CN203343796U - 一种数控机床用直角坐标机械手取料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于数控机床设备技术领域，公开一种数控机床用直角坐标机械手取料装置，包括机械机构、驱动机构和控制机构，机械机构包括相互正交的X轴向移动模块、Y轴向移动模块和Z轴向移动模块，Y轴向移动模块和Z轴向移动模块通过连接单元连接，且置于数控机床的机身上与数控机床连接，Y轴向移动模块和Z轴向移动模块在数控机床的工作台和料盘的范围内移动，X轴向移动模块位于所述料盘的底部，通过连接单元与料盘连接。本实用新型提供的直角坐标机械手取料装置，X轴向移动模块由机械手臂的整体结构中分离，简化了机械手臂的结构，降低了Z轴驱动单元的功率，提高了Z轴向移动模块和Y轴向移动模块的刚性。

Description

一种数控机床用直角坐标机械手取料装置

技术领域

本实用新型涉及取料设备，特别涉及一种可以应用于数控机床的直角坐标机械手取料装置。

背景技术

随着现代化加工行业的兴起，数控机床加工精度高，适合批量大规模生产，越来越多的加工型企业开始使用数控机床。为了提高数控机床的自动化水平，需要给数控机床加上自动取料装置，工件加工前，自动取料装置将待加工料坯置于工作台上，工件加工完毕，自动取料装置将工件取出。

现有直角坐标机械手取料装置一般为标准模块化设计，取料装置的机械手臂由相互正交的三个移动副组成，带动机械手爪分别沿X轴、Y轴和Z轴三个方向移动。

标准模块化设计的取料装置，机械手臂的X轴向移动模块、Y轴向移动模块和Z轴向移动模块由连接机构连接，组成一整体结构；其中一手臂上设置机械手爪，该机械手爪实现对料盘中料坯的抓取；该整体结构中，料盘与该整体式机械手臂是不相连接的；在机械手爪的抓取过程中，Z轴驱动单元驱动搭载Y轴向移动模块和X轴向移动模块的Z轴向移动模块移动，Y轴驱动单元驱动搭载X轴向移动模块的Y轴向移动模块移动或者X轴驱动单元驱动搭载Y轴向移动模块的X轴向移动模块移动，最后，X轴驱动单元驱动X轴向移动模块移动或者Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块移动。

标准模块化设计的取料装置中，X轴向移动模块、Y轴向移动模块和Z轴向移动模块为一体化设计，运动轴相互影响，机械手爪的移动范围受到制约；且由于Z轴驱动单元驱动搭载X轴向移动模块和Y轴向移动模块的Z轴向移动模块移动，因此Z轴驱动单元需要较大的功率；且Z轴搭载X轴向移动模块和Y轴向移动模块，Z轴向移动模块负载大，刚性降低；且由于运动控制轴相互影响，整体结构的机械手臂安装调试技术难度大。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种新型数控机床用直角坐标机械手取料装置，以解决现有技术中Z轴驱动单元功率大，且Z轴向移动模块刚性较低的问题。

（二）技术方案

为实现以上功能，本实用新型提供一种数控机床用直角坐标机械手取料装置，包括机械机构、驱动机构和控制机构，所述驱动机构与机械机构连接，所述控制机构与驱动机构连接，所述机械机构包括相互正交的X轴向移动模块、Y轴向移动模块和Z轴向移动模块，其特征在于，所述Y轴向移动模块和Z轴向移动模块通过连接单元连接，置于数控机床的机身上且与数控机床连接，所述Y轴向移动模块和Z轴向移动模块在所述数控机床的工作台和料盘的范围内移动，所述X轴向移动模块位于所述料盘的底部，通过连接单元与所述料盘连接。

