专利名称：脚轮支架冲压线自动化机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及脚轮支架冲压线设备技术领域，具体涉及ー种适用于脚轮支架冲压线的自动化机械手。
背景技术：
目前国内的脚轮支架冲压线多是工人手工冲压生产，工人手动上下料冲压不仅生产条件恶劣，而且安全性低，容易疲劳造成生产事故。虽然目前也有ー些的机械手设计用以代替这种动作简单、重复性较大的操作，但是就国内脚轮支架冲压线而言，通用机械手价格昂贵、结构复杂，对于这种简单重复动作而言，显得功能过剩，对操作人员也有比较高的要求，而且脚轮支架因为形状特殊，各个エ位的模具有不同的特点，冲床型腔内活动范围有限，エ件在抓取时要求灵活度大。所以需要设计ー种专门用于脚轮支架自动化冲压生产的 简单可靠的机械手。但目前，专用于脚轮支架自动化冲压生产的机械手在国内领域还是空白。
发明内容
针对以上情况，本发明所要解决的技术问题是，提供脚轮支架冲压线自动化机械手，用于自动完成脚轮支架エ件在各台冲床模具之间上下料和运送，同时要求结构简单、操作方便、成本低廉，本发明通过以下方案来实现。脚轮支架冲压线自动化机械手，包括外壳、结构支架、电气机械手、驱动装置和控制装置，所述的外壳分为上层外壳和下层外売；结构支架包括固定板、导柱、上下底座、上下升降台以及旋转台；电气机械手安装在旋转台上，随旋转台摆动旋转；驱动装置包括第一步进电机和第二步进电机，第一步进电机的自带减速机构安装在上升降台上且电机轴连接旋转台转轴，驱动机械手旋转运动；第二台步进电机安装在下底座上且电机轴连接下升降台上的丝杆实现机械手的升降运动；控制装置包括用于检测机械手旋转角度及升降高度的传感器和用于控制电气机械手、步进电机的可编程控制器。进ー步的，所述外壳分为上层外壳和下层外壳，起到防尘和防屑的作用，其中上层外壳固定在旋转台上，随之旋转，下层外壳安装在底座上，固定不动。进ー步的，所述结构支架主要包括固定板、支承导柱、上下底座、上下升降台以及旋转台组成，固定板通过3根支承导柱固定下底座，下底座通过3根底座导向轴连接上底座；下升降台安装在上下底座之间，上升降台和下升降台通过3根升降台导向轴连接；所述底座导向轴穿过下升降台，所述升降台导向轴穿过上底座，使得上下底座和上下升降台互相交叉支承，使得结构紧凑，且稳定耐用；旋转台通过轴承安装在上升降台上。进ー步的，所述的电气机械手包括伸缩气缸、旋转气缸和气爪，气爪安装在旋转气缸上，旋转气缸连接伸缩气缸，最后伸缩气缸通过型材安装在旋转台上；该电气机械手结构紧凑，能伸入型腔，根据脚轮支架的特殊形状，在各个位置抓取エ件。进ー步的,所述气爪用吸盘代替。
进ー步的，驱动装置包括两台步进电机，分别负责机械手的旋转运动和升降运动；负责旋转运动的第一步进电机安装在上升降台上，电机转轴通过同步带轮和旋转台的转轴相连；负责升降运动的第二步进电机安装在下底座上，电机转轴通过同步带轮连接安装在下升降台上的丝杠；该驱动装置能高精度地自由控制机械手的升降运动和旋转运动，从而辅助电气机械手伸入型腔，到达合适的取送位置，灵活度大。本发明应用时，安装在底座上的电机旋转，带动同步轮以及丝杠转动，从而实现机械手的升降运动。安装在升降台上的电机旋转，带动同步轮和旋转台的转轴转动，可以实现机械臂360度转动。伸缩气缸充气，使得安装其上的旋转气缸、气爪随之水平移动，旋转气缸可以使エ件被夹持后以机械臂为轴作旋转运动。与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果本发明结构简单紧凑、成本较低、方便操作，实现多种运动方式，并具有防尘、防屑功能。机械手控制调节范国大，适用于多种不同尺寸的脚轮支架生产，同时具有4个自由度，能轻易伸入型腔，在有限的活动范围 内实现エ件在各个エ位上取送，完全满足脚轮支架生产中各エ位上模具的不同特点。该机械手能实现多种运动方式，并具有防尘、防屑功能，尤其适用于脚轮支架冲压生产线的自动化改造，能针对冲压线各エ位模具的不同特点，准确伸入冲床型腔，实现エ件的取送，取代工人完成各个エ位上的搬运、上下料等任务。
图Ia为实施方式中脚轮支架冲压线自动化机械手的内部结构图。图Ib和图Ic为第一同步带轮3和第二同步带轮的放大图。图2为图I所示脚轮支架冲压线自动化机械手的侧视图。图3为脚轮支架冲压线自动化机械手的外形图。其中，I为固定板，2为支承导柱X3, 3为第一同步带轮,4为下底座,5为传感器,6为下升降台，7为第一步进电机，8为上底座,9为第二同步带轮,10为上升降台，11为轴承，12为旋转台，13为气爪，14为旋转气缸，15为伸缩气缸，16连接板，17为型材，18为转轴，19为升降台导向轴X3, 20为底座导向轴X3, 21为滚珠丝杆,22为第二步进电机,23为上层外壳，24为下层外壳。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步的说明，但本发明的实施不限于此。