专利名称：自动移送机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于多工序多冲床冲压件的连续生产技术领域，特别是用 于金属零件在冲床冲压完成后同时将多台冲床上的工件搬运到下一个工位并 自动启动冲床进行下一工艺冲压的自动移送机械手。
背景技术：
目前，公知的金属件冲压是由人工操作冲床，进行手动操作，每一冲床需 配一名操作工人，不同工序之间由人工传递工件，容易造成生产事故，且生产 效率低下。
为了提高冲压效率，目前已经有用于单台冲床的多工序连续冲压技术出
现，如中国专利授权公告号为CN2516291Y公告的"用于冲床的多工序连续冲 模机组"，该机组包括受冲床曲轴带动的上凸模、活动滑块、下凹模滑块、落 料块及冲柄，冲床头上装有一个可作进料器用的斜楔柱，柱的上端固定在上凸 模上，上凸模由冲柄固定在冲床头上，下部装有使下凹模滑块开合的斜楔；上 凸模与活动滑块之间设有一个弹簧间隔层。虽然该机组提高了生产效率，但其 只能针对工件为线形多道工序的产品。
还如中国专利授权公告号为CN2728670Y公告的"冲床多工位自动送料装 置"，该装置包括冲头、下工作台，安装在工作台中部的模具的下扇、驱动装 置；在冲床的下工作台上安装有可横向移动，又能纵向夹持和释放的机械爪。 该装置能够在一台冲床上依次完成多道工序，右边进坯料，左边出成品，工效 得到很大的提高。
但到目前为止，多冲床多工序进行自动移送和自动控制在国内还是空白。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种自动移送机械手，该自动移送 机械手用于金属零件在冲床冲压完成后同时将多台冲床上的工件搬运到下一 个工位并自动启动冲床进行下一工艺冲压，大大提高了效率。
本实用新型所要解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现 自动移送机械手，包括
一可设置在任意两台冲床之间或第一工位冲床前或末工位冲床后的驱动 装置，该驱动装置上设置有一上下升降机构和一安装在上下升降机构上并受上 下升降机构驱动进行上下升降的升降移动工作平台，在升降移动工作平台上设 置有水平移动机构和受水平移动机构驱动进行水平往复运动的水平型臂；所述
升降移动工作平台和水平型臂均向外伸展；
若干设置在两台冲床之间或第一工位冲床前或末工位冲床后的从动装置， 该从动装置接受来自驱动装置的升降移动工作平台和水平型臂，在从动装置上 设置有用于浮动支撑所述升降移动工作平台的浮动支撑机构和驱动升降移动 工作平台上下升降的从动上下升降机构，所述从动上下升降机构通过传动连杆
接受来自驱动装置的动力；
设置在水平型臂上并成间隔排列的载头机构，其中每一台冲床配备两套载 头机构，分别位于对应冲床的两侧；若干固定在所述驱动装置或从动装置侧面的中间工位过渡机构，该中间工 位过渡机构至少包含一工件过渡支撑板和调整工件过渡支撑板上下高度的上 下调节机构以及设置在工件过渡支撑板上用以限制工件位置的限位调整块；
一控制装置，该控制装置通过电路连接并控制所述驱动装置的上下升降机 构水平移动机构动作，还通过电路及检测元件连接并控制各冲床动作。
在本实用新型的驱动装置的升降移动工作平台上还设置有驱动从动装置 动作的齿轮齿条主动机构，其中主动齿条垂直安装在升降移动工作平台上；所 述每一从动装置上的从动上下升降机构为齿轮齿条从动机构，其中从动齿条垂
直安装在升降移动工作平台上，主动齿轮和若干从动齿轮通过传动连杆串接实 现动力传递和同步运动。
在本实用新型中，所述水平型臂通过直线轴承安装在升降移动工作平台上。
在本实用新型中，所述驱动装置上的上下升降机构包括一安装在驱动装置 上的升降伺服电机，安装在驱动装置上的齿轮减速箱，曲柄连杆机构，齿轮减 速箱的输入端与升降伺服电机的电机轴联接，齿轮减雍箱的输出端驱动曲柄连 杆机构的曲柄转动，曲柄连杆机构中的连杆与升降移动工作平台联接。
