CN215237350U - 一种轻量化上下料机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种轻量化上下料机械手，包括压力机、位于压力机前方用于板料上料的上料机械手和位于压力机后方用于成本下料的下料机械手，所述上料机械手包括固定在压力机侧面的横梁、安装在横梁外侧并在横梁上升降的竖梁、安装在竖梁下端的穿梭臂，所述竖梁下端设有空腔，所述空腔内设有驱动穿梭臂前后移动的驱动机构，将驱动机构安装在竖梁下端的空腔中，不会占用多余的空间，穿梭臂尺寸小，避免机械臂运行过程中工件与其干涉，同时可以增加设备的紧凑感。

Description

一种轻量化上下料机械手

技术领域

本实用新型涉及输送设备技术领域，具体地说是一种轻量化上下料机械手。

背景技术

目前汽车冲压行业越来越追求轻量化生产，面向汽车轻量化的高强钢零件智造成套装备的市场需求量近年来保持平稳增长。当前汽车结构件热成型生产线上用于压力机上下料的装置是通用六自由度关节机器人或者搬运机械手，六自由度关节机器人成本高昂，性能使用率较低，速度较慢，因其结构限制，搬运时容易与模具和压机干涉；目前市场上使用的搬运机械手搬运行程较短、搬运负载较小，难以适应大行程、重载的使用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种轻量化上下料机械手，穿梭臂尺寸小，避免机械臂运行过程中工件与其干涉，同时可以增加设备的紧凑感。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种轻量化上下料机械手，包括压力机、位于压力机前方用于板料上料的上料机械手和位于压力机后方用于板料下料的下料机械手，所述上料机械手包括固定在压力机侧面的横梁、安装在横梁外侧并在横梁上升降的竖梁、安装在竖梁下端的穿梭臂，所述竖梁为中空结构，竖梁内部设有驱动穿梭臂前后移动的驱动机构。

进一步地，所述穿梭臂与竖梁下端滑动连接。

进一步地，所述竖梁下端设有过渡板，所述穿梭臂与过渡板之间滑动连接；

所述穿梭臂下端设有用于抓取板材的溜板，所述溜板与穿梭臂之间滑动连接。

进一步地，所述驱动机构包括第一电机，所述第一电机安装在过渡板上，第一电机输出端设有齿轮，所述穿梭臂上端设有齿条，齿轮与齿条啮合；

所述穿梭臂两端设有皮带轮，皮带两端绕过皮带轮，皮带一端与过渡板连接，皮带另一端与溜板连接。

进一步地，所述穿梭臂采用碳纤维材质。

进一步地，所述横梁外侧设有托板，所述托板与横梁之间滑动连接，竖梁与托板之间滑动连接。

进一步地，所述托板外侧设有驱动托板移动的第二电机和驱动竖梁升降的第三电机，第二电机通过齿轮齿条驱动托板移动，第三电机通过齿轮齿条驱动竖梁升降；

所述托板外侧设有平衡气缸，所述平衡气缸缸体端与托板连接，平衡气缸活塞杆端与竖梁连接。

进一步地，还包括用于向平衡气缸中供压的气路控制系统。

进一步地，所述气路控制系统包括储气罐和向储气罐内供气的气源，所述气源通过第一管道与储气罐连通，所述储气罐与平衡气缸进气侧通过第二管道连通，所述第一管道上设有第一二位二通阀。

进一步地，所述第一管道上位于气源下游设有用于过滤气体中杂质的过滤减压阀。

进一步地，所述第一管道上位于第一二位二通阀输入侧设有第一手阀和单向阀，第一手阀位于单向阀上方；

所述储气罐上设有用于排出储气罐内气体的第二二位二通阀，所述储气罐底部设有第二手阀；

所述储气罐上设有用于检测储气罐内气压的压力传感器和安全阀。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中竖梁为中空结构，竖梁内部设有驱动穿梭臂前后移动的驱动机构，将驱动机构安装在竖梁内部的下方，不会占用多余的空间，穿梭臂尺寸小，避免机械臂运行过程中工件与其干涉，同时可以增加设备的紧凑感。

