CN112605254A - 机械手和自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械手和自动化生产线，机械手位于冲床内部，冲床内部安装有模具，机械手包括：第一移动轴，相对冲床沿第一预设方向可移动；第二移动轴，沿第二预设方向可移动地设置在第一移动轴上；第三移动轴，沿第三预设方向可移动地设置在第二移动轴上；第三移动轴包括可拆卸连接的滑动段与安装段，滑动段与第二移动轴连接，安装段用于安装夹具；移动支撑机构，设置在安装段的下方，其包括用于支撑安装段的支撑座和与模具台架连接的支撑架，支撑座沿第一预设方向可滑动地设置在支撑架上，以将安装段在第一预定位置和第二预定位置之间移动，以更换模具和夹具，解决了现有技术中自动化生产线的冲床更换模具和机械手更换夹具操作不便的问题。

Description

机械手和自动化生产线

技术领域

本发明涉及自动化生产领域，具体而言，涉及一种机械手和自动化生产线。

背景技术

冲压连续模需要精准且快速地移动产品，并具备快速切换产品的功能。三次元自动化生产线包含冲床、机械手、快速换模***、送料***、收料***以及废料回收机构。如此多的机构如果都安装在地面上则会使机构占地面积较大，各机构之间的空间距离加长，影响生产节拍。

但是，三次元自动化生产线的机械手在切换模具和夹具时需要更换的零部件较多，如果将机械手安装在冲床内部，各个零部件之间位置较为紧凑，会导致该更换模具和夹具的操作很不方便。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机械手和自动化生产线，以解决现有技术中自动化生产线的冲床更换模具和机械手更换夹具操作不方便的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机械手，设置在冲床内部，冲床内部安装有模具，机械手包括：第一移动轴，第一移动轴相对于冲床沿第一预设方向可移动地设置；第二移动轴，第二移动轴沿第二预设方向可移动地设置在第一移动轴上；第三移动轴，第三移动轴沿第三预设方向可移动地设置在第二移动轴上；第三移动轴包括可拆卸地连接的滑动段与安装段，滑动段与第二移动轴互相连接，安装段用于安装夹具；移动支撑机构，移动支撑机构设置在安装段的下方；移动支撑机构包括支撑座和支撑架，支撑座用于支撑安装段，支撑架的一端与模具台架连接，支撑座沿第一预设方向可滑动地设置在支撑架上，以将安装段在第一预定位置和第二预定位置之间移动，以更换模具和夹具。

进一步地，移动支撑机构还包括：导轨，导轨设置在支撑架上，导轨平行于第一预设方向；滑块，滑块与导轨滑动连接，滑块设置在支撑座上，以使支撑座相对于支撑架滑动。

进一步地，支撑座包括底座和设置在底座上的凸台部，底座与支撑架滑动连接，凸台部用于与安装段接触，以支撑安装段。

进一步地，凸台部的至少部分为锥形，沿靠近安装段的方向，凸台部的直径逐渐减小。

进一步地，机械手还包括快换装置，快换装置包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部之间可拆卸地连接；第一连接部用于与滑动段连接，第二连接部用于与安装段连接。

进一步地，第一连接部靠近第二连接部的一侧设置有插接部，插接部的外周面的周向方向上间隔布置有多个通孔，多个通孔内一一对应地设置有多个可运动的钢珠，各个钢珠的直径大于相应的通孔的长度；第一连接部的插接部远离第二连接部的一侧设置有气缸，气缸的活塞杆伸入插接部的腔体内，以推动钢珠运动；第二连接部包括容纳腔和与容纳腔连通并朝向第一连接部的开口部，容纳腔与插接部对应设置；容纳腔内设置有凹槽，凹槽与通孔对应设置，以在活塞杆推动钢珠的部分运动至通孔的外部的凹槽内时，以将第一连接部与第二连接部连接。

进一步地，第一连接部上设置有定位销；第二连接部包括与定位销对应设置的销孔，以对第一连接部和第二连接部之间的连接进行定位。

进一步地，机械手包括：固定架，第一移动轴沿第一预设方向可移动地设置在固定架上；连接架，连接架的一端与固定架连接，连接架的另一端与冲床连接。

进一步地，连接架包括相互垂直的第一板体部和第二板体部，第一板体部与固定架通过第一紧固件连接，第二板体部与冲床通过第二紧固件连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种自动化生产线，包括机械手，机械手为上述的机械手。

