一种双臂式全自动上下料装置制造方法
【专利摘要】一种双臂式全自动上下料装置，主要包括双臂式自动机械手机构和料框自动输送机构。其特征是：双臂式自动机械手机构由气动夹爪、机械臂、电机、机械臂机架等组成，实现双机械手结构。通过电机驱动双机械手同步移动及气动夹爪动作，实现机械手垂向移动及对零件的抓取和放置，分别执行零件的上下料动作；料框自动输送机构主要由料框、料框输送机架、升降气缸、Y向电机与齿轮齿条传动组件、升降导轨等组成。通过升降气缸和Y向电机与齿轮齿条传动组件的作用，实现待工作框、上料框和下料框的同步移动和依次转换，从而实现生产过程全自动上下料功能，大大缩短了零件上下料的时间，提高生产效率，特别适用于大批量零件的自动化加工。
【专利说明】一种双臂式全自动上下料装置 所属【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种全自动上下料装置，具体为一种双臂式全自动上下料装置。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的进步，科学技术也获得了空前的提高，机械制造工业作为提升国 家综合国力的基础行业也得到了长足的发展，各种类型的制造设备的广泛应用已经完全取 代了过去手工作坊式的简单生产，其中尤其是数控制造设备的应用变得日趋广泛和普遍起 来，如此不但可以提高生产效率，也极大的减轻了从业人员的劳动强度，同时也大大的提升 了产品的加工质量，但是这只是工业自动化的一个开始，随着机械制造工业自动化程度的 不断提升，很多以前依赖人工完成的机械加工已经逐步被机器人代替，特别是单臂式机械 手在数控加工领域的广泛应用，使加工过程的自动上下料成为了可能，但是单臂式机械手 也有其局限性，如不能同时完成多个动作，不能同时放料和取料，影响了节拍等；同时，现有 的自动上下料装置在补料过程还是存在很多人工环节，没有料框的自动输送环节，对自动 化程度和生产效率的提高有影响。
【发明内容】
[0003] 针对上述情况，本发明提供一种双臂式全自动上下料装置，它复合了料框自动输 送机构和双臂式自动机械手，两个机械手可以同时分别执行零件的上下料动作，大大缩短 了零件上下料的时间，提高生产效率；同时，料框自动输送机构可根据加工进程自动实现料 框的移动和准确定位，且取料结束后的上料框自动转为下料框；在加工过程中，操作者只需 将待加工零件料框放置到输送架上，将已加工好的零件料框从输送架卸下即可，实现了全 自动上、下料功能，提高了效率，也降低了成本。通过本自动上下料装置和加工中心的柔性 联接，实现了零件从上料--夹紧--加工--清理--下料--清理夹具--第二次上 料等加工工序的自动重复循环，最大限度的减少人工成本和管理成本，也大大的提高了零 件加工质量，规范了加工工序，实现了多道加工工序的无缝连接，提高了生产效率。随着社 会的飞速发展，科学技术的不断进步，这种集自动化、智能化、柔性化于一体，又能结合制造 产业本身特点，解决企业实际问题的发展模式已经成为了现代工业发展的必然趋势。
[0004] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：双臂式全自动上下料装置主要包 括双臂式自动机械手机构、料框自动输送机构两大部分。双臂式自动机械手机构主要由气 动夹爪I、Z1机械臂、Z1电机组件、Z1向传动机构、X向电机组件、Z2机械臂、Z2向传动机 构、Z2电机组件、X向传动机构、X向滑座、X向导轨、气动夹爪II、机械臂机架、Z1向导轨、 Z向齿轮、X向齿条、Z2向导轨组成。料框自动输送机构由料框、地脚、料框输送机架、升降 气缸、滚轮组件、固定板、定位块、移动板、Y向直线导轨、Y向滑座、Y向电机与齿轮齿条传动 组件、升降导轨组成。
