一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手的制作方法

本发明涉及机械手领域，具体是一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手。

背景技术：

目前针对冲床的机械手大同小异，大部分是针对某一种冲床来设计的，并且上下料的效率不高，当面对不同规格的机床时就需要重新设计，增加大量的工作量，因此设计一种可针对不同规格冲床的上下料机械手很有必要。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，以解决现有技术工业机械手存在的效率低下、难以通用于不同规格机床的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：包括框架机构、料堆机构、取料机构、机械臂抬升机构和机械臂，其中：

框架机构包括水平的固定底座、立向的主体框架，固定底座上设置有一对呈左右对称并分别沿前后水平方向延伸的滑轨，主体框架顶部固定有水平的上固定板，主体框架左、右侧底部通过滑块滑动安装在滑轨上形成滑动配合；

料堆机构包括料堆底座、料堆板，料堆底座固定在框架机构中两滑轨之间的固定底座上，料堆底座上设置有一对呈左右对称并分别沿前后水平方向延伸的料堆滑轨，料堆底座上位于两料堆滑轨一端之间安装有料堆滑动气缸，所述料堆板通过滑块滑动安装在料堆滑轨上形成滑动配合，料堆板上竖直安装有呈左右排列的送料导柱、收料导柱，料堆板底部连接有气缸连接块，所述料堆滑动气缸活塞杆沿前后方向延伸并与气缸连接块连接；

取料机构包括竖直连接在框架机构中上固定板上的支撑板，以及竖直安装在上固定板上的取料气缸，所述支撑板上端水平连接有直线轴承安装板，直线轴承安装板中通过一对直线轴承竖直滑动安装有取料光杆，两取料光杆呈前后对称，两取料光杆上端通过光杆连接杆连接为一体，两取料光杆下端分别竖直穿过上固定板伸入主体框架内并分别悬于料堆机构中送料导柱上方前、后侧，每个取料光杆下端分别连接有吸盘安装板，每个吸盘安装板底部分别安装有吸盘，所述取料气缸的活塞杆竖直穿过上固定板并伸入主体框架内，且取料气缸的活塞杆杆端通过连接杆与其中一个吸盘安装板固定连接；

机械臂抬升机构包括水平的伺服电机基板、竖直的抬升辅助气缸，伺服电机基板悬设在框架机构中上固定板上方，伺服电机基板顶部安装有伺服电机，伺服电机主轴竖直向下且伺服电机主轴通过联轴器共中心轴传动连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠竖直向下穿过上固定板伸入主体框架内，上固定板顶面对应滚珠丝杠位置安装有滚珠螺母，所述滚珠螺母螺纹装配在滚珠丝杠上形成丝杠螺母副，伺服电机基板底部还竖直连接有多个抬升光杆，多个抬升光杆分别穿过上固定板伸入主体框架内，上固定板底面对应各个抬升光杆位置分别安装有直线轴承，所述直线轴承分别装配在对应的抬升光杆上形成滑动配合，所述抬升辅助气缸安装在上固定板上，抬升辅助气缸的活塞杆竖直向下穿过上固定板伸入主体框架内；