本实用新型的驱动装置中的水平移动机构包括一安装在升降移动工作平 台上的水平移动伺服电机，由水平移动伺服电机驱动的同步带传动机构，与同 步带传动机构中的从动轮同步转动的水平移动齿轮，与水平移动齿轮啮合并固 定于水平型臂上且带动水平型臂进行水平往复运动的水平齿条。
本实用新型的载头机构包括一安装在水平型臂上的悬臂梁构件和安装在 悬臂梁构件上的用以抓取或释放工件的载头。所述载头为真空吸盘或电磁铁。
所述控制装置包括一电源部分、安装在各冲床上的冲压动作检测传感器、
触摸屏输入及显示设备、PLC程序控制器、定位模块、驱动模块，所述电源部 分给整个控制装置供电，所述定位模块内设置有升降伺服电机和水平移动伺服 电机动作数据，冲压动作检测传感器、触摸屏输入及显示设备与PLC程序控制 器的信号输入端连接，PLC程序控制器与定位模块连接，读写定位模块内的数 据，定位模块向驱动模块发出正向运行脉冲和反向运行脉冲，驱动模块驱动升 降伺服电机和水平移动伺服电机并接受升降伺服电机和水平移动伺服电机反 馈脉冲。
由于采用了如上的技术方案，本实用新型的生产节拍最高可达4S (以6 台冲床为例)，在国内包括台湾地区的同行业中是最高的，能取代人工在各个 冲压工位上进行物料冲压、搬运、上下料等任务。本实用新型的水平型臂将电、 气集中供给，极大简化了结构，采用气缸浮动支撑，上下移动更加平稳。采用 齿轮齿条结构，使左右移动更加可靠。水平型臂与升降移动工作平台之间采用 直线导轨，使左右移动更加平稳快速，极大提高了效率。本实用新型对于冲压 重复性、危险性、节拍高的加工行业，在节约人力劳动成本，提高人工及设备 安全性具有突出的优点。
图1为本实用新型安装在冲压工艺线上的示意图。
图2为本实用新型部分结构示意图。
图3为本实用新型驱动装置的结构示意图。
图4为图3的左视图。
图5为图3的俯视图。
图6为本实用新型所述的上下升降机构示意图。
图7为本实用新型所述的水平移动机构结构示意图。 图8为本实用新型所述的从动装置的结构示意图。 图9为图8的左视图。
图10为本实用新型所述的中间工位过渡机构结构示意图。 图11为图10的左视图。
图12为本实用新型所述的载头机构的结构示意图。
图13为图12的左视图。
图14为图12的俯视图。
图15为本实用新型所述的控制装置的原理框图。
图16为本实用新型所述的控制装置的部分电原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
附图中所示的自动移送机械手为配合六台冲床使用的自动移送机械手。参 看图1和图2，该自动移送机械手包括安装在第三台冲床1与第四台冲床1之 间位置的一套驱动装置2，当然该驱动装置2也可以安装在其它两台冲床之间 或者第一台冲床1的前面或者第六台冲床1的后面。本实用新型将驱动装置2 安置在第三台冲床1与第四台冲床1之间，主要是从整个机械手的平衡去考虑 的。
该自动移送机械手还包括安置在其它两台冲床1之间位置的从动装置3。 一般来说，从动装置3安置在驱动装置2的两边。当然该从动装置3也可以安
装在第一台冲床1的前面或者第六台冲床1的后面。
为了减少水平型臂X轴方向移动的移动距离和对工件进行归正，在六台冲 床1之间又放置了六个中间工位过渡机构4,中间工位过渡机构4位于驱动装 置2或从动装置3侧面加上前面的片料上料工位总共十三个工位。这样整个的 生产由本实用新型自动控制，省去了人工操作，杜绝了安全事故，提高了生产 节拍。
上面的驱动装置2、从动装置3、中间工位过渡机构4均固定在地面上。 参看图3、图4和图5，驱动装置2包括一机架21，在机架21设置有一上
下升降机构和一安装在上下升降机构上并受上下升降机构驱动进行上下升降
