一種電動機床上下料機械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機床上下料自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種電動機床上下料機械手。包括龍門框架、電控箱、一軸電機、一軸電機連接板、回轉(zhuǎn)底座連接板、回轉(zhuǎn)底座、大臂、二軸電機、小臂、三軸電機、多頭電磁抓手、調(diào)平電機、多頭電磁抓手主控電源、多頭電磁抓手備控電源；本發(fā)明采用四臺電機作為驅(qū)動元件，實現(xiàn)機械手的空間運動，在較大范圍內(nèi)對毛坯和成品零件進行抓取、搬運和放置等操作，實現(xiàn)對機床的上下料。由于采用了多頭電磁抓手，可以實現(xiàn)同時抓持坯料和成品零件，用于在機床三角卡盤處的抓取轉(zhuǎn)換，提高了工作效率。
【專利說明】一種電動機床上下料機械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機床上下料自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電動機床上下料機械手。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]機床上下料機械手是將待加工工件送裝到機床上的加工位置和將已加工工件從加工位置取下的自動或半自動機械裝置。
[0004]大部分機床上下料機械手的下料機構(gòu)比較粗糙，或上料機構(gòu)兼具下料的功能，所以大部分上下料機械手基本上就是上料機械手。機床上下料裝置是自動機床的一個組成部分，用于效率高、機動時間短、工件裝卸頻繁的半自動機床，能顯著地提高生產(chǎn)率和減輕體力勞動。機床上下料機械手也是組成自動生產(chǎn)線必不可少的輔助裝置。
[0005]采用機床上下料機械手，具有如下幾個方面的突出優(yōu)勢:第一，可實現(xiàn)節(jié)約人力資源。有的料，尤其是比較重的料，往往需要幾個工人才能完成，這時采用機床上下料裝置，可以輕松解決問題；第二，可實現(xiàn)程序化操作。機床上下料裝置是可以進行編程控制的，只要通過程序控制執(zhí)行元件，即可實現(xiàn)自動操作控制，并且速度可調(diào)；第三，可減少人為損耗。如果是人工操作的話，很難保證不出意外，造成工人傷亡或者機器損壞，亦或是工件受損，采用機床上下料裝置，這些意外情況都可以避免；第四，可大幅提高效率。顯而易見，機床上下料裝置可顯著減少空余時間，不間斷的操作，對于加工任務(wù)在時間緊任務(wù)多的情況下，具有明顯的優(yōu)勢。
[0006]國外由于資金比較充足，所以機床上下料機械手基本都采用獨立的工業(yè)機器人，有四自由度、五自由度和六自由度的，其中六自由度工業(yè)機器人用于上下料的操作最為普遍。機器人具有六個自由度，安裝在機床的外邊，與機床有一定的距離，兩者是分離式，通過控制機器人的六個關(guān)節(jié)，實現(xiàn)對毛坯和成品零件的抓取、搬運和放置。而且，這其中并不包括末端執(zhí)行器的夾緊和釋放的自由度。末端執(zhí)行器一般采用成熟的抓手產(chǎn)品，如德國熊克公司生產(chǎn)的抓手等。國內(nèi)的機床上下料機械手也與國外有相似之處，大部分企業(yè)都采用昂貴的工業(yè)機器人，末端執(zhí)行器采用成熟的氣動抓手，需要氣源及氣動元器件組成氣動系統(tǒng)；還有一部分企業(yè)根據(jù)具體的機床、具體的坯料自行設(shè)計機械手，來實現(xiàn)上下料的功能，但是末端夾緊機構(gòu)仍然采購成品，造成氣源和氣動系統(tǒng)以及電機及驅(qū)動系統(tǒng)并用的局面。
[0007]因此，目前機床上下料機械手價格昂貴、缺乏與機床的一體化設(shè)計。鑒于此，本發(fā)明提供了一種電動機床上下料機械手，其龍門框架便于與機床實現(xiàn)一體化銜接，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的空間運動，且單一采用電驅(qū)動，避免電動與氣動的混合使用；另一方面，采用多頭電磁抓手，可以實現(xiàn)某一時刻對坯料和成品零件的同時抓持，這樣可以使料倉傳送帶采用單排輸送，即機械手先將坯料抓起，然后將處于夾持狀態(tài)的成品零件放在坯料的相同位置，實現(xiàn)“一頂一”操作。這樣能夠大大提高工作效率和降低對傳送帶的要求。
