CN201728805U - 五轴伺服注塑机械手 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种五轴伺服注塑机械手结构,其横梁与横梁安装板之间设置有横行同步带,从横梁安装板上伸出有悬臂,悬臂的前部设置有主臂,中部设置有副臂,后部则固定在横梁安装板上,悬臂的横向上设置有滚轮支架,设置于主臂和副臂上的引拔滚轮组,能够沿着该滚轮支架运动;滚轮支架下方的悬臂上设置有对应于主臂和副臂的主臂引拔同步带和副臂引拔同步带,以协调引拔运动,上述结构能够将主臂和副臂的结构模块化、标准化,便于对机械手进行维护和维修,尤其是对各轴行程的调节及保养更为方便,在完成多点取放的任务下,机械手的运行稳定、静音,适用范围大。

Description

五轴伺服注塑机械手
技术领域
[0001] 本实用新型涉及机械手,确切地说是应用于注塑应用的五轴伺服机械手,该机械 手高效、高速、静音、安全、可靠。
背景技术
[0002] 在注塑行业中,所应用的机械手通常有四大机型:摆臂式、单轴伺服行走式、三轴 伺服式及五轴全伺服式。
[0003] 摆臂式和单轴伺服行走式价格低廉,所使用的单位比较多,但是它们的缺陷与不 足是:
[0004] 1、横行距离、引拔行程必须通过在高空调整限位块来实现,而且定位精度低,很难 实现微量调整并存在较大的安全隐患。
[0005] 2、产品换线(换模)辅助时间及循环时间较长(11S〜16S),工作效率低。
[0006] 3、噪音较大:引拔和垂直方向使用气动装置,运行噪音较大:达70〜80db。同时, 气管接头部位容易受损、老化,经常出现漏气现象,导致能源的进一步浪费。
[0007] 4、结构复杂,维护保养工作艰难。
[0008] 5、不能满足注塑行业自动化的要求:如不能实现高效和多点取放产品的要求。
[0009] 6、使用成本较高,同等规格行程的产品,在单位时间内能耗相当于全伺服型的1. 1
倍左右。
[0010] 五轴全伺服式及三轴伺服式能够克服上述摆臂式和单轴伺服行走式的很多缺点, 譬如能够实现高效和多点取放产品的要求,横行和引拔形成能够顺利实现,且能够进行微 调,有利于对产品加工,同样也存在一些缺陷:
[0011] 1、购置成本较高:五轴全伺服式12. 6〜18. 5万元,三轴伺服型:10. 8〜13. 7万 元;
[0012] 2、两种型号机械手结构差异较大,制造工艺较为复杂,从而导致制造成本的上 升;
[0013] 3、最重要的是没用充分考虑产品的高度共通性可以节省更多的产品本身的制造 及客户维护保养成本。
[0014] 而随着注塑行业自动化车间模式的不断成熟和推广,高速、静音、稳定、安全、可操 作性及维护保养性是高效生产和安全环保的基本要求,低能耗、低成本也将更受关注,根据 产品模数顺序、放置排列而需要具备多点取放的功能。因此迫切需要设计一种具有高兼容 性、静音和具有多点取放功能的机械手。
实用新型内容
[0015] 基于此,本实用新型的目的是提供一种五轴伺服注塑机械手,该机械手运行稳定、 高效、高速、静音,具有多点取放功能。
[0016] 本实用新型的另一个目的在于提供一种五轴伺服注塑机械手,该机械手安全、可靠,且具有撞击自保护及与注塑机互锁功能。
[0017] 为达到上述目的,本实用新型是这样实现的:
[0018] 一种五轴伺服注塑机械手,其包括主臂和副臂,主臂和副臂的上下行伺服电机、主 臂和副臂的引拔伺服电机及横行伺服电机,其特征在于,横行伺服电机固定于横梁上方的 横梁安装板上,横梁安装板通过设置于横梁安装板两侧向下伸出的横行滚轮组与横梁的滚 轮导轨配合,且横梁与横梁安装板之间设置有横行同步带,横行同步带位于横梁中间,两端 固定在横梁两端上,同步带体通过固定在横梁安装板上的惰轮半环绕与驱动同步带轮;在 与横梁垂直的方向上,从横梁安装板上伸出有悬臂,悬臂的远端设置有主臂,近端设置有副 臂,后部则固定在横梁安装板上,悬臂的横向上设置有滚珠导轨,设置于主臂和副臂的基座 上的引拔滚珠滑块,能够沿着该滚珠导轨运动;滚珠导轨下方的悬臂上设置有对应于主臂 和副臂的主臂引拔同步带和副臂引拔同步带;在引拔滚珠导轨的上方,引拔拖链支架从主 臂和副臂的基座上向外伸出,该引拔拖链支架连接拖链,主臂的引拨拖链一端固定在引拔 拖链支架上,一端固定于悬臂上,副臂的引拔拖链一端固定于引拔拖链支架上,另一端则固 定于设置在横梁安装板的支架上,主臂和副臂的引拔拖链支架与主臂和副臂垂直方向的拖 链支架之间设有方便线路维护保养的转接盒。