如图Ia 图lc、图2，脚轮支架冲压线自动化机械手包括外壳、结构支架、电气机械手、驱动装置和控制装置，所述的外壳分为上层外壳23和下层外壳24，固定板I通过3根支承导柱2固定下底座4，下底座4用3根底座导向轴20连接上底座8。下升降台6安装在上下底座之间，被底座导向轴20穿过，上升降台10通过3根升降台导向轴19连接下升降台6，升降台导向轴19穿过上底座8。下升降台6上装有滚珠丝杆21，下底座上装有步进电机22，步进电机22和滚珠丝杆21通过同步带轮3连接，传感器5安装在上下底座之间检测升降高度。旋转台12连接转轴18，通过轴承11安装在上升降台10上。步进电机7安装在上升降台10上，通过第二同步带轮9连接转轴18。型材17安装在旋转台12上，用连接板16连接伸缩气缸15，旋转气缸14安装在伸缩气缸15上，气爪13安装在旋转气缸14上。机械手拾取エ件时，在电机22的驱动下，第一同步带轮3带动滚珠丝杆21转动，使得下升降台6、上升降台10和旋转台12随之升降。底座导向轴20连接下底座4和上底座8，同时穿过下升降台6，起导向和稳定结构的作用。升降台导向轴19连接下升降台6和上升降台10，同时穿过上底座8，也是导向和稳定结构的作用。升降到指定高度后，电机7驱动同步轮9转动,带动转轴18和旋转台转动,从而实现机械手绕垂直方向的旋转运动。转到指定位置后，伸缩气缸15伸出，进入冲床的型腔内，旋转气缸14转动一定的角度，同时第ニ步进电机22驱动机械手小范围内升降，到达抓取的指定位置后，通过气爪的闭合实现エ件的拾取。针对エ件形状的变化，气爪也可换成吸盘。抓取エ件后，电机22驱动机械手小范围升降，帮助エ件脱摸。然后旋转气缸14转动，伸缩气缸15缩进，最后第一步进电机7驱动机械手旋转离开冲床型腔范围。机械手放置エ件时过程类似，第二步进电机22驱动机械手升降到指定高度，电机7驱动机械手转动到指定角度，伸缩气缸15伸出，旋转气缸14转动一定角度，进入冲床型腔 指定位置，第二步进电机22驱动机械手小范围升降，把机械手送入模具，最后气爪打开エ件落入模具中，机械手离开型腔后冲床进行冲压。
权利要求
1.脚轮支架冲压线自动化机械手，其特征在于包括外壳、结构支架、电气机械手、驱动装置和控制装置，所述的外壳分为上层外壳和下层外壳；结构支架包括固定板、导柱、上下底座、上下升降台以及旋转台；电气机械手安装在旋转台上，随旋转台摆动旋转；驱动装置包括第一步进电机和第二步进电机，第一步进电机(7)的自带减速机构安装在上升降台(10)上且电机轴连接旋转台转轴，驱动机械手旋转运动；第二台步进电机(22)安装在下底座(4)上且电机轴连接下升降台(6)上的丝杆实现机械手的升降运动；控制装置包括用于检测机械手旋转角度及升降高度的传感器和用于控制电气机械手、步进电机的可编程控制器。
2.根据权利要求I所说的脚轮支架冲压线自动化机械手，其特征在于外壳分为上层外壳和下层外壳，其中上层外壳固定在旋转台上，随之旋转，下层外壳安装在底座上，固定不动。
3.根据权利要求I所说的脚轮支架冲压线自动化机械手，其特征在于所述结构支架主要包括固定板、支承导柱、上下底座、上下升降台以及旋转台组成，固定板通过3根支承导柱固定下底座，下底座通过3根底座导向轴连接上底座；下升降台安装在上下底座之间，上升降台和下升降台通过3根升降台导向轴连接；所述底座导向轴穿过下升降台，所述升降台导向轴穿过上底座，使得上下底座和上下升降台互相交叉支承。
4.根据权利要求I所说的脚轮支架冲压线自动化机械手，其特征在于所述的电气机械手包括伸缩气缸、旋转气缸和气爪，气爪安装在旋转气缸上，旋转气缸连接伸缩气缸，最后伸缩气缸通过型材安装在旋转台上。
5.根据权利要求4所说的脚轮支架冲压线自动化机械手，其特征在于所述气爪用吸盘代替。
6.根据权利要求Γ5任一项所述的脚轮支架冲压线自动化机械手，其特征在于驱动装置包括的两台步进电机中，负责旋转运动的第一步进电机安装在上升降台(10)上，电机转轴通过同步带轮和旋转台的转轴相连；负责升降运动的第二步进电机安装在下底座(4)上，电机转轴通过同步带轮连接安装在下升降台(6)上的丝杠。
全文摘要
本发明涉及脚轮支架冲压线自动化机械手，包括外壳、结构支架、电气机械手、驱动装置和控制装置，结构支架包括固定板、导柱、上下底座、上下升降台以及旋转台，上下底座和上下升降台通过导柱交叉支承；电气机械手安装在旋转台上；驱动装置包括两台步进电机，一台安装在升降台上，通过同步带轮连接旋转台转轴，驱动机械手的旋转运动，另一台安装在底座上，通过同步带轮和丝杆连接升降台，实现机械手的升降运动；控制装置包括传感器和可编程控制器。该机械手成本较低，简便稳固，易于操作，能实现多种运动方式，并具有防尘、防屑功能，能针对冲压线各工位模具的不同特点，准确伸入冲床型腔，实现工件的取送，取代工人搬运、上下料等任务。
文档编号B21D43/10GK102848379SQ20121031808
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者刘其洪, 孙远, 谈业明 申请人:华南理工大学