[0005] 在料框自动输送机构中，料框由移动板驱动，固定板定位；移动板和固定板均由升 降气缸驱动并沿两侧升降导轨作升降运动，移动板的Y向（横向）运动由Y向电机与齿轮 齿条传动组件来实现，米用Y向直线导轨导向。双臂式自动机械手机构的运动方向分为X 向（纵向）和Ζ1 (垂向I)、Ζ2(垂向II)三个方向，其中X向运动通过X向电机组件、X向 传动机械和X向导轨来完成，其作用是实现双臂机械手的整体纵向移动；Ζ1、Ζ2向运动分别 通过Ζ1电机组件、Ζ2电机组件、Ζ1向传动机构、Ζ2向传动机构、Ζ1向导轨、Ζ2向导轨完成， 分别实现机械手I、机械手Π 的垂向运动。在Ζ1机械臂、Ζ2机械臂的下端部分别安装有气 动夹爪I、气动夹爪II，通过X向运动和Zl、Ζ2向运动，实现机械手I将待加工零件从上料 框取出并转移至加工位置、机械手Π 将已加工零件从加工位置取出并转移至下料框，从而 实现加工过程的全自动上下料功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1为双臂式全自动上下料装置主视图。
[0007] 图2为双臂式全自动上下料装置左视图。
[0008] 图3为双臂式全自动上下料装置俯视图。
[0009] 图4为双臂式全自动上下料机装置（去掉双臂式自动机械手机构）左视图。
[0010] 图中：1、气动夹爪I ;2、Ζ1机械臂；3、Ζ1电机组件；4、Ζ1向传动机构；5、Χ向电机 组件；6、Ζ2机械臂；7、Ζ2向传动机构；8、Ζ2电机组件；9、X向传动机构；10、X向滑座；11、 X向导轨；12、气动夹爪II ;13、机械臂机架；14、料框；15、Ζ1向导轨；16、Ζ向齿轮；17、Χ向 齿条；18、Ζ2向导轨；19、地脚；20、料框输送机架；21、升降气缸I ;22、升降导轨I ;23、滚轮 组件；24、固定板；25、定位块；26、移动板；27、Υ向直线导轨；28、Υ向滑座；29、Υ向电机与 齿轮齿条传动组件；30、升降导轨II ;31、升降气缸II。 具体实施方案
[0011] 气动夹爪II固定安装在Ζ1机械臂2的下方，Ζ1机械臂2与Ζ1向导轨15固定连 接，Ζ1向导轨15的滑块固定安装在X向滑座10的左后面上，使Ζ1机械臂2可相对于X向 滑座10上下移动；Ζ1电机组件3固定安装在X向滑座10的左前面上，Ζ1向传动机构4中 的齿条固定安装在Ζ1机械臂2上，Ζ1向传动机构4中的齿轮固定联接在Ζ1电机组件3的 输出轴上；X向电机组件5固定安装在机械臂机架13上；Ζ2向传动机构7中的齿条固定安 装在Ζ2机械臂6上，Ζ2向传动机构7中的齿轮固定联接在Ζ2电机组件8的输出轴上；Ζ2 电机组件8固定安装在X向滑座10的右前面上；Ζ2向导轨18固定安装在Ζ2机械臂6上， Ζ2向导轨18的滑块固定安装在X向滑座10的右后面上，使Ζ2机械臂6可相对于X向滑座 10上下移动；X向传动机构9的齿轮固定联接在X向电机组件5的输出轴上，X向滑座10 固定安装在X向导轨11的滑块上，X向导轨11固定安装在机械臂机架13上，使X向滑座 10可相对于机械臂机架13移动；气动夹爪1112固定安装在Ζ2机械臂6上；机械臂机架13 固定安装在地基上；其中，气动夹爪Ι1、Ζ1机械臂2、Ζ1向传动机构4、Ζ1向导轨15组成一 个机械手Ι，Ζ2机械臂6、Ζ2向传动机构7、气动夹爪ΙΙ12、Ζ2向导轨18组成另一个机械手 II。以上组成双臂式自动机械手机构。