2、本实用新型在穿梭臂下端设有用于抓取板材的溜板，所述溜板与穿梭臂之间滑动连接，所述穿梭臂两端设有皮带轮，皮带两端绕过皮带轮，皮带一端与过渡板连接，皮带另一端与溜板连接。穿梭臂移动时，通过皮带带动溜板滑动，从而实现了倍速运动的效果，运行速度快、生产效率高。

3、本实用新型中穿梭臂采用碳纤维材质。碳纤维梁有质量小、强度高、弹性模量大等优点，使得机械手本体质量小、能耗低、可节约运行成本。采用碳纤维材质，刚性强、搬运负载大，搬运距离大、可适应不同行程的使用需求。

4、本实用新型在托板外侧设有平衡气缸，所述平衡气缸缸体端与托板连接，平衡气缸活塞杆端与竖梁连接，通过平衡气缸向上提竖梁和穿梭臂，降低齿轮齿条处的受力，提高寿命。降低第三电机的工作时的扭矩，可起到节能的作用。

5、本实用新型公开的气路控制系统在平衡气缸运行过程中几乎无额外的能量消耗，低碳环保。气缸运行过程中，气缸缸体竖直固定在设备基体上，缸体有杆侧竖直向下，无杆侧竖直向上，活塞杆连接设备竖直方向运行的零部件上，当设备的竖直方向运行的零部件由驱动件如伺服电机带动竖直向上运动时，气缸的活塞杆也向上运动，此时气体由储储气罐流入气缸有杆侧，当设备的竖直方向运行的零部件由驱动件如伺服电机带动竖直向下运动时，气缸的活塞杆也向下运动，此时气体由气缸有杆侧流入储储气罐，在设备运行过程中，高压气体始终在储储气罐和气缸之间来回流动，不会产生泄漏。

6、本实用新型中气缸允许输出速度、允许输出力不受气源限制，可使气缸长时间保持最高运行效率。平衡气缸的气压由储储气罐气压决定，设备运行前，首先对储储气罐进行充气，达到设定压力后停止充气，设备运行过程中，本申请属于独立系统，与外界气源无关，当储储气罐压力到达设定值时，在气缸允许的输出速度、输出压力范围内，可使气缸长时间保持最高运行效率。

7、本实用新型中控制回路简单、可靠性强、成本低。本方法中使用的元器件都是常规元器件，元器件之间的使用气管进行连接，属于成熟技术，正常使用过程中不会产生漏气、元器件损坏等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型机械手结构示意图；

图3为本实用新型横梁结构示意图；

图4为本实用新型托板结构示意图；

图5为本实用新型托板俯视图；

图6为本实用新型竖梁结构示意图；

图7为本实用新型竖梁主视图；

图8为本实用新型竖梁俯视图；

图9为图8中A-A处剖视图；

图10为本实用新型穿梭臂结构示意图一；

图11为本实用新型穿梭臂结构示意图二；

图12为本实用新型穿梭臂俯视图；

图13为图12中B-B处剖视图；

图14为本实用新型气路控制系统示意图一；

图15为本实用新型气路控制系统示意图二。

图中：压力机1，横梁2，竖梁3，穿梭臂4，过渡板5，第一电机6，齿轮7，齿条8，溜板9，皮带轮10，皮带11，托板12，第二电机13，第三电机14，平衡气缸15，储气罐16，气源17，第一管道18，第二管道19，第一二位二通阀20，过滤减压阀21，第一手阀22，单向阀23，安全阀24，压力传感器25，第二手阀26，第二二位二通阀27。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

