CN104175162A - 一种自动上下料机器手臂及自动上下料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种用于自动上下料的机器手臂，包括用于固定的底座、滑块座、旋转总成、料臂、以及位于料臂顶端的料爪，其中，滑块座滑接于底座的滑轨；承载轴承固定于滑块座，旋转总成可轴向旋转装接于承载轴承；旋转总成内设有蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆连接料臂，料臂在蜗轮蜗杆驱动下具有竖直面的旋转位移；料臂端部具有料臂顶端，料臂顶端具有围绕料臂轴线的旋转位移；料臂顶端具有用于上下料的料爪，料爪具有抓取和释放两个动作，其抓取和释放由驱动装置驱动。本发明的有益效果是：该发明实现了数控机床、加工中心等设备加工产品时，上下料的自动化；可同时完成的上下料，适应多品种产品的生产，生产效率高，减轻劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器手臂，特别涉及一种用于自动上下料的机器手臂以及利用机器手臂自动上下料的方法。
背景技术
在使用数控车床或加工中心等设备进行金属加工时，通常由人工进行上下料操作，但因劳动强度大、劳动环境差等原因，招聘人工难并且人工成本较高。而且人工进行上下料，生产效率低，上下料过程中容易碰伤产品。
目前，常见的上下料设备采用龙门式结构，采用滑轮组件等。龙门式的产品由于龙门架较高，跨度较大，因此安装不方便，且抓取工件的距离长，使用时间长了后会变形，不稳定。此外，龙门结构以及滑轮组件承载量低，导致抓持力不够，只能抓取重量较轻的工件。
由此可见，亟需改进现有的上下料设备，解决其存在的上述技术问题，从而提高生产效率，降低生产成本。进一步的，需要考虑安装方便，能够适应各类不同生产线的布局，根据实际需要，灵活调整机器手臂的上下料位置。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于自动上下料的机器手臂，以克服上述技术不足，解决其存在的固有技术问题。相比龙门结构，本发明的自动上下料的机器手臂强度高，可抓取更大重量的工件，且抓取距离较短，抓取较为稳定。并且，对比其它上下料设备，本发明提供的机器手臂安装方便，可应用到更多的机床上。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的用于自动上下料的机器手臂，包括用于固定的底座、滑块座、旋转总成、料臂、以及位于料臂顶端的料爪，其中，
滑块座滑接于底座的滑轨，可沿固定于底座的滑轨线性平移，滑块座的移动由固定于滑块座上的驱动装置驱动；
承载轴承固定于滑块座，旋转总成可轴向旋转装接于承载轴承，其具有水平面的旋转位移，旋转总成的旋转由固定于其上的驱动装置驱动；
旋转总成内设有蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆连接料臂，料臂在蜗轮蜗杆驱动下具有竖直面的旋转位移；
料臂端部具有料臂顶端，料臂顶端具有围绕料臂轴线的旋转位移，料臂顶端的旋转由固定于料臂根部的驱动装置驱动；
料臂顶端具有用于上下料的料爪，料爪具有抓取和释放两个动作，其抓取和释放由驱动装置驱动。
进一步的优选方案包括：
上述的用于自动上下料的机器手臂，其中所述的驱动装置为气缸或电机。
上述的用于自动上下料的机器手臂，可以优选采用伺服电机驱动其中所述的蜗轮蜗杆。
