一种多功能冲压机械手的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能冲压机械手，包括固定套筒、上下升降装置、水平旋转装置、水平伸缩装置、手腕旋转装置、取放装置和配电柜；所述的水平旋转装置置于上下升降装置的上端，并与水平伸缩装置连接；所述的水平伸缩装置的前端安装手腕旋转装置及治具；所述的治具包括取放装置和喷油装置。本实用新型通过升降伺服电机带动升降滚珠丝杠转动通过滑板来实现上下升降，配合水平旋转伺服电机带动机器人专用减速机减速机实现旋转，再配合水平伸缩伺服电机带动伸缩滚珠丝杠旋转，配合伸缩臂达到前后伸缩。最后加上手腕旋转伺服电机连接手腕旋转减速机实现治具不同角度的旋转。通过以上的动作调整，实现物料不同位置的精确拿取、搬运和放置。
【专利说明】
一种多功能冲压机械手
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种冲压机床的辅助设备，特别是一种冲压行业所开发的用于物料搬运的冲压机械手。
【背景技术】
[0002]机械手是一种模拟人手操作的自动化设备，它可以按照固定程序抓取、搬运物件或夹持工具完成某些特定的操作。应用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现自动化生产过程，也可在有害环境下进行操作，改善劳动环境，保证工人安全。
[0003]目前，在机械冲压行业中，上下料的方式主要采用人工上下料的方式，导致工作效率低，容易产生工伤事故;也导致产品合格率及统一性相对较低，往往一个冲压车间需要配备大量人员负责上下料的工作。也有采用水平式的送料机构进行上下料工作，但这种方式对模具及生产线的统一性要求较高，灵活、变通性差。
[0004]中国专利CN201520482075.8公开了一种冲压机械手，该机械手包括:竖直单元和水平单元;分别通过竖直单元和水平单元实现了在竖直方向和水平方向上的移动，每个方向上的控制行程可以根据需要进行调整，满足多种工业现场需求；良好的代替了人工取料作业，提高了工作效率的同时，消除了安全隐患。
[0005]但该冲压机械手对于冲压机械设备来说，只有两个轴，所以对物料工件的搬运有很大的局限性，它只能服务于单一的一对一的机器设备上，而冲压工件一般都是需要多次冲压才能最终成型，所以它实现不了工件的传递;而且该冲压机械手是采用气缸作为动力机构，所以很难达到高精度定位，与伺服电机连接丝杠的方式对比精度存在一定的差距。该冲压机械手对自身设备的防护很少，水平单元与竖直单元的导轨均裸露在外，对本身的使用寿命有影响.【实用新型内容】
[0006]为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种既能实现精确定位自动上下料功能，又能实现在冲压前后自动喷油功能的多功能冲压机械手。
[0007]为实现以上目的，本实用新型是通过以下技术方案解决的:一种多功能冲压机械手，包括固定套筒、上下升降装置、水平旋转装置、水平伸缩装置、手腕旋转装置、取放装置和配电柜;所述的固定套筒安装在地面上，通过电缆与配电柜连接;所述的上下升降装置安装于固定套筒内；所述的水平旋转装置置于上下升降装置的上端，并与水平伸缩装置连接；所述的水平伸缩装置的前端安装手腕旋转装置及治具;所述的治具包括取放装置和喷油装置；
[0008]所述的上下升降装置包括升降伺服电机、联轴器、升降滚珠丝杠、升降直线导轨和连接滑板;所述的升降滚珠丝杠的下端通过联轴器与升降伺服电机连接，升降滚珠丝杠通过丝杠螺母与丝杠螺母座螺纹连接，丝杠螺母座再通过螺纹连接滑板，所述的滑板两侧分别与两侧的升降直线导轨通过螺纹连接；
[0009]所述的水平旋转装置包括旋转伺服电机、机器人专用减速机、支柱、减速机固定壳和法兰盘，所述的支柱安装在上下升降装置的滑板上，所述的机器人专用减速机通过减速机固定壳安装在支柱的上端，机器人专用减速机的输出端通过法兰盘与水平伸缩装置连接，输入端与旋转伺服电机用螺钉连接；
