CN203817267U - 一种单臂六轴机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种单臂六轴机械手，包括可左右水平移动的X1轴进给机构、可随X1轴左右移动且可上下运动的Z轴升降机构、设置在Z轴升降机构内部且可绕Z轴支撑旋转的U1轴旋转机构、设置在U1轴旋转机构下侧且可水平伸缩运动的X2轴进给机构、设置在X2轴进给机构内且可垂直于X2轴旋转的U2轴旋转机构、设置在U2轴旋转机构内且水平旋转的V轴旋转机构，所述X1轴进给机构上设置有两个支撑架。该单臂六轴机械手和现有技术相比，具有结构简单、使用方便、构思巧妙等特点，整体运行平稳、准确、高速，送料过程简单，实现自动化操作，实用性强，适用范围广泛，易于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及锻压自动化设备，尤其涉及一种结构简单、全自动、高效率、适用范围广泛的单臂六轴机械手。
背景技术
在冲压制件的加工过程中，板料的输送和成型产品的取出一般都是由人工完成的，由于人工送料和取件的速度远不及压力机的冲压速度快，严重影响了压力机的工作效率，降低了压力机的产能。此外，采用人工送料和取件时，工人的劳动强度高而且操作危险性较大，若送料、取件时不小心，很容易引发严重工伤事故。
采用机器人送料能够解决上述问题，但普通冲压专用六轴机器人端拾器均为悬臂结构，两台压力机之间间距不能太小，如果太小，机器人空间不够，无法完成送料动作。如果采用七轴机器人，机器人第七轴为了减重且保证刚性，一般采用碳纤维材料，成本高昂，且机器人结构复杂，维修和保养难度较大。
随着板材加工成型行业深入发展，用工短缺，市场对自动送料需求量不断增加，且自动送料技术不断更新，基于此，现提供一种自动送料、运行稳定的单臂六轴机械手。
发明内容
本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种结构简单、自动化送料、成本低廉、易于维护的单臂六轴机械手。
本实用新型的技术方案是，一种单臂六轴机械手，包括可左右水平移动的X1轴进给机构、可随X1轴左右移动且可上下运动的Z轴升降机构、设置在Z轴升降机构内部且可绕Z轴支撑旋转的U1轴旋转机构、设置在U1轴旋转机构下侧且可水平伸缩运动的X2轴进给机构、设置在X2轴进给机构内且可垂直于X2轴旋转的U2轴旋转机构、设置在U2轴旋转机构内且水平旋转的V轴旋转机构，所述X1轴进给机构上设置有两个支撑架。
在上述技术方案中，该机械手作为压力机自动化线专用的送料装置，设置两个支撑架，能够独立悬挂在两台压力机之间，通过X1轴、Z轴、U1轴、X2轴、V轴联动配合，可根据要求将前一工序压力机上的工件水平移动到下一工序压力机模具上，以达到自动送料的目的，提高生产效率。
作为优选，所述X1轴进给机构包括固定两支撑架的固定横梁、固定在固定横梁上的送料滑板、为送料滑板提供动力的X1轴伺服电机，在送料滑板与X1轴伺服电机之间设置有可传递动力的第一齿轮齿条副；所述送料滑板与固定横梁之间设置有可使送料滑板沿固定横梁X1轴向滑动的第一导轨副。该技术方案中的X1轴进给机构使得送料滑板可在X1方向上水平运动，整个过程通过X1轴伺服电机驱动完成，其滑动范围通过第一导轨副限制实现，方便其在预定范围内运动。
进一步的，所述Z轴升降机构包括安装在送料滑板上的Z轴伺服电机和Z轴支撑板，在Z轴伺服电机与Z轴支撑板之间设置有可传递动力的第二齿轮齿条副；所述送料滑板与Z轴支撑板之间设置有可使Z轴支撑板沿送料滑板Z轴向滑动的第二导轨副。该技术方案中的Z轴升降机构可使得Z轴支撑板沿送料滑板在Z轴方向上升降运动，整个升降过程通过Z轴伺服电机完成，其滑动范围通过第二导轨副限制实现，方便其在预定范围内运动。
