CN109079047B - 冲压机器人自动上下料设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲压机器人自动上下料设备，涉及冲压加工机械设备领域，冲压机器人自动上下料设备，包括自动上料装置、水平关节四轴机器人、冲压机和控制系统，所述控制系统用于控制自动上料装置、水平关节四轴机器人和冲压机实现产品自动上料、冲压成形以及自动下料。本发明冲压机器人自动上下料设备，具有自动化程度高、制件精度高、生产效率高的特点。

Description

冲压机器人自动上下料设备

技术领域

本发明涉及冲压加工机械设备领域，特别涉及冲压机器人自动上下料设备。

背景技术

在工厂加工时，对于一些薄壁金属件，需要采用冲压机床压出各种不同结构形状的产品，而现有的冲压机床通常都是采用人手送料和下料，当人工操作会存在工作强度大、制件精度不稳定、生产效率低的问题。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种冲压机器人自动上下料设备，具有自动化程度高、制件精度高、生产效率高的特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

冲压机器人自动上下料设备，包括自动上料装置、水平关节四轴机器人、冲压机和控制系统，所述控制系统用于控制自动上料装置、水平关节四轴机器人和冲压机实现产品自动上料、冲压成形以及自动下料；

所述自动上料装置包括机架和用于装载产品的料仓，所述料仓包括具有通孔的料仓底板和设置在所述料仓底板上的档杆，所述机架上设有料仓上料工位、料仓下料工位以及用于驱动所述料仓在所述料仓上料工位和所述料仓下料工位之间往复移动的料仓横移机构，所述料仓下料工位上方设有产品分离移取机构，所述料仓下料工位的下方设有产品顶升机构；

水平关节四轴机器人包括底座，所述底座上固定设有立架，所述立架上设有升降模组，所述升降模组上设有固定架，所述升降模组用于驱动所述固定架上下移动，所述固定架下方通过第一关节件连接有中空的大臂，所述大臂由第一动力装置驱动以所述第一关节件为轴心旋转，所述大臂下方通过第二关节件连接有中空的小臂，所述小臂由第二动力装置驱动以所述第二关节件为轴心旋转，所述小臂下方设有由第三动力装置驱动旋转的工装架，所述工装架上设有工装治具，所述第一动力装置和第二动力装置均设置在所述固定架上；

所述第一动力装置包括设置在所述固定架上的第一伺服电机，所述第一关节件包括设置在固定架上的第一谐波减速机，所述第一谐波减速机为中空谐波减速机，所述第一伺服电机的输出轴连接有第一主动轮，所述中空谐波减速机的输入轴连接有第一从动轮，所述第一主动轮通过皮带与所述第一从动轮传动连接，所述中空谐波减速机的输出轴与所述大臂固定连接；

所述第二动力装置包括设置在所述中空谐波减速机上方的第二伺服电机，所述第二伺服电机通过支撑架固定设置在所述固定架上，所述第二伺服电机的输出轴通过联轴器连接有传动轴，所述传动轴的端部穿过所述中空谐波减速机设置在位于所述大臂内的轴承座上，位于所述大臂内的所述传动轴上设有第二主动轮，所述第二关节件包括第二谐波减速机，所述第二谐波减速机固定在所述大臂上，所述第二谐波减速机的输入轴连接有第二从动轮，所述第二主动轮与所述第二从动轮传动连接，所述第二谐波减速机的输出轴与所述小臂固定连接。

作为优选，所述升降模组包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠竖直固定设置在所述立架上，所述滚珠丝杠由第四动力装置驱动旋转，所述滚珠丝杠的螺母连接有滑台，所述滑台滑动设置在所述立架上，所述滑台与所述固定架固定连接。

