CN209953665U - 一种三次元多工位输送机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三次元多工位输送机械手，旨在提供一种具有能够批量完成零件的夹持加工，提高整体工作效率，提升自动化程度的优点的三次元多工位输送机械手，其技术方案要点是，机体上设有相互平行设置且结构相同的前端拾器安装杆和后端拾器安装杆，前端拾器安装杆和后端拾器安装杆两端分别设有Z轴驱动组件和XY箱组件，用于带动工件完成在X、Y和Z轴方向上的活动，前端拾器安装杆末端设有前驱动杆和前驱动脚组件，前端拾器安装杆和后端拾器安装杆之间设有若干个相互平行的端拾器，用以从工件两侧夹持定位工件，可以同时拾取若干个工件，提高整体的工作效率和自动化程度，降低工人的危险系数，以解放人力，大大提高冲压机和模具的产能。

Description

一种三次元多工位输送机械手

技术领域

本实用新型涉及冲压自动线领域，具体涉及一种三次元多工位输送机械手。

背景技术

冲压自动线是指若干台压力机和辅机，用传递装置按冲压工艺流程连接起来，无需人工操作的冲压生产线。较高的生产效率、稳定的产品质量以及规模生产条件下更低的单件生产成本，正是自动化冲压生产线的优点，尤其对大型车身覆盖件生产而言，这些优点更为突出。因而，现今主机厂一般在大型冲压生产线规划初期，就会直接考虑采用自动化。

冲压自动化***通常包含拆垛***、自动传输***和线尾出料***。一套完整的冲压自动化拆垛***主要包括2台轨道移动式上料小车(每个上料小车上配备4～8个活动可调磁力分张器通常为永磁铁，用于板料的分离)、拆垛手(机械手或机器人)、传送装置(多为磁性皮带机)、板料清洗机(选项)、板料涂油机(选项)、板料对中台及控制***等组成。

自动传输***用于各工序间毛坯或工件搬运传输。传输机构主要有机械手和机器人两种。线尾出料***由出料输送带、照明、工件检验台、人工或自动装箱机构及控制***等构成。主要任务是将成品冲压件输送至合适的位置便于装箱(或自动装箱)，并为冲压件检测提供条件。

机械手是一种能够自动定位控制，并可重新编程改变的多功能设备，广泛用于机械制造、冶金、电子和轻工等部门。热冲压生产技术面向着高速化、自动化、柔性化、精密化的方向发展。将机械手应用于热冲压生产技术中，从根本上改变传统机械化生产，是现代热冲压生产技术的重要发展方向。

目前，公开号为CN205869184U的中国专利公开了一种热冲压自动线及其传送机械手，其中X轴移动机构具有设置在可移动支撑机构上的X轴滑道，X轴伺服电机和X轴传动机构；Z轴升降机构具有设置在X轴滑道上的Z轴底座，Z轴底座上垂直设有Z轴安装板，Z轴安装板上设有Z轴伺服电机、Z轴滑道和Z轴传动机构；

A轴旋转机构具有设置在Z轴滑道上的A轴底座，A轴底座上垂直设有A轴安装板，A轴安装板上设有用于控制夹紧机构旋转的旋转电机；所述夹紧机构具有机械臂，机械臂的一端通过轴承组件安装在旋转电机的转轴上，机械臂的另一端装有夹紧气缸和卡爪。

这种热冲压自动线及其传送机械手虽然可满足高机械性能待加工料热加工工艺要求，使其生产的零件具有更高的静强度和疲劳强度，但是由于这种机械手只能完成对零件的单次夹持和加工，整体工作效率低，自动化程度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三次元多工位输送机械手，其具有能够批量完成零件的夹持加工，提高整体工作效率，提升自动化程度的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种三次元多工位输送机械手，包括机体，机体上设有相互平行设置且结构相同的前端拾器安装杆和后端拾器安装杆，前端拾器安装杆和后端拾器安装杆两端分别设有Z轴驱动组件和XY箱组件，用于带动工件完成在X、Y和Z轴方向上的活动，前端拾器安装杆末端设有前驱动杆和前驱动脚组件，后端拾器安装杆末端设有后驱动杆和后驱动脚组件，前端拾器安装杆和后端拾器安装杆之间设有若干个相互平行的端拾器，用以从工件两侧夹持定位工件。

通过采用上述技术方案，使用时，前端拾器安装杆和后端拾器安装杆上的若干个端拾器可以同时拾取若干个工件，提高整体的工作效率和自动化程度，避免在恶劣的工作环境下进行人工换模，降低工人的危险系数，从而解放人力，将冲压机和模具的产能大大提高。而通过Z轴驱动组件和XY箱组件能够自动控制机械手，使其完成X、Y、Z轴方向上的工件移动。