应用本发明的技术方案，本发明的机械手通过将第三移动轴分为可拆卸地连接的滑动段与安装段，设置移动支撑机构用于支撑安装段，并将安装段从第一预定位置和第二预定位置之间移动，使位于冲床内部的机械手在冲床更换模具或机械手更换夹具的时候和冲床分离出来，由移动支撑机构带动安装段移动至冲床外侧，方便冲床更换模具和机械手更换夹具，在冲床外侧换好模具和夹具之后再由移动支撑机构移进冲床内部，然后与相应的滑动段组合装配为完整的第三移动轴，解决了现有技术中自动化生产线的冲床更换模具和机械手更换夹具操作不方便的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的机械手的实施例的结构示意图；

图2示出了图1所示的机械手的侧视图；

图3示出了图1所示的机械手中的移动支撑机构的结构示意图；

图4示出了图1所示的机械手中的快换装置的结构示意图；

图5示出了图4所示的快换装置的第一连接件的结构示意图；

图6示出了图4所示的快换装置的第二连接件的结构示意图；

图7示出了图4所示的快换装置沿A-A方向的剖视图；以及

图8示出了图1所示的机械手安装在冲床内的安装示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一移动轴；2、第二移动轴；3、第三移动轴；31、滑动段；32、安装段；4、移动支撑机构；41、支撑座；411、底座；412、凸台部；42、支撑架；43、导轨；44、滑块；5、快换装置；51、第一连接部；511、插接部；512、通孔；513、钢珠；514、气缸；5140、活塞杆；515、定位销；52、第二连接部；521、容纳腔；522、凹槽；6、固定架；7、连接架；10、机械手；20、冲床。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图8所示，本发明提供了一种机械手，设置在冲床20内部，冲床20内部安装有模具，机械手包括：第一移动轴1，第一移动轴1相对于冲床20沿第一预设方向可移动地设置；第二移动轴2，第二移动轴2沿第二预设方向可移动地设置在第一移动轴1上；第三移动轴3，第三移动轴3沿第三预设方向可移动地设置在第二移动轴2上；第三移动轴3包括可拆卸地连接的滑动段31与安装段32，滑动段31与第二移动轴2互相连接，安装段32用于安装夹具；移动支撑机构4，移动支撑机构4设置在安装段32的下方；移动支撑机构4包括支撑座41和支撑架42，支撑座41用于支撑安装段32，支撑架42的一端与模具台架连接，支撑座41沿第一预设方向可滑动地设置在支撑架42上，以将安装段32在第一预定位置和第二预定位置之间移动，以更换模具和夹具。

本发明的机械手通过将第三移动轴3分为可拆卸地连接的滑动段31与安装段32，设置移动支撑机构4用于支撑安装段32，并将安装段32从第一预定位置和第二预定位置之间移动，使位于冲床20内部的机械手在冲床20更换模具或机械手更换夹具的时候和冲床20分离出来，由移动支撑机构4带动安装段32移动至冲床20外侧，方便冲床20更换模具和机械手更换夹具，在冲床20外侧换好模具和夹具之后再由移动支撑机构4移进冲床20内部，然后与相应的滑动段31组合装配为完整的第三移动轴3，解决了现有技术中自动化生产线的冲床更换模具和机械手更换夹具操作不方便的问题。

具体地，在第一移动轴1、第二移动轴2和第三移动轴3中，任意两个移动轴的运动方向相互垂直。

本发明的机械手为三次元机械手，包括两个平行的第三移动轴3，每个第三移动轴3的两端分别对应设置有一个第二移动轴2，每个第二移动轴2分别与一个第一移动轴1对应设置。其中，第一移动轴1的运动方向第一预设方向为图1中的Y-Y方向，第二移动轴2的运动方向第二预设方向为图1中的Z-Z方向，第三移动轴3的运动方向第三预设方向为图1中的X-X方向，第三移动轴3分为两个滑动段31和位于两个滑动段31之间的一个安装段32，安装段32的两端分别和与其对应的滑动段31之间可拆卸地连接。

具体地，第一预定位置位于冲床内部，第二预定位置位于冲床外部。

如图2所示，移动支撑机构4还包括：导轨43，导轨43设置在支撑架42上，导轨43平行于第一预设方向；滑块44，滑块44与导轨43滑动连接，滑块44设置在支撑座41上，以使支撑座41相对于支撑架42滑动。

