一種機械手及使用該機械手的鈑材衝壓加工設備的製作方法

2023-06-09 11:16:41

專利名稱：一種機械手及使用該機械手的鈑材衝壓加工設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於鈑金行業的加工領域，具體涉及一種機械手及使用該機械手 鈑材衝壓加工設備。
背景技術：
現有技術中，鈑金行業的傳統生產工藝和方法是一個或者兩個操作工人同時 操作一臺開式或者閉式衝床，其操作步驟是先把鋼板巻料用分條機分條，再用 橫剪機把鋼材切成需要的毛坯尺寸，然後人工把原材料放入衝壓模具內衝壓加 工，完成後再把衝壓好的產品人工取出來，整個生產過程需要較多的操作工人進 行操作，生產方式落後，工人的工作強度大，工作環境差，而且在加工過程中存 在著較大地安全隱患，其生產效率低，由於衝壓過程中的定位均是由人工來操作 的，其很難準確的進行定位，使得衝壓出來的產品的不合格品較多，產成品的合 格率較低。
在衝壓加工過程中，為了方便且快速地輸送鈑材胚料，現有技術中出現了自 動送料機，該自動送料機可以直接安裝到衝床的上道工序,減少了鈑材橫剪工序， 但是該送料機只是適合單機加工產品，不適用於多工序衝壓加工設備。
另外，在現有的專利文獻中，也公開一些能代替人手輸送物料的機械手，例
如專利號為200620059939.6，公告號為CN2933743，發明名稱為真空吸盤式 機械手的實用新型專利，該真空吸盤式機械手主要包括吸盤式機械手包括機械手 臂和控制模塊，所述機械手臂的下部和一真空吸盤連接，所述真空吸盤可吸住工 件表面，且控制模塊控制機械手臂在X、 Y軸的平面上做自由移動。該真空吸盤 式機械手運用了真空泵吸著原理，利用機械手代替人手送料而組成的，能提高衝 床的精度和效率，並適當地降低工作成本，鈑金及五金行業上單件小批量或試製 產品的效率及精度的保證具有重要的作用。但是，其不能滿足批量大，工序多， 生產規模較大的鈑材衝壓加工設備的需要。

實用新型內容
本實用新型目的是克服現有技術的不足，提供了 一種能將物料同時且方便地 輸送到不同的工序進行加工的機械手。
本實用新型還提供了一種應用了前述機械手的鈑材衝壓加工設備，該鈑材衝 壓設備，能有效地滿足批量大、工序多、生產規模大的鈑材加工的需要，能大大 地降低企業的用工成本、提高產品的生產效率和成品合格率。
為了達到上述第一個技術目的，本實用新型是按以下技術方案實現的
一種機械手，包括主橫梁、用於支撐主橫梁的多個支撐架，所述多個支撐架 沿所述主橫梁軸向設置，所述主橫梁上設置有多個手臂，所述機械手還包括驅動 所述主橫梁左右水平運動的水平驅動裝置和驅動所述主橫梁上下垂直運動的垂 直驅動裝置。
所述垂直驅動裝置包括設置在主橫梁下方的驅動源及與所述驅動源連接的 齒輪箱組件，其中齒輪箱組件的動力輸入端與所述驅動源的輸出端連接。
所述齒輪箱組件由多個齒輪箱組成，多個所述齒輪箱沿所述主橫梁軸向布置 於所述驅動源的兩側位置，其中靠近所述驅動源設置的所述齒輪箱的動力輸入端 通過連杆與驅動源輸出端連接；置於所述驅動源同側的齒輪箱間通過連杆相互連 接；所述齒輪箱上端部是以可滑動的方式掛接在主橫梁上。
所述齒輪箱包括箱體、延伸至箱體外的齒條及置於箱體內與齒條嚙合的齒 輪，所述箱體內後部設有向上延伸的滑板，該滑板上部設置有用於與主橫梁相卡 合的滑輪組，所述滑板的下部設有滑槽；在齒輪上還同軸的連接有一擺杆，在該 擺杆的自由端設置有一與擺杆旋轉軸平行的銷軸，所述銷軸上套裝有一滾動裝 置，該滾動裝置在所述滑槽內滾動。