[0010]所述的水平伸缩装置包括伸缩伺服电机、伸缩滚珠丝杠和伸缩直线导轨、伸缩臂与伸缩臂连接板;所述的伸缩伺服电机通过联轴器与伸缩滚珠丝杠连接，所述的伸缩滚珠丝杠通过丝杠螺母经螺钉与伸缩臂连接板连接，伸缩臂连接板又通过螺钉与伸缩臂连接；伸缩臂与伸缩直线导轨通过螺钉连接。
[0011 ]所述的手腕旋转装置包括手腕旋转伺服电机和手腕旋转减速机，所述的手腕旋转伺服电机安装在水平伸缩装置内，通过手腕旋转减速机与治具连接。
[0012]进一步地，所述的配电柜内设置有PLC控制系统。
[0013]进一步地，所述的升降伺服电机、旋转伺服电机、伸缩伺服电机和手腕旋转伺服电机通过数据线与PLC控制系统连接。
[0014]进一步地，所述的上下升降装置、水平旋转装置、水平伸缩装置、手腕旋转装置和取放装置通过电缆和数据线与配电柜连接，所述的电缆和数据线均采用隐藏走线形式。
[0015]进一步地，所述的喷油装置通过虹吸管与油盒连接。
[0016]进一步地，所述的升降伺服电机、旋转伺服电机、伸缩伺服电机和手腕旋转伺服电机均为绝对值伺服电机。
[0017]进一步地，所述的升降滚珠丝杠和伸缩滚珠丝杠均为精密级滚珠丝杠。
[0018]进一步地，所述的升降滚珠丝杠密闭安装在上下升降装置的固定套筒内，所述的伸缩滚珠丝杠密闭安装在水平伸缩装置的壳体内。
[0019]本实用新型的主要功能如下:
[0020]本实用新型通过升降伺服电机带动升降滚珠丝杠转动通过滑板来实现上下升降，配合水平旋转伺服电机带动机器人专用减速机减速机实现旋转，再配合水平伸缩伺服电机带动伸缩滚珠丝杠旋转，配合伸缩臂达到前后伸缩。最后加上手腕旋转伺服电机连接手腕旋转减速机实现治具不同角度的旋转。通过以上的动作调整，实现物料不同位置的精确拿取、搬运和放置。
[0021]本实用新型装有冲压用的冲压油及喷油装置，在搬运零件的过中给工件喷油，用于冲压冷却散热。喷油装置是通过虹吸原理将冲压油由油盒内通过气压将冲压油吸到喷嘴处将冲压油喷射到模具或工件表面上。
[0022]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0023]1、本实用新型采用全封闭式结构设计，增强机体刚性，机体更稳固，减少机器抖动，对工作环境要求低，使用寿命长。
[0024]2、本实用新型采用隐藏式走线设计，外观无线缆外漏，安全性增加，整体外观整洁美观。
[0025]3、本实用新型增添的喷油和吹气功能，是专为冲压机床研制的，满足冲压需求，更加实用。
[0026]4、本实用新型各轴均采用绝对值伺服电机，机器人专用减速机以及精密级丝杠作为动力机构，能实现拿取和搬运时更精确的位置定位。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型总体结构示意图。
[0028]图2为上下升降装置结构示意图。
[0029]图3为水平旋转装置结构示意图。
[0030]图4为水平伸缩装置结构示意图。
[0031 ]图5为手腕旋转装置结构示意图。
[0032]图中:1、上下升降装置，2、水平旋转装置，3、水平伸缩装置，4、手腕旋转装置，5、取放装置，6、配电柜，7、喷油装置，8、升降伺服电机，9、升降滚珠丝杠，10、滑板，11、升降直线导轨，12、固定套筒，13、旋转伺服电机，14、机器人专用减速机，15、支柱，16、减速机固定壳，17、法兰盘，18、伸缩滚珠丝杠，19、伸缩伺服电机，20、伸缩直线导轨，21、手腕旋转减速机，22、手腕旋转伺服电机。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合附图对本实用新型【具体实施方式】做详细阐述;如图1-5所示，一种多功能冲压机械手，包括固定套筒12、上下升降装置1、水平旋转装置2、水平伸缩装置3、手腕旋转装置4、取放装置5和配电柜6;所述的固定套筒12安装在地面上，通过电缆与配电柜6连接;所述的上下升降装置I安装于固定套筒12内；所述的水平旋转装置2置于上下升降装置I的上端，并与水平伸缩装置3连接;所述的水平伸缩装置3的前端安装手腕旋转装置4及治具;所述的治具包括取放装置5和喷油装置7;