在支撑座41和支撑架42之间设置导轨43和滑块44，以实现支撑座41和支撑架42之间的相对滑动。

具体地，支撑座41包括底座411和设置在底座411上的凸台部412，底座411与支撑架42滑动连接，凸台部412用于与安装段32接触，以支撑安装段32。

优选地，每个安装段32对应两个移动支撑机构4，两个移动支撑机构4沿第三预设方向间隔设置，在冲床20内部将安装段32从机械手上卸下并放在两个移动支撑机构4上，由两个移动支撑机构4支撑，之后两个移动支撑机构4带动安装段32移动至冲床20外部，以快速更换模具和夹具，最后再带动安装段32移动至冲床20内部与机械手连接，两个移动支撑机构4实现了对安装段32的移动功能和两点精确定位功能。

优选地，凸台部412的至少部分为锥形，沿靠近安装段32的方向，凸台部412的直径逐渐减小。凸台部412的锥形的直径较小的端面用于与安装段32接触，在保证对安装段32的支撑作用的同时，避免了由于凸台部412的端面加工精度不够而对安装段32的支撑不够平稳，降低了该端面的加工难度。当用于与安装段32接触的端面足够小时，设置两个移动支撑机构4便实现了对安装段32的两点精确定位功能。

如图4至图7所示，机械手还包括快换装置5，快换装置5包括第一连接部51和第二连接部52，第一连接部51和第二连接部52之间可拆卸地连接；第一连接部51用于与滑动段31连接，第二连接部52用于与安装段32连接。

具体地，第一连接部51靠近第二连接部52的一侧设置有插接部511，插接部511的外周面的周向方向上间隔布置有多个通孔512，多个通孔512内一一对应地设置有多个可运动的钢珠513，各个钢珠513的直径大于相应的通孔512的长度；第一连接部51的插接部511远离第二连接部52的一侧设置有气缸514，气缸514的活塞杆5140伸入插接部511的腔体内，以推动钢珠513运动；第二连接部52包括容纳腔521和与容纳腔521连通并朝向第一连接部51的开口部，容纳腔521与插接部511对应设置；容纳腔521内设置有凹槽522，凹槽522与通孔512对应设置，当活塞杆5140伸出推动钢珠513使钢珠513的部分运动至通孔512外部的凹槽522内时，以将第一连接部51与第二连接部52相连接；或者当活塞杆5140缩回时，钢珠513能够与凹槽522脱离，以使第一连接部51与第二连接部52相分离，从而实现滑动段31和安装段32之间的快速连接或分离。

本发明的第三移动轴3的两个滑动段31与中间的安装段32之间均采用快换装置5进行连接，可实现精准定位和自动分离。分离时首先通过机械手的运动将安装段32移动至支撑座41的正上方，然后安装段32两端的快换装置5的气缸514的活塞杆5140收回，使位于安装段32两端的两个滑动段31与安装段32均相分离，并通过支撑座41支撑安装段32。

本发明的快换装置5相较于传统的螺栓连接来说，其连接精度更加容易保证，且模具和夹具的切换速度更快、效率更高。

如图5所示，第一连接部51上设置有定位销515；第二连接部52包括与定位销515对应设置的销孔，以对第一连接部51和第二连接部52之间的连接进行定位。

优选地，第一连接部51包括呈对角线设置的两个定位销515，与其对应的两个销孔也呈对角线设置在第二连接部52上，第一连接部51和第二连接部52在连接之前，两个定位销515会先一步***相应的销孔内，以对第一连接部51和第二连接部52的连接进行精确定位。

如图1和图8所示，机械手包括：固定架6，第一移动轴1沿第一预设方向可移动地设置在固定架6上；连接架7，连接架7的一端与固定架6连接，连接架7的另一端与冲床20连接。

具体地，机械手与冲床20连接且位于冲床20内部。机械手采用悬挂的方式直接安装在冲床20上，使机械手和冲床20合为一体，以节约空间、降低成本并提升冲床20的使用节拍。

具体地，连接架7包括相互垂直的第一板体部和第二板体部，第一板体部与固定架6通过第一紧固件连接，第二板体部与冲床20通过第二紧固件连接。

连接架7还包括分别与第一板体部和第二板体部连接的肋板，以加强第一板体部和第二板体部的稳定性，第一板体部与固定架6通过螺栓连接，第二板体部与冲床20也通过螺栓连接。

