CN220218534U - 柔性四维机械手系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了柔性四维机械手系统，包括上爪、下爪和导轨，所述上爪和下爪设置在导轨的一端外侧，能够上下移动打开和靠近，靠近时，夹紧加工件，打开时，松开加工件，导轨的另一端设置有上下基座，上下基座可沿着导轨平移，上下基座的外端设置有左右基座，所述左右基座背面设置有导向条，实现左右基座的左右移动，所述左右基座正面设置有竖向移动槽，所述上下基座设置在竖向移动槽内。本实用新型解决无导向定位复杂外形的零件在多工位自动化生产过程遇到的无法准确放入下一工序模具的问题。

Description

柔性四维机械手系统

技术领域

本实用新型涉及柔性四维机械手系统，具体设计涉及双夹爪，上爪提供Z向主动力，并提供X向粗定位；下爪随动提供精引导，弹簧施加稳定加持力，刚性限位提供精准位置度定位的结构，属于机械机构的技术领域。

背景技术

随着汽车制造业的降本、车身减重和提高白车身刚性扭矩，冷锻件在白车身出现的比例越来越高。伴随着大量非常规、需求量极高的零件涌入冷锻行业，从经济性考虑，生产节拍越高生产成本越低，因此，冷间锻造多使用多工位压力机配合三维机械手即步进梁机械手生产。

考虑到零件外形定位复杂，部分成型工艺很苛刻，工序间间隙以0.01mm为单位，部分工序凹模口部即成型带，无法设计导向，定位要求及其苛刻，同时又要保证生产节拍达到5s以内。因此，需要一种能同时兼顾速度和精度的机械手结构，同时还需要机械手在三维和四维中切换。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种柔性四维机械手系统，其具体技术方案如下：

柔性四维机械手系统装配在搬运臂上，搬运臂的动作包括松开加紧横向移动由设备的伺服系统控制，包括上爪（1）、下爪（2）和导轨（3），所述上爪（1）和下爪（2）设置在导轨（3）的一端外侧，能够上下移动打开和靠近，靠近时，夹紧加工件（13），打开时，松开加工件（13），

所述导轨（3）的另一端设置有上下基座（6），上下基座（6）可沿着导轨（3）平移，上下基座（6）的外端设置有左右基座（7），所述左右基座（7）背面设置有导向条，实现左右基座（7）的左右移动，所述左右基座（7）正面设置有竖向移动槽，所述上下基座（6）设置在竖向移动槽内。

进一步的，所述下爪（2）设置在导轨（3）下侧，所述上爪（1）设置在导轨（3）上侧，上爪（1）通过卸料螺栓（11）与导轨（3）连接，卸料螺栓（11）套设有卸料弹簧（12），导轨（3）端部上方还设置有弹簧悬挂架（10），卸料螺栓（11）的下端连接上爪（1）和导轨（3），上端连接弹簧悬挂架（10），卸料弹簧（12）的上端抵着弹簧悬挂架（10）。

进一步的，所述弹簧悬挂架（10）和上下基座（6）之间还设置有滑块（4），所述滑块（4）上设置有限位器（5）。

进一步的，所述滑块（4）有两个，沿着移动方向分布，两个滑块（4）中间设置有感应试块（9），所述感应试块（9）与左右基座（7）之间设置有接近开关（8）。

进一步的，所述上爪（1）和下爪（2）的夹持端均设置有V字形开口。

进一步的，所述滑块（4）内设置有滑块弹簧（14），滑块弹簧（14）的一端位于上下基座（6）中，另一端位于滑块（4）中。

进一步的，所述导轨（3）内设置有容纳滑块（4）的缺口（18），缺口（18）长度大于滑块（4）长度，所述限位器（5）和感应试块（9）均开设有长条孔（15），所述长条孔（15）中均设置有限位螺栓（16），所述滑块（4）设置有限位螺栓（16）穿过的圆孔（17），所述限位螺栓（16）穿过对应的长条孔（15）和圆孔（17），所述滑块弹簧（14）抵触着滑块（4）在缺口（18）中滑动。