上述的用于自动上下料的机器手臂，其中所述的料臂顶端优选具有两个料爪，一个完成取料动作，另一个完成卸料动作。
上述的用于自动上下料的机器手臂，其中所述的料爪的抓取和释放动作可以通过机械机构完成，或者通过电磁机构完成。
本发明的目的还在于，提供一种使用机器手臂完成自动上下料的方法，以代替人工操作，包括以下工序：
工序一，取料：
包括以下步骤，料臂旋转到0度取料位，料臂顶端料爪抓取待加工工件；
工序二：换料准备
包括以下步骤，料臂旋到90度准备位，滑块底座沿滑轨平移到伸出位；
工序三：上下料
包括以下步骤，
车床主轴停止，安全门打开，
旋转总成水平旋转到机床位，
料臂旋转到180度出料位，
滑块底座退回，料臂顶端料爪将待加工工件上料，
车床主轴夹紧工件，收紧料爪松开待加工工件，
滑块底座伸出，关闭安全门，机床开始加工；
车床加工完毕，主轴停止，安全门打开，
滑块底座退回，松开料爪，抓取已加工好的工件，
车床主轴松开已加工好的工件，
滑块底座伸出，从车床卸下加工好的工件，
滑块底座伸出，料臂旋转到90度准备位，
旋转总成旋出到机床外部位，
工序四：放料
滑块底座退回，
料臂旋到180度出料位，
松开料爪放下加工好的工件；
重复以上四个工序。
本发明的目的还在于，进一步提供一种使用机器手臂完成自动上下料的方法，以代替人工操作并提高上下料效率，包括以下工序：
工序一，取料：
包括以下步骤，料臂旋转到0度取料位，料臂顶端旋到1号爪位，松开1号爪抓取待加工工件；
工序二：换料准备
包括以下步骤，料臂旋到90度准备位，滑块底座沿滑轨平移到伸出位；
工序三：上下料
包括以下步骤，
车床加工完成后，主轴停止安全门打开，
旋转总成水平旋转到机床位，
料臂顶端围绕料臂轴线的旋转到2号爪，
料臂旋转到180度出料位，
滑块底座退回，松开2号爪，抓取已加工好的工件，
车床主轴松开已加工好的工件，
滑块底座伸出，从车床卸下加工好的工件，
滑块底座退回，料臂顶端旋转到1号爪，将待加工工件上料，
车床主轴夹紧工件，收紧1号爪，
滑块底座伸出，料臂旋转到90度准备位，
旋转总成旋出到机床外部位，
关闭安全门，机床开始加工；
工序四：放料
滑块底座退回，
料臂旋到180度出料位，
松开2号爪放下加工好的工件；
重复以上四个工序。
本发明的有益效果是：该发明实现了数控机床、加工中心等设备加工产品时，上下料的自动化；可同时完成的上下料，适应多品种产品的生产，生产效率高，减轻劳动强度。
附图说明
以下结合附图，以实施例具体说明。
图1是本发明机器手臂的立体图；
图2是本发明机器手臂在上下料位置的侧视图。
图中的附图标记为：1底座、2滑块底座、3滑轨、4旋转总成、5承载轴承、6料臂、7蜗轮蜗杆、8料臂顶端、9料爪。
具体实施方式
参照附图1，本发明的用于自动上下料的机器手臂，包括用于固定的底座1、滑块座2、旋转总成4、料臂6、以及位于料臂顶端8的料爪9，其中滑块座滑接于底座的滑轨3，可沿固定于底座的滑轨线性平移，滑块座的移动由固定于滑块座上的汽缸驱动；承载轴承5固定于滑块座，旋转总成可轴向旋转装接于承载轴承，其具有水平面的旋转位移，旋转总成的旋转由固定于其上的汽缸驱动；旋转总成内设有蜗轮蜗杆7，蜗轮蜗杆连接料臂，料臂在蜗轮蜗杆驱动下具有竖直面的旋转位移，涡轮涡杆采用伺服电机驱动；料臂端部具有料臂顶端，料臂顶端具有围绕料臂轴线的旋转位移，料臂顶端的旋转由固定于料臂根部的汽缸驱动；料臂顶端具有用于上下料的料爪，料爪具有抓取和释放两个动作，其抓取和释放由汽缸驱动。
本发明的自动上下料机器手臂具有多方向运动，抓取无死角，可根据生产线调整料爪抓取方向。具体为：