本发明还提供了一种自动化生产线，包括机械手10，机械手10为上述的机械手。

具体地，本发明的自动化生产线为三次元自动化生产线。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的机械手通过将第三移动轴3分为可拆卸地连接的滑动段31与安装段32，设置移动支撑机构4用于支撑安装段32，并将安装段32从第一预定位置和第二预定位置之间移动，使位于冲床20内部的机械手在冲床20更换模具或机械手更换夹具的时候和冲床20分离出来，由移动支撑机构4带动安装段32移动至冲床20外侧，方便冲床20更换模具和机械手更换夹具，在冲床20外侧换好模具和夹具之后再由移动支撑机构4移进冲床20内部，然后与相应的滑动段31组合装配为完整的第三移动轴3，解决了现有技术中自动化生产线的冲床更换模具和机械手更换夹具操作不方便的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械手，设置在冲床(20)内部，所述冲床(20)内部安装有模具，其特征在于，所述机械手包括：

第一移动轴(1)，所述第一移动轴(1)相对于所述冲床(20)沿第一预设方向可移动地设置；

第二移动轴(2)，所述第二移动轴(2)沿第二预设方向可移动地设置在所述第一移动轴(1)上；

第三移动轴(3)，所述第三移动轴(3)沿第三预设方向可移动地设置在所述第二移动轴(2)上；所述第三移动轴(3)包括可拆卸地连接的滑动段(31)与安装段(32)，所述滑动段(31)与第二移动轴(2)互相连接，所述安装段(32)用于安装夹具；

移动支撑机构(4)，所述移动支撑机构(4)设置在所述安装段(32)的下方；所述移动支撑机构(4)包括支撑座(41)和支撑架(42)，所述支撑座(41)用于支撑所述安装段(32)，所述支撑架(42)的一端与模具台架连接，所述支撑座(41)沿第一预设方向可滑动地设置在所述支撑架(42)上，以将安装段(32)在第一预定位置和第二预定位置之间移动，以更换模具和夹具。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述移动支撑机构(4)还包括：

导轨(43)，所述导轨(43)设置在所述支撑架(42)上，所述导轨(43)平行于所述第一预设方向；

滑块(44)，所述滑块(44)与所述导轨(43)滑动连接，所述滑块(44)设置在所述支撑座(41)上，以使所述支撑座(41)相对于支撑架(42)滑动。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述支撑座(41)包括底座(411)和设置在所述底座(411)上的凸台部(412)，所述底座(411)与所述支撑架(42)滑动连接，所述凸台部(412)用于与所述安装段(32)接触，以支撑所述安装段(32)。

4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述凸台部(412)的至少部分为锥形，沿靠近所述安装段(32)的方向，所述凸台部(412)的直径逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括快换装置(5)，所述快换装置(5)包括第一连接部(51)和第二连接部(52)，所述第一连接部(51)和所述第二连接部(52)之间可拆卸地连接；所述第一连接部(51)用于与所述滑动段(31)连接，所述第二连接部(52)用于与所述安装段(32)连接。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于，

所述第一连接部(51)靠近所述第二连接部(52)的一侧设置有插接部(511)，所述插接部(511)的外周面的周向方向上间隔布置有多个通孔(512)，多个所述通孔(512)内一一对应地设置有多个可运动的钢珠(513)，各个所述钢珠(513)的直径大于相应的所述通孔(512)的长度；所述第一连接部(51)的所述插接部(511)远离所述第二连接部(52)的一侧设置有气缸(514)，所述气缸(514)的活塞杆(5140)伸入所述插接部(511)的腔体内，以推动所述钢珠(513)运动；

所述第二连接部(52)包括容纳腔(521)和与所述容纳腔(521)连通并朝向所述第一连接部(51)的开口部，所述容纳腔(521)与所述插接部(511)对应设置；所述容纳腔(521)内设置有凹槽(522)，所述凹槽(522)与所述通孔(512)对应设置，以在所述活塞杆(5140)推动所述钢珠(513)的部分运动至所述通孔(512)的外部的所述凹槽(522)内时，以将所述第一连接部(51)与所述第二连接部(52)连接。

7.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于，

所述第一连接部(51)上设置有定位销(515)；

所述第二连接部(52)包括与所述定位销(515)对应设置的销孔，以对所述第一连接部(51)和所述第二连接部(52)之间的连接进行定位。

8.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械手包括：

固定架(6)，所述第一移动轴(1)沿第一预设方向可移动地设置在所述固定架(6)上；

连接架(7)，所述连接架(7)的一端与所述固定架(6)连接，所述连接架(7)的另一端与所述冲床(20)连接。

9.根据权利要求8所述的机械手，其特征在于，所述连接架(7)包括相互垂直的第一板体部和第二板体部，所述第一板体部与所述固定架(6)通过第一紧固件连接，所述第二板体部与所述冲床(20)通过第二紧固件连接。

10.一种自动化生产线，包括机械手(10)，其特征在于，所述机械手(10)为权利要求1至9中任一项所述的机械手。

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