作为优选，所述Z轴升降机构的Z轴支撑板与送料滑板之间还安装有平衡气缸。该平衡气缸可用于抵消提升部件的重量，保证整个机械手的整体稳步升降，降低Z轴伺服电机的功率，实用性强。
进一步的，所述U1轴旋转机构包括驱动设置在Z轴支撑板上的U1轴伺服电机，该U1轴伺服电机底部还与设置在X2轴进给机构上的X2轴电机安装架相连接。该技术方案中的U1轴旋转机构可使得X2轴电机安装架沿U1轴相对Z轴作旋转运动，整个运动过程通过U1轴伺服电机驱动完成，满足送料过程万向转动的需求。
进一步的，所述X2轴进给机构包括设置在X2轴电机安装架上的X2轴伺服电机、由X2轴伺服电机传动连接的X2轴移动杆，在X2轴伺服电机与X2轴移动杆之间设置有可传递动力的第三齿轮齿条副；所述X2轴电机安装架与X2轴移动杆之间设置有可使该X2轴移动杆相对X2轴电机安装架沿X2轴向滑动的第三导轨副。该技术方案中的X2轴进给机构可使得X2轴移动杆沿X2方向相对X2轴电机安装架作水平运动，整个运动过程通过X2轴伺服电及驱动完成，其移动范围通过第三导轨副限制实现，方便其在预定范围内运动。
作为优选，所述X2轴移动杆为一伸缩杆。将X2轴移动杆设置成伸缩式，能够进一步扩大X2轴向的活动范围，提高整个机械手的实用性。
进一步的，所述U2轴旋转机构包括安装在X2轴移动杆上的U2轴伺服电机、连接U2轴伺服电机与V轴旋转机构的旋转盘。该技术方案的U2轴旋转机构可使得旋转盘沿U2轴相对X2轴伸缩杆作旋转运动，整个运动过程通过U2轴伺服电及驱动完成。
进一步的，所述V轴旋转机构包括固定在旋转盘上的V轴伺服电机、安装在旋转盘两侧的固定轴，在固定轴与V轴伺服电机之间设置有可传递动力的同步带轮组件，上述固定轴的内端部还设置有用于连接旋转盘的安装盘。该技术方案的V轴旋转机构可使得安装盘沿V轴相对旋转盘作旋转运动，整个运动过程通过V轴伺服电机驱动完成。
综上所述，本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：
本实用新型的单臂六轴机械手具有结构简单、使用方便、构思巧妙等特点，，适用范围广泛，可应用于汽车工业、电器、电子等需要批量板材冲压成型的行业；使用过程灵活，针对不同工件，仅需要更换端拾器即可，运动部件通过力学核算和惯量匹配，运行稳定，准确，高速；送料过程简单，实现自动化操作，整体工作效率较高，实用性强，易于推广。
附图说明
附图1是本实用新型的整体结构示意图。
附图2是图1的俯面结构示意图。
附图3是本实用新型的X1轴进给机构示意图。
附图4是本实用新型的U1轴旋转机构示意图。
附图5是图4的俯面结构示意图。
附图6是本实用新型的X2轴进给机构示意图。
附图7是本实用新型的U2轴旋转机构示意图。
附图8是本实用新型的V轴旋转机构示意图。
附图中的标记分别表示：
1、支撑架，2、X1轴进给机构，3、Z轴升降机构，4、U1轴旋转机构，5、X2轴进给机构，6、U2轴旋转机构，7、V轴旋转机构，8、固定横梁，9、送料滑板，10、X1轴伺服电机，11、Z轴伺服电机，12、Z轴支撑板，13、U1轴伺服电机，14、X2轴电机安装架，15、X2轴伺服电机，16、X2轴移动杆，17、U2轴伺服电机，18、旋转盘，19、V轴伺服电机，20、固定轴，21、安装盘，22、第一齿轮齿条副，23、第二齿轮齿条副，24、第三齿轮齿条副，25、同步带轮组件，26、平衡气缸，27、第一导轨副，28、第二导轨副，29、第三导轨副。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一种单臂六轴机械手的具体实施方式作以下详细说明。
