证了工作的稳定性。优选地，第二气缸为无杆气缸RMS20X150LB。
进一步的，还包括第二缓冲机构，所述的第二缓冲机构包括第二缓冲安装座和第二缓冲器，所述的第二缓冲器与第二缓冲安装座连接，两个所述的第二缓冲安装座安装在悬臂板的两端，所述的第二缓冲器端部设有缓冲件。缓冲机构用于减缓并限定第二气缸往左右极点的冲击效应。并通过第二缓冲器端部的缓冲件起到减震的作用，减少在极限位置时碰撞产生的机械碰撞，起到缓冲的作用，提高机械的寿命。第二缓冲器为气动油压缓冲器AC0806。
进一步的，还包括加强板，所述的加强板分别连接悬臂板和固定座。加强板设有两个，两个加强板对称设置悬臂板的两端，增强水平运动机构的整体机械强度。
进一步的，所述的垂直运动机构包括第三气缸、Z轴运动板、第三导轨和第三滑块，所述的第三滑块与第三导轨滑动连接，所述的第三导轨与Z轴运动板连接，所述的第三气缸与Z轴运动板连接，所述的夹紧装置安装在Z轴运动板上。在本装置中，第三气缸驱动第三滑块沿第三导轨直线运动，通过第三滑块带动与其连接的夹紧装置，从而实现夹紧装置在垂直方向上的运动改变。优选地，第三气缸为迷你气缸MI16x200SU-s。
进一步的，还包括第三缓冲机构，所述的第三缓冲机构包括第三缓冲安装座和第三缓冲器，两个所述的第三缓冲安装座分别安装在Z轴运动板两端，所述的第三缓冲安装座与第三缓冲器连接，所述的第三缓冲器端部设有缓冲件。缓冲机构用于减缓并限定第三气缸往极点的冲击效应。并通过第三缓冲器端部的缓冲件起到减震的作用，减少在极限位置时碰撞产生的机械碰撞，起到缓冲的作用，提高机械的寿命。第三缓冲器为气动油压缓冲器AC0806。
进一步的，所述的夹紧装置包括第四气缸、夹爪和胶块，两个所述的夹爪相向滑动设置，所述的第四气缸与夹爪连接，第四气缸驱动两个所述的夹爪运动，所述的胶块设于夹爪上。将毛坯件防止在两个夹爪之间，并通过第四气缸驱动两个夹爪相向运动，将毛坯件夹紧，在本装置中，胶块起到增加摩擦的作用，使毛坯件能够更好地夹住。优选地，第四气缸为夹爪气缸HFZ20-s。
与现有技术相比，有益效果是：
1、本装置结构简单，使用方便，占地面积少，维修方便；能从指定位置把待加工的毛坯装入卧式车床的转轴，达到自动上下料的要求，有助于保证产品的稳定性，提高整个生产流程的效率、消除人工上料的危险性、降低企业的用工成本；
2、本装置结构合理，能够使毛坯件到达空间内的任一位置，保证能够适应任意型号的机床；
3、本装置中的缓冲机构能够减少在极限位置时产生的机械碰撞，起到缓震的作用，提高机械寿命，保证传动的稳定。
附图说明
图1是本发明的轴测图；
图2是图1的主视图；
图3是图1另一方位的示意图；
图4是图1中Ⅰ部分局部示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
一种可自动上下料悬臂式机械手，包括转动机构、水平运动机构、垂直运动机构和夹紧装置，夹紧装置设置于垂直运动机构上，水平运动机构与垂直运动机构连接，转动机构与水平运动机构连接。
如图1-4所示，还包括立柱1，转动机构包括旋转座2、转轴5、齿轮4、齿条20、第一滑块安装板3、第一滑块和第一气缸18，旋转座2安装在立柱1上，两个轴承15垂直安装于旋转座2内；所述齿轮4安装于转轴5中，转轴5安装入轴承15中，用卡簧限位。滑动安装板安装在旋转座2上，滑动安装板上设有第一导轨19，第一滑块滑动安装在第一导轨19上，齿条20与第一滑块连接，齿轮4与齿条20啮合，第一气缸18安装在第一滑块安装座的上方，还包括有第一浮动接头17和浮动钣金16，第一气缸18与第一浮动接头17连接，第一浮动接头17与浮动钣金16配合连接，浮动钣金16连接齿条20，第一气缸18驱动齿条20沿第一导轨19方向运动，转轴5端部与水平运动机构固定连接。在转动机构上设置有第一缓冲机构。第一缓冲机构包括第一缓冲安装座6、限位块7和第一缓冲器6-1，第一缓冲安装座6安装在旋转座2上，限位块7与旋转座2连接，两个第一缓冲器6-1分别安装在齿条20的左右两端，第一缓冲器6-1朝向限位块7的端部设有缓冲件。