[0034]所述的上下升降装置I包括升降伺服电机8、联轴器、升降滚珠丝杠9、升降直线导轨11和连接滑板10;所述的升降滚珠丝杠9的下端通过联轴器与升降伺服电机8连接，升降滚珠丝杠9通过丝杠螺母与丝杠螺母座螺纹连接，丝杠螺母座再通过螺纹连接滑板10，所述的滑板10两侧分别与两侧的升降直线导轨11通过螺纹连接；
[0035]所述的水平旋转装置2包括旋转伺服电机13、机器人专用减速机14、支柱15、减速机固定壳16和法兰盘17，所述的支柱15安装在上下升降装置I的滑板10上，所述的机器人专用减速机14通过减速机固定壳16安装在支柱15的上端，机器人专用减速机14的输出端通过法兰盘17与水平伸缩装置3连接，输入端与旋转伺服电机13用螺钉连接；
[0036]所述的水平伸缩装置3包括伸缩伺服电机19、伸缩滚珠丝杠18和伸缩直线导轨20、伸缩臂与伸缩臂连接板;所述的伸缩伺服电机19通过联轴器与伸缩滚珠丝杠18连接，所述的伸缩滚珠丝杠18通过丝杠螺母经螺钉与伸缩臂连接板连接，伸缩臂连接板又通过螺钉与伸缩臂连接;伸缩臂与伸缩直线导轨20通过螺钉连接。
[0037]所述的手腕旋转装置4包括手腕旋转伺服电机22和手腕旋转减速机21，所述的手腕旋转伺服电机22安装在水平伸缩装置3内，通过手腕旋转减速机21与治具连接。
[0038]进一步地，所述的配电柜6内设置有PLC控制系统。
[0039]进一步地，所述的升降伺服电机8、旋转伺服电机13、伸缩伺服电机19和手腕旋转伺服电机22通过数据线与PLC控制系统连接。
[0040]进一步地，所述的上下升降装置1、水平旋转装置2、水平伸缩装置3、手腕旋转装置4和取放装置5通过电缆和数据线与配电柜6连接，所述的电缆和数据线均采用隐藏走线形式。
[0041]进一步地，所述的喷油装置7通过虹吸管与油盒连接。
[0042]进一步地，所述的升降伺服电机8、旋转伺服电机13、伸缩伺服电机19和手腕旋转伺服电机22均为绝对值伺服电机。
[0043]进一步地，所述的升降滚珠丝杠9和伸缩滚珠丝杠18均为精密级滚珠丝杠。
[0044]进一步地，所述的升降滚珠丝杠9密闭安装在上下升降装置I的固定套筒12内，所述的伸缩滚珠丝杠18密闭安装在水平伸缩装置3的壳体内。
[0045]本实用新型的主要功能如下:
[0046]本实用新型通过升降伺服电机8带动升降滚珠丝杠9转动通过滑板10来实现上下升降，配合水平旋转伺服电机13带动机器人专用减速机14减速机实现旋转，再配合水平伸缩伺服电机19带动伸缩滚珠丝杠18旋转，配合伸缩臂达到前后伸缩。最后加上手腕旋转伺服电机22连接手腕旋转减速机21实现治具不同角度的旋转。通过以上的动作调整，实现物料不同位置的精确拿取、搬运和放置。
[0047]本实用新型装有冲压用的冲压油及喷油装置7，在搬运零件的过中给工件喷油，用于冲压冷却散热。喷油装置7是通过虹吸原理将冲压油由油盒内通过气压将冲压油吸到喷嘴处将冲压油喷射到模具或工件表面上。
[0048]本实用新型的工作方法如下:
[0049]1、本实用新型的升降是由图2所示的升降伺服电机8通过联轴器与升降滚珠丝杠9连接传动，由升降直线导轨11和滑板10导向从而实现整体的升降。
[0050]2、图3所示为水平旋转装置2结构图。由旋转伺服电机13连接机器人专用减速机14，机器人专用减速机14上有连接水平伸缩装置3的法兰盘17，从而实现图1中水平伸缩装置3的整体旋转;减速机固定壳16与机器人专用减速机14连接固定。减速机固定壳16与支柱15连接组成整体的结构再与滑板10连接使上下升降装置I与水平旋转装置2连接组合。
[0051]3、图4所示为水平伸缩装置3结构图，水平伸缩装置3的运动方式为伺服电机通过联轴器与伸缩滚珠丝杠18连接组成伸缩的动力机构，伸缩直线导轨20保证是直线运动精度。伸缩臂前端安有手腕旋转伺服电机22及手腕旋转减速机21;手腕旋转减速机21与图1中取放装置5连接来实现前端取放装置5的旋转定位。
[0052]4、本实用新型是通过丝杠机构、机器人专用减速机14的方式来实现冲压机械手的升降、伸缩和旋转，并实现XYZ三个方向和一个旋转角度方向的四轴联动，通过多功能的取放装置5来达到物料工件的搬运取放的目的。而且本实用新型是隐藏式布线，外漏部分没有线缆，整体美观、简洁、实用。通过选用中空式减速机及独特的安装结构克服线缆外漏的情况，使所有线管都隐藏在机体内部，有效防止外界因素使线缆过早老化，破损。水平旋转装置2于上下升降装置I的上端，与市面其他产品不同，这样能有效减少减速机转动惯量与挠度，保证其使用寿命。本实用新型优势为:有效代替人力工作的目的，自动上下料，提高生产效率，降低生产成本，减少工伤事故的发生。