为方便描述，现定义坐标系如图1所示。

如图1、图2、图6至图9所示，一种轻量化上下料机械手，包括压力机1、位于压力机1前方用于板料上料的上料机械手和位于压力机1后方用于板料下料的下料机械手，所述上料机械手包括固定在压力机1侧面的横梁2、安装在横梁2外侧并在横梁2上升降的竖梁3、安装在竖梁3下端的穿梭臂4，竖梁3和穿梭臂4左右各一套，结构为镜像关系，横梁为整个机械臂横向运动的载体、通过导轨左右移动，横梁上设有拖链，拖链内放置机械臂使用的电缆、气管、润滑油管等零件，横梁2内设有机械限位，机械限位的作用是防止机械臂运动超程，起安全作用，风琴护罩主要起封闭空间作用、防止粉尘等附着在导轨和齿条上，下料机械手与上料机械手的结构相同，在此不做过多赘述，所述竖梁为中空结构，竖梁内部设有驱动穿梭臂前后移动的驱动机构，将驱动机构安装在竖梁内部的下方，不会占用多余的空间，穿梭臂尺寸小，避免机械臂运行过程中工件与其干涉，同时可以增加设备的紧凑感。

如图2和图6所示，所述穿梭臂4与竖梁3下端滑动连接。所述竖梁3下端设有过渡板5，所述穿梭臂4与过渡板5之间通过导轨滑块副滑动连接。

如图2、图6和图7所示，所述驱动机构包括第一电机6，所述第一电机6安装在过渡板5上，第一电机6输出端设有齿轮7，所述穿梭臂4上端设有齿条8，齿轮7与齿条8啮合，本实施例采用齿轮齿条驱动穿梭臂4前后移动，同时也可采用电机同步带的方式驱动穿梭臂4前后移动，此为本领域技术人员容易想到的，驱动方式不进行限定。

如图2、图10至图13所示，所述穿梭臂4下端设有用于抓取板材的溜板9，所述溜板9与穿梭臂4之间通过导轨滑块副滑动连接。所述穿梭臂4两端设有皮带轮10，皮带轮10在穿梭臂4内转动，皮带11两端绕过皮带轮10，皮带11一端与过渡板5连接，皮带11另一端与溜板9连接。

第一电机6通过齿轮7与齿条8驱动穿梭臂4前后移动，穿梭臂4移动时，通过皮带11带动溜板9滑动，从而实现了倍速运动的效果，运行速度快、生产效率高。

所述穿梭臂4采用碳纤维材质。碳纤维梁有质量小、强度高、弹性模量大等优点，起承载作用，使得机械手本体质量小、能耗低、可节约运行成本。采用碳纤维材质，刚性强、搬运负载大。搬运距离大、可适应不同行程的使用需求。

如图2、图3和图4所示，所述横梁2外侧设有托板12，所述托板12与横梁2之间通过导轨滑块副滑动连接，横梁2上设有横向的导轨，托板12内侧设有滑块，导轨与滑块配合，竖梁3与托板12之间通过导轨滑块副滑动连接，竖梁3内侧设有导轨，托板12外侧设有滑块，导轨与滑块配合。

如图4和图5所示，所述托板12外侧设有驱动托板12移动的第二电机13和驱动竖梁3升降的第三电机14，第二电机13和第三电机14固定在托板12上，第二电机13通过齿轮齿条驱动托板12移动，第三电机14通过齿轮齿条驱动竖梁3升降，拖链内放置机械臂使用的电缆、气管、润滑油管等零件。本实施例采用齿轮齿条驱动竖梁3升降，同时也可采用电机同步带的方式驱动竖梁3升降，此为本领域技术人员容易想到的，驱动方式不进行限定。

如图2和图4所示，所述托板12外侧设有平衡气缸15，所述平衡气缸15缸体端与托板12连接，平衡气缸15活塞杆端与竖梁3连接，通过平衡气缸15向上提竖梁3和穿梭臂4，降低齿轮齿条处的受力，提高寿命。