机械臂包括水平的机械臂固定板、水平的机械臂活动板，所述机械臂固定板悬于料堆机构中送料导柱、收料导柱上方，机械臂固定板底部设置有一对呈前后对称并分别沿左右水平方向延伸的机械臂滑轨，机械臂固定板底部左、右端分别连接有丝杠轴承安装板，两丝杠轴承安装板之间通过丝杠轴承转动安装有机械臂移动滚珠丝杠，所述机械臂移动滚珠丝杠位于两机械臂滑轨之间并平行于两机械臂滑轨，其中一端的丝杠轴承安装板上还安装有伺服电机，所述伺服电机主轴通过带轮传动机构与机械臂移动滚珠丝杠对应端传动连接，所述机械臂抬升机构中滚珠丝杠下端、抬升光杆下端分别连接在机械臂固定板顶部，机械臂抬升机构中抬升辅助气缸的活塞杆杆端通过浮动接头连接在机械臂固定板顶部，所述机械臂活动板顶部设有呈前后对称的直线滑块，机械臂活动板顶部位于直线滑块之间还设有滚珠螺帽，机械臂活动板顶部通过直线滑块滑动安装在机械臂固定板底部的机械臂滑轨上形成滑动配合，且机械臂活动板顶部的滚珠螺帽螺纹装配在机械臂固定板顶部的机械臂移动滚珠丝杠上形成丝杠螺母副，机械臂活动板底部左端或右端位置安装有电吸铁安装板，电吸铁安装板底部设有电吸铁，机械臂活动底板侧面安装有位置感应块。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：框架机构中，固定底座上其中一个滑轨的前、后端分别各自固定在滑轨座上，每个滑轨座上分别设有轴承座，前、后端的轴承座之间转动安装有调节螺杆，该调节螺杆平行位于对应侧的滑轨附近，所述主体框架对应于调节螺杆的一侧底部连接有调节螺母块，调节螺母块装配在调节螺杆上形成螺纹配合。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：所述调节螺杆附近的滑轨上位于主体框架底部滑块、轴承座之间位置还分别设置有限位块。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：料堆机构中，料堆板由底板和两个料堆上板构成，底板通过滑块滑动安装在料堆滑轨上，且底板底部通过气缸连接块与料堆滑动气缸活塞杆连接，底板上被一道沿左右方向水平延伸的调节块在前后方向上分隔成两个独立区域，每个独立区域对应的底板部分分别作为料堆下板，每个料堆下板上分别设有止口盘，料堆上板一一对应通过止口盘和调节块定位安装在料堆下板上，送料导柱、收料导柱分别竖直安装在料堆上板上，料堆上板四个角部安装有开口吊钩。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：框架机构中，主体框架左侧或右侧底部内壁安装有换料限位块；或者主体框架左侧、右侧底部内壁均安装有换料限位块，两换料限位块呈左、右对称；所述料堆板中，底板底部对应每个料堆下板区域分别设有限位块，所述框架机构中主体框架内侧的换料限位块置于底板底部两限位块之间实现限位，三者位置成直线关系，两个限位块相对的面内安装限位螺杆，通过调节限位螺杆伸出限位块的长度来调节料堆板限位的具体位置。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：所述机械臂抬升机构中，伺服电机基板底部还竖直连接有一对抬升连接板，两抬升连接板穿过上固定板伸入主体框架内，且两抬升连接板下端分别连接在机械臂中机械臂固定板顶部。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：机械臂中，带轮传动机构由一对齿圆弧带轮和传动连接两齿圆弧带轮的齿形带构成，其中一个齿圆弧带轮共中心轴固定在机械臂中伺服电机的主轴上，另一个齿圆弧带轮共中心轴固定在机械臂移动滚珠丝杠端部。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：安装有伺服电机的丝杠轴承安装板上还设有齿形带调节轴承组件，所述齿形带调节轴承组件对齿形带松紧进行调节。

所述的一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，其特征在于：机械臂中，两个丝杠轴承安装板彼此相对的内侧面还分别设有缓冲垫片。

本发明的优点为：（1）整体结构是多自由度的，可以针对不同规格冲床进行调整；（2）移动式的料堆机构可通过电气控制提高上下料效率。

附图说明

图1是本发明一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手总体结构图。

图2是本发明一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手框架结构图。

图3是本发明一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手料堆机构图。

图4是本发明一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手取料机构图。

图5是本发明一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手机械臂抬升机构图。

图6是本发明一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手机械臂固定组件图。

图7是本发明一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手机械臂活动组件图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于冲压片的伸缩式上下料机械手，包括框架机构1、料堆机构2、取料机构3、机械臂抬升机构4和机械臂5，其中：

如图2所示，框架机构1包括水平的固定底座11、立向的主体框架14，固定底座11上设置有一对呈左右对称并分别沿前后水平方向延伸的滑轨12，主体框架14顶部固定有水平的上固定板15，主体框架14左、右侧底部通过滑块13滑动安装在滑轨12上形成滑动配合。

框架机构1中，固定底座11上其中一个滑轨的前、后端分别各自固定在滑轨座上，每个滑轨座上分别设有轴承座8，前、后端的轴承座8之间转动安装有调节螺杆9，该调节螺杆9平行位于对应侧的滑轨附近，主体框架14对应于调节螺杆9的一侧底部连接有调节螺母块7，调节螺母块7装配在调节螺杆9上形成螺纹配合。

