簡易機械操作手的製作方法

2023-06-14 03:07:56

簡易機械操作手的製作方法
【專利說明】
[0001]技術領域:本發明適合機械行業(普通車床、數控車床、數控磨床、數控銑床;包括普通工具機簡易改造後加設部分的使用)，同時也可延伸使用於其他包裝、建築、運輸等行業中的人工替代部分。
[0002]【背景技術】;在當今機器人越來越普遍使用的情況下，一些行業如機械加工行業卻為什麼停留在半自動化的狀態而不使用機器人呢？筆者分析其原因有三:第一是使用機器人來替代人工固然可以，但昂貴的成本使廠家或企業主都望而卻步。第二是產品的不確定性、市場的不確定性也阻礙了往這個發展方向。第三是加工場地的佔用與產品不相稱也阻礙了這個發展方向，也就是說加工物件往往很小，用老大的一個機器人來佔用一塊很大的場地，既不經濟划算又不對應。在此同時，我們也看到好多企業，運用了各種目前常用的自動化程序設計來實現了機械加工全自動化，並取到了一些可喜的成果。仍然，但筆者也分析發現這種局部的、散亂的改進也是各自為主的帶有專機性質的一種緩慢的演進方式，而不能象國外ABB等機器人公司那樣，具有模塊化地、且具有規模化生產的方式來實現整個行業及帶有涵蓋式地替代人力的所有可能涉及到的各個領域。筆者在查閱了國外ABB、FANUC、Yaskawa、COMAU、KUKA和Staubl i等公司的專利資料發現在機械加工全自動化的領域仍然存在筆者分析的以上三個發展瓶頸。
[0003]
【發明內容】
:本發明的目的是大大降低了用戶的成本費用(僅僅一個人工一年的人工費用甚至不到)，同時它可以設定在加工工具機的內部，既不影響原有設備的使用情況(原設備一般帶有冷卻裝置)，就象一個靈巧的小機器人會按照指令達到使用者的目的。被加工件的輸送是通過輸送機在一定部位裝有傳感器，加工完畢後仍然通過輸送機送出。輸送機可以裝置在工具機內部與簡易機械操作手一點不會衝突。該發明的簡易機械操作手拆裝同樣方便，臨時不用可隨時拆卸。這種靈活性的使用方式，也完全滿足了用戶面對市場環境必須採用的靈活方式。
[0004]簡易機械操作手(JJSC)克服了機械加工業向全自動化發展的三大瓶頸，它顛覆性地完全可以成為我國一個自主創新的產業;並且可以向其他行業延伸。它與機器人相比有小型化的許多優勢。簡易機械操作手(JJSC)目前使用方式完全可以滿足小型化使用特點。它在自由度方面與目前市場化的機器人沒有多大區別(可以有6?9個)，在外觀設計方面它又是另外一種形式，更象人體組合，有主體部分使其可升可降、可360度旋轉，有兩臂(可根據需要加裝肘臂)兩臂上有爪手，隨時可放鬆與抓緊，爪手也可以360度旋轉。同時它也有肘關節部分可以轉動(一般設定180度)。綜上所述，簡易機械操作手它有四大特點；其一是它的簡易性，其二是它可以系列化、模塊化。其三是它的經濟實用性。其四是它的普遍適應性。下面仔細分析:
[0005]1.簡易性:JJCS具體又可分為作業系統(A)與輸送輔助系統(B)輔助系統一該系統不申請專利)。它類同機器人一樣至少有6到10個自由度，無論是何種工件(軸、套類)只要在兩個系統裡大小、長寬裡稍作改動、選取一下便可適合。無需過多的配置機構就能完全實現一臺數控工具機(數車、數銑、數磨)上的全自動化。製作方便而且周期短。
[0006]2.系列化、模塊化:JJCS完全可以實現系列化，它可以簡便地將基本的軸、套類加工零件歸納、配置進行系列化，為用戶找到各自的方案，該用哪個系列以及不該用哪個系列。也就是它可以象機器人一樣規範化。可以先期化、備品化地去製作，便利了用戶的維修，大大降低成本、節約開支。