作为优选，所述第三动力装置为电机，所述电机设置在所述小臂上，所述电机的输出轴与所述工装架固定连接。

作为优选，料仓上料工位包括料仓托板和导向托板，所述料仓托板和所述导向托板上均设有万向轴承，所述料仓托板和所述导向托板之间还设有止回组件。

作为优选，所述料仓下料工位包括用于承担所述料仓底板的滚珠轴承和用于定位所述料仓的定位组件；定位组件包括相对设置的两个定位块，两个所述定位块分别由第五动力装置驱动沿水平方向往复移动，所述料仓底板上设有与两个所述定位块相适配的两个定位件，所述定位件包括具有间隔的两个定位柱，所述定位块可以插入两个所述定位柱之间。

作为优选，所述料仓横移机构包括用于夹紧所述料仓底板的夹紧组件，所述夹紧组件由第六动力装置驱动在所述料仓下料工位和所述料仓上料工位之间往复移动。

作为优选，所述产品分离移取机构包括上支撑板，所述上支撑板上设有取料口和定位凹槽，所述取料口周围设有磁力分张器，所述上支撑板上还设有产品移载机构，所述产品移栽机构用于将料仓下料工位处的产品从取料口取出并输送至定位凹槽；所述产品移栽机构包括用于吸附产品的吸盘组件，所述吸盘组件设置在第一升降装置上，所述第一升降装置由第七动力装置驱动在所述取料口和所述定位凹槽之间往复移动。

作为优选，所述产品顶升机构包括顶升板，所述顶升板设置在第二升降装置上，所述第二升降装置驱动所述顶升板上下移动。

作为优选，所述料仓上料工位具有两个，两个所述料仓上料工位分别对称设置在所述料仓下料工位的两侧。

作为优选，所述水平关节四轴机器人具有多个，每两个所述水平关节四轴机器人之间设有一个冲压机，所述水平关节四轴机器人用于各冲压机之间的产品上料和产品下料。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明冲压机器人自动上下料设备，包括自动上料装置、水平关节四轴机器人、冲压机和控制系统，控制系统用于控制自动上料装置、水平关节四轴机器人和冲压机实现产品自动上料、冲压成形以及自动下料；自动上料装置包括机架和用于装载产品的料仓，料仓包括具有通孔的料仓底板和设置在料仓底板上的档杆，机架上设有料仓上料工位、料仓下料工位以及用于驱动料仓在料仓上料工位和料仓下料工位之间往复移动的料仓横移机构，料仓下料工位上方设有产品分离移取机构，料仓下料工位的下方设有产品顶升机构；水平关节四轴机器人包括底座，底座上固定设有立架，立架上设有升降模组，升降模组上设有固定架，升降模组用于驱动固定架上下移动，固定架下方通过第一关节件连接有中空的大臂，大臂由第一动力装置驱动沿第一关节件旋转，大臂下方铜鼓第二关节件连接有中空的小臂，小臂由第二动力装置驱动沿第二关节件旋转，小臂下方设有由第三动力装置驱动旋转的工装架，工装架上设有工装治具，第一动力装置和第二动力装置均设置在固定架上。工作时，料仓由运送液压小车运至机架靠近料仓上料工位的一侧，然后通过人工将液压小车上的料仓推至料仓上料工位，料仓横移机构再将料仓上料工位处的料仓移至料仓下料工位处，产品分离移取机构启动将下方的产品分离移取，水平关节四轴机器人的小臂可以在大臂上进行360°旋转，即小臂可以内旋将取出的产品输送至冲压机进行冲压，当产品分离移取机构进行分离移取产品时，产品顶升机构会将料仓内的产品顶起，以便产品分离移取机构能够进行顺利将产品分离移取。

由于第三动力装置为电机，电机设置在小臂上，电机的输出轴与工装架固定连接。工装架在小臂上进行360°旋转，在移取产品时更加灵活。

由于定位组件包括相对设置的两个定位块，两个定位块分别由第五动力装置驱动沿水平方向往复移动，料仓底板上设有与两个定位块相适配的两个定位件，定位件包括具有间隔的两个定位柱，定位块可以插入两个定位柱之间。当料仓进入料仓下料工位时，两个定位块同时由第五动力装置驱动，分别插入对应的两个定位柱内，从而完成料仓定位。