在所述主橫梁的一側還設置有主控制臺，所述驅動源設置在該主控制臺上， 所述齒輪箱組件包括設置在主控制臺上的兩個齒輪箱及固定在每個支撐架上部 端面的齒輪箱；其中設在主控制臺上的齒輪箱的齒條通過連杆與驅動源輸出端連 接，所述置於驅動源同側的齒輪箱間通過連接在各自齒條上的連杆相互連接。
所述水平驅動裝置包括伺服電機以及由伺服電機驅動的多級同步帶傳動機 構，與所述多級同步帶傳動機構中最後一級同步帶傳動機構的輸出端帶輪同軸設 置有一同步帶輪，並且所述同步帶輪可以沿著其轉軸軸向上下移動；兩端固定在 主橫梁上的同步帶套在所述同步帶輪上。
所述多級同步帶傳動機構採用二級傳動機構，該二級傳動機構包括第一級變 速傳動機構和第二級同步傳動機構，其中第一級變速傳動機構的輸入端帶輪安裝 在伺服電機的輸出軸上，同時第一級變速傳動機構的輸出端帶輪與第二級同步傳 動機構的輸入端帶輪同軸設置，所述同步帶輪與第二級同步傳動機構的輸出端帶 輪同軸設置。
在與所述同步帶輪的轉軸平行的兩側轉軸上還分別設置有一壓帶輪；所述伺 服電機及多級同步帶傳動機構均設置在主控制臺上。
所述水平驅動裝置包括伺服電機、安裝在所述伺服電機輸出軸上可沿輸出軸 移動的同步帶輪、繞過所述同步帶輪兩端固定在主橫梁上的同步帶。
為了達到上述第二個技術目的，本實用新型是按以下技術方案實現的 一種 使用前述機械手的鈑材衝壓加工設備，包括鈑材自動上料機、多套鈑材衝壓設備、 與每套鈑材衝壓設備配合衝壓的鈑材成型模具、傳輸鈑材同時進行不同工序操作 的機械手以及成品收料機，所述鈑材自動上料機置於機械手主橫梁前端的鈑材入 口處，所述鈑材衝壓設備及與其配合衝壓的鈑材成型模具沿著機械手的主橫梁方 向均勻布置。
所述自動上料機包括主動送料機和鈑材校平機，使用時，通過主動送料機對 鋼板巻料進行開巻和輸送，然後再經過鈑材校平機校平，通過控制裝置控制其送 料的距離。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是-
(1) 本實用新型由於使用了具有多條手臂的機械手，能大大地縮小物料轉運時 間，與之前的鈑金加工工序相比，其生產效率能提高到以前的20倍左右；
(2) 本實用新型將鈑材自動上料機、鈑材衝壓設備、鈑材成型模具及機械手裝
置串接在一起使用，與現有加工鋼板原料需要進行開巻縱切和橫切兩道工序，減 少了橫切工序，其不但有效地避免了人員和場地限制，還大大地降低了工人的勞
動強度；
(3) 本實用新型由於使用的是全自動化的衝壓設備，與現有完全依靠人工定位 的方式相比，其在加工過程能夠精確的定位，加工精度高，有效地提高產品的穩 定性及一致性，從而提高產成品的合格率；
(3)本實用新型只需使用系列化和通用化的鈑金衝壓模具，即可通過更換不同
的模具生產不同的產品，能廣泛應用於加工大批量，多工序及生產規模大的產品； (4)本實用新型由於整個加工過程全自動化，只需要一個操作工人即可控制整 條生產流水線的操作，大大地降低了企業的用工成本，同時也解放勞動力，使操 作工人能從重複的、枯燥的工作之中解脫出來，使產品的加工更趨向人性化發展。