水平运动机构包括固定座、悬臂板24、第二气缸25、第二滑块、第二导轨10、Z轴安装板8和加强板22，悬臂板24安装在固定座上，第二导轨10设置在悬臂板24上，第二滑块滑动设置在第二导轨10上，第二气缸25与第二滑块连接，垂直运动机构通过Z轴安装板8与第二滑块连接。两个加强板22分别对称设置在悬臂板24上，并且加强板22分别连接悬臂板24和固定座，使整个水平运动机构结构更加稳定。在水平运动机构上设置有第二缓冲机构，包括第二缓冲安装座11和第二缓冲器12-1，第二缓冲器12-1与第二缓冲安装座11连接，两个第二缓冲安装座11安装在悬臂板24的两端，第二缓冲器12-1端部设有缓冲件。其中，固定座为锁块21，转轴5与锁块21连接，并通过销定位将转轴5与锁块21锁定。
垂直运动机构包括第三气缸27、Z轴运动板9、第三导轨13和第三滑块，第三滑块与第三导轨13滑动连接，第三导轨13通过第一浮动块23与Z轴运动板9连接，第三气缸27与Z轴运动板9连接，还包括有第二浮动接头28和第二浮动块29，第二浮动接头28接入第三气缸27，所述Z轴运动板9安装于第三导轨13中；第二浮动块29与Z轴运动板9连接；第二浮动与第二浮动接头28配合运动，实现第三气缸27带动Z轴运动板9上下运动。夹紧装置安装在Z轴运动板9上。在垂直运动机构上设有第三缓冲机构，第三缓冲机构包括第三缓冲安装座14和第三缓冲器14-1，两个第三缓冲安装座14分别安装在Z轴运动板9两端，第三缓冲安装座14与第三缓冲器14-1连接，第三缓冲器14-1端部设有缓冲件。
夹紧装置包括第四气缸30、夹爪32和胶块31，两个夹爪32相向滑动设置，第四气缸30与夹爪32连接，第四气缸30驱动两个夹爪32运动，胶块31设于夹爪32上。
其中，优选地，所述第一气缸18为笔芯气缸PB16x60SU-s，所述第二气缸25为无杆气缸RMS20X150LB，所述第三气缸27为迷你气缸MI16x200SU-s，所述第四气缸30为夹爪32气缸HFZ20-s，所述缓冲器为气动油压缓冲器AC0806。
本装置的使用过程如下：待加工产品到位时，第三气缸27带动Z轴运动板9下降；第四气缸30夹紧，把产品夹住，第三气缸27带动Z轴运动板9上升；第一气缸18带动齿条20在水平方向运动，齿条20于齿轮4配合运动，将齿条20的直线运动转化成齿轮4的圆周运动，齿轮4与转轴5、悬臂板24等连接，带动整个悬臂板24的旋转，使原本竖直的Z轴运动板9运动到水平位；第三气缸27带动Z轴运动板9伸出；第二气缸25带动Z轴安装板8往右移动；将产品转入数控机床的主轴；第二气缸25带动Z轴安装板8往左移动，第三气缸27带动Z轴运动板9缩回，产品开始加工；加工完成后，第三气缸27带动Z轴运动板9伸出；第二气缸25带动Z轴安装板8往右移动；夹爪32气缸夹住产品；第二气缸25带动Z轴安装板8往左移动，第三气缸27带动Z轴运动板9缩回；第三气缸27带动Z轴运动板9伸出；第二气缸25带动Z轴安装板8往右移动；第一气缸18带动齿轮4齿条20，将Z轴运动板9运动到竖直方向；第三气缸27带动Z轴运动板9下降，把产品放在加工完成位置；第三气缸27带动Z轴运动板9上升；第二气缸25带动Z轴安装板8往左移动，复位完成。