如图14所示，还包括用于向平衡气缸15中供压的气路控制系统。所述气路控制系统包括储气罐16和向储气罐16内供气的气源17，所述气源17通过第一管道18与储气罐16连通，所述储气罐16与平衡气缸15进气侧通过第二管道19连通，气缸的进气侧直接与储气罐连接，另一侧连接消音器，气缸进气侧的气体工作时在储气罐与气缸之间来回运动，所述第一管道18上设有第一二位二通阀20。

本申请在平衡气缸运行过程中几乎无额外的能量消耗，低碳环保。气缸运行过程中，气缸缸体竖直固定在设备基体上，缸体有杆侧竖直向下，无杆侧竖直向上，活塞杆连接设备竖直方向运行的零部件上，当设备的竖直方向运行的零部件由驱动件如伺服电机带动竖直向上运动时，气缸的活塞杆也向上运动，此时气体由储储气罐流入气缸有杆侧，当设备的竖直方向运行的零部件由驱动件如伺服电机带动竖直向下运动时，气缸的活塞杆也向下运动，此时气体由气缸有杆侧流入储储气罐，在设备运行过程中，高压气体始终在储储气罐和气缸之间来回流动，不会产生泄漏。上述为气缸活塞杆受到拉力的作用下，气体在储气罐和气缸有杆侧流动；如图15所示，当气缸活塞杆受到压力时，气体在储气罐和气缸无杆侧流动，这是本领域技术人员容易想到的，在此不做过多赘述。

在其他常规气路控制中流入气缸的气体不会再流入储储气罐，而是通过其他元器件泄漏到外界，储储气罐需要时刻通过气源补充气体。本发明在设备运行过程中几乎无额外的能量消耗，可达到低碳环保的效果。

气缸允许输出速度、允许输出力不受气源限制，可使气缸长时间保持最高运行效率。平衡气缸的气压由储储气罐气压决定，设备运行前，首先对储储气罐进行充气，达到设定压力后停止充气，设备运行过程中，本申请属于独立系统，与外界气源无关。一般来说，外界气源的压力、气流量在车间所有设备运行过程中会出现一定范围的波动，气源输出并不稳定，在其他常规气路控制中，设备运行时，气源始终与储储气罐连通，这种情况下，储储气罐的压力会受气源影响，会直接影响气缸的输出力和速度。本申请中，当储储气罐压力到达设定值时，在气缸允许的输出速度、输出压力范围内，可使气缸长时间保持最高运行效率。通常储气罐中气压的波动在10%以内，而气源可能出现瞬时失压的情况。

如图14所示，所述第一管道18上位于气源17下游设有用于过滤气体中杂质的过滤减压阀21，过滤减压阀21的作用是过滤气源提供的气体，减少水分等杂质对下游气路的影响。

如图14所示，所述第一管道18上位于第一二位二通阀20输入侧设有第一手阀22和单向阀23，第一手阀22位于单向阀23前端，第一手阀22、单向阀23均位于二位二通阀6和过滤减压阀21之间。第一手阀22的主要作用是控制下游气路与气源的闭合或者断开，单向阀23的作用是保证气体只能单行通过，防止储气罐16中的气体反向流出。在正常情况下，第一手阀22始终处于张开状态，只有在长时间不使用时，第一手阀22才处于闭合的状态。同时设置有第一二位二通阀20，方便向储气罐内充气，同时第一二位二通阀20也能防止储气罐16泄压。

如图14所示，所述储气罐16上设有用于排出储气罐16内气体的第二二位二通阀27，储气罐下游的第二二位二通阀27主要作用是控制储气罐中的气体溢出，第二二位二通阀27输出端设有消音器，消音器的作用是降低气体溢出时的噪音。

如图14所示，所述储气罐16底部设有第二手阀26，第二手阀26的作用是手动控制气管内气体的排出，其在实际安装过程中位于储气罐的最下方，可同时手动排出储气罐内的水等杂质。