圖1是本實用新型鈑材多工序衝壓加工設備結構示意圖2是本實用新型機械手的正面結構示意圖3是本實用新型機械手的俯視結構示意圖4是本實用新型中齒輪箱正面結構示意圖5是本實用新型中齒輪箱側面剖視圖6是本實用新型中齒輪箱內部立體結構示意圖7是本實用新型中齒輪箱內部平面結構示意圖8是本實用新型中手臂結構示意圖9是本實用新型中主控制臺立體結構示意圖IO是本實用新型中主控制臺正面結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示， 一種鈑材多工序衝壓加工設備，包括鈑材自動上料機l、五套 鈑材衝壓設備2、與每套鈑材衝壓設備2配合使用的鈑材成型模具3，還包括用 於同時傳輸鈑材到不同工序的機械手4以及產成品收料機5，所述自動上料機1 包括巻鈑送料機11和鈑材校平機12，使用時，通過巻鈑送料機11對鋼板巻料 進行開巻和輸送，然後再經過鈑材校平機12校平，通過控制電機控制其送料的 距離。
所述鈑材校平機12置於機械手4前端鈑材入口處；另外，鈑材衝壓設備2 及鈑材成型模具3同時配合使用，該五套鈑材衝壓設備2及其配合的鈑材成型模 具3串接在同一條生產線上並處於不同的工位，機械手4用於將不同工位的物料 實時、同步的傳送到下一道工序。
如圖2 圖7所示，本實用新型的一種機械手的具體結構，該機械手4包括 主橫梁41、用於支撐主橫梁41的四個支撐架42，在主橫梁41上間隔一定的距 離固定有六個手臂43，在主橫梁41中間位置處還設置有用於中轉物料的中間站
48，此外，在主橫梁41的一側還設置有主控制臺44，在該主控制臺44上設置 有驅動油缸45，該驅動油缸45還可以為驅動電機或者驅動氣缸；而且，在每個 支撐架42的上部端面均固定設置有一個齒輪箱46;此外，在主控制臺44上還 設置有兩個齒輪箱46，即共有六個齒輪箱46，該六個齒輪箱46沿主橫梁41軸 向設置組成齒輪箱組件。
本實用新型中，齒輪箱46具體包括箱體461、延伸至箱體461外的齒條462 及置於箱體461內與齒條462嚙合的齒輪463，在箱體461內的後部位置還設有 向上延伸的滑板464，而主橫梁41是以可滑動的方式卡合在齒輪箱46滑板464 上所設的上下兩組滑輪465組成的滑輪組所形成的軌道間，所述滑板464的下部 還設有滑槽466，同時，齒輪463上還同軸地設置有擺杆467，在該擺杆467的 自由端設置有一與擺杆467旋轉軸平行的銷軸469，所述銷軸469延伸至上述滑 槽466內，而且，所述銷軸469的外周面還套裝有滾動裝置，該滾動裝置的上、 下端面分別與滑槽466的頂面及底面接觸，該滾動裝置具體可以為滾動軸承468。
上述六個齒輪箱46是沿所述主橫梁41軸向布置於驅動油缸45的兩側位置， 其中設在主控制臺44上的兩個齒輪箱46的齒條462通過連杆47相連同時也與 驅動油缸45的輸出端相連接，而處於驅動油缸45同一側的三個齒輪箱46之間 是通過連接在各自齒條462上的連杆47連接在一起。所述驅動油缸及與驅動油 缸連接的齒輪箱組件共同組成了驅動所述主橫梁上下垂直運動的垂直驅動裝置。
當驅動油缸45動作時，驅動油缸45驅動齒輪箱46的齒條462運動，齒條 462受外力驅動時，會帶動與其嚙合的齒輪463做旋轉運動，接著會帶動擺杆467 左右擺動，由於該擺杆467的一端的外周面還設置有一個滾動軸承468，這樣就 會帶動滑板464上下運動，由於齒輪箱46的滑板464是通過由兩組滑輪465組 成的滑輪組掛接在主橫梁41上，所以，齒輪箱46的滑板464在做上下運動時， 主橫梁41也隨著一起上下運動，這樣，就可以實現固定在主橫梁41上的六個手 臂43也同時做上下方向的運動。當然，所述擺杆467以及銷軸469的組合結構 還可以有其它結構的變形，例如用曲柄式擺杆來替代。
