专利名称：基于多关节机器人的锻压工业用多工位步进送料方法
技术领域：
本发明涉及一种多工位步进送料方法，尤其是一种基于多关节机器人的锻压工业用多工位步进送料方法，属于锻压机械自动化装备技术领域。
背景技术：
目前世界锻造行业中，生产效率已经是企业市场竞争力的核心因素，为了提高生产效率，采用步进式机械手(又称步进梁机械手)送料的自动化多工位锻压生产方式正在得到广泛应用。越来越多汽车、航天航空、机械等领域的自动化多工位锻压生产线，采用步进式机械手在多个成形工位间输送工件，实现同一台压力机的一次行程同时完成多道成形工序，生产效率得到了极大提高。以步进式机械手在汽车同步器锥齿轮的自动化热精锻生产过程中的应用为例初始棒料经过感应加热炉加热到始锻温度，由传送带送至热模锻压力机预定位置，步进式机械手的两只梁状臂上按送料工步距离布置有第1位至第4位共4 个夹抓，由步进式机械手的第1位夹抓夹持热态棒料，放置在压力机的镦粗工位上，与此同时，步进式机械手的第2、3位夹抓夹持相应前一工位的锻件，放置在预锻齿坯、终锻齿形工位上进行成形，第4位夹抓将终锻齿形工位上的最终锻件成品夹持放置在连接至料箱的传送带上，上述动作在同一台压力机的一次行程过程中同时完成。这种步进式机械手一般分为机械驱动式、液压驱动式和伺服驱动式三种，目前几乎成为了世界上多工位模锻压力机或多工位金属挤压机的标准配备。机械驱动式步进式机械手由压力机的曲柄通过杆系传动机构提供，步进梁两端安装在压力机的侧立柱上，其优点是结构简单、送料精度高、能耗低， 缺点是其X、Y、Z三个方向的送料步距几乎固定不可调，工作时间久后容易因磨损导致送料精度降低；液压驱动式步进梁采用液压驱动，驱动部分在压力机侧窗口两侧，优点是动力与压力机分开，缺点是液压系统工作稳定性较差，响应速度较慢，而且密封件易漏油，液压系统受温度等环境因素制约较大，并且出现故障时比较难以查找到根源；伺服驱动式步进式机械手，是当前世界上最新的第三代步进式机械手，采用六个以上的伺服电机分布在两只步进梁的一侧或两侧，共同控制运动，可以通过编程调节送料步距以适应不同产品的生产， 但也存在缺点，例如作为动力的伺服电机需要分布在压力机两侧，使得步进梁需要横跨压力机两侧，不但梁的长度长、重量大，结构也复杂，造成步进式机械手的维护维修工作量大， 电能消耗大，虽然通过编程能够实现送料步距可调，担受导轨长度的限制，也只能进行几种形状接近品种锻件的输送，生产的柔性度低。此外，上述三种步进式机械手受横跨压力机两侧的梁式结构制约，在生产过程中如需更换模架，需要至少拆除一侧的步进梁才能将模架移出压力机工作台，造成换模工作量大幅度增加。所以在工业应用中，上述三类步进式机械手在压力机上安装调试好后，一般都仅用于一种规格锻件的生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有步进式机械手送料方法的不足，提供一种可以实现柔性化生产，能够应用于多种规格锻件自动化生产的多工位步进送料方法，并且更换模架、模芯时无需拆卸步进梁任何结构，有效降低工人劳动强度。本发明的技术方案是采用两台具有5或6个旋转轴的多关节机器人，在两台机器人的机械臂末端分别固定两个运动梁，两个运动梁上装有一一对应的两组带缓冲机构的夹抓，夹爪数量可以按需要增减，同时可在运动梁上沿送料方向自由调整夹爪间距，通过多关节机器人的伺服控制系统设定空间运动轨迹，使两个运动梁同步在X、Y、Z三个方向组合运动，由两组夹抓夹紧和放松锻件，实现在多个工位之间锻件的输送。由于驱动力在运动梁的中间，不但运动梁的结构大大简化，如果工位数较少时，还可以更换长度较短的运动梁，减少了梁在夹紧载荷作用下的弹性变形量，提高了锻件重复定位精度。采用上述技术方案，可以轻松实现运动梁在X、Y、Z三个方向任何一个或多个运动步距的大幅度调节。当需要生产不同规格的锻件产品时，根据需要更换夹抓的形状、位置和数量，并通过多关节机器人自带的伺服控制系统更改机器人运动轨迹即可实现快速、稳定的转产；当需要更换模架时，控制机器人的多关节臂移开即可让开空间，轻松更换模架；当工位数和送料步距变化较大时，甚至还可以更换不同长度的运动梁。实际应用情况证明，相对于锻压工业用普通步进式机械手，在几乎不增加制造成本的前提下，本发明简化了传统步进式机械手的结构，提高了锻件的重复定位精度，实现了重量更大、规格更多的锻件产品的多工位输送，使自动化锻压生产线的柔性得到了提升。