由于产品分离移取机构包括上支撑板，上支撑板上设有取料口和定位凹槽，取料口周围设有磁力分张器，上支撑板上还设有产品移载机构，产品移栽机构用于将料仓下料工位处的产品从取料口取出并输送至定位凹槽；产品移栽机构包括用于吸附产品的吸盘组件，吸盘组件设置在第一升降装置上，第一升降装置由第三动力装置驱动在取料口和定位凹槽之间往复移动。磁力分张器可以分离粘连的产品，当工作时，第一升降装置驱动吸盘组件向下，吸盘组件将产品吸附，第一升降装置再驱动吸盘组件向上，第七动力装置驱动第一升降装置移至定位凹槽处，第一升降装置再驱动吸盘组件向下，将产品放置在定位凹槽处，以便水平关节四轴机器人将产品下料到冲压机。

由于料仓上料工位具有两个，两个料仓上料工位分别对称设置在料仓下料工位的两侧，料仓可通过两个料仓上料工位交替上料，提高了工作效率。

综上，本发明冲压机器人自动上下料设备解决了现有技术中人工操作存在工作强度大、制件精度不稳定、生产效率低的问题。本发明冲压机器人自动上下料设备，具有自动化程度高、制件精度高、生产效率高的特点。

附图说明

图1是本发明冲压机器人自动上下料设备的结构示意图；

图2是自动上料装置的结构示意图；

图3是料仓上料工位和料仓下料工位的结构示意图；

图4是图3中A部分的放大结构示意图；

图5是水平关节四轴机器人第一视角的结构示意图；

图6是水平关节四轴机器人第二视角的结构示意图；

图7是水平关节四轴机器人的剖视结构示意图；

图8时图7中B部分的放大结构示意图；

图中：1-自动上料装置，11-机架，12-料仓，121-料仓底板，122-档杆，13-料仓上料工位，131-料仓托板，132-导向托板，133-万向轴承，134-止回组件，14-料仓下料工位，141-滚珠轴承，142-定位组件，1421-定位块，1422-第五动力装置驱动，1423-定位件，15-料仓横移机构，151-夹紧组件，152-第六动力装置，16-产品分离移取机构，161-上支撑板，162-取料口，163-定位凹槽，164-磁力分张器，165-产品移栽机构，1651-吸盘组件，1652-第一升降装置，1653-第七动力装置，17-产品顶升机构，171-顶升板，172-第二升降装置，18-导向板，2-水平关节四轴机器人，21-底座，22-立架，23-升降模组，231-滚珠丝杠，232-第四动力装置，233-滑台，234-导轨，24-固定架，241-立板，242-横板，25-第一动力装置，251-第一谐波减速机，252-第一主动轮，26-大臂，27-第二动力装置，271-第二主动轮，272-传动轴，273-第二谐波减速机，274-支撑架，275-联轴器，276-轴承座，28-小臂，281-工装架，282-工装治具，29-第三动力装置，3-冲压机，5-产品。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图5、图7和图8所示，冲压机器人自动上下料设备，包括自动上料装置1、水平关节四轴机器人2、冲压机3和控制系统(图中未画出)，控制系统用于控制自动上料装置1、水平关节四轴机器人2和冲压机3实现产品5自动上料、冲压成形以及自动下料；自动上料装置1包括机架11和用于装载产品的料仓12，料仓12包括具有通孔的料仓底板121和设置在料仓底板121上的档杆122，机架11上设有料仓上料工位13、料仓下料工位14以及用于驱动料仓12在料仓上料工位13和料仓下料工位14之间往复移动的料仓横移机构15，料仓下料工位14上方设有产品分离移取机构16，料仓下料工位14的下方设有产品顶升机构17；

水平关节四轴机器人2包括底座21，底座21上固定设有立架22，立架22上设有升降模组23，升降模组23上设有固定架24，升降模组23用于驱动固定架24上下移动，固定架24下方通过第一关节件连接有中空的大臂26，大臂26由第一动力装置25驱动以第一关节件为轴心旋转，大臂26的下方通过第二关节件连接有小臂28，小臂28由第二动力装置27驱动旋转以第二关节件为轴心旋转，小臂28下方设有由第三动力装置29驱动旋转的工装架281，工装架281上设有工装治具282，第一动力装置25和第二动力装置27均设置在固定架24上；