的升降移动工作平台22，在升降移动工作平台22上设置有水平移动机构和受 水平移动机构驱动进行水平往复运动的水平型臂23;升降移动工作平台22和 水平型臂23均向外伸展延伸至各个工位上的从动装置3和中间工位过渡机构 4。升降移动工作平台22和水平型臂23可以采用型材结构。
参看图6，驱动装置2上的上下升降机构包括一安装在机架31上的升降伺 服电机24、两级齿轮减速箱25，曲柄连杆机构26，两级齿轮减速箱5的输入 端与升降伺服电机24的电机轴联接，两级齿轮减速箱25的输出端驱动曲柄连 杆机构26的曲柄转动，曲柄连杆机构26中的连杆与升降移动工作平台22联 接。
在升降移动工作平台22上间隔地安装有直线轴承27,水平型臂23安装在 直线轴承27上，这样水平型臂23可以自如地进行水平移动。
参看图7，驱动装置2中的水平移动机构包括一安装在升降移动工作平台 22上的水平移动伺服电机24'，由水平移动伺服电机24'驱动的同步带传动机 构25'，与同步带传动机构25'中的从动轮同步转动的水平移动齿轮25'，与水 平移动齿轮25'啮合并固定于水平型臂23上且带动水平型臂23进行水平往复 运动的水平齿条26'。这样当水平移动伺服电机24'正反向旋转时，通过同步 带传动机构25'驱动水平移动齿轮25'旋转，从而带动水平齿条26'和水平型臂 23水平移动，从而实现工件的水平移送。
为了使整个升降移动工作平台22都能平稳地进行上下升降时，在驱动装 置的升降移动工作平台22上还设置有驱动从动装置23动作的齿轮齿条主动机 构，该齿轮齿条主动机构包括一垂直安装在升降移动工作平台22上的主动齿 条28和安装在机架21上的主动齿轮29，主动齿轮29与主动齿条28啮合。
参看图8和图9，每一从动装置3接受来自驱动装置2的升降移动工作平 台22和水平型臂23，其包括机架21和安装在机架21上的浮动支撑机构和驱 动升降移动工作平台22上下升降的从动上下升降机构。浮动支撑机构为一气 缸32，该气缸32将升降移动工作平台22支撑使其处于浮动状态。从动上下升 降机构为齿轮齿条从动机构，其包括从动齿条33和从动齿轮34，从动齿条33 垂直安装在升降移动工作平台22上，从动齿轮34安装在机架31上，每一从 动装置3的从动齿轮34通过传动连杆35串接起来，实现动力传递和同步运动。 这样当升降移动工作平台22在上下升降机构带动下进行上下升降时，固定在 升降移动工作平台22上的主动齿条28带动主动齿轮29转动，通过传动连杆 35同步带动每一从动装置3的从动齿轮34转动，从动齿轮34又带动从动齿条 33与主动齿条28同步上下升降。从而保证了整个升降移动工作平台22稳定的 上下升降。上述主动齿轮29和主动齿条28以及从动齿轮34、从动齿条33采用钢与 尼龙齿轮副，极大降低了噪音。参看图10和图11，该中间工位过渡机构包括一机架41和安装在机架41 上的导套42、螺母43以及工件过渡支撑板44，在导套42内安装有导柱45， 导柱45的上端通过紧固件与工件过渡支撑板44联接，在螺母43内旋有梯型 螺杆46，梯形螺杆46上端顶住工件过渡支撑板44，旋转梯形螺杆46即可调 节工件过渡支撑板44的上下高度。上述的导套42、导柱45以及螺母43和梯 形螺杆46构成本实用新型所述的上下调节机构。在工件过渡支撑板44上安装 有用以限制工件位置的限位调整块47，将工件位置摆正。参看图12、图13和图14，载头机构包括一通过紧固件安装在水平型臂23 上的悬臂梁构件51和安装在悬臂梁构件51上的用以抓取或释放工件的载头 52。载头52可以采用真空吸盘或电磁铁。采用真空吸盘需要配备真空设备， 真空设备的启动通过控制装置来控制。采用电磁铁需要配备相应的电路，电磁 铁的给电和失电也通过控制装置来控制。