[0019] 所述横梁,其外侧固定有横行拖链板,一横行拖链设置于该横行拖链板上,所述横 行拖链的一端固定于横行拖链板上,另一端固定在横行拖链支架上,所述横行拖链支架,固 定于横梁安装板上,该横行拖链的设置,保证了所述机械手整体控制系统的稳定性。
[0020] 所述主臂与所述副臂,所述主臂与所述副臂,夹钳作座及翻腕座安装板以上部分 结构相同或对称,以便于进行主臂和副臂的位置更换及各个部件的维护。
[0021] 所述主臂引拔同步带,其外端设置有主臂引拔同步带张紧轮和主臂引拔同步带调 节螺钉,主臂引拔同步带张紧轮安装于主臂引拔张紧轮支架上,主臂引拔同步带调节螺钉 对准主臂引拔同步带张紧轮,以能够对主臂引拔同步带进行微调。开口端固定于主臂基座 一侧的引拔同步带夹紧块上,从而通过主臂引拔伺服电机驱动主臂的引拔运动。
[0022] 所述副臂引拔同步带,其外端设置有副臂引拔同步带张紧轮和副臂引拔同步带调 节螺钉,副臂引拔同步带张紧轮安装于副臂引拔张紧轮支架上,副臂引拔同步带调节螺钉 对准副臂引拔同步带张紧轮,以能够对副臂引拔同步带进行微调。开口端固定于副臂基座 一侧的引拔同步带夹紧块上,从而通过副臂引拔伺服电机驱动副臂的引拔运动。
[0023] 所述滚轮导轨和滚轮支架上铺设有自动润滑装置,以减小内外臂滚轮组和滚轮导 轨之间的摩擦,在提高使用寿命的同时可以实现降噪。
[0024] 所述的自动润滑装置,由注油口、毛毡腔和毛毡体所组成。
[0025] 所述主臂翻腕座安装板的上部,设置有主臂同步带夹紧块,同时,一同步带调节螺 钉通过上端盖与该主臂同步带夹紧块,以对同步带进行张紧调节。
[0026] 同样,所述副臂的上部,设置有副臂同步带夹紧块,同时,一同步带调节螺钉通过 上端盖与该副臂同步带夹紧块连接,以对同步带进行张紧调节。
[0027] 在横向运动方向,横梁的两端设有横梁挡块,该横梁挡块高于横梁安装板的底面, 该横梁挡块限位面与悬梁安装板的端面相匹配,因而在进行主臂和副臂横行运动时,能够 有效地进行横行保护,防止横行距离过大,导致悬梁脱离横行导轨发生意外。
[0028] 另一方面,在横梁上,固定横行同步带的端部,设置有固定块和横行调节螺钉,固定块固定横行同步带,横行调节螺钉与同步带调节压块连接,从而能够实现对横行同步带 的张紧调节。
[0029] 上述结构,能够将主臂和副臂的结构模块化、标准化,便于对机械手进行维护和维 修,尤其是对各轴行程的调节及保养更为方便,在完成多点取放的任务下,机械手的运行稳 定、静音,适用范围大,适用于50T〜1250T的注塑机。
[0030] 模块化的结构,极大程度地降低了制造成本。
附图说明
[0031] 图1为本实用新型实施的结构示意图。 具体实施方式
[0032] 下面结合附图,对本实用新型的具体实施做详细说明。
[0033] 图1所示,为本实用新型具体实施的一种五轴伺服注塑机械手,为了清楚地描述 其结构,外壳和在主臂32和副臂24前部的悬臂被省略,只保留主臂引拔同步带51及相应 的微调部件。
[0034] 本实用新型所实施的机械手,主要包括主臂32、副臂24、副臂引拔同步带43、主臂 引拔同步带51、悬臂42、横梁9、横梁安装板14及横行拖链11、副臂引拔拖链23、主臂引拔 拖链35,及主臂引拔伺服电机21、副臂引拔伺服电机22、主臂上下行伺服电机38(与副臂上 下行伺服电机同型号)和横行伺服电机19,其中:
[0035] 主臂32设置于两个悬臂42的远端,通过设置于主臂32下部基座60两侧的引拨 滚轮组34挂系于悬臂42上,主臂33外侧面上下行方向具有主臂上下行同步带31,且在主 臂上下行同步带31的上端通过上下行同步带夹紧块31将主臂上下行同步带31固定,同时 主臂32上端具有主臂上端盖26,一上下行同步带调节螺钉29设置于主臂上端盖26的外 侧,并对准上下行同步带夹紧块30,以能够对主臂上下行同步带31进行微调;