进一步设置：前端拾器安装杆和后端拾器安装杆对应的端拾器之间形成若干个用于夹持零件的工位，端拾器均通过安装座固定在前端拾器安装杆和后端拾器安装杆上。

通过采用上述技术方案，若干个工位可同步工作，大大提高了整体的工作效率，降低了人力需求，提高了自动化程度。

进一步设置：Z轴驱动组件包括两块相互平行的安装板，安装板之间连接XY箱组件，XY箱组件通过线性滑轨垂直方向滑移连接在安装板上，两块安装板之间还设有用于将其相对固定的主梁。

进一步设置：主梁上设有伺服电机和减速机，安装板之间设有滚珠丝杆，减速机的输出轴通过设于其上的联轴器驱动滚珠丝杆旋转，主梁上通过线性滑轨连接有XY箱组件。

进一步设置：滚珠丝杆通过轴承连接在主杆和XY箱组件上，轴承与主梁之间还设有用于定位、连接轴承的轴承座。

通过采用上述技术方案，伺服电机驱动减速机，然后通过联轴器驱动滚珠丝杆，使滚珠丝杆旋转，同时滚珠丝杆通过轴承、轴承座与主梁联接，能够便于滚珠丝杆旋转，提高旋转时的稳定性。

进一步设置：滚珠丝杆上靠近安装板侧轴承的一端设有电磁刹车，用于在断电后锁紧滚珠丝杆。

通过采用上述技术方案，电磁刹车在断电后能够即使锁紧滚珠丝杆，避免滚珠丝杆在惯性下旋转，或由于线性滑轨上的重物自身重力作用下落，提高整体的安全性能，避免发生危险和产生损失。

进一步设置：安装板上还设有平衡气缸，平衡气缸的输出轴上固定有浮动接头，用以减轻滚珠丝杆的负载，滚珠丝杆负载低时可取消平衡气缸。

通过采用上述技术方案，平衡气缸与浮动结构的作用是减轻滚珠丝杆的负载，从而增加滚珠丝杆的寿命，而滚珠丝杆负载较轻时，则可以拆除平衡气缸，根据实际负载选配，灵活性大大增强。

进一步设置：前端拾器安装杆、后端拾器安装杆、端拾器、Z轴驱动组件和XY箱组件均于机体上设有上下平行的两组。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

可以同时拾取若干个工件，提高整体的工作效率和自动化程度，避免在恶劣的工作环境下进行人工换模，降低工人的危险系数，从而解放人力，将冲压机和模具的产能大大提高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是实施例1中冲压自动线的结构示意图；

图2是实施例1中机械手的结构图；

图3是机械手的俯视图；

图4是Z轴驱动组件的结构图；

图5是Z轴驱动组件的侧视图；

图6是Z轴驱动组件的俯视图；

图7是YZ箱组件的结构示意图；

图8是YZ箱组件的侧视图；

图9是YZ箱组件的主视图；

图10是横向导轨的结构图；

图11是横向带轮的位置示意图；

图12是横向带轮的侧视图。

图中，1、料垛车；2、分张器；3、拆垛机；4、线首送料皮带；5、板料举升机构；6、三次元多工位输送机械手；61、Z轴驱动组件；62、YZ箱组件；63、后驱动脚组件；64、后驱动杆；65、前驱动脚组件；66、前驱动杆；67、后从动杆；68、前从动杆；69、前端拾器安装杆；610、后端拾器安装杆；611、停靠杆；612、后从动脚组件；613、前从动脚组件；614、旋变器；621、安装板；622、线性滑轨；623、主梁；624、伺服电机；615、减速机；616、联轴器；6110、滚珠丝杆；617、轴承；618、轴承座；619、电磁刹车；6111、丝杆螺母；6112、平衡气缸；6113、浮动接头；21、线性导轨；31、滑块；22、控制电机；23、减速器；625、同步带轮；626、同步带；632、张紧柱；633、同步带压板；641、横向导轨；635、横向电机；636、减速仪；638、横向带轮；6310、背轮；643、同步带张紧器；7、冲压机；8、卷料上料机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本实用新型所采用的技术方案是：

实施例1，一种三次元多工位输送机械手，如图1所示，冲压自动线包括料垛车1、冲压机7和卷料上料机8，料垛车图中，1与冲压机7之间依次设有分张器、拆垛机3、线首送料皮带、板料举升机构以及设于冲压机7外的三次元机械手。工作时，将物料在卷料上料机8上将卷料移送到输送机械手第一工位，然后第一工位的冲压模具将卷料冲裁出板料，然后通过三次元多工位输送机械手将板料传递到其它工位的模具。