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，包括转动机构、水平运动机构、垂直运动机构和夹紧装置，所述的夹紧装置设置于垂直运动机构上，所述的水平运动机构与垂直运动机构连接，所述的转动机构与水平运动机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，还包括立柱（1），所述的转动机构包括旋转座（2）、转轴（5）、齿轮（4）、齿条（20）、第一滑块安装板（3）、第一滑块和第一气缸（18），所述的旋转座（2）安装在立柱（1）上，所述的齿轮（4）与转轴（5）连接，转轴（5）安装在旋转座（2）上，所述的滑动安装板安装在旋转座（2）上，所述的滑动安装板上设有第一导轨（19），所述的第一滑块滑动安装在第一导轨（19）上，所述的齿条（20）与第一滑块连接，齿轮（4）与齿条（20）啮合，所述的第一气缸（18）安装在第一滑块安装座上，所述的第一气缸（18）与齿条（20）连接驱动齿条（20）沿第一导轨（19）方向运动，所述的转轴（5）端部与水平运动机构固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，还包括第一缓冲机构，所述的第一缓冲机构包括第一缓冲安装座（6）、限位块（7）和第一缓冲器（6-1），所述的第一缓冲安装座（6）安装在旋转座（2）上，所述的限位块（7）与旋转座（2）连接，两个所述的第一缓冲器（6-1）分别安装在齿条（20）的左右两端，所述的第一缓冲器（6-1）朝向限位块（7）的端部设有缓冲件。
4.根据权利要求1所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，所述的水平运动机构包括固定座、悬臂板（24）、第二气缸（25）、第二滑块、第二导轨（10）和Z轴安装板（8），所述的悬臂板（24）安装在固定座上，所述的第二导轨（10）设置在悬臂板（24）上，所述的第二滑块滑动设置在第二导轨（10）上，所述的第二气缸（25）与第二滑块连接，所述的垂直运动机构通过Z轴安装板（8）与第二滑块连接。
5.根据权利要求4所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，还包括第二缓冲机构，所述的第二缓冲机构包括第二缓冲安装座（11）和第二缓冲器（12-1），所述的第二缓冲器（12-1）与第二缓冲安装座（11）连接，两个所述的第二缓冲安装座（11）安装在悬臂板（24）的两端，所述的第二缓冲器（12-1）端部设有缓冲件。
6.根据权利要求4所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，还包括加强板（22），所述的加强板（22）分别连接悬臂板（24）和固定座。
7.根据权利要求1所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，所述的垂直运动机构包括第三气缸（27）、Z轴运动板（9）、第三导轨（13）和第三滑块，所述的第三滑块与第三导轨（13）滑动连接，所述的第三导轨（13）与Z轴运动板（9）连接，所述的第三气缸（27）与Z轴运动板（9）连接，所述的夹紧装置安装在Z轴运动板（9）上。
8.根据权利要求7所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，还包括第三缓冲机构，所述的第三缓冲机构包括第三缓冲安装座（14）和第三缓冲器（14-1），两个所述的第三缓冲安装座（14）分别安装在Z轴运动板（9）两端，所述的第三缓冲安装座（14）与第三缓冲器（14-1）连接，所述的第三缓冲器（14-1）端部设有缓冲件。
9.根据权利要求1所述的一种可自动上下料悬臂式机械手，其特征在于，所述的夹紧装置包括第四气缸（30）、夹爪（32）和胶块（31），两个所述的夹爪（32）相向滑动设置，所述的第四气缸（30）与夹爪（32）连接，第四气缸（30）驱动两个所述的夹爪（32）运动，所述的胶块（31）设于夹爪（32）上。
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