简易机械操作手的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:本发明适合机械行业(普通车床、数控车床、数控磨床、数控铣床;包括普通机床简易改造后加设部分的使用)，同时也可延伸使用于其他包装、建筑、运输等行业中的人工替代部分。
[0002]【背景技术】;在当今机器人越来越普遍使用的情况下，一些行业如机械加工行业却为什么停留在半自动化的状态而不使用机器人呢？笔者分析其原因有三:第一是使用机器人来替代人工固然可以，但昂贵的成本使厂家或企业主都望而却步。第二是产品的不确定性、市场的不确定性也阻碍了往这个发展方向。第三是加工场地的占用与产品不相称也阻碍了这个发展方向，也就是说加工物件往往很小，用老大的一个机器人来占用一块很大的场地，既不经济划算又不对应。在此同时，我们也看到好多企业，运用了各种目前常用的自动化程序设计来实现了机械加工全自动化，并取到了一些可喜的成果。仍然，但笔者也分析发现这种局部的、散乱的改进也是各自为主的带有专机性质的一种缓慢的演进方式，而不能象国外ABB等机器人公司那样，具有模块化地、且具有规模化生产的方式来实现整个行业及带有涵盖式地替代人力的所有可能涉及到的各个领域。笔者在查阅了国外ABB、FANUC、Yaskawa、COMAU、KUKA和Staubl i等公司的专利资料发现在机械加工全自动化的领域仍然存在笔者分析的以上三个发展瓶颈。
[0003]
【发明内容】
:本发明的目的是大大降低了用户的成本费用(仅仅一个人工一年的人工费用甚至不到)，同时它可以设定在加工机床的内部，既不影响原有设备的使用情况(原设备一般带有冷却装置)，就象一个灵巧的小机器人会按照指令达到使用者的目的。被加工件的输送是通过输送机在一定部位装有传感器，加工完毕后仍然通过输送机送出。输送机可以装置在机床内部与简易机械操作手一点不会冲突。该发明的简易机械操作手拆装同样方便，临时不用可随时拆卸。这种灵活性的使用方式，也完全满足了用户面对市场环境必须采用的灵活方式。
[0004]简易机械操作手(JJSC)克服了机械加工业向全自动化发展的三大瓶颈，它颠覆性地完全可以成为我国一个自主创新的产业;并且可以向其他行业延伸。它与机器人相比有小型化的许多优势。简易机械操作手(JJSC)目前使用方式完全可以满足小型化使用特点。它在自由度方面与目前市场化的机器人没有多大区别(可以有6?9个)，在外观设计方面它又是另外一种形式，更象人体组合，有主体部分使其可升可降、可360度旋转，有两臂(可根据需要加装肘臂)两臂上有爪手，随时可放松与抓紧，爪手也可以360度旋转。同时它也有肘关节部分可以转动(一般设定180度)。综上所述，简易机械操作手它有四大特点；其一是它的简易性，其二是它可以系列化、模块化。其三是它的经济实用性。其四是它的普遍适应性。下面仔细分析:
[0005]1.简易性:JJCS具体又可分为操作系统(A)与输送辅助系统(B)辅助系统一该系统不申请专利)。它类同机器人一样至少有6到10个自由度，无论是何种工件(轴、套类)只要在两个系统里大小、长宽里稍作改动、选取一下便可适合。无需过多的配置机构就能完全实现一台数控机床(数车、数铣、数磨)上的全自动化。制作方便而且周期短。
[0006]2.系列化、模块化:JJCS完全可以实现系列化，它可以简便地将基本的轴、套类加工零件归纳、配置进行系列化，为用户找到各自的方案，该用哪个系列以及不该用哪个系列。也就是它可以象机器人一样规范化。可以先期化、备品化地去制作，便利了用户的维修，大大降低成本、节约开支。