进一步的，所述下爪（2）开设有圆孔，限位螺栓（16）穿过下爪（2）的圆孔，实现下爪（2）与滑块（4）同步移动。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型公开了一种通用步进梁自动化的工装系统，主要解决无导向定位复杂外形的零件在多工位自动化生产过程遇到的无法准确放入下一工序模具的问题。

本实用新型通过上爪粗定位，下爪利用弹簧提供随动力，最后抵住通过双伺服电机驱动的步进梁，利用设备自身的精度保证零件的夹持稳定性，夹持到位后，机械手在松开过程中，上爪抵住零件压入凹模中，这样即使夹爪在松开过程中碰到零件，也不会导致零件出现随机运动。

本实用新型不用新增主动动力源，使步进梁的夹爪增加一个临时运动轴，在面临凹模无导向的情况下，可以使零件准确并可靠的塞入模腔中。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型系统精度高，无主动动力源，可以取代部分四维机械手，并和绝大部分三维机械手通用。在闭模高度合适的情况下，所有三维机械手都可以改造并利用这套系统，提供更可靠的自动化定位精度。

本实用新型在通用的步进梁机械手系统中，增加结构件，即可变为四维机械手，在不需要的工位，也可以通过更换模块化组件，随时切换为高精度三维机械手。同时保证每个工位夹爪可以实现0.05mm以内的定位精度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，

图2是图1的另一个角度示意图，

图3是本实用新型的爆炸图，

图4是本实用新型的另一爆炸图，

附图标记列表：11—上爪，2—下爪，3—导轨，4—滑块，5—限位器，6—上下基座，7—左右基座，8—接近开关，9—感应试块，10—弹簧悬挂架，11—卸料螺栓，12—卸料弹簧，13—加工件，14—滑块弹簧，15—长条孔，16—限位螺栓，17—圆孔，18—缺口。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型。应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

结合附图1和2可见，本柔性四维机械手系统，包括上爪1、下爪2和导轨3，上爪1和下爪2设置在导轨3的一端外侧，能够上下移动打开和靠近，靠近时，夹紧加工件13，打开时，松开加工件13。上爪1和下爪2的夹持端均设置有V字形开口。

导轨3的另一端设置有上下基座6，上下基座6可沿着导轨3平移，上下基座6的外端设置有左右基座7，左右基座7背面设置有导向条，实现左右基座7的左右移动，左右基座7正面设置有竖向移动槽，上下基座6设置在竖向移动槽内。通过上下基座6和左右基座7实现整体前端机械手的上下和左右移动。

下面介绍机械手的精细调节，通过卸料弹簧12控制下爪2向下抓紧力，下爪2设置在导轨3下侧，上爪1设置在导轨3上侧，上爪1通过卸料螺栓11与导轨3连接，卸料螺栓11套设有卸料弹簧12，导轨3端部上方还设置有弹簧悬挂架10，卸料螺栓11的下端连接上爪1和导轨3，上端连接弹簧悬挂架10，卸料弹簧12的上端抵着弹簧悬挂架10。卸料弹簧12抵压着上爪1，给上爪1一定的下压力，与下爪配合，夹紧加工件13。

弹簧悬挂架10和上下基座6之间还设置有滑块4，滑块4上设置有限位器5。滑块4内设置有滑块弹簧14，滑块弹簧14的一端位于上下基座6中，另一端位于滑块4中。导轨3内设置有容纳滑块4的缺口18，缺口18长度大于滑块4长度，限位器5和感应试块9均开设有长条孔15，长条孔15中均设置有限位螺栓16，滑块4设置有限位螺栓16穿过的圆孔17，限位螺栓16穿过对应的长条孔15和圆孔17，滑块弹簧14抵触着滑块4在缺口18中滑动。下爪2开设有圆孔，限位螺栓16穿过下爪2的圆孔，实现下爪2与滑块4同步移动。滑块弹簧14推着滑动滑动，限位螺栓16在长条孔中有一定的位移空间。

