CN206084557U - 一种采用桁架机械手的机床上下料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种采用桁架机械手的机床上下料系统。包括立柱支撑、X轴滑动导轨、Z轴滑动导轨和桁架机械手，立柱支撑的顶端水平设置X轴滑动导轨，X轴滑动导轨上延其轴线方向设置X轴传动齿条，X轴滑动导轨上还设置一X轴导向块，X轴导向块上竖直设置Z轴滑动导轨，X轴导向块上还设置X轴驱动电机和Z轴驱动电机，Z轴滑动导轨上延其轴线方向设置Z轴传动齿条，Z轴滑动导轨上还设置一Z轴导向块，Z轴导向块上固定设置桁架机械手。本实用新型采用该系统，能够由同一机械手完成加工工位上工件的换取，实现各个工序之间的自动、准确和高效的无人化衔接，并提高了整个产线的生产效率。

Description

一种采用桁架机械手的机床上下料系统

技术领域

本实用新型涉及工业生产线智能化装卸技术领域，尤其涉及一种采用桁架机械手的机床上下料系统。

背景技术

随着工业技术自动化水平的不断发展，通用工业机器人、特制机械手或桁架机械手越来越广泛地应用于工业生产流水线，并将逐渐替代企业生产中采用人工操作的各个工序之间的工件转运、装卸，避免由于人工操作劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定等，导致的影响市场竞争力，从而限制企业发展的问题。桁架机械手是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备，其通过工业控制器控制机械手完成X，Y，Z三轴之间的联合运动，以实现整套的全自动作业流程，常用于大型加工设备上。然而，现有的通用工业机器人、特制机械手或桁架机械手在实际使用过程中存在如下问题：

1、通用工业机器人载荷大、精度高、动作可编程，但其价格昂贵，在搬运路径较为简单的情况下使用不经济；而特制机械手一般用于精度要求较低的场合，不能应用于机床加工工位定位精度要求较高，但搬运动作又较为简单的上下料环节。

2、传统的桁架机械手重量重，导向精度低，机械手在运行过程中容易出现大幅振动，使得运行位置精度低且速度慢。

3、机械手多为一个或两个沿180度方向翻转以实现交替操作，占用空间大，且交替操作速度低，机械手运动到位后也不能立即停止，而是在原位摆动一定时间后才停下来，导致加工精度和加工效率低，从而给实际生产带来了很大的困扰。

发明内容

本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够由同一机械手完成加工工位上工件的换取，实现各个工序之间的自动、准确和高效的无人化衔接，以提高整个产线的生产效率的采用桁架机械手的机床上下料系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种采用桁架机械手的机床上下料系统，其中所述采用桁架机械手的机床上下料系统包括立柱支撑、X轴滑动导轨、Z轴滑动导轨和桁架机械手，所述立柱支撑的顶端水平设置所述X轴滑动导轨，所述X轴滑动导轨上延其轴线方向设置X轴传动齿条，且该X轴滑动导轨上还设置一X轴导向块，所述X轴导向块上竖直设置所述Z轴滑动导轨，且该X轴导向块上还设置X轴驱动电机和Z轴驱动电机，通过所述X轴驱动电机驱动所述X轴导向块在所述X轴滑动导轨上滑移，从而带动所述Z轴滑动导轨延X方向往复移动，所述Z轴滑动导轨上延其轴线方向设置Z轴传动齿条，且该Z轴滑动导轨上还设置一Z轴导向块，由所述Z轴驱动电机使得所述Z轴导向块在竖直方向上升降，所述Z轴导向块上固定设置所述桁架机械手，从而实现所述桁架机械手于不同工序之间的装卸料；

所述桁架机械手包括顶部安装板、两侧板、伺服电机、齿轮组、传动机构、连接机构、气爪和仿形夹爪，所述顶部安装板设置于所述Z轴导向块上，所述两侧板相对应竖直向下设置于所述顶部安装板的两侧，所述两侧板的下端之间水平设置所述传动机构，所述传动机构的顶部设置所述伺服电机，且所述伺服电机设置为通过所述齿轮组驱动所述传动机构，所述连接机构设置为由第一连接机构和第二连接机构组成，所述第一连接机构与所述第二连接机构的中轴线相互垂直，且所述第一连接机构与所述第二连接机构均设置为包括回转摆台和气爪支架，所述回转摆台固定设置于所述传动机构上，由所述传动机构带动所述第一连接机构与所述第二连接机构90度旋转，从而完成对工件的换取，且该回转摆台上共轴线设置所述气爪支架；