如图2所示，三次元机械手包括机体，机体内设有相互平行设置且结构相同的前端拾器安装杆69和后端拾器安装杆610，前端拾器安装杆69和后端拾器安装杆610两端分别设有Z轴驱动组件61和YZ箱组件62，用于带动工件完成在X、Y和Z轴方向上的活动，前端拾器安装杆69末端设有前驱动杆66和前驱动脚组件65，前端拾器安装杆69和后端拾器安装杆610之间设有若干个相互平行的端拾器，机体顶部还设有旋变器614。

如图2和图3所示，前端拾器安装杆69和后端拾器安装杆610上带有多个端拾器的安装座(端拾器也可以是通过副臂形式，然后通过锁紧机构安装在端拾器安装杆上，可参见专利号为201721843350.X的中国专利)。安装座上有气路和电路接口，以提供端拾器所需的信号和动力。

工作时后驱动杆64、后端拾器安装杆610和后从动杆67通过自动耦合装置耦合在一起，前驱动杆66、前端拾器安装杆69和前从动杆68也通过自动耦合装置耦合在一起。换模时，后端拾器安装杆610与后驱动杆64、后从动杆67分离，停靠在机体上的停靠杆611上(停靠杆611上有锁紧装置，详见专利号为201721855636.X的中国专利)。前端拾器安装杆69同理。前端拾器安装杆69和后端拾器安装杆610设有平行设置的两套(可以一套，可以多套)，以方便模具的快速更换。

其功能为：后驱动脚组件63带动后驱动杆64在左右方向上运动，从而带动后端拾器安装杆610和后从动杆67同时运动。同理前驱动脚组件65带动后端拾器安装杆610和后从动杆67在X轴运动。前驱动脚组件65和后驱动脚组件63的驱动速度同步。此为X轴运动。

如图4至图6所示，右侧的YZ箱组件62驱动后驱动脚组件63和前驱动脚组件65在前后方向上做相对运动，左侧的YZ箱组件62驱动两个Z轴驱动组件61在前后方向上做相对运动，从而驱动后驱动杆64，Z轴驱动组件61，后从动杆67整体和前驱动杆66，前端拾器安装杆69，前从动杆68整体进行相对靠近或相对远离。两侧的YZ箱组件62速度保持同步，因此后驱动杆64，Z轴驱动组件61，后从动杆67和前驱动杆66，前端拾器安装杆69，前从动杆68平行。此为Y轴运动。

如图4至图6所示，两侧的Z轴驱动组件61固定在压力立柱上，其带动两侧的YZ箱组件62上下方向上运动，右侧的YZ箱组件62带动后驱动脚组件63、前驱动脚组件65上下运动，然后带动后驱动杆64，前驱动杆66上下运动。左侧的YZ箱组件62带动Z轴驱动组件61，Z轴驱动组件61上下运动，然后带动后从动杆67、前从动杆68上下运动。两侧的YZ箱组件62速度同步。因此后驱动杆64，Z轴驱动组件61，后从动杆67和前驱动杆66，前端拾器安装杆69，前从动杆68上下同步运动。此为Z轴运动。

如图4至图6所示，旋变器614上带有一个编码器，与压力机主轴连接。编码器得到压力机主轴的运动数据，反馈给三次元多工位输送机械手的控制***，控制***控制该输送机械手自动与压力机协调工作。

X，Y，Z三轴的工作顺序为：

Y轴靠近，端拾器拾取工件；

Z轴上升，端拾器把工件从模具内提出来；

X轴前进，端拾器把工件送到下一工位模具位置；

Z轴下降，端拾器把工件放入下一工位模具内；

Y轴远离，端拾器离开工件，退出压力机冲压位置，防止端拾器被压坏；

X轴返回，同时模具冲压，如此不断循环。

X，Y，Z三轴全部采用伺服电机624控制。根据冲压模具的结构、冲压速度、冲压工艺等等来设置X，Y，Z三轴的运动行程、运动速度等等。因此该三次元机械手柔性好、适用广，配合端拾器的设计，能适用几乎所有的模具。

如图7至图9所示，前端拾器安装杆69和后端拾器安装杆610对应的端拾器之间形成若干个用于夹持零件的工位，端拾器均通过安装座固定在前端拾器安装杆69和后端拾器安装杆610上。Z轴驱动组件61包括两块相互平行的安装板621，安装板621之间连接YZ箱组件62，YZ箱组件62通过线性导轨21垂直方向滑移连接在安装板621上，两块安装板621之间还设有用于将其相对固定的主梁623。