参看图15，控制装置包括一电源部分(图中未示出)、安装在各冲床l上 的冲压动作检测传感器(图中未示出)、触摸屏输入及显示设备(图中未示出)、 PLC程序控制器61、定位模块62、驱动模块63，电源部分给整个控制装置供 电，定位模块62内设置有升降伺服电机和水平移动伺服电机动作数据，冲压 动作检测传感器、触摸屏输入及显示设备与PLC程序控制器61的信号输入端 连接，PLC程序控制器61与定位模块62连接，读写定位模块62内的数据，定 位模块62向驱动模块63发出正向运行脉冲和反向运行脉冲，驱动模块63驱 动升降伺服电机和水平移动伺服电机并接受升降伺服电机和水平移动伺服电 机反馈脉冲。上述自动移送机械手在六台冲床1之间安装带十二个载头52、可X轴方向 移动的水平型臂23、 Z轴方向移动的升降移动工作平台22,载头52可用来抓
取/放下工件；其中X轴方向移动、Z轴方向移动的移动和定位通过交流伺服电 机进行驱动来完成的，伺服电机由"可编程控制器(PLC) +定位单元+伺服 放大器"的控制核心进行控制。工件的抓取/放下由载头52完成；工件精确的放到冲床1的模具上之后、 载头52移动到冲床1模具之外，启动冲床l冲压工件，冲床l冲压结束回到 原点，控制装置的冲压动作检测传感器，如行程开关检测到冲床工作结束后， 移动十二个载头52同时抓取六台冲床1模具上工件，放到下工序，往复循环； 整个的生产由控制装置自动控制，省去了人工操作，杜绝了安全事故，提高了 生产节拍。本实用新型的自动移送机械手主要用于多工序不同冲床冲压件连续生 产，工件最大重量不超过3Kg，生产节拍不超过8s (以6台冲床为例)。其最佳 使用状态为工件不超过1Kg，生产节拍为5s (以6台冲床为例)，为6台联动， 班产5000件。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优 点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实 施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神 和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入 要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书 及其等效物界定。
权利要求1、 自动移送机械手，其特征在于，包括:一可设置在任意两台冲床之间或第一工位冲床前或末工位冲床后的驱动 装置，该驱动装置上设置有一上下升降机构和一安装在上下升降机构上并受上 下升降机构驱动进行上下升降的升降移动工作平台，在升降移动工作平台上设置有水平移动机构和受水平移动机构驱动进行水平往复运动的水平型臂；所述 升降移动工作平台和水平型臂均向外伸展；若干设置在两台冲床之间或第一工位冲床前或末工位冲床后的从动装置， 该从动装置接受来自驱动装置的升降移动工作平台和水平型臂，在从动装置上 设置有用于浮动支撑所述升降移动工作平台的浮动支撑机构和驱动升降移动 工作平台上下升降的从动上下升降机构，所述从动上下升降机构通过传动连杆接受来自驱动装置的动力；设置在水平型臂上并成间隔排列的载头机构，其中每一台冲床配备两套载头机构，分别位于对应冲床的两侧；若千固定在所述驱动装置或从动装置侧面的中间工位过渡机构，该中间工 位过渡机构至少包含一工件过渡支撑板和调整工件过渡支撑板上下高度的上 下调节机构以及设置在工件过渡支撑板上用以限制工件位置的限位调整块；一控制装置，该控制装置通过电路连接并控制所述驱动装置的上下升降机 构水平移动机构动作，还通过电路及检测元件连接并控制各冲床动作。