附图为本发明示意图。图中，1为多关节机器人，2为运动梁，3为带缓冲机构的夹抓，4为模架，5为压力机工作台，6为压力机滑块，7为输送带，8为可编程控制系统操作台， 9为初始坯料。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例进一步说明
具体实施例方式
如附图所示的三工位自动化锻压过程，两台多关节机器人1布置在压力机的前后两侧，两只运动梁2安装在多关节机器人1的多关节臂末端，四只带缓冲机构的夹抓3安装在两个运动梁2上，其间距等于送料步距，多关节机器人1通过数据线与可编程控制系统操作台6相连。通过可编程控制系统操作台6，设定多关节机器人1的运动轨迹，使运动梁2在运动中始终保持水平状态，运动梁2的水平X方向移动距离等于送料步距，水平Y方向移动距离保证四只带缓冲机构的夹抓3可以夹紧与放松锻件，垂直Z方向移动距离等于锻件的抬升与放下距离。模架4固定在压力机工作台5上，所示的A、B、C三个工位，A为镦粗，B 为预锻，C为终锻。锻件产品生产开始时，压力机滑块6上行打开，两个多关节机器人1同时带动两只运动梁2，沿X、Y、Z三个方向组合运动，使夹抓3的第一对夹爪抓紧初始坯料9 放置在工位A上后，松开夹爪3并将运动梁2撤至模架4外侧，压力机滑块6下行，打击锻件之后上行打开；两个多关节机器人1带动两只运动梁2，沿X、Y、Z三个方向组合运动，使夹抓3的第一对夹爪抓紧初始坯料9放置在工位A上，第二对夹爪抓紧工位A镦粗后的锻件放置在工位B上，开夹爪3并将运动梁2撤至模架4外侧，压力机滑块6下行，打击锻件之后上行打开；两个多关节机器人1带动两只运动梁2，沿X、Y、Z三个方向组合运动，使夹抓3的第一对夹爪抓紧初始坯料9放置在工位A上，第二对夹爪抓紧工位A镦粗后的锻件放置在工位B上，第三对夹爪抓紧工位B预锻后的锻件放置在工位C上，松开夹爪3并将运动梁2撤至模架4外侧，压力机滑块6下行，打击锻件之后上行打开；两个多关节机器人1 带动两只运动梁2，沿X、Y、Z三个方向组合运动，使夹抓3的第一对夹爪抓紧初始坯料9放置在工位A上，第二对夹爪抓紧工位A镦粗后的锻件放置在工位B上，第三对夹爪抓紧工位 B预锻后的锻件放置在工位C上，第四对夹爪抓紧工位C终锻后的锻件放置在模架外的输送带7上，松开夹爪3并将运动梁2撤至模架4外侧，压力机滑块6下行，打击锻件之后上行打开。如上所述循环往复运动。当需要更换模架、模芯与锻件产品时，控制多关节机器人 1的多关节臂移开即可让开空间，更换模架4，按新模架的工位数调整夹抓3的数量，按新产品的送料步距调整夹爪3的间距，通过可编程控制系统操作台6，新设定或调用存储的多关节机器人1的运动轨迹，完成调整并开始新产品的自动化锻造生产。
权利要求
1.基于多关节机器人的锻压工业用多工位步进送料方法，其特征是采用两台具有5 或6个旋转轴的多关节机器人，在两台机器人的机械臂末端分别固定两个运动梁，两个运动梁上装有一一对应的两组夹抓，通过多关节机器人使两个运动梁在X、Y、Z三个方向组合运动，由两组夹抓夹紧和放松锻件，实现在多个工位之间锻件的输送。
2.根据权利要求1所述的基于多关节机器人的锻压工业用多工位步进送料方法，其特征是所述的运动梁可以是空心梁，也可以是实心梁，运动梁可以根据长度实际需要更换。
3.根据权利要求1所述的基于多关节机器人的锻压工业用多工位步进送料方法，其特征是所述的两个运动梁在X、Y、Z三个方向的组合运动是同步的，其运动轨迹是通过多关节机器人的伺服控制系统设定的，两个运动梁在空间运动时始终保持水平状态。
4.根据权利要求1所述的基于多关节机器人的锻压工业用多工位步进送料方法，其特征是所述的两组夹爪可在运动梁上沿送料方向自由调整间距，夹爪的数量可以按需要增加或减少。
全文摘要
本发明提供了一种基于多关节机器人的锻压工业用多工位步进送料方法，属于锻压机械自动化装备技术领域。本发明在两台具有5或6个旋转轴的多关节机器人的机械臂末端分别固定两个运动梁，两个运动梁上装有一一对应的两组带缓冲机构的夹抓，夹爪数量可以按需要增减，同时可在运动梁上沿送料方向自由调整夹爪间距，通过多关节机器人的伺服控制系统设定空间运动轨迹，使两个运动梁同步在X、Y、Z三个方向组合运动，由两组夹抓夹紧和放松锻件，实现在多个工位之间锻件的输送。本发明简化了传统步进式机械手的结构，提高了锻件的重复定位精度，实现了重量更大、规格更多的锻件产品的多工位输送，使自动化锻压生产线的柔性得到了提升。
文档编号B25J15/10GK102335714SQ20111030121
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者朱卫东, 边翊, 钟志平 申请人:北京机电研究所