调节螺杆9附近的滑轨上位于主体框架14底部滑块、轴承座之间位置还分别设置有限位块10。

本发明中，框架结构1包括固定底座11，固定底座11两边平行安装底座滑轨12，滑轨上滑动安装主体框架14，主体框架14上方固接上固定板15，下方一侧前后固接安装一对调节螺母块7，主体框架14底部安装滑块13，与滑轨形成移动副配合，在固定底座11中与调节螺母块7同一侧还安装有一对轴承座8，轴承座内配合安装调节螺杆9，调节螺杆9贯穿安装于主体框架底部与调节螺母块7相同的一侧与调节螺母块7形成螺纹配合。滑轨上通过螺栓安装一对限位块10分别位于轴承座与滑块之间。

本发明中，主体框架14可通过滑块13与滑轨12进行水平方向的位置调整以灵活适应不同冲床的尺寸要求，主体框架14通过调节螺杆9进行精确水平调整，位置调整好后拧紧限位块10的螺栓进行锁紧，完成位置调整。

如图3所示，料堆机构2包括料堆底座19、料堆板，料堆底座19固定在框架机构1中两滑轨12之间的固定底座11上，料堆底座19上设置有一对呈左右对称并分别沿前后水平方向延伸的料堆滑轨20，料堆底座19上位于两料堆滑轨20一端之间安装有料堆滑动气缸21，料堆板通过滑块71滑动安装在料堆滑轨20上形成滑动配合，料堆板上竖直安装有呈左右排列的送料导柱22、收料导柱24，料堆板底部连接有气缸连接块29，料堆滑动气缸21活塞杆沿前后方向延伸并与气缸连接块29连接。

料堆机构2中，料堆板由底板和两个料堆上板25构成，底板通过滑块71滑动安装在料堆滑轨20上，且底板底部通过气缸连接块29与料堆滑动气缸21活塞杆连接，底板上被一道沿左右方向水平延伸的调节块26在前后方向上分隔成两个独立区域，每个独立区域对应的底板部分分别作为料堆下板28，每个料堆下板28上分别设有止口盘27，料堆上板25一一对应通过止口盘27和调节块26定位安装在料堆下板28上，送料导柱22、收料导柱24分别竖直安装在料堆上板25上，开口吊钩18安装在料堆上板25的四个角上便于料堆上板25的装卸。

框架机构1中，主体框架14左侧或右侧底部内壁安装有换料限位块6；或者主体框架14左侧、右侧底部内壁均安装有换料限位块6，两换料限位块6呈左、右对称；料堆板中，底板底部对应每个料堆下板28区域分别设有限位块16，框架机构1中主体框架14内侧的换料限位块6置于底板底部两限位块16之间实现限位，三者位置成直线关系。

本发明中料堆机构2包括料堆底座19，料堆底座内安装料堆滑动气缸21，料堆底座上方平行安装料堆滑轨20，料堆下板28通过滑块71与滑轨形成移动副配合，料堆下板28中间安装止口盘27，料堆上板25通过止口盘定位安装在料堆下板上，料堆上板上竖直安装送料导柱22和收料导柱24，送收料导柱通过键条23安装在料堆上板上，料堆下板下方安装气缸连接块29与料堆滑动气缸活塞杆相连，料堆下板一侧还安装限位装置，包括限位块16和限位螺杆17，限位螺杆17安装于两限位块16相对的面内，通过调节限位螺杆17伸出限位块16的长度来调节料堆板限位的具体位置。

本发明中料堆下板28通过料堆滑动气缸21在料堆滑轨20上移动，并通过换料限位块6和限位块16和限位螺杆17限制移动，当一块料堆上板25上的收料导柱22收料完毕时，料堆滑动气缸21工作将另一个料堆上板移动至适合的工位继续上下料，另一块料堆上板可拆卸进行收料工作，进而完成机械手与冲床的连续工作。其中料堆上板25在安装时通过止口盘27与调节块26进行定位。

