CN205552112U - 一种数控机床机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数控机床机械臂，所述数控机床机械臂包括手部、臂部、旋转装置、升降装置和数控机床工作台，所述手部安装于所述臂部的前端，所述臂部安装于所述旋转装置和升降装置，所述臂部相对于所述数控机床工作台至少具有升降和旋转两个自由度，所述旋转装置和升降装置固定安装于所述数控机床工作台。本实用新型的有益效果为：提高了产品的加工效率，保证了产品加工的一致性，提高了产品的加工精度和质量，降低了工作人员的劳动强度，降低了人工成本，降低了工伤事故的发生率。

Description

一种数控机床机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂，尤其涉及一种用于数控机床的机械臂。

背景技术

机械臂是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域迅速发展的一门新兴技术。

机械臂能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械臂越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械臂已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械臂共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械臂的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。

综上所述，有效的应用机械臂，是发展机械工业的必然趋势。机械臂的意义可以简单概括如下：

1)可以提高生产过程中的自动化程度。应用机械臂有利于实线材料的传送、共建的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

2)可以改善劳动条件，避免人身事故。在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用忍受直接操作时有危险或根本不可能的，应用机械臂即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械臂代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

3)可以减轻人力，并便于有节奏的生产。应用机械臂代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械臂可以连续的工作，这是减 少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没用机械臂，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。

目前，在国内的机械制造行业中，机床的上下料大都是使用人工进行，生产效率低，人工成本高，工作人员的劳动强度大，产品的加工精度和质量不稳定易受工作人员操作能力的影响，而且在工作人员疲劳时，容易发生生产事故，威胁工作人员的身体健康。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种新的数控机床机械臂，要解决的技术问题是可以实现对多个工件进行自动化地上下料。

为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案是：一种数控机床机械臂，所述数控机床机械臂包括手部、臂部、旋转装置、升降装置和数控机床工作台，所述手部安装于所述臂部的前端，所述臂部安装于所述旋转装置和升降装置，所述臂部相对于所述数控机床工作台至少具有升降和旋转两个自由度，所述旋转装置和升降装置固定安装于所述数控机床工作台。

优选地，所述数控机床为钻床。更优选地，所述数控机床机械臂还包括工作台驱动系统，所述工作台驱动系统被配置成驱动所述数控机床工作台在水平的两个垂直方向上进行移动。

优选地，所述数控机床机械臂的手部为气动夹爪。更优选地，所述升降装置包括机械臂升降电机、机械臂升降螺杆、导向柱、机械臂升降支架，所述旋转装置包括机械臂升降滑块、机械臂旋转电机、机械臂旋转台、机械臂底板，其中，所述气动夹爪安装于所述机械臂升降滑块上，所述机械臂升降滑块通过所述机械臂升降螺杆及所述导向柱与所述机械臂升降支架相连；所述机械臂升降电机安装于所述机械臂升降支架上，并与所述机械臂升降螺杆连接；所述机械臂升降支架安装于所述机械臂旋转台上，所述机械臂旋转台安装于所述机械臂底板上，所述机械臂底板通过螺栓与所述工作台连接；所述工作台旋转电机安装于所述机械臂底板上，带动所述机械臂旋转台旋转。更优选地，所述机械臂还包括RFID阅读器，所述RFID阅读器安装于所述气动夹爪前端。

本实用新型的有益效果为：提高了产品的加工效率，保证了产品加工的一致性，提高了产品的加工精度和质量，降低了工作人员的劳动强度，降低了人工成本，降低了工伤事故的发生率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型所提供的数控机床机械臂的一种优选的具体实施方式的外观视图；

图2是图1所示出的数控机床机械臂的另一外观视图；

图3是图1所示出的数控机床机械臂所使用的工件架的结构示意图。

图中：

工作台1-1，RFID阅读器2-1、气动夹爪2-2、导向柱2-3、机械臂升降螺杆2-4、机械臂升降电机2-5、机械臂升降支架2-6、机械臂升降滑块2-7、机械臂旋转台2-8、机械臂底板2-9、机械臂旋转电机2-10；工件架3、第一工件3-1、第二工件3-2。

具体实施方式

图1和图2示出了本实用新型所提供的数控机床机械臂的一种优选的具体实施方式

如图1和图2所示，该具体实施方式中的数控机床机械臂包括气动夹爪2-2、导向柱2-3、机械臂升降螺杆2-4、机械臂升降电机2-5、机械臂升降支架2-6、机械臂升降滑块2-7、机械臂旋转台2-8、机械臂底板2-9、机械臂旋转电机2-10。气动夹爪2-2安装于机械臂升降滑块2-7上，机械臂升降滑块2-7通过机械臂升降螺杆2-4及导向柱2-3与机械臂升降支架2-6连接；机械臂升降电机2-5安装于机械臂升降支架2-6上，并与机械臂升降螺杆2-4连接；机械臂升降支架2-6安装于机械臂旋转台2-8上，机械臂旋转台2-8安装于机械臂底板2-9上，机械臂底板2-9通过螺栓与工作台1-1连接；机械臂旋转电机2-10安装于机械臂底板2-9上，可带动机械臂旋转台2-8作旋转运动。

在该具体实施方式中，数控机床机械臂的手部为气动夹爪。气动夹爪的结构也是本领域所熟知的技术。例如，一种典型的气动夹爪的结构包括气缸、固定板、轴、联接块、板、d4销、固定套、夹臂组，其中，固定板通过沉头螺丝固定在气缸上；两块板固定在固定板上；联结块固定到气缸轴及联接夹臂组上，通道d4销控制二个夹臂组的运动范围，从而实现手爪夹具张持范围。通过气缸的动作，带动联接块来推动夹臂组运动，从而实现手爪紧张动作工程，继而实现手爪加紧工件或松开工件的过程。对于气缸的控制，也属于本领域所熟知的技术，在此不再详述。