[0007]3.经济实用性:JJCS无需过多的配置机构也就大大减轻了用户的成本问题，从而也加强了用户改进的决心，对于提高产品质量和功效提供了有力的保障基础。从制作一套JJCS来说仅仅相当一个人工一年的工资而已，对于常年大批量加工同类产品的企业或经营者来说无疑是相当划算的。随着我国西部地区的大开发运动，繁重的机械操作工日趋用工等紧缺情况，以全自动化的、或者一人多台看管方式来降低企业成本都是一个极大的进步。
[0008]4.普遍适应性:JJCS它囊括了所有数控类的机械加工设备，其中有:普通车床、数控车床、数控磨床、数控铣床。各类型号都可以找到各自的解决方案！它同样象一个机器人一样帮你不知疲倦的连续加工出你所需要的零件来满足你的需求，而且在机床本身床体上完成安装。不占用场地和面积。它也可以象其他机器人一样运用于其他需要人工的加工领域，诸如:食品机械、包装机械、输送机械等配套设施领域的每天大批量不间断生产的行业中的劳动力。在这些行业中它同样可以施展它的活动舞台！
[0009]【具体实施方式】:本发明的实施方式在于将现代机器人小型化，其中许多构件及元器件类同机器人，只是借助于输送机的辅助系统，在输送机的一定部位装有传感器，当被加工物件达到传感器部位后，传感器传出信号，JJCS按照所有PLC程序设计指令(电控指令)完成自己各项动作，物件加工完毕后再由JJCS抓取送回输送机输出于另一端方向。它的基本构件有主体部分(能升能降)、主体链接部位下端有两臂(90度旋转分开)、在两臂上(分带肘型、无肘型)各装有气缸(I个)、步进电机(2个，无肘型为I个)、主体底座滑台装有直线导轨与滑块，并与左侧一端直线气缸链接，主导着整个JJCS左右移动。带肘型的两臂是由于中间加装了一个步进电机(两轴型)，这样也就各增加了一个自由度。JJCS的主体部位是本发明的关键点，它是由壳体(金属加工件)、壳体内置的伺服电机、电机法兰座、法兰座导柱、导套(无油轴承)、气缸及气缸固定法兰、推力轴承、轴承盖、主体顶部伺服电机链接法兰、法兰盖等构件组合而成。主体旋转时，内置所有构件均不转动，主体升降运动依赖底部气缸完成，主体旋转运动依赖伺服电机的转轴带动顶部电机链接法兰完成。主体在这里只完成2个自由度，两臂上的气缸与步进电机各完成3个自由度，主体底座滑台气缸完成I个自由度，也就是说总计可以有9个自由度(II1、IV型除外)所有动作程序依赖PLC设计完成。在这里还要进一步说明的是= JJCS如果在普通机床要实现全自动，完全可以利用原有设备稍作改造，只要将JJCSIII型安装在车床适当位置，纵向走刀原位置加装伺服电机及一组滚珠丝杠、丝杠螺母、轴承座便可达到目的。JJCS暂分为四种形式有:JJCS I型、JJCS II型、JJCSIII型、JJCSIV型(无肘)、这里不再叙述(详见后面说明书附图、摘要)。
[0010]说明书附图中的图例注释:
[0011]图1:图中为JJCS(I型)在数控车床上加工套类工件时的基本形式。其特点在于底座较厚，在底座与车床导轨接触面处有一个与之匹配的梯形凹槽，同时以三爪夹持工件方式出现。数控车配有气动卡爪，原顺序不变，JJCS负责抓取、送拿。抬臂高度与车床加工高度一致，同样落下高度与输送机放置面高度匹配安装。
[0012]图2:图中为JJCSdI型)在数控车床上加工轴类工件时的基本形式。轴类工件在车加工时一般都需要使用尾架、顶尖等辅助工具，因此必须将底座变薄直接座落于固定在尾架之上，尾架后端采用气缸顶压，同时抓臂采用二爪夹持。其他技术要领同图1所表述的一样。
[0013]图3:图中所表现的是JJCSdn型)三臂式，在图1两臂基础上又多了一个自带旋转四工位刀盘体，并且JJCsaiI型)座落在一个纵、横向可以转换的堆叠式滑台上(见图4)。详细组件参考(图10?13)。由于小型套类件直径不大；完全可以满足普通机床改造成全自动式的形式完成。技术各项要领与前所述相同。只需将车床转速设定到一个合理范围，纵向进刀如同数控车床;加一伺服电机与一套滚珠丝杠组件控制，如果轴类件不需尾架，也可采用这一形式，只要变换夹持爪就可以。