如图4所示，取料机构5包括竖直连接在框架机构1中上固定板15上的支撑板34，以及竖直安装在上固定板15上的取料气缸35，支撑板34上端水平连接有直线轴承安装板36，直线轴承安装板36中通过一对直线轴承33竖直滑动安装有取料光杆32，两取料光杆32呈前后对称，两取料光杆32上端通过光杆连接杆37连接为一体，两取料光杆32下端分别竖直穿过上固定板15伸入主体框架14内并分别悬于料堆机构2中送料导柱22上方前、后侧，每个取料光杆32下端分别连接有吸盘安装板30，每个吸盘安装板30底部分别安装有吸盘，取料气缸35的活塞杆竖直穿过上固定板15并伸入主体框架14内，且取料气缸35的活塞杆杆端通过连接杆31与其中一个吸盘安装板固定连接。

本发明中，取料机构5包括直线轴承安装板36，其通过支撑板34水平安装在上固定板上15，两根取料光杆32通过直线轴承安装板36和上固定板15上的两个直线轴承33竖直安装并在上端连接光杆连接杆37，取料气缸35与取料光杆32平行安装于上固定板15上，取料气缸活塞杆通过连接杆31与其中一个取料光杆相连，取料光杆下方安装吸盘安装板30。

本发明中，取料气缸35通过连接杆31带动取料光杆32竖直移动，完成取料过程。

如图5所示，机械臂抬升机构4包括水平的伺服电机基板41、竖直的抬升辅助气缸45，伺服电机基板41悬设在框架机构1中上固定板15上方，伺服电机基板41顶部安装有伺服电机44，伺服电机44主轴竖直向下且伺服电机44主轴通过联轴器46共中心轴传动连接有滚珠丝杠51，滚珠丝杠51竖直向下穿过上固定板15伸入主体框架14内，上固定板15顶面对应滚珠丝杠51位置安装有滚珠螺母49，滚珠螺母49螺纹装配在滚珠丝杠51上形成丝杠螺母副，伺服电机基板41底部还竖直连接有四个抬升光杆38，四个抬升光杆38分别穿过上固定板15伸入主体框架14内，上固定板15底面对应各个抬升光杆38位置分别安装有直线轴承40，直线轴承40分别装配在对应的抬升光杆38上形成滑动配合，抬升辅助气缸45安装在上固定板15上，抬升辅助气缸45的活塞杆竖直向下穿过上固定板15伸入主体框架14内。

机械臂抬升机构4中，伺服电机基板41底部还竖直连接有一对抬升连接板39，两抬升连接板39穿过上固定板15伸入主体框架14内，且两抬升连接板39下端分别连接在机械臂3中机械臂固定板62顶部。

本发明中机械臂抬升机构4包括伺服电机基板41，伺服电机基板上安装伺服电机支撑板42与伺服电机安装板43，伺服电机44安装在伺服电机安装板上，伺服电机主轴通过联轴器46与滚珠丝杠51连接，滚珠丝杠51通过滚珠螺母49安装在所述上固定板15上，伺服电机基板41下方对称安装四根抬升光杆38与两块抬升连接板39，抬升光杆通过直线轴承40安装在上固定板15上，伺服电机基板41一侧通过半圆形凹槽内竖直容纳抬升辅助气缸45，抬升辅助气缸45通过气缸安装座47安装在上固定板上，抬升辅助气缸45活塞杆通过浮动接头50与机械臂固定板62连接。

本发明中，伺服电机44主轴通过联轴器与滚珠丝杠51连接带动滚珠丝杠51旋转，此时滚珠螺母49与滚珠丝杠51进行相对上下位移，滚珠螺母49又螺栓连接在上固定板15上，因此整个机械臂抬升机构进行上下位移并带动机械臂上下位移。

如图6、图7所示，机械臂3包括水平的机械臂固定板62、水平的机械臂活动板66，机械臂固定板62悬于料堆机构2中送料导柱22、收料导柱24上方，机械臂固定板66底部设置有一对呈前后对称并分别沿左右水平方向延伸的机械臂滑轨61，机械臂固定板62底部左、右端分别连接有丝杠轴承安装板56，两丝杠轴承安装板56之间通过丝杠轴承转动安装有机械臂移动滚珠丝杠60，机械臂移动滚珠丝杠60位于两机械臂滑轨61之间并平行于两机械臂滑轨61，其中一端的丝杠轴承安装板上还安装有伺服电机52，伺服电机52主轴通过带轮传动机构与机械臂移动滚珠丝杠60对应端传动连接，机械臂抬升机构4中滚珠丝杠51下端、抬升光杆38下端分别连接在机械臂固定板62顶部，机械臂抬升机构4中抬升辅助气缸45的活塞杆杆端通过浮动接头50连接在机械臂固定板62顶部，机械臂活动板66顶部设有呈前后对称的直线滑块64，机械臂活动板66顶部位于直线滑块64之间还设有滚珠螺帽67，机械臂活动板66顶部通过直线滑块64滑动安装在机械臂固定板62底部的机械臂滑轨61上形成滑动配合，且机械臂活动板66顶部的滚珠螺帽67螺纹装配在机械臂固定板62顶部的机械臂移动滚珠丝杠60上形成丝杠螺母副，机械臂活动板66底部左端或右端位置安装有电吸铁安装板69，电吸铁安装板69底部设有电吸铁70，机械臂活动板侧面安装位置感应块68。