所述气爪设置为包括第一气爪与第二气爪，所述气爪支架上设置所述第一气爪或者所述第二气爪，所述回转摆台用于驱动所述气爪旋转，以保证工件的抓取稳定，且所述第一气爪与所述第二气爪的下端均设置所述仿形夹爪，所述气爪上还设置多个接触开关，以检测所述气爪的开闭状态或者实际位置，提高所述气爪的工作精度。

进一步地，所述X轴滑动导轨与所述Z轴滑动导轨均设置为整体式双轴向导轨，由于加工中心会产生各种油脂及金属粉尘、细削，齿条齿轮传动也会产生各种油泥，而所述整体式双轴向导轨滚动部分对于油泥及碎屑不敏感，因此外界环境条件不会对滑轨运行产生影响。

进一步地，所述X轴导向块与所述Z轴导向块均设置为四轴承滑块，轴承能够使得设备滑动时的阻力较小，另外，对于拼接导轨而言，拼接部分的两段导轨之间往往会存在较小的间隙及错位现象，由于轴承具有较大的曲率半径，因而使得拼接导轨的适应性更强，不会出现跳面现象，即便存在较小间隙及错位也可保证正常使用。

进一步地，所述X轴驱动电机与所述Z轴驱动电机均设置为伺服电机，且所述伺服电机设置为均连接一行星轮减速机，所述伺服电机可以保证定位的精准性，闭环控制使得设备具有较高的运转安全性及重复定位精度。

进一步地，所述桁架机械手上还设置接近开关和电子压力表，所述接近开关用于实现对T轴方向零点的准确定位，而通过所述电子压力表则可监测所述气爪的工作状况，当监测值低于设置气压时，设备将报警停机。

进一步地，所述回转摆台设置为旋转气缸，由所述旋转气缸实现连接装置的旋转动作。

进一步地，所述仿形夹爪设置为包括夹座、夹杆、夹头和夹爪弹簧，所述夹座设置于所述气爪上，且该夹座的两端分别垂直设置所述夹杆，所述夹杆远离所述夹座的一端设置所述夹头，且该夹杆上还共轴线套设所述夹爪弹簧，通过所述夹头插入工件中，并由夹杆和夹爪弹簧配合以保证工件的可靠夹紧。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)通过第一气爪与第二气爪T轴方向和各自自身的旋转设计，能够由同一桁架机械手实现机床工位的快速换取件，且第一气爪与第二气爪上分别设置的多个接触开关，对气爪的开闭状态或者实际位置也可进行检测，从而提高了气爪整体的工作精度。

(2)通过X轴滑动导轨与Z轴滑动导轨均设置为整体式双轴向导轨，由于整体式双轴向导轨滚动部分对于油泥及碎屑不敏感，因此加工中心产生的各种油脂及金属粉尘、细削以及齿条齿轮传动产生的各种油泥，这些外界环境条件都不会对滑轨运行产生影响。

(3)通过X轴导向块与Z轴导向块均设计为四轴承滑块，能够使得设备滑动时的阻力较小，另外，对于拼接导轨而言，拼接部分的两段导轨之间往往会存在较小的间隙及错位现象，而轴承具有较大的曲率半径，因此使得拼接导轨的适应性更强，不会出现跳面现象，即便存在较小间隙及错位也可保证正常使用。

(4)通过桁架机械手上的接近开关和电子压力表，接近开关实现了对T轴方向零点的准确定位，而电子压力表则可监测气爪的工作状况，当监测值低于设置气压时，设备将报警停机。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的主视示意图。