第一动力装置25包括固定设置在固定架24上的第一伺服电机，第一关节件包括固定设置在固定架24上的第一谐波减速机251，第一谐波减速机251为中空谐波减速机，第一伺服电机的输出轴连接有第一主动轮252，中空谐波减速机的输入轴上连接有第一从动轮，第一主动轮252通过皮带与第一从动轮传动连接，中空谐波减速机的输出轴与大臂26固定连接；

第二动力装置27包括位于中空谐波减速机上方的第二伺服电机，第二伺服电机通过支撑架274固定设置在固定架24的上，第二伺服电机的输出轴通过联轴器275与传动轴272连接，传动轴272的端部穿过中空谐波减速机设置在位于大臂26内的轴承座276上，位于大臂26内的传动轴272上设有第二主动轮271，第二关节件包括第二谐波减速机273，第二谐波减速机273固定在大臂26上，第二谐波减速机273的输入轴连接有第二从动轮，第二主动轮271通过皮带与第二从动轮传动连接，第二谐波减速机273的输出轴与小臂28固定连接。

如图5、图6、图7和图8所示，升降模组23包括滚珠丝杠231，滚珠丝杠231竖直固定设置在立架22上，滚珠丝杠231由第四动力装置232驱动旋转，滚珠丝杠231的螺母连接有滑台233，滑台233滑动设置在立架22上，滑台233与固定架24固定连接。工作时滑台233由滚珠丝杠231的螺母带动上下移动，从而实现固定架24上下移动。立架22上设置有两条平行的导轨234，滑台233通过两条导轨234滑动设置在立架22上。第四动力装置232为伺服电机，从而便于精确控制固定架24上下移动。固定架24包括立板241和横板242，立板241与滑台233固定连接，横板242设置在立板241上，第一动力装置25和第二动力装置均27设置在横板242上。立板241和横板242之间设置有加强板，从而加强立板241和横板242之间的连接。

如图6和图7所示，第三动力装置29为电机，电机设置在小臂28上，电机的输出轴与工装架281固定连接，工装架可以在小臂上进行360°旋转，在移取产品时更加灵活。工装治具282包括吸盘或夹爪，可以根据冲压工序时产品的形状选择工装治具282。

如图5所示，立架22为方形柱，升降模组23设置在方形柱的一侧面。

如图2和图3所示，料仓上料工位13包括料仓托板131和导向托板132，料仓托板131和导向托板132上均设有万向轴承133，料仓托板131和导向托板132之间还设有止回组件134。优选，止回组件134包括棘轮拨爪。

如图2和图3所示，料仓下料工位14包括用于承担料仓底板121的滚珠轴承141和用于定位料仓12的定位组件142。定位组件142包括相对设置的两个定位块1421，两个定位块1421分别由第五动力装置驱动1422沿水平方向往复移动，料仓底板121上设有与两个定位块1421相适配的两个定位件1423，定位件1423包括具有间隔的两个定位柱，定位块1421可以插入两个定位柱之间。当料仓12进入料仓下料工位14时，两个定位块1421同时由第五动力装置1422驱动，分别插入对应的两个定位柱内，从而完成料仓12定位。优选，第一动力装置1422为气缸。

如图3和图4所示，料仓横移机构15包括用于夹紧料仓底板121的夹紧组件151，夹紧组件151由第六动力装置152驱动在料仓下料工位14和料仓上料工位13之间往复移动，当装满产品的粮仓放置在料仓上料工位时，夹紧组件151可以将料仓底板121夹紧，第六动力装置152驱动夹紧组件151移动，从而带动料仓12移至料仓下料工位14，当料仓12内的产品5被分离移取完后，空的料仓12再通过夹紧组件151和第六动力装置152移回料仓上料工位，以便工作人员将空的料仓12取走。夹紧组件151包括气动夹爪，第六动力装置包括滑台电缸，气动夹爪固定设置在滑台电缸的工作台上。