[0036] 主臂1下部是基座61,基座61上向外固定有主臂上下行伺服电机38,主臂上下行 伺服电机38的输出通过设置于基座61上的主臂驱动惰轮37传递给上下行同步带31,驱动 主臂32做上下行的运动;基座61的中下部两侧设置一组引拔滚珠滑块60,引拔滚珠滑块 60被悬臂42的滚珠导轨41支撑;基座61的上部则向外伸出一主臂引拔拖链支架62,该支 架62固定连接主臂引拔拖链23的一端,主臂引拔拖链23的另一端固定在悬臂42的上表 面;同时,一个悬臂42的下部还横行设置有主臂引拔同步带51,在引拔驱动惰轮37的带动 下进行引拔运动;
[0037] 上述主臂引拔同步带51的最外端设置有主臂引拔同步带张紧轮固定架45,该固 定架45内设置主臂引拔同步带张紧轮50,同时该固定架45上设置主臂引拔同步带调节螺 钉49,以能够对主臂引拔同步带进行微调;
[0038] 主臂32基座61的下部安装有吸盘支架驱动气缸54,吸盘支架驱动气缸54又连接 有吸附部件52 (包括吸盘支架翻转齿轮53、吸盘支架驱动齿条53、吸盘支架以及吸盘)。
[0039] 副臂24则与主臂32主体结构一致,设置于两个悬臂42的近端,与主臂32成镜像 对称。
[0040] 上述副臂引拔同步带42的最外端设置有副臂引拔同步带张紧轮固定架48,该固定架48内设置副臂引拔同步带张紧轮46,同时该固定架48上设置副臂引拔同步带调节螺 钉47,以能够对副臂引拔同步带进行微调;
[0041] 副臂基座61的下部连接有水口夹钳位置调节板57、水口夹钳驱动气缸56和副臂 水口夹钳55,这些均为现有结构,在此不再赘述。
[0042] 横梁9为该机械手横行运动的支撑部件,也在该机械手最重要的支撑部件,横梁9 呈条状,其固定于横梁底座2上,横梁底座固定在安装底座1上,横梁底座2内置之有控制 箱,以控制整个机械手的运动;
[0043] 横梁9的中部设置有横行同步带8,以保持横行的稳定性,横行同步带8位于横梁 9中间,两端固定在横梁9上,同步带8穿过安装在横梁安装板14上的惰轮支架17的惰轮 16半环绕于横行驱动同步带轮18上;横梁安装板14则被支撑于横梁9上,具体地说,横梁 9两侧均设置有横行的滚珠导轨3,横梁安装板14向下伸出有两个横行滚珠滑块座13,两 个横行滚珠滑块座13的内侧设置有位于同一轴线上的滚珠滑块12,通过横行滚珠滑块12 与滚轮导轨4的配合组成滚珠导轨副,完成对横梁安装板14的支撑;
[0044] 横梁9的外侧还固定有横行拖链板10,一横行拖链11设置于该横行拖链板10上, 横行拖链11的一端固定于横行拖链板10上,另一端固定于横行拖链支架20上,该横行拖 链支架20,固定于横梁安装板14的外侧,形成一个向外突出的结构,恰好使横行拖链11位 于一个垂直面上,该横行拖链11的设置,进一步增加了所述机械手横行的系统运行的稳定 性;
[0045] 同时,横梁安装板14的上部,固定有横行伺服电机19、主臂引拔伺服电机21和副 臂引拔同步电机22;
[0046] 横梁9的外端部通过横行同步带固定块6固定横行同步带8,且在横行同步固定块 6的外端设置一横行调节螺钉5,横行调节螺钉5可以对横行同步固定带8进行微调;横梁 9的两端通过一个横梁端盖4将横梁封闭。
[0047] 在与横梁9垂直的方向上,从横梁安装板14上伸出有悬臂42,悬臂42有两根,分 别位于主臂32和副臂24的两侧;且悬臂42的中部横向上设置有滚珠导轨41,下部横行设 置有主臂引拔同步带51和副臂引拔同步带43。
[0048] 对应基座61以上的主臂32内侧的结构,与副臂24内侧结构相同;同一,基座61 内及以上部分的副臂24外侧结构,也与主臂32的外侧结构相同。
[0049] 经产品的实际验证,上述的机械手,具有下列优点:
[0050] 1)高速、静音:五轴全伺服、模块化滚轮静音导轨,运行噪音5(T60db。
[0051] 2)安全、可靠:过载报警、撞击自保护及与注塑机互琐功能。
[0052] 3)适用范围大:50T〜1250T注塑机型。
[0053] 4)可操作性及维护保养的便捷性:全自动调节各轴行程及快速保养、更换零部 件。
[0054] 5)高程度的结构模块化、标准化:95%以上的零部件均为铝挤及浇铸件。