滑块4有两个，沿着移动方向分布，两个滑块4中间设置有感应试块9，感应试块9与左右基座7之间设置有接近开关8。感应试块9呈L形，竖直一边挡在接近开关8前方，用于让接近开关8感应到距离，水平一边设有感应试块长条孔且贴在滑块上，滑块对应位置为圆孔，用螺栓穿过长条孔和圆孔，挡滑块移动时，感应试块9有感应试块长条孔长度的不位移的长度量。

松开状态下，因加工件上端面有弹簧施加的力，松开瞬间，零件被压入下一凹模中。如果出现零件卡涩，下爪的仿形会纠正零件的位置度及角度，上爪上移，不会导致整套夹爪损坏，出现该情况后，随着弹簧的压缩，夹爪对零件的压力会越来越大，松开程度越大，即使出现零件上下运动零件与下爪接触后，可能会出现下爪把零件拖跑的状态，下压力对零件的矫正作用越大，直至零件被压入下工位凹模中。

整套系统无需外加主动动力源，该系统为一套柔性系统，除了夹紧状态下为刚性，其余所有的状态，各个零部件零件会随着机构的运动，不断提供矫正，避免出现零件被刚性力弹飞的情况，保护了模具同时也提供相对可靠的定位精度。在成本投入方面，无需昂贵的伺服电机，工位越多，节省的预算越多，每一套夹爪均为一套独立的系统，所有零部件都是模块化零部件，遇到不需要如此复杂的工位，可通过更换件导轨与上爪，夹持系统由四维变为三维。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.柔性四维机械手系统，其特征在于，包括上爪（1）、下爪（2）和导轨（3），所述上爪（1）和下爪（2）设置在导轨（3）的一端外侧，能够上下移动打开和靠近，靠近时，夹紧加工件（13），打开时，松开加工件（13），

所述导轨（3）的另一端设置有上下基座（6），上下基座（6）可沿着导轨（3）平移，上下基座（6）的外端设置有左右基座（7），所述左右基座（7）背面设置有导向条，实现左右基座（7）的左右移动，所述左右基座（7）正面设置有竖向移动槽，所述上下基座（6）设置在竖向移动槽内。

2.根据权利要求1所述的柔性四维机械手系统，其特征在于，所述下爪（2）设置在导轨（3）下侧，所述上爪（1）设置在导轨（3）上侧，上爪（1）通过卸料螺栓（11）与导轨（3）连接，卸料螺栓（11）套设有卸料弹簧（12），导轨（3）端部上方还设置有弹簧悬挂架（10），卸料螺栓（11）的下端连接上爪（1）和导轨（3），上端连接弹簧悬挂架（10），卸料弹簧（12）的上端抵着弹簧悬挂架（10）。

3.根据权利要求2所述的柔性四维机械手系统，其特征在于，所述弹簧悬挂架（10）和上下基座（6）之间还设置有滑块（4），所述滑块（4）上设置有限位器（5）。

4.根据权利要求3所述的柔性四维机械手系统，其特征在于，所述滑块（4）有两个，沿着移动方向分布，两个滑块（4）中间设置有感应试块（9），所述感应试块（9）与左右基座（7）之间设置有接近开关（8）。

5.根据权利要求1所述的柔性四维机械手系统，其特征在于，所述上爪（1）和下爪（2）的夹持端均设置有V字形开口。

6.根据权利要求4所述的柔性四维机械手系统，其特征在于，所述滑块（4）内设置有滑块弹簧（14），滑块弹簧（14）的一端位于上下基座（6）中，另一端位于滑块（4）中。

7.根据权利要求6所述的柔性四维机械手系统，其特征在于，所述导轨（3）内设置有容纳滑块（4）的缺口（18），缺口（18）长度大于滑块（4）长度，所述限位器（5）和感应试块（9）均开设有长条孔（15），所述长条孔（15）中均设置有限位螺栓（16），所述滑块（4）设置有限位螺栓（16）穿过的圆孔（17），所述限位螺栓（16）穿过对应的长条孔（15）和圆孔（17），所述滑块弹簧（14）抵触着滑块（4）在缺口（18）中滑动。

8.根据权利要求1所述的柔性四维机械手系统，其特征在于，所述下爪（2）开设有圆孔，限位螺栓（16）穿过下爪（2）的圆孔，实现下爪（2）与滑块（4）同步移动。