图3是图1中桁架机械手部分的结构示意图。

图中：10-立柱支撑，20-X轴滑动导轨，201-X轴传动齿条，202-X轴导向块，203-X轴驱动电机，30-Z轴滑动导轨，301-Z轴驱动电机，302-Z轴传动齿条，303-Z轴导向块，40-桁架机械手，401-顶部安装板，402-侧板，403-伺服电机，404-齿轮组，405-传动机构，406-连接机构，407-气爪，408-仿形夹爪，409-回转摆台，410-气爪支架，411-第一气爪，412-第二气爪，413-夹座，414-夹杆，415-夹头，416-夹爪弹簧。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1-图3所示，一种采用桁架机械手的机床上下料系统，包括立柱支撑10、X轴滑动导轨20、Z轴滑动导轨30和桁架机械手40，立柱支撑10的顶端水平设置X轴滑动导轨20，X轴滑动导轨20上延其轴线方向设置X轴传动齿条201，且该X轴滑动导轨20上还设置一X轴导向块202，X轴导向块202上竖直设置Z轴滑动导轨30，且该X轴导向块202上还设置X轴驱动电机203和Z轴驱动电机301，通过X轴驱动电机203驱动X轴导向块202在X轴滑动导轨20上滑移，从而带动Z轴滑动导轨30延X方向往复移动，Z轴滑动导轨30上延其轴线方向设置Z轴传动齿条302，且该Z轴滑动导轨30上还设置一Z轴导向块303，由Z轴驱动电机301使得Z轴导向块303在竖直方向上升降，Z轴导向块303上固定设置桁架机械手40，从而实现桁架机械手40于不同工序之间的装卸料。

桁架机械手40包括顶部安装板401、两侧板402、伺服电机403、齿轮组404、传动机构405、连接机构406、气爪407和仿形夹爪408，顶部安装板401设置于Z轴导向块303上，两侧板402相对应竖直向下设置于顶部安装板401的两侧，两侧板402的下端之间水平设置传动机构405，传动机构405的顶部设置伺服电机403，且伺服电机403设置为通过齿轮组404驱动传动机构405，连接机构406设置为由第一连接机构和第二连接机构组成，第一连接机构与第二连接机构的中轴线相互垂直，且第一连接机构与第二连接机构均设置为包括回转摆台409和气爪支架410，回转摆台409固定设置于传动机构405上，由传动机构405带动第一连接机构与第二连接机构旋转90度，从而完成对工件的换取，且该回转摆台409上共轴线设置气爪支架410。

气爪407设置为包括第一气爪411与第二气爪412，气爪支架410上设置第一气爪411或者第二气爪412，回转摆台409用于驱动气爪407旋转，以保证工件的抓取稳定，且第一气爪411与第二气爪412的下端均设置仿形夹爪408，气爪407上还设置多个接触开关，以检测气爪407的开闭状态或者实际位置，提高气爪407的工作精度。

X轴滑动导轨20与Z轴滑动导轨30均设置为整体式双轴向导轨，由于加工中心会产生各种油脂及金属粉尘、细削，齿条齿轮传动也会产生各种油泥，而整体式双轴向导轨滚动部分对于油泥及碎屑不敏感，因此外界环境条件不会对滑轨运行产生影响。

X轴导向块202与Z轴导向块303均设置为四轴承滑块，轴承能够使得设备滑动时的阻力较小，另外，对于拼接导轨而言，拼接部分的两段导轨之间往往会存在较小的间隙及错位现象，由于轴承具有较大的曲率半径，因而使得拼接导轨的适应性更强，不会出现跳面现象，即便存在较小间隙及错位也可保证正常使用。

X轴驱动电机203与Z轴驱动电机301均设置为伺服电机，且伺服电机设置为均连接一行星轮减速机，伺服电机可以保证定位的精准性，闭环控制使得设备具有较高的运转安全性及重复定位精度。

桁架机械手40上还设置接近开关和电子压力表，接近开关用于实现对T轴方向零点的准确定位，而通过电子压力表则可监测所述气爪的工作状况，当监测值低于设置气压时，设备将报警停机。

回转摆台409设置为旋转气缸，由旋转气缸实现连接装置的旋转动作。

仿形夹爪408设置为包括夹座413、夹杆414、夹头415和夹爪弹簧416，夹座413设置于气爪407上，且该夹座413的两端分别垂直设置夹杆414，夹杆414远离夹座413的一端设置夹头415，且该夹杆414上还共轴线套设夹爪弹簧416，通过夹头415插入工件中，并由夹杆414和夹爪弹簧416配合以保证工件的可靠夹紧。