A运动位移为滑块底座与底座之间沿滑轨的线性平移；
B运动位移为旋转总成以承载轴承为支撑，在水平面的旋转位移；
C运动位移为蜗轮蜗杆驱动料臂在竖直面的的旋转位移；
D运动位移为料臂顶端围绕料臂轴线的旋转位移
并且，ABCD运动位移都可根据实际情况调整；
参照附图2，本发明的机器手臂处于上料及下料状态，料臂及料爪朝向加工流水线，生产加工线的上料及卸料位置在其左侧。取料仓在其前方，放料仓在其后方。取料放料时，旋转总成旋出到机床外部位(B运动位移)，料臂右转90度后，向前90度至取料仓(C运动位移)，向后90度至放料仓(C运动位移)。
实施例一：
本发明的用于自动上下料的机器手臂，完成自动上下料包括以下工序：
1、取料步骤：料臂6旋转到0度取料位，料臂顶端料爪9抓取待加工工件；
2、换料准备：料臂旋到90度准备位，滑块底座2沿滑轨3平移到伸出位；
3、上下料步骤：车床主轴停止，安全门打开，旋转总成4水平旋转到机床位，料臂旋转到180度出料位，滑块底座退回，料臂顶端料爪将待加工工件上料，车床主轴夹紧工件，收紧料爪松开待加工工件，滑块底座伸出，关闭安全门，机床开始加工；车床加工完毕，主轴停止，安全门打开，滑块底座退回，松开料爪，抓取已加工好的工件，车床主轴松开已加工好的工件，滑块底座伸出，从车床卸下加工好的工件，滑块底座伸出，料臂旋转到90度准备位，旋转总成旋出到机床外部位，
4、放料步骤，滑块底座退回，料臂旋到180度出料位，松开料爪放下加工好的工件；
重复以上工序1～4。
实施例二：
本发明的用于自动上下料的机器手臂，其料臂顶端具有两个料爪，分别为1号爪和2号爪，1号爪完成取料上料动作，2号爪完成下料放料动作。其完成自动上下料包括以下工序：
1、取料步骤：料臂6旋转到0度取料位，料臂顶端旋到1号爪位，松开1号爪抓取待加工工件；
2、换料准备步骤：料臂旋到90度准备位，滑块底座2沿滑轨3平移到伸出位；
3、上下料步骤：车床加工完成后，主轴停止安全门打开，旋转总成4水平旋转到机床位，料臂顶端围绕料臂轴线的旋转到2号爪，料臂旋转到180度出料位，滑块底座退回，松开2号爪，抓取已加工好的工件，车床主轴松开已加工好的工件，滑块底座伸出，从车床卸下加工好的工件，滑块底座退回，料臂顶端旋转到1号爪，将待加工工件上料，车床主轴夹紧工件，收紧1号爪，滑块底座伸出，料臂旋转到90度准备位，旋转总成旋出到机床外部位，关闭安全门，机床开始加工；
4、放料步骤：滑块底座退回，料臂旋到180度出料位，松开2号爪放下加工好的工件；
重复以上工序1～4。
本发明具备以下特点：
1、料臂采用蜗轮蜗杆驱动，扭距大，动力强，料臂承载力较大；
2、具有多方向运动，抓取无死角，可根据生产线调整料爪抓取方向。
3.传统的装置，放加工完成工件及抓取待加工工件时，生产线处于停息状态，而本专利能一步取料卸料，使得生产线处于连贯的工作中，在生产线加工工件的时间里进行放置完工工件和拾取待加工工件，极大的提高了生产效率。
该发明代替人工，实现了自动上料与下料工作。通过料爪的旋转上料下料，实现了自动化，减轻了劳动强度，大大地提高了生产效率。同时，由于机器手臂结构稳定不易变形，强度高，可抓取更大重量的工件，且抓取距离较短，抓取较为稳定。另外，对比其它上下料设备，这款机器安装方便，可应用到更多的机床上。根据客户不同的需求，在此基础上可完成不同的功能，如方向调整，可满足任何方向及角度的抓取。料爪可以为机械式抓取，亦可为电控磁性吸取等。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种用于自动上下料的机器手臂，包括用于固定的底座(1)、滑块座(2)、旋转总成(4)、料臂(6)、以及位于料臂顶端(8)的料爪(9)，其中，