[0008]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的空間運動、可以同時抓持坯料和成品零件的電動機床上下料機械手。
[0010]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種電動機床上下料機械手，包括龍門框架、電控箱、一軸電機、一軸電機連接板、回轉(zhuǎn)底座連接板、回轉(zhuǎn)底座、大臂、二軸電機、小臂、三軸電機、多頭電磁抓手、調(diào)平電機、多頭抓手主控電源、多頭抓手備控電源、抓手骨架、電磁吸力盤、電磁手指；
所述電控箱設(shè)置于龍門框架的上方；
所述一軸電機連接板固結(jié)于龍門框架上，回轉(zhuǎn)底座連接板也固結(jié)于龍門框架上，二者中心孔軸線豎直重合；
所述一軸電機螺栓連接于一軸電機連接板上，輸出軸朝下，并與回轉(zhuǎn)底座用平鍵連接，回轉(zhuǎn)底座通過軸承與回轉(zhuǎn)底座連接板連接，其僅存在相對回轉(zhuǎn)自由度；
所述回轉(zhuǎn)底座水平孔與大臂一端通過軸承鏈接，二軸電機固結(jié)在大臂的這一端上，輸出軸通過平鍵與回轉(zhuǎn)底座連接；
所述大臂另一端與小臂一端鏈接，三軸電機也固結(jié)于大臂的這一端上，其輸出軸通過平鍵與小臂的這一端連接；
所述小臂的另一端與多頭電磁抓手鏈接，調(diào)平電機也固結(jié)于小臂的這一端上，其輸出軸通過平鍵與多頭電磁抓手連接；
所述多頭電磁抓手主控電源和多頭電磁抓手備控電源固定放置于龍門框架上，位于電控箱的兩側(cè)。
[0011]進一步地，所述多頭電磁抓手，由抓手骨架、4個完全相同的電磁吸力盤、60個完全相同的電磁手指等組成。4個完全相同的電磁吸力盤沿著調(diào)平電機的軸線對稱布置。每個電磁吸力盤上有15個完全相同的電磁手指，沿著電磁吸力盤的軸線對稱布置。電磁手指包含鐵磁軛和線圈。電磁吸力盤端面上開有一系列連接孔，用于螺栓連接電磁手指。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、僅采用四臺電機和一個多頭電磁抓手作為驅(qū)動元件和執(zhí)行元件，整個機械手總計五個自由度即可實現(xiàn)在較大范圍的空間運動，完成對機床的上下料操作；
2、避免了對氣動系統(tǒng)的需求，氣源及相關(guān)氣動元器件等均不再需要，排出了電動與氣動的混合使用和控制；
3、由于采用了多頭電磁抓手，可以實現(xiàn)某一時刻對坯料和成品零件的同時抓持，這樣可以使料倉傳送帶采用單排輸送，即機械手先將坯料抓起，然后將處于夾持狀態(tài)的成品零件放在坯料的相同位置，實現(xiàn)“一頂一”操作。這樣能夠大大提高工作效率和降低對傳送帶的要求。
[0013]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的電動機床上下料機械手的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的電動機床上下料機械手的俯視圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的電動機床上下料機械手的主視圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的電動機床上下料機械手的多頭電磁抓手結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的電動機床上下料機械手的工作原理圖。
[0019]圖中:1、龍門框架，2、電控箱，
3、一軸電機4、一軸電機連接板，
5、回轉(zhuǎn)底座連接板6、回轉(zhuǎn)底座，
7、大臂，8、二軸電機，
9、小臂，10、三軸電機，
11、多頭電磁抓手， 12、調(diào)平電機，
13、多頭電磁抓手主控電源，14、多頭電磁抓手備控電源，
15、抓手骨架，16、電磁吸力盤，
17、電磁手指。
[0020]

【具體實施方式】
