数控机床用上下料工业机器人及其柔性自动化加工单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控机床的自动化加工技术领域，特别涉及一种数控机床用上下料工业机器人及其柔性自动化加工单元。
【背景技术】
[0002]工业机器人作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。随着我国市场上的人工费用越来越贵，促使企业的自动化水平不断提高，自动化市场越来越广阔，工业机器人的应用自然也是越来越广阔。随着市场的广度增加，对市场的细分越加细化，在数控机床的加工过程中，机械手的使用也越来越多，目前常用六轴工业机器人，但其设备结构复杂、操作繁琐，设备成本也高，不利于零件加工成本的控制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本较低、操作简单方便的数控机床用上下料工业机器人。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种带有上述数控机床用上下料工业机器人的自动化加工单元。
[0005]本发明的技术方案为:一种数控机床用上下料工业机器人，包括第一转动单元、第二转动单元、平移单元和末端执行器，第一转动单元带动末端执行器在纵向平面内来回转动，第二转动单元带动末端执行器在横向平面内来回转动，平移单元带动末端执行器在纵向上进行上下移动。
[0006]所述上下料工业机器人还包括基座和箱体，第一转动单元设于基座中，第二转动单元和平移单元分别设于箱体中，末端执行器设于箱体上方。
[0007]所述第一转动单元包括依次连接的一轴电机、第一同步带组件和一轴减速器，一轴电机和第一同步带组件设于基座内，一轴减速器的输出端与箱体外壁连接；第一转动单元带动箱体、第二转动单元、平移单元和末端执行器进行回转运动。其中，一轴电机通过第一同步带组件和一轴减速器驱动相应的旋转轴转动，从而带动第一转动单元带动箱体、第二转动单元、平移单元和末端执行器进行回转运动。一轴减速器使用RV减速器，并且RV减速器倒装，即输出盘连接底座，针齿壳连接箱体，输入齿轮使用空心结构，第二转动单元和平移单元对应的电机线可以通过一轴减速器进入箱体，连接到相应的电机。此结构使整体结构简单，第二转动单元和平移单元对应的电机线长度最短，且在机器人运动时不会有纠缠的问题。
[0008]所述平移单元包括二轴电机、第二同步带组件和滚珠丝杠，二轴电机通过第二同步带组件与滚珠丝杠一端连接，滚珠丝杠另一端与末端执行器连接，滚珠丝杠设于箱体内，二轴电机和第二同步带组件设于箱体下方；平移单元带动末端执行器进行上下平移。其中，二轴电机通过第二同步带组件带动丝杠旋转，通过丝杠上的丝杠螺母带动末端执行器进行上下移动。结合滚动花键，直线移动时滚动花键内部的滚珠滚动，与箱体中固定部件的摩擦力很小，从而可以使运动更顺畅，润滑也更简单，使用寿命更长。平移单元中，其传动采用滚珠丝杠传动，其移动部件在箱体的位置有一个起导向与支撑作用的滑动轴承，整体多点支撑，使结构稳固而可靠。
[0009]所述第二转动单元包括三轴电机、第三同步带组件、三轴减速器和滚动花键，三轴电机、第三同步带组件和三轴减速器依次连接，三轴电机和第三同步带组件设于箱体下方，三轴减速器设于箱体内，三轴减速器的输出端连接滚动花键的外花键部分，滚动花键的内花键部分设于末端执行器中；第二转动单元带动末端执行器进行回转运动。其中，三轴电机通过第三同步带带动三轴减速器输入齿轮转动，输入齿轮运动传入行星齿轮带动减速器转动，减速器输出端带动整个末端执行器的小臂转动。三轴减速器也使用RV减速器，并且RV减速器倒装，即三轴减速器的输出盘连接固定端(一般情况下，RV减速器中的输出盘常作为输出端，此处倒装，输出盘作为固定端)，针齿壳连接输出端，输入齿轮中空，从而使三轴减速器中空，可以在中间通过丝杠轴。