如图14所示，所述储气罐16上设有用于检测储气罐16内气压的压力传感器25和安全阀24，安全阀24的作用是防止储储气罐中气体压力过高损坏设备，当储储气罐中的压力高于安全阀的设定压力，安全阀自动释放气体降低储储气罐中压力，压力传感器接在储储气罐上，主要作用是输出储储气罐中气体压力。如果出气管下游的第二二位二通阀损坏，储气罐16内压力不正常时，压力传感器25检测到储气罐16内的压力超过安全气压，安全阀24打开泄压。

本申请中控制回路简单、可靠性强、成本低。本方法中使用的元器件都是常规元器件，元器件之间的使用气管进行连接，属于成熟技术，正常使用过程中不会产生漏气、元器件损坏等问题。

在对本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种轻量化上下料机械手，包括压力机（1）、位于压力机（1）前方用于板料上料的上料机械手和位于压力机（1）后方用于板料下料的下料机械手，所述上料机械手包括固定在压力机（1）侧面的横梁（2）、安装在横梁（2）外侧并在横梁（2）上升降的竖梁（3）、安装在竖梁（3）下端的穿梭臂（4），其特征在于，所述竖梁为中空结构，竖梁内部设有驱动穿梭臂前后移动的驱动机构，所述横梁（2）外侧设有托板（12），所述托板（12）与横梁（2）之间滑动连接，竖梁（3）与托板（12）之间滑动连接，所述托板（12）外侧设有平衡气缸（15），所述平衡气缸（15）缸体端与托板（12）连接，平衡气缸（15）活塞杆端与竖梁（3）连接。

2.如权利要求1所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述穿梭臂（4）与竖梁（3）下端滑动连接。

3.如权利要求2所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述竖梁（3）下端设有过渡板（5），所述穿梭臂（4）与过渡板（5）之间滑动连接；

所述穿梭臂（4）下端设有用于抓取板材的溜板（9），所述溜板（9）与穿梭臂（4）之间滑动连接。

4.如权利要求3所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述驱动机构包括第一电机（6），所述第一电机（6）安装在过渡板（5）上，第一电机（6）输出端设有齿轮（7），所述穿梭臂（4）上端设有齿条（8），齿轮（7）与齿条（8）啮合；

所述穿梭臂（4）两端设有皮带轮（10），皮带（11）两端绕过皮带轮（10），皮带（11）一端与过渡板（5）连接，皮带（11）另一端与溜板（9）连接。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述穿梭臂（4）采用碳纤维材质。

6.如权利要求1所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述托板（12）外侧设有驱动托板（12）移动的第二电机（13）和驱动竖梁（3）升降的第三电机（14），第二电机（13）通过齿轮齿条驱动托板（12）移动，第三电机（14）通过齿轮齿条驱动竖梁（3）升降。

7.如权利要求6所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，还包括用于向平衡气缸（15）中供压的气路控制系统。

8.如权利要求7所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述气路控制系统包括储气罐（16）和向储气罐（16）内供气的气源（17），所述气源（17）通过第一管道（18）与储气罐（16）连通，所述储气罐（16）与平衡气缸（15）进气侧通过第二管道（19）连通，所述第一管道（18）上设有第一二位二通阀（20）。

9.如权利要求8所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述第一管道（18）上位于气源（17）下游设有用于过滤气体中杂质的过滤减压阀（21）。

10.如权利要求8所述的一种轻量化上下料机械手，其特征在于，所述第一管道（18）上位于第一二位二通阀（20）输入侧设有第一手阀（22）和单向阀（23），第一手阀（22）位于单向阀（23）上方；

所述储气罐（16）上设有用于排出储气罐（16）内气体的第二二位二通阀（27），所述储气罐（16）底部设有第二手阀（26）；

所述储气罐（16）上设有用于检测储气罐（16）内气压的压力传感器（25）和安全阀（24）。

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