[0055] 6)成本低廉,具有极高的性价比,成本仅有5. (Γ6. 0万元。
[0056] 总之,以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡 在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用 新型的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种五轴伺服注塑机械手,其包括主臂和副臂,主臂和副臂的上下行伺服电机、主臂和副臂的引拔伺服电机及横行伺服电机,其特征在于,横行伺服电机固定于横梁上方的横梁安装板上,横梁安装板通过设置于横梁安装板两侧向下伸出的横行滚轮组与横梁的滚轮导轨配合,且横梁与横梁安装板之间设置有横行同步带,横行同步带位于横梁中间,两端固定在横梁两端上,同步带体通过固定在横梁安装板上的惰轮半环绕与驱动同步带轮;在与横梁垂直的方向上,从横梁安装板上伸出有悬臂,悬臂的远端设置有主臂,近端设置有副臂,后部则固定在横梁安装板上,悬臂的横向上设置有滚珠导轨,设置于主臂和副臂的基座上的引拔滚珠滑块,能够沿着该滚珠导轨运动;滚珠导轨下方的悬臂上设置有对应于主臂和副臂的主臂引拔同步带和副臂引拔同步带;在引拔滚珠导轨的上方,引拔拖链支架从主臂和副臂的基座上向外伸出,该引拔拖链支架连接拖链,主臂的引拨拖链一端固定在引拔拖链支架上,一端固定于悬臂上,副臂的引拔拖链一端固定于引拔拖链支架上,另一端则固定于设置在横梁安装板的支架上,主臂和副臂的引拔拖链支架与主臂和副臂垂直方向的拖链支架之间设有方便线路维护保养的转接盒。
  2. 2.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于所述横梁,其外侧固定有横 行拖链板,一横行拖链设置于该横行拖链板上,所述横行拖链的一端固定于横行拖链板上, 另一端固定横行拖链支架上,所述横行拖链支架,固定于横梁安装板上。
  3. 3.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于所述主臂与所述副臂,夹钳 作座及翻腕座安装板以上部分结构相同或对称。
  4. 4.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于所述主臂引拔同步带,其外 端设置有主臂引拔同步带张紧轮和主臂引拔同步带调节螺钉,主臂引拔同步带张紧轮安装 于主臂引拔张紧轮支架上,主臂引拔同步带调节螺钉对准主臂引拔同步带张紧轮。
  5. 5.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于所述副臂引拔同步带,其外 端设置有副臂引拔同步带张紧轮和副臂引拔同步带调节螺钉,副臂引拔同步带张紧轮安装 于副臂引拔张紧轮支架上,副臂引拔同步带调节螺钉对准副臂引拔同步带张紧轮。
  6. 6.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于所述滚轮导轨和滚轮支架上 设有自润滑装置。
  7. 7.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于所述主臂的上部,设置有主 臂上下行同步带夹紧块,同时,一上下行同步带调节螺钉对准该主臂上下行同步带夹紧块。
  8. 8.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于同样,所述副臂的上部,设置 有副臂上下行同步带夹紧块,同时,一上下行同步带调节螺钉对准该副臂上下行同步带夹 紧块。
  9. 9.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于在横向运动方向,横梁的外 端具有横梁挡块,该横梁挡块高于横梁安装板的底面。
  10. 10.如权利要求1所述的五轴伺服注塑机械手,其特征在于在横梁上,固定横行同步带 的端部,设置有固定块和横行调节螺钉,固定块固定横行同步带,横行调节螺钉对准横行同步带。
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