机械臂3中，带轮传动机构由一对齿圆弧带轮54、55和传动连接两齿圆弧带轮54、55的齿形带53构成，其中一个齿圆弧带轮54共中心轴固定在机械臂3中伺服电机52的主轴上，另一个齿圆弧带轮55共中心轴固定在机械臂移动滚珠丝杠60端部。

安装有伺服电机52的丝杠轴承安装板上还设有齿形带调节轴承组件57，齿形带调节轴承组件57对齿形带53松紧进行调节。

机械臂3中，两个丝杠轴承安装板56彼此相对的内侧面还分别设有缓冲垫片63。

本发明中，机械臂包括机械臂固定板62和机械臂活动板66，抬升光杆、抬升连接板和抬升辅助气缸的活塞杆都固接在机械臂固定板62上，机械臂固定板尾部上方通过伺服电机安装板59安装伺服电机52，伺服电机安装板通过加强版58固接在机械臂固定板62上，机械臂固定板下方两端安装丝杠轴承安装板56，机械臂移动滚珠丝杠60安装通过轴承安装于两块轴承安装板之间，在机械臂移动滚珠丝杠两侧还水平安装两根机械臂滑轨61，伺服电机52轴端和机械臂移动滚珠丝杠60同侧一端分别对应安装齿圆弧带轮54、55，齿圆弧带轮54、55上套齿形带53，伺服电机52与机械臂移动滚珠丝杠60通过齿形带形成同步配合，在伺服电机安装板上，与齿形带53同一侧还安装有齿形带调节轴承组件57。机械臂活动板66尾部上方矩形阵列安装四个直线滑块64，滑块中心处安装滚珠螺帽安装座65，安装座通过螺母安装滚珠螺帽67，滚珠螺帽与所述机械臂移动滚珠丝杠60形成移动副配合，机械臂活动板头部下方安装电吸铁安装板69，电吸铁70安装在电吸铁安装板下方。

本发明中伺服电机52通过齿形带53及齿圆弧带轮54,55同步带动滚珠丝杠60旋转，滚珠螺帽67在滚珠丝杠60上直线运动，滚珠螺帽通过安装座65安装在机械臂活动板上并带动机械臂活动板进行直线运动，直线滑块64与机械臂滑轨61的配合实现辅助导向的功能，同时轴承安装板内侧还安装了缓冲垫片63。

工作时，送料导柱22内放置好冲片，料堆滑动气缸21带动放置好冲片的送料导柱运行至合适的位置，此时伺服电机52通过齿形带53、滚珠螺帽67滚珠丝杠60的配合完成机械臂活动组件后退至电吸铁70在送料导柱22上方，取料气缸35带动取料光杆32向下运动，吸盘安装板30下安装吸盘将冲片吸附住，取料气缸35带动取料光杆32向上移动，当冲片与电吸铁70接触时被电吸铁70挡住，此时取料光杆32继续上移与冲片脱离，完成冲片取料过程，此时冲片被吸附在电吸铁70上，伺服电机52再驱动机械臂活动组件前进至冲压工位，完成送料过程。

取料时，机械臂活动板66移动至冲压工位，电吸铁70通电，吸附冲片，机械臂后退至电吸铁位于收料导柱24上方，电吸铁断电，冲片落至收料导柱24，完成收料过程。

当送料导柱22上冲片已加工完毕时，料堆滑动气缸21带动另一块已放置好冲片的送料导柱22移动至工作工位继续进行生产，另一块料堆上板上的收料导柱24可进行收料，并将送料导柱22上再次放置冲片，等待下一个循环的工作。