如附图1、图2所示，本实用新型所示的一种单臂六轴机械手，包括可左右水平移动的X1轴进给机构2、可随X1轴左右移动且可上下运动的Z轴升降机构3、设置在Z轴升降机构3内部且可绕Z轴支撑旋转的U1轴旋转机构4、设置在U1轴旋转机构4下侧且可水平伸缩运动的X2轴进给机构5、设置在X2轴进给机构5内且可垂直于X2轴旋转的U2轴旋转机构6、设置在U2轴旋转机构6内且水平旋转的V轴旋转机构7，所述X1轴进给机构2上设置有两个支撑架1。
如附图3所述X1轴进给机构2包括固定两支撑架1的固定横梁8、固定在固定横梁8上的送料滑板9、为送料滑板9提供动力的X1轴伺服电机10，在送料滑板9与X1轴伺服电机10之间设置有可传递动力的第一齿轮齿条副22；所述送料滑板9与固定横梁8之间设置有可使送料滑板9沿固定横梁8在X1轴向滑动的第一导轨副27。
所述Z轴升降机构3包括安装在送料滑板9上的Z轴伺服电机11和Z轴支撑板12，在Z轴伺服电机11与Z轴支撑板12之间设置有可传递动力的第二齿轮齿条副23；所述送料滑板9与Z轴支撑板12之间设置有可使Z轴支撑板12沿送料滑板9在Z轴向滑动的第二导轨副28。
所述Z轴升降机构3的Z轴支撑板12与送料滑板9之间还安装有平衡气缸26。
如附图4、图5、图6所示，所述U1轴旋转机构4包括驱动设置在Z轴支撑板12上的U1轴伺服电机13，该U1轴伺服电机13底部还与设置在X2轴进给机构5上的X2轴电机安装架14相连接。
所述X2轴进给机构5包括设置在X2轴电机安装架14上的X2轴伺服电机15、由X2轴伺服电机15传动连接的X2轴移动杆16，在X2轴伺服电机15与X2轴移动杆16之间设置有可传递动力的第三齿轮齿条副24；所述X2轴电机安装架14与X2轴移动杆16之间设置有可使该X2轴移动杆16相对X2轴电机安装架14沿X2轴向滑动的第三导轨副29。
上述第一导轨副27、第二导轨副28、第三导轨副29可采用如附图所示的导轨配定位滑块的方式来制作，该制作工艺在现有技术中较为常见，故在此不再赘述。
所述X2轴移动杆16为一伸缩杆。
如附图7所示，所述U2轴旋转机构6包括安装在X2轴移动杆16上的U2轴伺服电机17、连接U2轴伺服电机17与V轴旋转机构7的旋转盘18。
如附图8所示，所述V轴旋转机构7包括固定在旋转盘18上的V轴伺服电机19、安装在旋转盘18两侧的固定轴20，在固定轴20与V轴伺服电机19之间设置有可传递动力的同步带轮组件25，上述固定轴20的内端部还设置有用于连接旋转盘18的安装盘21。
该同步带轮组件25是指两组带轮分别设置在两固定轴20与V轴伺服电机19之间，进而实现两固定轴20的同步。
本实用新型的实际工作过程如下：
工件提升：Z轴升降机构3在Z轴伺服电机11带动下沿Z轴方向向上运动，将工件提升到一定高度，如果工件倾斜，V轴旋转机构7在V轴伺服电机19驱动下沿V轴旋转中心将工件调平。
工件进给：X1轴进给机构2在X1轴伺服电机10带动下沿X1方向从前一工序压力机往后一台压力机方向运动；同时U1轴旋转机构4在U1轴伺服电机13带动下顺时针旋转运动；同时U2轴旋转机构6在U2轴伺服电机17带动下逆时针旋转运动，保证工件没有旋转运动；同时X2轴进给机构5在X2轴伺服电机15带动下先收缩再伸出运动；在U1、X2、U2轴伺服电机的驱动下保证工件水平直线运动，由前一工序压力机中心线进给到后一工序压力机中心线位置。
工件放下：Z轴升降机构3在Z轴伺服电机11带动下沿Z轴方向向下运动，将工件提升平稳放到后一工序压力机模具上。如果模具需要将工件倾斜，V轴旋转机构7在V轴伺服电机19驱动下沿V轴旋转中心将调整到需要的角度。
机械手返回：X1轴进给机构2在X1轴伺服电机10带动下沿X1方向从后一工序压力机往前一台压力机方向运动；同时U1轴旋转机构4在U1轴伺服电机13带动下逆时针旋转运动；同时U2轴旋转机构6在U2轴伺服电机17带动下顺时针旋转运动，保证端拾器没有旋转运动；同时X2轴进给机构5在X2轴伺服电机15带动下先收缩再伸出运动；在U1、X2、U2轴伺服电机的驱动下保证端拾器水平直线运动，由前一工序压力机中心线进给到后一工序压力机中心线位置。