[0014]图4:堆叠型刀台体，其详细组件参阅图(10?13)。
[0015]图5:JJCSdI型)在数控车床上实现轴类工件全自动加工的示例图。
[0016]图6:JJCSa型)在数控车床上实现套类工件全自动加工的示例图。
[0017]图7:JJCSail型)在普通车床上实现套类工件全自动加工的示例图。
[0018]图8:JJCS(IV型、无肘型)在M1332E磨床上实现轴类工件(三销节)全自动加工的示例图。
[0019]图9:JJCSdV型)在两台磨床上实现轴类工件全自动流水线加工的示例图。
[0020]图(10?13):JJCS(III型)在普通车床上实现套类工件全自动加工的详细机构图，所标零件号:1.刀台2.刀台轴承座3.步进电机(I) 4.螺旋齿轮(1)5.螺旋齿轮(2) 6.主座滑台7.底座(8?9).导轨、导轨滑座10.防水盖11.伺服电机链接法兰12.伺服电机
(I)12-1.伺服电机底座法兰13?14.导杆、无油直线轴承15.直线气缸(I) 16.特型法兰(中间有“凸”字型孔与气缸外型类似)17.齿轮(I)与步进电机齿轮(2)啮合18.机械手(也可改成气动夹爪19.伺服电机(2) 20.伺服电机(3) 21.JJCS壳体22.下滑台轴承座23.刀具24.防水防肩盖板25.滚珠丝杠螺母26.滚珠丝杠27.步进电机(2) 28.步进电机
(3)29.气缸(2) 30.旋转小臂
[0021 ]图14?16:图中所示是一个全新型自动四工位刀盘，其配合JJCS运作，安装在数控车床的中拖板底板上，它是目前数控车小拖板的替代件。图例所标零件号:1.四工位刀盘主体2.推力球轴承3轴承座壳体4.箱体5.螺旋齿轮(1)6，螺旋齿轮(2) 7.链接盘(与车床中拖板匹配安装)8.步进电机9防水防肩盖板。
【主权项】
1.简易机械操作手(简称JJCS)，它的技术特征在于将机器人小型化，制作方便、简易，它的独特性还在于直接利用气缸与伺服电机组合，可旋转可升降，利用自身多臂上的设置自由运作，突破了由于一般机器人成本昂贵，占地面积大等因素所造成传统机械制造业长期处于数控加工半自动化状态。其中，JJCS (I II型)中四工位旋转刀盘是利用步进电机带动螺旋齿轮引发刀盘旋转。 (1)JJCS(I?III型)主体利用气缸与伺服电机组合直接驱动引发升降旋转的方式。 (2)JJCS(I?III型)两臂中由中间步进电机驱动引发肘臂旋转的方式。 (3)JJCS (I II型)中利用步进电机驱动带动螺旋齿轮引发四工位刀盘旋转的方式。 (4)图14中利用步进电机驱动螺旋齿轮引发四工位刀盘旋转的方式。
【专利摘要】简易机械操作手。第一.简易机械操作手主要用于机械加工行业数控加工，尤其适合大批量小型化的产品，它可以作为衍生品运用其他行业：如包装、运输、化工、食品行业等；它突破了传统机器人成本贵、占地大等瓶颈，具有低成本、开支轻、不占用场地，拆卸、安装方便等优点。第二.简易机械操作手的特点在于伺服电机与气缸联动组合，巧妙利用主体内置的特型法兰避开了伺服电机接口，并在法兰上安装了四柱式导杆与导套确保了升降中的整体刚性及稳定性。第三.由于它必须与小型输送机配套，必然为输送机行业带来新的运用领域。第四.简易机械操作手能模块化地进行先期性投产，快速为企业更新换代、缓解用工压力无疑提供了有力保障。摘要【附图说明】：请参阅说明书中(图1)所有详细说明。
【IPC分类】B24B41/00, B23Q7/04, B24B27/00
【公开号】CN105710707
【申请号】CN201510808079
【发明人】汪复楠
【申请人】汪复楠