其中，所述数控机床的主轴平行于水平方向。

所述Z轴向移动模块平行于水平方向左右移动，所述Y轴向移动模块垂直于水平方向上下移动，所述X轴向移动模块带动所述料盘在水平面内前后移动。

优选的，所述Y轴向移动模块下方设置机械手爪，所述机械手爪与Y轴向移动模块连接。

优选的，所述料盘位于料盘架上，所述料盘架位于所述数控机床一侧且与所述数控机床不连接。

其中，所述驱动机构包括X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元，所述X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元分别与所述控制机构连接，所述Z轴驱动单元与Z轴向移动模块连接，驱动搭载Y轴向移动模块的Z轴向移动模块移动；所述Y轴驱动单元与Y轴向移动模块连接，驱动Y轴向移动模块移动；所述X轴驱动单元与Y轴向移动模块连接，驱动X轴向移动模块移动。

优选的，所述X轴向移动模块为丝杠机构，所述X轴驱动单元驱动丝杠机构，所述丝杠机构与所述X轴驱动单元共同位于所述料盘的底部。

（三）有益效果

本实用新型提供的数控机床用直角坐标机械手取料装置，X轴向模块由机械手臂的整体结构中分离，简化了机械手臂的结构，使得驱动Z轴移动的驱动单元驱动Z轴向移动模块和Y轴向移动模块的移动，降低了Z轴驱动单元的功率，减少了Z轴向移动模块的负载，提升了Z轴向移动模块和Y轴向移动模块的刚性。

附图说明

图1为本实用新型数控机床的正视图；

图2为本实用新型数控机床料盘上方的俯视图；

图中，1：机身；2：Z轴向移动模块；3：Y轴向移动模块；4：机械手爪；5：料盘；6：料盘架；7：X轴向移动模块；8：料坯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，而非限制本实用新型的范围。

一种数控机床用直角坐标机械手取料装置，包括机械机构、驱动机构和控制机构，所述驱动机构与机械机构连接，所述控制机构与驱动机构连接，所述机械机构包括相互正交的X轴向移动模块7、Y轴向移动模块3和Z轴向移动模块2，其中，Y轴向移动模块3和Z轴向移动模块2通过连接单元连接，连接为一体的Y轴向移动模块和Z轴向移动模块通过连接单元置于数控机床的机身1上，且与数控机床的机身1连接，Y轴向移动模块和Z轴向移动模块在数控机床的工作台和料盘5范围内移动，X轴向移动模块7位于所述料盘5的底部，通过连接单元与料盘5连接。

本实用新型提供的直角坐标机械手手臂，X轴向移动模块由机械手臂的整体结构中分离，与料盘5连接，带动料盘5前后移动。

本实用新型提供的数控机床用直角坐标机械手，X轴向移动模块由机械手臂的整体结构中分离，简化了机械手臂的整体结构，便于X轴向移动模块的取舍与增加，使得X轴向移动模块的移动范围的设计和结构设计更加灵活，不会影响Z轴向移动模块和Y轴向移动模块的刚性。进一步地，机械手臂分离式的设计，降低了机械手臂设计的难度，提高了Z轴向移动模块和Y轴向移动模块的灵活性，扩大了X轴向移动模块的移动范围。

一般情况下，数控机床的Z轴向移动模块用于实现沿主轴方向的移动，Y轴向移动模块用于实现垂直于主轴方向的移动，X轴向移动模块沿水平方向用于实现工作台的前后移动。

优选的，本实用新型提供的直角坐标机械手取料装置，其数控机床的主轴平行于水平方向。具体的，如图1和图2所示，数控机床的主轴平行于水平方向，因此，Z轴向移动模块2平行于水平方向移动，Y轴向移动模块3垂直于水平方向移动，X轴向移动模块带动料盘5在水平面内前后移动。为了方便待加工料坯的抓取，优选的，在垂直于水平方向的Y轴向移动模块下方设置机械手爪4，机械手爪4与Y轴向移动模块3连接。

如图1所示，为了使料盘5的设计更适合加工工件的大小，最好的，料盘5置于数控机床一侧的料盘架6上，料盘架6位于数控机床贴近工作台的一侧，且在Z轴向移动模块的移动方向上，且与数控机床不连接。