[0007]3.經濟實用性:JJCS無需過多的配置機構也就大大減輕了用戶的成本問題，從而也加強了用戶改進的決心，對於提高產品質量和功效提供了有力的保障基礎。從製作一套JJCS來說僅僅相當一個人工一年的工資而已，對於常年大批量加工同類產品的企業或經營者來說無疑是相當划算的。隨著我國西部地區的大開發運動，繁重的機械操作工日趨用工等緊缺情況，以全自動化的、或者一人多臺看管方式來降低企業成本都是一個極大的進步。
[0008]4.普遍適應性:JJCS它囊括了所有數控類的機械加工設備，其中有:普通車床、數控車床、數控磨床、數控銑床。各類型號都可以找到各自的解決方案！它同樣象一個機器人一樣幫你不知疲倦的連續加工出你所需要的零件來滿足你的需求，而且在工具機本身床體上完成安裝。不佔用場地和面積。它也可以象其他機器人一樣運用於其他需要人工的加工領域，諸如:食品機械、包裝機械、輸送機械等配套設施領域的每天大批量不間斷生產的行業中的勞動力。在這些行業中它同樣可以施展它的活動舞臺！
[0009]【具體實施方式】:本發明的實施方式在於將現代機器人小型化，其中許多構件及元器件類同機器人，只是藉助於輸送機的輔助系統，在輸送機的一定部位裝有傳感器，當被加工物件達到傳感器部位後，傳感器傳出信號，JJCS按照所有PLC程序設計指令(電控指令)完成自己各項動作，物件加工完畢後再由JJCS抓取送回輸送機輸出於另一端方向。它的基本構件有主體部分(能升能降)、主體連結部位下端有兩臂(90度旋轉分開)、在兩臂上(分帶肘型、無肘型)各裝有氣缸(I個)、步進電機(2個，無肘型為I個)、主體底座滑臺裝有直線導軌與滑塊，並與左側一端直線氣缸連結，主導著整個JJCS左右移動。帶肘型的兩臂是由於中間加裝了一個步進電機(兩軸型)，這樣也就各增加了一個自由度。JJCS的主體部位是本發明的關鍵點，它是由殼體(金屬加工件)、殼體內置的伺服電機、電機法蘭座、法蘭座導柱、導套(無油軸承)、氣缸及氣缸固定法蘭、推力軸承、軸承蓋、主體頂部伺服電機連結法蘭、法蘭蓋等構件組合而成。主體旋轉時，內置所有構件均不轉動，主體升降運動依賴底部氣缸完成，主體旋轉運動依賴伺服電機的轉軸帶動頂部電機連結法蘭完成。主體在這裡只完成2個自由度，兩臂上的氣缸與步進電機各完成3個自由度，主體底座滑臺氣缸完成I個自由度，也就是說總計可以有9個自由度(II1、IV型除外)所有動作程序依賴PLC設計完成。在這裡還要進一步說明的是= JJCS如果在普通工具機要實現全自動，完全可以利用原有設備稍作改造，只要將JJCSIII型安裝在車床適當位置，縱向走刀原位置加裝伺服電機及一組滾珠絲槓、絲槓螺母、軸承座便可達到目的。JJCS暫分為四種形式有:JJCS I型、JJCS II型、JJCSIII型、JJCSIV型(無肘)、這裡不再敘述(詳見後面說明書附圖、摘要)。
[0010]說明書附圖中的圖例注釋:
[0011]圖1:圖中為JJCS(I型)在數控車床上加工套類工件時的基本形式。其特點在於底座較厚，在底座與車床導軌接觸面處有一個與之匹配的梯形凹槽，同時以三爪夾持工件方式出現。數控車配有氣動卡爪，原順序不變，JJCS負責抓取、送拿。抬臂高度與車床加工高度一致，同樣落下高度與輸送機放置面高度匹配安裝。
[0012]圖2:圖中為JJCSdI型)在數控車床上加工軸類工件時的基本形式。軸類工件在車加工時一般都需要使用尾架、頂尖等輔助工具，因此必須將底座變薄直接座落於固定在尾架之上，尾架後端採用氣缸頂壓，同時抓臂採用二爪夾持。其他技術要領同圖1所表述的一樣。
[0013]圖3:圖中所表現的是JJCSdn型)三臂式，在圖1兩臂基礎上又多了一個自帶旋轉四工位刀盤體，並且JJCsaiI型)座落在一個縱、橫向可以轉換的堆疊式滑臺上(見圖4)。詳細組件參考(圖10?13)。由於小型套類件直徑不大；完全可以滿足普通工具機改造成全自動式的形式完成。技術各項要領與前所述相同。只需將車床轉速設定到一個合理範圍，縱向進刀如同數控車床;加一伺服電機與一套滾珠絲槓組件控制，如果軸類件不需尾架，也可採用這一形式，只要變換夾持爪就可以。