如图2所示，产品分离移取机构16包括上支撑板161，上支撑板161上设有取料口162和定位凹槽163，取料口162周围设有磁力分张器164，定位凹槽163具有与产品外形相适配的凸起部，从而定位凹槽163通过仿形实现定位产品，上支撑板161上还设有产品移载机构165，产品移栽机构165用于将料仓下料工位处的产品从取料口162取出并输送至定位凹槽163；产品移栽机构165包括用于吸附产品的吸盘组件1651，吸盘组件1651设置在第一升降装置1652上，第一升降装置1652由第七动力装置1653驱动在取料口162和定位凹槽163之间往复移动。第一升降装置1652为气动滑台，第七动力装置1653为滑台电缸，气动滑台竖直竖直设置在滑台电缸的工作台上，吸盘组件1651包括吸盘，吸盘设置在吸盘固定板上，吸盘固定板设置在在气动滑台的工作台上。在磁力分张器164可以分离粘连的产品，当工作时，第一升降装置1652驱动吸盘组件1651向下，吸盘组件1651将产品吸附，第一升降装置1652再驱动吸盘组件1651向上，第三动力装置1653驱动第一升降装置1652移至定位凹槽163处，第一升降装置1652再驱动吸盘组件1651向下，将产品放置在定位凹槽163处，以便水平关节四轴机器人2将产品下料到冲压机3。

如图3所示，产品顶升机构17包括顶升板171，顶升板171设置在第二升降装置(图中未画出)上，第二升降装置驱动顶升板171上下移动。第二升降装置包括上顶梯形丝杠，上顶梯形丝杠的上端部与顶升板连接。

如图3所示，料仓上料工位13具有两个，两个料仓上料工位13分别对称设置在料仓下料工位14的两侧，料仓12可通过两个料仓上料工位13交替上料，提高了工作效率。料仓横移机构15具有两个，每个料仓上料工位13对应一个料仓横移机构15，料仓横移机构15用于将料仓12在对应的料仓上料工位与料仓下料工位之间往复移动。

如图1所示，水平关节四轴机器人2具有多个，每两个水平关节四轴机器人2之间设有一个冲压机3，水平关节四轴机器人2用于各冲压机3之间的产品上料和产品下料。

如图2所示，机架11上设有导向板18，当用于运输料仓12的液压小车靠近机架11时，导向板18可以导向定位液压小车。

本发明冲压机器人自动上下料设备的使用过程进行详细描述如下：

如图1、图2和图5所示，工作时，料仓12由运送液压小车运至机架11靠近料仓上料工位13的一侧，然后通过人工将液压小车上的料仓12推至料仓上料工位13，料仓横移机构15再将料仓上料工位13处的料仓移至料仓下料工位14处，产品分离移取机构16启动将下方的产品分离移取，水平关节四轴机器人2的小臂28可以在大臂上进行360°旋转，即小臂28可以内旋将取出的产品输送至冲压机3进行冲压，当产品分离移取机构16进行分离移取产品时，产品顶升机构17会将料仓内的产品顶起，以便产品分离移取机构16能够进行顺利将产品分离移取。本发明冲压机器人自动上下料设备，具有自动化程度高、制件精度高、生产效率高的特点。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，包括自动上料装置、水平关节四轴机器人、冲压机和控制系统，所述控制系统用于控制自动上料装置、水平关节四轴机器人和冲压机实现产品自动上料、冲压成形以及自动下料；

所述自动上料装置包括机架和用于装载产品的料仓，所述料仓包括具有通孔的料仓底板和设置在所述料仓底板上的档杆，所述机架上设有料仓上料工位、料仓下料工位以及用于驱动所述料仓在所述料仓上料工位和所述料仓下料工位之间往复移动的料仓横移机构，所述料仓下料工位上方设有产品分离移取机构，所述料仓下料工位的下方设有产品顶升机构；