[0021]一方面，為了節(jié)約能源和降低成本，盡量減少驅(qū)動執(zhí)行元件的數(shù)量，秉持“減少驅(qū)動元件、結(jié)構(gòu)簡單、功能到位”的理念，另一方面，在實際應(yīng)用中，要求適合各種工況，本發(fā)明提出了一種電動機床上下料機械手，可以與臥式車床、立式車床等多種機床安裝搭配使用。其結(jié)構(gòu)簡單，便于控制，自由度少、驅(qū)動執(zhí)行元件少，僅僅要求料倉傳動機構(gòu)將坯料送至該機械手的工作空間范圍內(nèi)，即可完成對機床的上下料操作。機械手可實現(xiàn)對坯料和成品零件的同時抓持，因此提高了工作效率，對料倉輸送帶的要求也進一步降低，單排輸送即可。
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0023]如圖1-圖5所示，本發(fā)明提供一種電動機床上下料機械手，包括龍門框架1、電控箱2、一軸電機3、一軸電機連接板4、回轉(zhuǎn)底座連接板5、回轉(zhuǎn)底座6、大臂7、二軸電機8、小臂9、二軸電機10、多頭電磁抓手11、調(diào)平電機12、多頭電磁抓手王控電源13、多頭電磁抓手備控電源14、抓手骨架15、電磁吸力盤16、電磁手指17 ；
電控箱2設(shè)置于龍門框架I的上方；
一軸電機連接板4固結(jié)于龍門框架I上，回轉(zhuǎn)底座連接板5也固結(jié)于龍門框架I上，二者中心孔軸線豎直重合；
一軸電機3螺栓連接于一軸電機連接板4上，輸出軸朝下，并與回轉(zhuǎn)底座6用平鍵連接，回轉(zhuǎn)底座6通過軸承與回轉(zhuǎn)底座連接板5連接，其僅存在相對回轉(zhuǎn)自由度；
回轉(zhuǎn)底座6水平孔與大臂7 —端通過軸承鏈接，二軸電機8固結(jié)在大臂7的這一端上，輸出軸通過平鍵與回轉(zhuǎn)底座6連接；
大臂7另一端與小臂9 一端鏈接，三軸電機10也固結(jié)于大臂7的這一端上，其輸出軸通過平鍵與小臂9的這一端連接；
小臂9的另一端與多頭電磁抓手11鏈接，調(diào)平電機12也固結(jié)于小臂9的這一端上，其輸出軸通過平鍵與多頭電磁抓手11連接；
多頭電磁抓手主控電源13和多頭電磁抓手備控電源14固定放置于龍門框架I上，位于電控箱2的兩側(cè)。
[0024]—軸電機3、二軸電機8、三軸電機10、調(diào)平電機12與多頭電磁抓手11共同完成機械手的空間大范圍運動及抓取操作。
[0025]整個機構(gòu)為空間運動機構(gòu)，只需保證料倉傳送裝置將待抓取的坯料送至本發(fā)明裝置的工作空間范圍內(nèi)即可，具體位置具有任意性。
[0026]本發(fā)明提供的電動機床上下料機械手，僅采用四臺電機和一個多頭電磁抓手即可實現(xiàn)在較大的空間范圍內(nèi)對機床進行上下料操作，避免了使用氣動系統(tǒng)，又減少了驅(qū)動執(zhí)行元件的數(shù)量，降低了成本，機構(gòu)簡單、緊湊，具有安全性和方便性。
[0027]工作原理:
本發(fā)明提供的一種電動機床上下料機械手，能夠通過控制一軸電機3、二軸電機8、三軸電機10、調(diào)平電機12，來實現(xiàn)多頭電磁抓手11到達運動空間范圍內(nèi)的任意一點，進而再通過控制多頭電磁抓手主控電源13 (或多頭電磁抓手備控電源14)的通斷來實現(xiàn)給坯料或者成品零件的抓取或釋放。根據(jù)該原理可知，本發(fā)明適合于鋼鐵材料的坯料。下面以本發(fā)明裝置的一個工作周期為例，詳細闡述其工作原理和過程，包括在傳送帶上對毛坯料進行抓取、運送到機床的三角卡盤上方，多頭電磁抓手旋轉(zhuǎn)、將已加工好的成品零件抓取、多頭電磁抓手再旋轉(zhuǎn)、放置坯料、機械手返回、將成品零件與下一個待加工坯料進行置換。
[0028]如圖2所示，一軸電機3可以繞其自身回轉(zhuǎn)軸I在圖示角度范圍內(nèi)水平回轉(zhuǎn)；如圖3所示，二軸電機8、三軸電機10、調(diào)平電機12達均可繞著自身回轉(zhuǎn)軸I1、II1、IV在豎直平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，范圍圖中已標(biāo)出。從而使多頭電磁抓手11可以在空間某范圍內(nèi)到達任意一點。調(diào)平電機12的控制任務(wù)較多，一方面實時控制使處于即將抓取或釋放動作的電磁吸力盤16的軸線保持豎直，另一方面當(dāng)需要進行坯料與成品零件的置換操作時，控制使多頭電磁抓手11旋轉(zhuǎn)90°，使另一電磁吸力盤16的軸線豎直。