[0014]圖4:堆疊型刀臺體，其詳細組件參閱圖(10?13)。
[0015]圖5:JJCSdI型)在數控車床上實現軸類工件全自動加工的示例圖。
[0016]圖6:JJCSa型)在數控車床上實現套類工件全自動加工的示例圖。
[0017]圖7:JJCSail型)在普通車床上實現套類工件全自動加工的示例圖。
[0018]圖8:JJCS(IV型、無肘型)在M1332E磨床上實現軸類工件(三銷節)全自動加工的示例圖。
[0019]圖9:JJCSdV型)在兩臺磨床上實現軸類工件全自動流水線加工的示例圖。
[0020]圖(10?13):JJCS(III型)在普通車床上實現套類工件全自動加工的詳細機構圖，所標零件號:1.刀臺2.刀臺軸承座3.步進電機(I) 4.螺旋齒輪(1)5.螺旋齒輪(2) 6.主座滑臺7.底座(8?9).導軌、導軌滑座10.防水蓋11.伺服電機連結法蘭12.伺服電機
(I)12-1.伺服電機底座法蘭13?14.導杆、無油直線軸承15.直線氣缸(I) 16.特型法蘭(中間有「凸」字型孔與氣缸外型類似)17.齒輪(I)與步進電機齒輪(2)嚙合18.機械手(也可改成氣動夾爪19.伺服電機(2) 20.伺服電機(3) 21.JJCS殼體22.下滑臺軸承座23.刀具24.防水防肩蓋板25.滾珠絲槓螺母26.滾珠絲槓27.步進電機(2) 28.步進電機
(3)29.氣缸(2) 30.旋轉小臂
[0021 ]圖14?16:圖中所示是一個全新型自動四工位刀盤，其配合JJCS運作，安裝在數控車床的中拖板底板上，它是目前數控車小拖板的替代件。圖例所標零件號:1.四工位刀盤主體2.推力球軸承3軸承座殼體4.箱體5.螺旋齒輪(1)6，螺旋齒輪(2) 7.連結盤(與車床中拖板匹配安裝)8.步進電機9防水防肩蓋板。
【主權項】
1.簡易機械操作手(簡稱JJCS)，它的技術特徵在於將機器人小型化，製作方便、簡易，它的獨特性還在於直接利用氣缸與伺服電機組合，可旋轉可升降，利用自身多臂上的設置自由運作，突破了由於一般機器人成本昂貴，佔地面積大等因素所造成傳統機械製造業長期處於數控加工半自動化狀態。其中，JJCS (I II型)中四工位旋轉刀盤是利用步進電機帶動螺旋齒輪引發刀盤旋轉。 (1)JJCS(I?III型)主體利用氣缸與伺服電機組合直接驅動引發升降旋轉的方式。 (2)JJCS(I?III型)兩臂中由中間步進電機驅動引發肘臂旋轉的方式。 (3)JJCS (I II型)中利用步進電機驅動帶動螺旋齒輪引發四工位刀盤旋轉的方式。 (4)圖14中利用步進電機驅動螺旋齒輪引發四工位刀盤旋轉的方式。
【專利摘要】簡易機械操作手。第一.簡易機械操作手主要用於機械加工行業數控加工，尤其適合大批量小型化的產品，它可以作為衍生品運用其他行業：如包裝、運輸、化工、食品行業等；它突破了傳統機器人成本貴、佔地大等瓶頸，具有低成本、開支輕、不佔用場地，拆卸、安裝方便等優點。第二.簡易機械操作手的特點在於伺服電機與氣缸聯動組合，巧妙利用主體內置的特型法蘭避開了伺服電機接口，並在法蘭上安裝了四柱式導杆與導套確保了升降中的整體剛性及穩定性。第三.由於它必須與小型輸送機配套，必然為輸送機行業帶來新的運用領域。第四.簡易機械操作手能模塊化地進行先期性投產，快速為企業更新換代、緩解用工壓力無疑提供了有力保障。摘要【附圖說明】：請參閱說明書中(圖1)所有詳細說明。
【IPC分類】B24B41/00, B23Q7/04, B24B27/00
【公開號】CN105710707
【申請號】CN201510808079
【發明人】汪復楠
【申請人】汪復楠