2、 根据权利要求1所述的自动移送机械手，其特征在于，所述驱动装置 的升降移动工作平台上还设置有驱动从动装置动作的齿轮齿条主动机构，其中主动齿条垂直安装在升降移动工作平台上；所述每一从动装置上的从动上下升 降机构为齿轮齿条从动机构，其中从动齿条垂直安装在升降移动工作平台上， 主动齿轮和若千从动齿轮通过传动连杆串接实现动力传递和同步运动。
3、 根据权利要求1所述的自动移送机械手，其特征在于，所述水平型臂通过直线轴承安装在升降移动工作平台上。
4、 根据权利要求1所述的自动移送机械手，其特征在于，所述驱动装置 上的上下升降机构包括一安装在驱动装置上的升降何服电机，安装在驱动装置 上的齿轮减速箱，曲柄连杆机构，齿轮减速箱的输入端与升降伺服电机的电机 轴联接，齿轮减速箱的输出端驱动曲柄连杆机构的曲柄转动，曲柄连杆机构中 的连杆与升降移动工作平台联接。
5、 根据权利要求1所述的自动移送机械手，其特征在于，所述驱动装置中的水平移动机构包括一安装在升降移动工作平台上的水平移动伺服电机，由 水平移动伺服电机驱动的同步带传动机构，与同步带传动机构中的从动轮同步 转动的水平移动齿轮，与水平移动齿轮啮合并固定于水平型臂上且带动水平型 臂进行水平往复运动的水平齿条。
6、 根据权利要求1所述的自动移送机械手，其特征在于，所述载头机构 包括一安装在水平型臂上的悬臂梁构件和安装在悬臂梁构件上的用以抓取或 释放工件的载头。
7、 根据权利要求1所述的自动移送机械手，其特征在于，所述控制装置 包括一电源部分、安装在各冲床上的冲压动作检测传感器、触摸屏输入及显示 设备、PLC程序控制器、定位模块、驱动模块，所述电源部分给整个控制装置 供电，所述定位模块内设置有升降伺服电机和水平移动伺服电机动作数据，冲 压动作检测传感器、触摸屏输入及显示设备与PLC程序控制器的信号输入端连 接，PLC程序控制器与定位模块连接，读写定位模块内的数据，定位模块向驱 动模块发出正向运行脉冲和反向运行脉冲，驱动模块驱动升降伺服电机和水平 移动伺服电机并接受升降伺服电机和水平移动伺服电机反馈脉冲。
8、 根据权利要求1所述的自动移送机械手，其特征在于，所述冲床为六 台，所述驱动装置安装在第三台与第四台冲床之间，所述从动装置安置在驱动 装置2的两边；在六台冲床之间放置了六个中间工位过渡机构，中间工位过渡 机构4位于驱动装置2或从动装置3侧面。
9、 根据权利要求1所述的自动钐送机械手，其特征在于，所述升降移动 工作平台和水平型臂为型材结构。
10、 根据权利要求l所述的自动移送机械手，其特征在于，所述浮动支撑 机构为一气缸，该气缸将升降移动工作平台22支撑使其处于浮动状态。
11、 根据权利要求l所述的自动移送机械手，其特征在于，所述上下调节 机构包括一机架和安装在机架上的导套、螺母，在导套内安装有导柱，导柱的 上端通过紧固件与工件过渡支撑板联接，在螺母内旋有梯型螺杆，梯形螺杆上 端顶住工件过渡支撑板。3
12、根据权利要求6所述的自动移送机械手，其特征在于，所述载头为真 空吸盘载头或电磁铁载头。
专利摘要自动移送机械手，包括控制装置，控制装置控制设置在冲床之间的驱动装置和从动装置，驱动装置和从动装置通过升降移动工作平台和水平型臂带动载头实现X轴方向移动和Z轴方向移动，抓取或放下工件。其中X轴方向移动和Z轴方向移动和定位通过交流伺服电机进行驱动来完成的，伺服电机由控制装置的控制核心进行控制。本实用新型生产节拍(速度)在国内包括台湾地区的同行业中都是最高的(以6台冲床为例，节拍最高可达4s)，能取代人工在各个冲压工位上进行物料冲压、搬运、上下料等任务。该设备对于冲压等重复性、危险性、节拍高的加工行业，在节约人力劳动成本，提高人工及设备安全性。
文档编号B21D43/04GK201036799SQ20072006896
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者躬 李, 燚 王 申请人:上海通彩自动化设备有限公司