[0010]所述末端执行器包括第一回转气缸、第二回转气缸和2个气动爪手，2个气动爪手顶部与第一回转气缸连接，第一回转气缸顶部设置第二回转气缸；其中，第一回转气缸可以进行180°固定回转，从而驱动2个气动爪手相互调换位置，第二回转气缸一样可以进行180°固定回转，从而改变2个气动爪手的朝向。
[0011]所述末端执行器还包括小臂和横臂，小臂与横臂之间呈L形连接，小臂深入箱体内，并与第二转动单元和平移单元连接，横臂末端与第一回转气缸和第二回转气缸连接。
[0012]所述小臂和横臂的连接处通过侧面开口的圆柱件连接，圆柱件侧面开口并通过锁紧螺丝锁紧固定。
[0013]本发明一种带有上述数控机床用上下料工业机器人的柔性自动化加工单元，包括数控机床、料仓和上下料工业机器人，料仓设于数控机床一侧，上下料工业机器人设于料仓一侧，通过上下料工业机器人的末端执行器将工件来回运送于料仓和数控机床之间。在电控箱的控制下，通过上下料工业机器人的运行，其末端执行器来回于料仓和数控机床之间，实现循环供料以及将加工好的物料取出，自动完成相应零件(最典型为轴类、盘类零件)的加工。
[0014]作为一种优选方案，所述数控机床的数量为I台或2台。
[0015]本发明相对于现有技术，具有以下有益效果:
[0016]本数控机床用上下料工业机器人与传统的六轴工业机器人相比较，机器人的三个伺服轴分别由三个独立的伺服电机控制，其结构得到简化，操作简单方便，占用空间小，制作成本也低，具有较高的实用价值和较好的应用前景。
[0017]将本数控机床用上下料工业机器人应用于数控机床上，结合料仓，可形成自动化加工单元，实现循环供料以及将加工好的物料取出，自动完成相应零件(最典型为轴类、盘类零件)的加工，可减少人工操作，加工效率较高。
【附图说明】
[0018]图1为本数控机床用上下料工业机器人的原理示意图。
[0019]图2为本数控机床用上下料工业机器人的结构示意图。
[0020]图3为图2的A方向视图。
[0021]图4为自动化加工单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0023]实施例1
[0024]本实施例一种柔性自动化加工单元，如图4所示，包括数控机床16、料仓17和上下料工业机器人18，料仓设于数控机床一侧，上下料工业机器人设于料仓一侧，通过上下料工业机器人的末端执行器将工件来回运送于料仓和数控机床之间。在电控箱的控制下，通过上下料工业机器人的运行，其末端执行器来回于料仓和数控机床之间，实现循环供料以及将加工好的物料取出，自动完成相应零件(最典型为轴类、盘类零件)的加工。
[0025]其中，上下料工业机器人如图1?3所示，包括第一转动单元、第二转动单元、平移单元、末端执行器、基座和箱体，第一转动单元带动末端执行器在纵向平面内来回转动，第二转动单元带动末端执行器在横向平面内来回转动，平移单元带动末端执行器在纵向上进行上下移动，第一转动单元设于基座中，第二转动单元和平移单元分别设于箱体中，末端执行器设于箱体上方。
[0026]其中，第一转动单元包括依次连接的一轴电机15、第一同步带组件14和一轴减速器13，一轴电机和第一同步带组件设于基座I内，一轴减速器的输出端与箱体7的外壁连接；第一转动单元带动箱体、第二转动单元、平移单元和末端执行器进行回转运动。其中，一轴电机通过第一同步带组件和一轴减速器驱动相应的旋转轴转动，从而带动第一转动单元带动箱体、第二转动单元、平移单元和末端执行器进行回转运动。一轴减速器使用RV减速器，并且RV减速器倒装，即输出盘连接底座，针齿壳连接箱体，输入齿轮使用空心结构，第二转动单元和平移单元对应的电机线可以通过一轴减速器进入箱体，连接到相应的电机。此结构使整体结构简单，第二转动单元和平移单元对应的电机线长度最短，且在机器人运动时不会有纠缠的问题。
[0027]平移单元包括二轴电机5、第二同步带组件3和滚珠丝杠8，二轴电机通过第二同步带组件与滚珠丝杠一端连接，滚珠丝杠另一