[0012] 地脚19安装在地基上，料框输送机架20固定安装在地脚19上，形成一个基础平 台；升降气缸121安装在料框输送机架20内侧支架上，其活塞杆与固定板24固定联接；升 降导轨122安装在料框输送架20的内侧面，升降导轨122的滑块与固定板24固定联接，使 固定板24可相对于料框输送机架20上下移动；若干个滚轮组件23分两排固定安装于料框 输送机架20上；若干个料框14放置于滚轮组件23上，并分别由定位块25限位；若干个定 位块25等距安装在固定板24上；上部带有与料框14间隔等距的齿状固定块的移动板26 固定安装在升降导轨1130的滑块上，Y向直线导轨27固定安装在料框输送机架20上，Y向 滑座28安装在Y向直线导轨27的滑块上，Y向电机与齿轮齿条组件29安装在料框输送机 架20的侧面，其传动组件中的齿条与Y向滑座28固定联接；升降导轨1130固定安装在Y 向滑座28上，升降气缸1131固定安装在Y向滑座28上，其活塞杆与移动板26固定联接。 以上组成了料框自动输送机构。
[0013] 按X、Y向运动轴相互垂直的关系，机械臂机架13跨过料框输送机架20并相互成 垂直位置关系。
[0014] 工作时，通过程序控制，当零件加工完成后，Z1电机组件3通过Z1向传动机构4驱 动Z1机械臂2连同气动夹爪II沿着Z1向导轨15下降，抓取已加工零件，再上升到规定位 置，与此同时，机床工作台移动至机械手I的下方，按相同的方式，Z2电机组件8驱动机械 手II下降，将待加工零件放置至工作台夹具上，然后上升至规定位置；X向电机组件5驱动 X向传动机构9,带动X向滑座10连同机械手I、机械手II往回移动至料框14的正上方。 Z1电机组件3、Z2电机组件8分别驱动机械手I、机械手II下降，分别完成机械手I将已 加工零件放置下料框，机械手II将新的待加工零件从上料框取出的动作，并上升至规定位 置，然后X向电机组件5重新驱动X向传动机构9,带动X向滑座10连同机械手I、机械手 II移动至加工位置附近等待，完成一个上下料循环动作。
[0015] 当上料框上料结束后，发出信号，升降气缸1131驱动移动板26上升并卡进料框14 间的空隙，升降气缸121驱动固定板24连同定位块25下移退出对料框14的定位；然后，Y 向电机与齿轮齿条传动组件29驱动Y向滑座28连同移动板26,推动所有料框14向前移动 一个间距，升降气缸121驱动固定板24连同定位块25上升并卡进入料框14间的空隙，对料 框14进行定位后，升降气缸1131驱动移动板26下降退出料框14间的空隙，完成一次料框 14移动循环，此时，原下料框向前移动进入待卸料位置，原上料框同步前进转变为新的下料 框，后续的待加工零件框同步跟进成为新的上料框。
【权利要求】
1. 一种双臂式全自动上下料装置，主要由双臂式自动机械手机构和料框自动输送机构 两部分组成，其特征是：气动夹爪I固定安装在Z1机械臂的下方，Z1机械臂与Z1向导轨固 定连接，Z1向导轨的滑块固定安装在X向滑座的左后面上，使Z1机械臂可相对于X向滑座 上下移动Z1电机组件固定安装在X向滑座的左前面上，Z1向传动机构中的齿条固定安装 在Z1机械臂上，Z1向传动机构中的齿轮固定联接在Z1电机组件的输出轴上；X向电机组 件固定安装在机械臂机架上Z2向传动机构中的齿条固定安装在Z2机械臂上，Z2向传动机 构中的齿轮固定联接在Z2电机组件的输出轴上Z2电机组件固定安装在X向滑座的右前面 上Z2向导轨固定安装在Z2机械臂上，Z2向导轨的滑块固定安装在X向滑座的右后面上， 使Z2机械臂可相对于X向滑座上下移动；X向传动机构的齿轮固定联接在X向电机组件 的输出轴上，X向滑座固定安装在X向导轨的滑块上，X向导轨固定安装在机械臂机架上， 使X向滑座可相对于机械臂机架移动；气动夹爪II固定安装在Z2机械臂上；机械臂机架 固定安装在地基上；其中，气动夹爪I、Z1机械臂、Z1向传动机构、Z1向导轨组成一个机械 