本领域的技术人员也可以根据本实用新型所提供的原理和现有技术设计其它类型的手部结构，例如，手部可以为各种回转型结构，包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。当手爪夹紧和松开物体时，手指作回转运动。手部也可以为平动型结构，即两手指相对支座作往复运动。手指由平行四杆机构传动，当手爪夹紧和松开物体时，手指姿态不变，作平动。手部也可以为平移型结构，当手爪夹紧和松开工件时，手指作平移运动，并保持夹持中心的固定不变，不受工件直径变化的影响。

数控机床机械臂的作用包括两个：一是将工件放置到工作台1-1上，二是作为夹具使用。工作台x轴电机、工作台y轴电机带动工作台1-1在水平方向的x轴和y轴的运动时，同时也控制机械臂及其夹持的工件作为整体在水平方向的x轴和y轴与工作台1-1同步运动。

以上具体实施方式所提供的机械臂的臂部具有升降和旋转两个自由度。利用这两个自由度便可以实现自动移动工件的功能。图3示出了一种摆放有多个工件的工件架的具体实施方式。如图3所示，工件架3具有第一工件摆放空间和第二工件摆放空间，分别摆放有第一工件3-1和第二工件3-2，第一工件3-1和第二工件3-2的上方和两侧都就容纳机械臂的气动夹爪的操作空间。

机械臂可以按如下步骤进行操作：

1)机械臂的臂部根据预定的坐标进行升降运动，使得机械臂的气动夹爪在水平方向上对应第一工件3-1的上方的容纳空间；

2)机械臂的臂部根据预定的坐标进行旋转运动，使得气动夹爪2-2位于第一工件3-1的上方的容纳空间；

3)机械臂的臂部根据预定的坐标进行升降运动，使得机械臂的气动夹爪处于可以夹取第一工件3-1的位置；

4)机械臂的气动夹爪合上，夹取第一工件3-1；

5)机械臂的臂部根据预定的坐标进行旋转运动，使得第一工件3-1处于预定工位的上方；

6)机械臂的臂部根据预定的坐标进行升降运动，使得第一工件3-1处于工作台的预定工位上；

7)钻头的开始钻孔操作，操作时工作台进行水平方向的运动，机械臂的气动夹爪处于夹持状态；

8)钻孔操作完成后，机械臂的臂部根据预定的坐标进行升降运动，使得第一工件3-1在水平方向上对应第一工件摆放空间；

9)机械臂的臂部根据预定的坐标进行旋转运动，使得第一工件3-1位于第一工件摆放空间；

10)机械臂的气动夹爪松开，释放第一工件3-1；

11)机械臂的臂部根据预定的坐标进行旋转运动和升降运动，回到原位；

12)根据以上的操作步骤机械臂开始移动第二工件3-2。

以上只是提供了机械臂的结构和操作的一种具体实施方式。很显然，本领域的技术人员可以根据现有技术设计更为复杂的机械臂，例如，在现有的升降和旋转两个自由度的基础上，可以增加机械臂的臂部可伸缩这一自由度，这样可以提高机械臂的适用性。增加机械臂的臂部可伸缩功能为本领域所熟知的技术，在此不再详述。本领域的技术人员可以根据现有技术和实际需求设计关节式机械臂。

作为该具体实施方式的变形，数控机床机械臂还可以包括RFID阅读器2-1，安装于气动夹爪前端2-2，同时，第一工件3-1和第二工件3-2设置RFID标签。这样，机械臂2可以读取相应的工件的形状信息及加工程序的信息，传递给控制系统，使得数控机床的加工更为智能化。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种数控机床机械臂，其特征在于，所述数控机床机械臂包括手部、臂部、旋转装置、升降装置和数控机床工作台，所述手部安装于所述臂部的前端，所述臂部安装于所述旋转装置和升降装置，所述臂部相对于所述数控机床工作台至少具有升降和旋转两个自由度，所述旋转装置和升降装置固定安装于所述数控机床工作台。

2.如权利要求1所述的数控机床机械臂，其特征在于，所述数控机床为钻床。

3.如权利要求2所述的数控机床机械臂，其特征在于，所述数控机床机械臂还包括工作台驱动系统，所述工作台驱动系统被配置成驱动所述数控机床工作台在水平的两个垂直方向上进行移动。

4.如权利要求1所述的数控机床机械臂，其特征在于，所述数控机床机械臂的手部为气动夹爪。

5.如权利要求4所述的数控机床机械臂，其特征在于，所述升降装置包括机械臂升降电机、机械臂升降螺杆、导向柱、机械臂升降支架，所述旋转装置包括机械臂升降滑块、机械臂旋转电机、机械臂旋转台、机械臂底板，其中，所述气动夹爪安装于所述机械臂升降滑块上，所述机械臂升降滑块通过所述机械臂升降螺杆及所述导向柱与所述机械臂升降支架相连；所述机械臂升降电机安装于所述机械臂升降支架上，并与所述机械臂升降螺杆连接；所述机械臂升降支架安装于所述机械臂旋转台上，所述机械臂旋转台安装于所述机械臂底板上，所述机械臂底板通过螺栓与所述工作台连接；所述工作台旋转电机安装于所述机械臂底板上，带动所述机械臂旋转台旋转。

6.如权利要求4所述的数控机床机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括RFID阅读器，所述RFID阅读器安装于所述气动夹爪前端。