[0053]本实用新型不局限于本实施例，任何在本实用新型披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种多功能冲压机械手，其特征在于:包括固定套筒(12)、上下升降装置(1)、水平旋转装置(2)、水平伸缩装置(3)、手腕旋转装置(4)、取放装置(5)和配电柜(6);所述的固定套筒(12)安装在地面上，通过电缆与配电柜(6)连接;所述的上下升降装置(I)安装于固定套筒(12)内；所述的水平旋转装置(2)置于上下升降装置(I)的上端，并与水平伸缩装置(3)连接;所述的水平伸缩装置(3)的前端安装手腕旋转装置(4)及治具;所述的治具包括取放装置(5)和喷油装置(7); 所述的上下升降装置(I)包括升降伺服电机(8)、联轴器、升降滚珠丝杠(9)、升降直线导轨(11)和连接滑板(10);所述的升降滚珠丝杠(9)的下端通过联轴器与升降伺服电机(8)连接，升降滚珠丝杠(9)通过丝杠螺母与丝杠螺母座螺纹连接，丝杠螺母座再通过螺纹连接滑板(10)，所述的滑板(10)两侧分别与两侧的升降直线导轨(11)通过螺纹连接； 所述的水平旋转装置(2)包括旋转伺服电机(13)、机器人专用减速机(14)、支柱(15)、减速机固定壳(16)和法兰盘(17)，所述的支柱(15)安装在上下升降装置(I)的滑板(10)上，所述的机器人专用减速机(14)通过减速机固定壳(16)安装在支柱(15)的上端，机器人专用减速机(14)的输出端通过法兰盘(17)与水平伸缩装置(3)连接，输入端与旋转伺服电机(13)用螺钉连接； 所述的水平伸缩装置(3)包括伸缩伺服电机(19)、伸缩滚珠丝杠(18)和伸缩直线导轨(20)、伸缩臂与伸缩臂连接板;所述的伸缩伺服电机(19)通过联轴器与伸缩滚珠丝杠(18)连接，所述的伸缩滚珠丝杠(18)通过丝杠螺母经螺钉与伸缩臂连接板连接，伸缩臂连接板又通过螺钉与伸缩臂连接;伸缩臂与伸缩直线导轨(20)通过螺钉连接； 所述的手腕旋转装置(4)包括手腕旋转伺服电机(22)和手腕旋转减速机(21)，所述的手腕旋转伺服电机(22)安装在水平伸缩装置(3)内，通过手腕旋转减速机(21)与治具连接。2.—种如权利要求1所述的多功能冲压机械手，其特征在于:所述的配电柜(6)内设置有PLC控制系统。3.—种如权利要求1所述的多功能冲压机械手，其特征在于:所述的升降伺服电机(8)、旋转伺服电机(13)、伸缩伺服电机(19)和手腕旋转伺服电机(22)通过数据线与PLC控制系统连接。4.一种如权利要求1所述的多功能冲压机械手，其特征在于:所述的上下升降装置(1)、水平旋转装置(2)、水平伸缩装置(3)、手腕旋转装置(4)和取放装置(5)通过电缆和数据线与配电柜(6)连接，所述的电缆和数据线均采用隐藏走线形式。5.—种如权利要求1所述的多功能冲压机械手，其特征在于:所述的喷油装置(7)通过虹吸管与油盒连接。6.—种如权利要求1所述的多功能冲压机械手，其特征在于:所述的升降伺服电机(8)、旋转伺服电机(13)、伸缩伺服电机(19)和手腕旋转伺服电机(22)均为绝对值伺服电机。7.—种如权利要求1所述的多功能冲压机械手，其特征在于:所述的升降滚珠丝杠(9)和伸缩滚珠丝杠(18)均为精密级滚珠丝杠。8.—种如权利要求1所述的多功能冲压机械手，其特征在于:所述的升降滚珠丝杠(9)密闭安装在上下升降装置(I)的固定套筒(12)内，所述的伸缩滚珠丝杠(18)密闭安装在水平伸缩装置(3)的壳体内。
【文档编号】B25J9/12GK205521404SQ201620232661
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】胡羽飞, 宋业鑫, 卢雷, 李耀东, 李斌, 胡羽东
【申请人】大连阳迪科技有限公司