使用本实用新型提供的采用桁架机械手的机床上下料系统，能够由同一机械手完成加工工位上工件的换取，实现各个工序之间的自动、准确和高效的无人化衔接，并提高整个产线的生产效率。当该系统工作时，由控制机构控制桁架机械手40在X轴滑动导轨20与Z轴滑动导轨30上的位置，根据实际需要，由X轴驱动电机203带动X轴导向块202滑移，从而使得桁架机械手40运行至需要装卸料的工序位置，然后在Z轴驱动电机301的驱动下使得桁架机械手40下降，同时在下降过程中第二气爪412旋转到垂直位置，第二气爪412的仿形夹爪408上的夹头415伸进第二道工序完成的工件的定位孔内，第二气爪412夹紧工件然后上升，上升到旋转高度后T轴伺服电机403、第一气爪411的回转摆台409、第二气爪412的回转摆台409同时动作，分别旋转90度、180度、180度，然后Z轴导向块303下降到工序位置，第一气爪411松开后将第一道工序加工完成并调整过位置的工件放置在工件治具上，其次第一气爪411再上升至旋转高度，Z轴驱动电机301与T轴伺服电机403同时动作，在Z轴导向块303上升的同时将气爪407回到默认位置，从而完成不同工序之间工件的快速换料，自动化程度较高，且使得生产效率提高。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种采用桁架机械手的机床上下料系统，其特征在于：所述采用桁架机械手的机床上下料系统包括立柱支撑、X轴滑动导轨、Z轴滑动导轨和桁架机械手，所述立柱支撑的顶端水平设置所述X轴滑动导轨，所述X轴滑动导轨上延其轴线方向设置X轴传动齿条，且该X轴滑动导轨上还设置一X轴导向块，所述X轴导向块上竖直设置所述Z轴滑动导轨，且该X轴导向块上还设置X轴驱动电机和Z轴驱动电机，所述Z轴滑动导轨上延其轴线方向设置Z轴传动齿条，且该Z轴滑动导轨上还设置一Z轴导向块，所述Z轴导向块上固定设置所述桁架机械手；

所述桁架机械手包括顶部安装板、两侧板、伺服电机、齿轮组、传动机构、连接机构、气爪和仿形夹爪，所述顶部安装板设置于所述Z轴导向块上，所述两侧板相对应竖直向下设置于所述顶部安装板的两侧，所述两侧板的下端之间水平设置所述传动机构，所述传动机构的顶部设置所述伺服电机，且所述伺服电机设置为通过所述齿轮组驱动所述传动机构，所述连接机构设置为由第一连接机构和第二连接机构组成，所述第一连接机构与所述第二连接机构的中轴线相互垂直，且所述第一连接机构与所述第二连接机构均设置为包括回转摆台和气爪支架，所述回转摆台固定设置于所述传动机构上，由所述传动机构带动所述第一连接机构与所述第二连接机构90度旋转，且该回转摆台上共轴线设置所述气爪支架；

所述气爪设置为包括第一气爪与第二气爪，所述气爪支架上设置所述第一气爪或者所述第二气爪，所述回转摆台用于驱动所述气爪旋转，且所述第一气爪与所述第二气爪的下端均设置所述仿形夹爪，所述气爪上还设置多个接触开关。

2.根据权利要求1所述的采用桁架机械手的机床上下料系统，其特征在于：所述X轴滑动导轨与所述Z轴滑动导轨均设置为整体式双轴向导轨。

3.根据权利要求1所述的采用桁架机械手的机床上下料系统，其特征在于：所述X轴导向块与所述Z轴导向块均设置为四轴承滑块。

4.根据权利要求1所述的采用桁架机械手的机床上下料系统，其特征在于：所述X轴驱动电机与所述Z轴驱动电机均设置为伺服电机，且所述伺服电机设置为均连接一行星轮减速机。

5.根据权利要求1所述的采用桁架机械手的机床上下料系统，其特征在于：所述桁架机械手上还设置接近开关和电子压力表。

6.根据权利要求1所述的采用桁架机械手的机床上下料系统，其特征在于：所述回转摆台设置为旋转气缸。

7.根据权利要求1所述的采用桁架机械手的机床上下料系统，其特征在于：所述仿形夹爪设置为包括夹座、夹杆、夹头和夹爪弹簧，所述夹座设置于所述气爪上，且该夹座的两端分别垂直设置所述夹杆，所述夹杆远离所述夹座的一端设置所述夹头，且该夹杆上还共轴线套设所述夹爪弹簧。