如图7至图9所示，主梁623上设有伺服电机624和减速机615，安装板621之间设有滚珠丝杠，减速机615的输出轴通过设于其上的联轴器616驱动滚珠丝杠旋转，主梁623上通过线性导轨21连接有YZ箱组件62。滚珠丝杠通过轴承617连接在主杆和YZ箱组件62上，轴承617与主梁623之间还设有用于定位、连接轴承617的轴承617座。

如图7至图9所示，滚珠丝杠上靠近安装板621侧轴承617的一端设有电磁刹车619，用于在断电后锁紧滚珠丝杠。安装板621上还设有平衡气缸6112，平衡气缸6112的输出轴上固定有浮动接头6113，用以减轻滚珠丝杠的负载，滚珠丝杠负载低时可取消平衡气缸6112。

如图10至图12所示，XY箱组件包括线性导轨21上滑移连接在其上的滑块31，滑块31上分别连接有后驱动脚组件63和前驱动脚组件65，前驱动脚组件65外连接有前驱动杆66，后驱动脚组件63外连接有后驱动杆64。XY箱组件包括控制电机22，控制电机22上连接有减速器23，减速器23的输出轴上通过联轴器616连接有同步带626轮625，XY箱组件上对应设有张紧柱632，张紧柱632上连接有同步带626压板，用以实现Y轴方向的移动。

如图10至图12所示，XY箱组件包括横向导轨641，能够沿水平方向平移，XY箱组件上设有横向电机635和减速仪636，减速仪636的输出轴上设有联轴器616和横向带轮638，Y横向带轮638上设有同步带626，Z箱组件还包括两个相互平行的背轮6310。同步带626一端通过同步带626压板固定，另一端通过同步带626张紧器固定，用以带动工件完成沿X轴方向上的运动。

前端拾器安装杆69、后端拾器安装杆610、端拾器、Z轴驱动组件61和XY箱组件均于机体上设有上下平行的两组。

以上是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种三次元多工位输送机械手，包括机体，其特征在于：所述机体上设有相互平行设置且结构相同的前端拾器安装杆(69)和后端拾器安装杆(610)，前端拾器安装杆(69)和后端拾器安装杆(610)两端分别设有Z轴驱动组件(61)和XY箱组件，用于带动工件完成在X、Y和Z轴方向上的活动，前端拾器安装杆(69)末端设有前驱动杆(66)和前驱动脚组件(65)，后端拾器安装杆(610)末端设有后驱动杆(64)和后驱动脚组件(63)，前端拾器安装杆(69)和后端拾器安装杆(610)之间设有若干个相互平行的端拾器，用以从工件两侧夹持定位工件。

2.根据权利要求1所述的三次元多工位输送机械手，其特征在于：所述前端拾器安装杆(69)和后端拾器安装杆(610)对应的端拾器之间形成若干个用于夹持零件的工位，端拾器均通过安装座固定在前端拾器安装杆(69)和后端拾器安装杆(610)上。

3.根据权利要求1所述的三次元多工位输送机械手，其特征在于：所述Z轴驱动组件(61)包括两块相互平行的安装板(621)，安装板(621)之间连接XY箱组件，XY箱组件通过线性滑轨(622)垂直方向滑移连接在安装板(621)上，两块安装板(621)之间还设有用于将其相对固定的主梁(623)。

4.根据权利要求3所述的三次元多工位输送机械手，其特征在于：所述主梁(623)上设有伺服电机(624)和减速机(615)，安装板(621)之间设有滚珠丝杆(6110)，减速机(615)的输出轴通过设于其上的联轴器(616)驱动滚珠丝杆(6110)旋转，主梁(623)上通过线性滑轨(622)连接有XY箱组件。

5.根据权利要求4所述的三次元多工位输送机械手，其特征在于：所述滚珠丝杆(6110)通过轴承(617)连接在主杆和XY箱组件上，轴承(617)与主梁(623)之间还设有用于定位、连接轴承(617)的轴承(617)座。

6.根据权利要求5所述的三次元多工位输送机械手，其特征在于：所述滚珠丝杆(6110)上靠近安装板(621)侧轴承(617)的一端设有电磁刹车(619)，用于在断电后锁紧滚珠丝杆(6110)。

7.根据权利要求6所述的三次元多工位输送机械手，其特征在于：所述安装板(621)上还设有平衡气缸(6112)，平衡气缸(6112)的输出轴上固定有浮动接头(6113)，用以减轻滚珠丝杆(6110)的负载，滚珠丝杆(6110)负载低时可取消平衡气缸(6112)。

8.根据权利要求1所述的三次元多工位输送机械手，其特征在于：所述前端拾器安装杆(69)、后端拾器安装杆(610)、端拾器、Z轴驱动组件(61)和XY箱组件均于机体上设有上下平行的两组。

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