滑块座滑接于底座的滑轨(3)，可沿固定于底座的滑轨线性平移，滑块座的移动由固定于滑块座上的驱动装置驱动；
承载轴承(5)固定于滑块座，旋转总成可轴向旋转装接于承载轴承，其具有水平面的旋转位移，旋转总成的旋转由固定于其上的驱动装置驱动；
旋转总成内设有蜗轮蜗杆(7)，蜗轮蜗杆连接料臂，料臂在蜗轮蜗杆驱动下具有竖直面的旋转位移；
料臂端部具有料臂顶端，料臂顶端具有围绕料臂轴线的旋转位移，料臂顶端的旋转由固定于料臂根部的驱动装置驱动；
料臂顶端具有用于上下料的料爪，料爪具有抓取和释放两个动作，其抓取和释放由驱动装置驱动。
2.根据权利要求1所述的自动上下料的机器手臂，其特征在于：所述的驱动装置为气缸或电机。
3.根据权利要求1所述的自动上下料的机器手臂，其特征在于：采用伺服电机驱动所述的蜗轮蜗杆(7)。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的自动上下料的机器手臂，其特征在于：料臂顶端具有两个料爪，一个完成下料动作，另一个完成上料动作。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的自动上下料的机器手臂，其特征在于：料爪的抓取和释放动作通过机械机构完成，或者通过电磁机构完成。
6.一种使用权利要求1-3中任何一项所述的机器手臂完成自动上下料的方法，包括以下工序：
工序一，取料：
包括以下步骤，料臂旋转到0度取料位，料臂顶端料爪抓取待加工工件；
工序二：换料准备
包括以下步骤，料臂旋到90度准备位，滑块底座沿滑轨平移到伸出位；
工序三：上下料
包括以下步骤，
旋转总成水平旋转到机床位，
料臂旋转到180度出料位，
车床主轴停止，安全门打开，
滑块底座退回，料臂顶端料爪将待加工工件上料，
车床主轴夹紧工件，收紧料爪松开待加工工件，
滑块底座伸出，关闭安全门，机床开始加工；
车床加工完毕，主轴停止，安全门打开，
滑块底座退回，松开料爪，抓取已加工好的工件，
车床主轴松开已加工好的工件，
滑块底座伸出，从车床卸下加工好的工件，
滑块底座伸出，料臂旋转到90度准备位，
旋转总成旋出到机床外部位，
工序四：放料
包括以下步骤，
滑块底座退回，
料臂旋到180度出料位，
松开料爪放下加工好的工件；
重复以上四个工序。
7.一种使用权利要求4所述的机器手臂完成自动上下料的方法，其中的两个料爪分别为1号爪和2号爪，包括以下工序：
工序一，取料：
包括以下步骤，料臂旋转到0度取料位，料臂顶端旋到1号爪位，松开1号爪抓取待加工工件；
工序二：换料准备
包括以下步骤，料臂旋到90度准备位，滑块底座沿滑轨平移到伸出位；
工序三：上下料
包括以下步骤，
车床加工完成后，主轴停止安全门打开，
旋转总成水平旋转到机床位，
料臂顶端围绕料臂轴线的旋转到2号爪，
料臂旋转到180度出料位，
滑块底座退回，松开2号爪，抓取已加工好的工件，
车床主轴松开已加工好的工件，
滑块底座伸出，从车床卸下加工好的工件，
滑块底座退回，料臂顶端旋转到1号爪，将待加工工件上料，
车床主轴夹紧工件，收紧1号爪，
滑块底座伸出，料臂旋转到90度准备位，
旋转总成旋出到机床外部位，
关闭安全门，机床开始加工；
工序四：放料
包括以下步骤，
滑块底座退回，
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