如图2所示，将待加工料坯8整齐地摆放在料盘5上，机械手爪4按照一定的顺序抓取料坯8。图2所示的摆满待加工料坯8的料盘5中，料坯8沿Z轴向手臂模块的方向称为行，料坯沿料盘5前后移动的方向称为列。

本实用新型提供的取料装置的机械手臂采用分离式设计，增加了X轴向移动模块的灵活性和移动范围，也扩大了Y轴向移动模块和Z轴向移动模块的移动范围，从而增加了机械手爪的移动范围，提高了料盘大小的可选择性。

大小不同工件，其料坯的也大小不相同，可以根据的加工工件大小选择大小不同的料盘5，使得每个料盘上待加工料坯数量不至于太少，有助于降低料盘的更换频率，减少劳动量，从而提高工件加工速度。

本实用新型提供的取料装置的机械手臂采用分离式设计，增强了X轴向移动模块的独立性，扩大了X轴向移动模块的移动范围，当料盘较大时，机械手爪方便的抓取料盘中的每一个料坯。

优选的，本实用新型提供的数控机床用直角坐标机械手取料装置，驱动机构包括X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元，X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元分别与控制机构连接；Z轴驱动单元与Z轴向移动模块连接，驱动搭载Y轴向移动模块的Z轴向移动模块移动；Y轴驱动单元与Y轴向移动模块连接，驱动Y轴向移动模块移动；X轴驱动单元与X轴向移动模块连接，驱动X轴向移动模块移动。

由于Z轴向移动模块不再搭载X轴向移动模块，因此降低了驱动Z轴的驱动单元的功率；由于Z轴向移动模块不再搭载X轴向移动模块，因此该设计方式降低了Z轴向移动模块的负载，提高了Z轴向移动模块的刚性；Y轴向移动模块不再搭载X轴向移动模块，因此降低了Y轴向移动模块的负载，提高了Y轴向移动模块的刚性。

为使机械取料装置整体结构更加紧凑，优选的，X轴向移动模块为丝杠机构，X轴向驱动单元驱动丝杠机构，丝杠机构与X轴驱动单元共同位于料盘5的底部；具体的，X轴驱动单元驱动丝杠机构，丝杠机构将X轴驱动单元的旋转运动转化为直线运动，且丝杠机构带动料盘5前后移动。

本实用新型提供的数控机床用机械手臂的工作过程如下：

如图1所示，Z轴驱动单元驱动搭载Y轴向移动模块的Z轴向移动模块沿水平方向朝料盘5的方向移动，Y轴向移动模块下方的机械手爪4也沿水平方向朝料盘5移动，达到料盘5第一排第一列料坯8的上方；Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块下移，Y轴向移动模块带动机械手爪4下移，使得机械手爪4抓取料盘5中第一排第一列的料坯8，完成料坯8的抓取。

Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块上移，Y轴向移动模块带动抓取坯料8的机械手爪4上移；Z轴驱动单元驱动搭载Y轴向移动模块的Z轴向移动模块沿水平方向朝工作台方向移动，移至工作台料坯装夹部位上方；Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块下移，Y轴向移动模块带动下方的抓取料坯8的机械手爪4下移，将料坯8移至装夹部位，料坯装夹完毕后，机械手爪4放开料坯8，Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块向上移动，Y轴向移动模块带动其下方的机械手爪4向上移动，完成了料坯的装夹工作。

数控机床对装夹完毕的料坯8进行加工，料坯8加工完毕后成为工件，Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块下移，Y轴向移动模块带动下方的机械手爪4下移，机械手爪4抓取加工完毕的工件，装夹部位放开夹持的工件，Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块上移，Y轴向移动模块带动其抓取工件的机械手爪4上移；Z轴驱动单元驱动搭载Y轴向移动模块的Z轴向移动模块向料盘5的方向移动，直至料盘5第一排第一列上方，Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块下移，Y轴向移动模块带动下方抓取工件的机械手爪4下移，机械手爪4将工件放在料盘第一排第一列的位置。