手I，Z2机械臂、Z2向传动机构、气动夹爪II、Z2向导轨组成另一个机械手II，以上组成双 臂式自动机械手机构，地脚安装在地基上，料框输送机架固定安装在地脚上，形成一个基础 平台；升降气缸I安装在料框输送机架内侧支架上，其活塞杆与固定板固定联接；升降导轨 I安装在料框输送架的内侧面，升降导轨I的滑块与固定板固定联接，使固定板可相对于料 框输送机架上下移动；若干个滚轮组件分两排固定安装于料框输送机架上；若干个料框放 置于滚轮组件上，并分别由定位块限位；若干个定位块等距安装在固定板上；上部带有与 料框间隔等距的齿状固定块的移动板固定安装在升降导轨II的滑块上，Y向直线导轨固定 安装在料框输送机架上，Y向滑座安装在Y向直线导轨的滑块上，Y向电机与齿轮齿条组件 安装在料框输送机架的侧面，其传动组件中的齿条与Y向滑座固定联接；升降导轨II固 定安装在Y向滑座上，升降气缸II固定安装在Y向滑座上，其活塞杆与移动板固定联接，以 上组成了料框自动输送机构，按X、Y向运动轴相互垂直的关系，机械臂机架跨过料框输送 机架并相互成垂直位置关系。
2. 根据权利要求1所述的双臂式全自动上下料装置，其特征在是：双臂式自动机械手 机构的结构为气动夹爪I固定安装在Z1机械臂的下方，Z1机械臂与Z1向导轨固定连接， Z1向导轨的滑块固定安装在X向滑座的左后面上，使Z1机械臂可相对于X向滑座上下移动 Z1电机组件固定安装在X向滑座的左前面上，Z1向传动机构中的齿条固定安装在Z1机械 臂上，Z1向传动机构中的齿轮固定联接在Z1电机组件的输出轴上；X向电机组件固定安装 在机械臂机架上；Z2向传动机构中的齿条固定安装在Z2机械臂上，Z2向传动机构中的齿轮 固定联接在Z2电机组件的输出轴上Z2电机组件固定安装在X向滑座的右前面上；Z2向导 轨固定安装在Z2机械臂上，Z2向导轨的滑块固定安装在X向滑座的右后面上，使Z2机械 臂可相对于X向滑座上下移动；X向传动机构的齿轮固定联接在X向电机组件的输出轴上， X向滑座固定安装在X向导轨的滑块上，X向导轨固定安装在机械臂机架上，使X向滑座可 相对于机械臂机架移动；气动夹爪II固定安装在Z2机械臂上；机械臂机架固定安装在地 基上。
3. 根据权利要求1所述的双臂式全自动上下料装置，其特征是：料框自动输送机构的 结构为地脚安装在地基上，料框输送机架固定安装在地脚上，形成一个基础平台；升降气缸 I安装在料框输送机架内侧支架上，其活塞杆与固定板固定联接；升降导轨I安装在料框输 送架的内侧面，升降导轨I的滑块与固定板固定联接，使固定板可相对于料框输送机架上 下移动；若干个滚轮组件分两排固定安装于料框输送机架上；若干个料框放置于滚轮组件 上，并分别由定位块限位；若干个定位块等距安装在固定板上；上部带有与料框间隔等距 的齿状固定块的移动板固定安装在升降导轨II的滑块上，Y向直线导轨固定安装在料框 输送机架上，Y向滑座安装在Y向直线导轨的滑块上，Y向电机与齿轮齿条组件安装在料框 输送机架的侧面，其传动组件中的齿条与Y向滑座固定联接；升降导轨II固定安装在Y向 滑座上，升降气缸Π 固定安装在Y向滑座上，其活塞杆与移动板固定联接。
4.根据权利要求1所述的双臂式全自动上下料装置，其特征是：按X、Y向运动轴相互 垂直的关系，机械臂机架跨过料框输送机架并相互成垂直位置关系。
【文档编号】B23Q7/00GK203875673SQ201420280541
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】张政泼, 蒋桂平, 赖显渺, 黄海峰, 秦宁, 卢焕宁, 何贵锋, 甘政忠, 陈林, 凌维生, 翁杰, 黄桂云, 谭芳 申请人:桂林广陆数字测控股份有限公司