具體過程描述如下:料倉傳送帶為單排傳送，當(dāng)待加工坯料被運送至本發(fā)明裝置的工作空間范圍內(nèi)，例如圖4中的a位置時，傳送帶停止運動；根據(jù)位置a的坐標(biāo)，通過控制器進行反解運算，計算出一軸電機3、二軸電機8、三軸電機10、調(diào)平電機12應(yīng)該轉(zhuǎn)動的角度，并通過控制器控制電機，使多頭電磁抓手11到達a位置的上方。假設(shè)此時本發(fā)明裝置是攜帶一個已經(jīng)加工好的成品零件返回的，抓持該零件的電磁吸力盤16軸線為水平。當(dāng)多頭電磁抓手11下端面與坯料上表面達到某一微小距離(如2mm)時，多頭電磁抓手主控電源13 (或多頭電磁抓手備控電源14)通電，坯料被牢牢吸住?？刂破髟俅慰刂普{(diào)平電機12旋轉(zhuǎn)90度，使得抓持成品零件的電磁吸力盤16軸線豎直，而剛剛抓持坯料的電磁吸力盤16的軸線變?yōu)樗健？刂贫囝^電磁抓手主控電源13 (或多頭電磁抓手備控電源14)斷電，使抓持成品零件的電磁吸力盤16上的電磁手指17斷電(其它扔通電)，此時，成品零件被釋放，實現(xiàn)了成品零件與坯料的置換。再根據(jù)三角卡盤中心位置坐標(biāo)，反解出一軸電機3、二軸電機8、三軸電機10、調(diào)平電機12的轉(zhuǎn)動角度,控制電機，將多頭電磁抓手11與坯料投放到三角卡盤的正上方，并逐漸下落。假設(shè)此時三角卡盤上有一坯料已經(jīng)加工好，成為成品零件。同理，旋轉(zhuǎn)調(diào)平電機12，進行坯料與成品零件的置換操作。置換好后，多頭電磁抓手11攜帶成成品零件再次回到傳送帶的a位置上方。準(zhǔn)備進行下一個周期的操作。
[0029]以上所述本發(fā)明的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。
【權(quán)利要求】
1.一種電動機床上下料機械手，其特征在于，包括龍門框架(I)、電控箱(2)、一軸電機(3)、一軸電機連接板(4)、回轉(zhuǎn)底座連接板(5)、回轉(zhuǎn)底座(6)、大臂(7)、二軸電機(8)、小臂(9 )、二軸電機(10 )、多頭電磁抓手(11)、調(diào)平電機(12 )、多頭電磁抓手王控電源(13 )、多頭電磁抓手備控電源(14 )、抓手骨架(15 )、電磁吸力盤(16 )、電磁手指(17); 所述電控箱(2 )設(shè)置于龍門框架(I)的上方； 所述一軸電機連接板(4)固結(jié)于龍門框架(I)上，回轉(zhuǎn)底座連接板(5)也固結(jié)于龍門框架(I)上，二者中心孔軸線豎直重合； 所述一軸電機(3)螺栓連接于一軸電機連接板(4)上，輸出軸朝下，并與回轉(zhuǎn)底座(6)用平鍵連接，回轉(zhuǎn)底座(6)通過軸承與回轉(zhuǎn)底座連接板(5)連接，其僅存在相對回轉(zhuǎn)自由度； 所述回轉(zhuǎn)底座(6)水平孔與大臂(7)—端通過軸承鏈接，二軸電機(8)固結(jié)在大臂(7)的這一端上，輸出軸通過平鍵與回轉(zhuǎn)底座(6)連接； 所述大臂(7)另一端與小臂(9) 一端鏈接，三軸電機(10)也固結(jié)于大臂(7)的這一端上，其輸出軸通過平鍵與小臂(9)的這一端連接； 所述小臂(9)的另一端與多頭電磁抓手(11)鏈接，調(diào)平電機(12)也固結(jié)于小臂(9)的這一端上，其輸出軸通過平鍵與多頭電磁抓手(11)連接； 所述多頭電磁抓手主控電源(13)和多頭電磁抓手備控電源(14)固定放置于龍門框架(I)上，位于電控箱(2)的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電動機床上下料機械手，其特征在于，所述多頭電磁抓手(II)，由抓手骨架(15)、4個完全相同的電磁吸力盤(16 )、60個完全相同的電磁手指(17 )等組成，4個完全相同的電磁吸力盤(16)沿著調(diào)平電機(12)的軸線對稱布置，每個電磁吸力盤(16)上有15個完全相同的電磁手指(17),沿著電磁吸力盤(16)的軸線對稱布置，電磁手指(17)包含鐵磁軛和線圈，電磁吸力盤(16)端面上開有一系列連接孔，用于螺栓連接電磁手指(17 )。
【文檔編號】B23Q7/04GK104400543SQ201410574504
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】魏春雨, 張珂, 肖陽, 張麗秀 申請人:沈陽建筑大學(xué)