机械手爪4在Y轴向移动模块和Z轴向移动模块的带动下继续抓取料盘5上第一排第二列的料坯8，并将其送到加工台进行加工。在第一排的所有料坯8全部加工并摆放完毕后，X轴驱动单元驱动X轴向移动模块前移，X轴向移动模块带动带动料盘5前移一个料坯直径的距离，继续对料盘5上第二排料坯8进行抓取加工直至料盘5上所有的料坯8全部加工为工件。

X轴驱动单元驱动X轴向模块前移，X轴向模块带动摆满工件的料盘5前移，移动到一定位置，料盘及其上的工件由工作人员取下。工作人员将摆满料坯8的新料盘置于料盘架6上，与X轴向移动模块连接，X轴驱动单元驱动X轴向模块前移，X轴向模块带动料盘5前移，移至料盘5内的第一排料坯8在Z轴向移动手臂的正下方。

本实用新型提供的数控机床用直角坐标机械手取料装置，在控制方式和方法不变的情况下，将X轴向移动模块从整体机械结构中脱离出来，增加了X轴向移动模块、Y轴向移动模块和Z轴向移动模块的灵活性，扩大了X轴向移动模块、Y轴向移动模块和Z轴向移动模块的移动范围；

进一步地；本实用新型提供的数控机床用直角坐标机械手取料装置，Z轴驱动单元驱动搭载Y轴向移动模块的Z轴向移动模块，有效降低Z轴机械模块驱动单元的功率，减少Z轴的负载，提升Z轴的刚性；

进一步的，Y轴驱动单元驱动Y轴向移动模块，有效降低Y轴驱动单元的功率，减少Y轴的负载，提升Y轴的刚性；

更进一步的，X轴向移动模块从整体机械结构中分离出来的形式，有效解决数控机床用机械手臂结构复杂、调整困难的问题，且分离式的设计降低了机械手臂的制造成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种数控机床用直角坐标机械手取料装置，包括机械机构、驱动机构和控制机构，所述驱动机构与机械机构连接，所述控制机构与驱动机构连接，所述机械机构包括相互正交的X轴向移动模块（7）、Y轴向移动模块（3）和Z轴向移动模块（2），其特征在于，所述Y轴向移动模块（3）和Z轴向移动模块（2）通过连接单元连接，置于数控机床的机身（1）上且与数控机床连接，所述Y轴向移动模块（3）和Z轴向移动模块（2）在所述数控机床的工作台和料盘（5）的范围内移动，所述X轴向移动模块（7）位于所述料盘（5）的底部，通过连接单元与所述料盘（5）连接。

2.如权利要求1所述数控机床用直角坐标机械手取料装置，其特征在于，所述数控机床的主轴平行于水平方向。

3.根据权利要求2所述数控机床用直角坐标机械手取料装置，其特征在于，所述Z轴向移动模块（2）平行于水平方向左右移动，所述Y轴向移动模块（3）垂直于水平方向上下移动，所述X轴向移动模块带动所述料盘（5）在水平面内前后移动。

4.根据权利要求3所述数控机床用直角坐标机械手取料装置，其特征在于，所述Y轴向移动模块（3）下方设置机械手爪（4），所述机械手爪（4）与Y轴向移动模块（3）连接。

5.根据权利要求4所述数控机床用直角坐标机械手取料装置，其特征在于，所述料盘（5）位于料盘架（6）上，所述料盘架（6）位于所述数控机床一侧且与所述数控机床不连接。

6.根据权利要求5所述数控机床用直角坐标机械手取料装置，其特征在于，所述驱动机构包括X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元，所述X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元分别与所述控制机构连接，所述Z轴驱动单元与Z轴向移动模块连接，驱动搭载Y轴向移动模块的Z轴向移动模块移动；所述Y轴驱动单元与Y轴向移动模块连接，驱动Y轴向移动模块移动；所述X轴驱动单元与Y轴向移动模块连接，驱动X轴向移动模块移动。

7.根据权利要求6所述数控机床用直角坐标机械手取料装置，其特征在于，所述X轴向移动模块为丝杠机构，所述X轴驱动单元驱动丝杠机构，所述丝杠机构与所述X轴驱动单元共同位于所述料盘（5）的底部。

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