所述产品分离移取机构包括上支撑板，所述上支撑板上设有取料口和定位凹槽，所述取料口周围设有磁力分张器，所述上支撑板上还设有产品移载机构，所述产品移载机构用于将料仓下料工位处的产品从取料口取出并输送至定位凹槽；所述产品移载机构包括用于吸附产品的吸盘组件，所述吸盘组件设置在第一升降装置上，所述第一升降装置由第七动力装置驱动在所述取料口和所述定位凹槽之间往复移动；

水平关节四轴机器人包括底座，所述底座上固定设有立架，所述立架上设有升降模组，所述升降模组上设有固定架，所述升降模组用于驱动所述固定架上下移动，所述固定架下方通过第一关节件连接有中空的大臂，所述大臂由第一动力装置驱动以所述第一关节件为轴心旋转，所述大臂下方通过第二关节件连接有中空的小臂，所述小臂由第二动力装置驱动以所述第二关节件为轴心旋转，所述小臂下方设有由第三动力装置驱动旋转的工装架，所述工装架上设有工装治具，所述第一动力装置和第二动力装置均设置在所述固定架上；

所述第一动力装置包括设置在所述固定架上的第一伺服电机，所述第一关节件包括设置在固定架上的第一谐波减速机，所述第一谐波减速机为中空谐波减速机，所述第一伺服电机的输出轴连接有第一主动轮，所述中空谐波减速机的输入轴连接有第一从动轮，所述第一主动轮通过皮带与所述第一从动轮传动连接，所述中空谐波减速机的输出轴与所述大臂固定连接；

所述第二动力装置包括设置在所述中空谐波减速机上方的第二伺服电机，所述第二伺服电机通过支撑架固定设置在所述固定架上，所述第二伺服电机的输出轴通过联轴器连接有传动轴，所述传动轴的端部穿过所述中空谐波减速机设置在位于所述大臂内的轴承座上，位于所述大臂内的所述传动轴上设有第二主动轮，所述第二关节件包括第二谐波减速机，所述第二谐波减速机固定在所述大臂上，所述第二谐波减速机的输入轴连接有第二从动轮，所述第二主动轮与所述第二从动轮传动连接，所述第二谐波减速机的输出轴与所述小臂固定连接。

2.根据权利要求1所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，所述升降模组包括滚珠丝杠，所述滚珠丝杠竖直固定设置在所述立架上，所述滚珠丝杠由第四动力装置驱动旋转，所述滚珠丝杠的螺母连接有滑台，所述滑台滑动设置在所述立架上，所述滑台与所述固定架固定连接。

3.根据权利要求2所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，所述第三动力装置为电机，所述电机设置在所述小臂上，所述电机的输出轴与所述工装架固定连接。

4.根据权利要求1所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，料仓上料工位包括料仓托板和导向托板，所述料仓托板和所述导向托板上均设有万向轴承，所述料仓托板和所述导向托板之间还设有止回组件。

5.根据权利要求4所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，所述料仓下料工位包括用于承担所述料仓底板的滚珠轴承和用于定位所述料仓的定位组件；定位组件包括相对设置的两个定位块，两个所述定位块分别由第五动力装置驱动沿水平方向往复移动，所述料仓底板上设有与两个所述定位块相适配的两个定位件，所述定位件包括具有间隔的两个定位柱，所述定位块可以插入两个所述定位柱之间。

6.根据权利要求5所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，所述料仓横移机构包括用于夹紧所述料仓底板的夹紧组件，所述夹紧组件由第六动力装置驱动在所述料仓下料工位和所述料仓上料工位之间往复移动。

7.根据权利要求1至6任一所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，所述产品顶升机构包括顶升板，所述顶升板设置在第二升降装置上，所述第二升降装置驱动所述顶升板上下移动。

8.根据权利要求1至6任一所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，所述料仓上料工位具有两个，两个所述料仓上料工位分别对称设置在所述料仓下料工位的两侧。

9.根据权利要求8所述的冲压机器人自动上下料设备，其特征在于，所述水平关节四轴机器人具有多个，每两个所述水平关节四轴机器人之间设有一个冲压机，所述水平关节四轴机器人用于各冲压机之间的产品上料和产品下料。

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