效率对比：人工送料最快每分钟可达5～6次，普通六轴冲压专用机器人送料最快每分钟可达10次，采用六轴机械手每分钟可达12次以上，送料效率远高于人工，高于机器人。
在上述实施例中，对本实用新型的最佳实施方式作了描述，很显然，在本实用新型的发明构思下，仍可作出很多变化，例如伺服电机可采用其他动力机构等，在本实用新型的实施范围内还可做出很多变化、改型、添加或替换。在此，应该说明，在本实用新型的发明构思下所做出的任何改变都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种单臂六轴机械手，其特征在于：包括可左右水平移动的X1轴进给机构、可随X1轴左右移动且可上下运动的Z轴升降机构、设置在Z轴升降机构内部且可绕Z轴支撑旋转的U1轴旋转机构、设置在U1轴旋转机构下侧且可水平伸缩运动的X2轴进给机构、设置在X2轴进给机构内且可垂直于X2轴旋转的U2轴旋转机构、设置在U2轴旋转机构内且水平旋转的V轴旋转机构，所述X1轴进给机构上设置有两个支撑架。
2.根据权利要求1所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述X1轴进给机构包括固定两支撑架的固定横梁、固定在固定横梁上的送料滑板、为送料滑板提供动力的X1轴伺服电机，在送料滑板与X1轴伺服电机之间设置有可传递动力的第一齿轮齿条副；所述送料滑板与固定横梁之间设置有可使送料滑板沿固定横梁X1轴向滑动的第一导轨副。
3.根据权利要求2所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述Z轴升降机构包括安装在送料滑板上的Z轴伺服电机和Z轴支撑板，在Z轴伺服电机与Z轴支撑板之间设置有可传递动力的第二齿轮齿条副；所述送料滑板与Z轴支撑板之间设置有可使Z轴支撑板沿送料滑板Z轴向滑动的第二导轨副。
4.根据权利要求3所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述Z轴升降机构的Z轴支撑板与送料滑板之间还安装有平衡气缸。
5.根据权利要求3或4所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述U1轴旋转机构包括驱动设置在Z轴支撑板上的U1轴伺服电机，该U1轴伺服电机底部还与设置在X2轴进给机构上的X2轴电机安装架相连接。
6.根据权利要求5所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述X2轴进给机构包括设置在X2轴电机安装架上的X2轴伺服电机、由X2轴伺服电机传动连接的X2轴移动杆，在X2轴伺服电机与X2轴移动杆之间设置有可传递动力的第三齿轮齿条副；所述X2轴电机安装架与X2轴移动杆之间设置有可使该X2轴移动杆相对X2轴电机安装架沿X2轴向滑动的第三导轨副。
7.根据权利要求6所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述X2轴移动杆为一伸缩杆。
8.根据权利要求6所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述U2轴旋转机构包括安装在X2轴移动杆上的U2轴伺服电机、连接U2轴伺服电机与V轴旋转机构的旋转盘。
9.根据权利要求8所述的一种单臂六轴机械手，其特征在于：所述V轴旋转机构包括固定在旋转盘上的V轴伺服电机、安装在旋转盘两侧的固定轴，在固定轴与V轴伺服电机之间设置有可传递动力的同步带轮组件，上述固定轴的内端部还设置有用于连接旋转盘的安装盘。
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