此外，為了保證主橫梁41上的手臂43在水平方向也能同時的運動，所述機 械手4還設置有驅動所述主橫梁左右水平運動的水平驅動裝置，所述水平驅動裝 置包括伺服電機49以及由伺服電機49驅動的多級同步帶傳動機構，與所述多級
同步帶傳動機構中最後一級同步帶傳動機構的輸出端帶輪同軸設置有一同步帶 輪412，並且所述同步帶輪412可以沿著其轉軸軸向上下移動；兩端固定在主橫
梁41上的同步帶(圖中未示出)套在所述同步帶輪412上。為了使所述同步帶 輪412穩定可靠的帶動所述主橫梁41工作，在與所述同步帶輪412的轉軸平行 的兩側轉軸上還分別設置有一壓帶輪413。而且該伺服電機49及多級同步帶傳 動機構均設置在主控制臺44上。
本實施例中，多級同步帶傳動機構採用二級傳動機構，該二級傳動機構包括 第一級變速傳動機構和第二級同步傳動機構，其中第一級變速傳動機構410的輸 入端帶輪安裝在伺服電機49的輸出軸上，同時第一級變速傳動機構410的輸出 端帶輪與第二級同步傳動機構411的輸入端帶輪同軸設置，所述同步帶輪412與 第二級同步傳動機構411的輸出端帶輪同軸設置。
由於齒輪箱46是固定設置，而主橫梁41是以可滑動的方式卡合在齒輪箱 46滑板464上所設的上下兩組滑輪465之間，當伺服電機49正轉或者反轉時， 通過二級傳動機構以及同步帶輪412及繞過所述同步帶輪412兩端固定在主橫梁 41上的同步帶就帶動主橫梁41在兩組滑輪465形成的軌道上向左或者向右移 動，即能有效地實現主橫梁41在水平方向移動，從而帶動固定在主橫梁41上的 手臂43隨著主橫梁41 一起左右移動。
為了使機械手4能順利且方便地吸取工件，手臂43的具體結構是包括橫 杆431及一端連接在橫杆431的中部位置、另一端固定連接在主橫梁41上的縱 臂432，所述橫杆431上還設置四個分支縱杆433，其中鄰近縱臂432的兩個分 支縱杆433上設置有用於吸附鈑材的真空吸盤434，另外遠離縱臂432的兩個分 支縱杆433上設置有電磁吸鐵435，當手臂43運動至吸取工件位置時，真空吸 盤434和電磁吸鐵435同時作用，抓取工件，從而通過主橫梁41的運動將工件 帶至下一工序位置，手臂43釋放工件回復至安全位置，就完成了工序間物料的 傳遞。
當然，如果直接在所述伺服電機49的輸出軸上安裝一可沿輸出軸移動的所 述同步帶輪412，然後依靠繞過所述同步帶輪412兩端固定在主橫梁41上的同 步帶也能帶動主橫梁41左右移動。
如圖1所示，本實用新型鈑材衝壓加工設備的工作流程是巻鈑送料機11
根據鈑材校平機鈑材用量自動間歇送料，通過鈑材校平機12校平並定量將鈑材 送進第一套鈑材衝壓設備2內，第一套鈑材衝壓設備2衝壓加工後，機械手4 將第五套鈑材衝壓設備2加工後的成品送至成品收料機5內、第四套鈑材衝壓設 備2加工後的半成品送至第五套鈑材衝壓設備2、中間站48上的半成品送至第 四套鈑材衝壓設備2、第三套鈑材衝壓設備2加工後的半成品送至中間站48上、 第二套鈑材衝壓設備2加工後的半成品送至第三套鈑材衝壓設備2，五個動作同 時進行，當機械手4將工件取離模具時，鈑材校平機12開始往第一套鈑材衝壓 設備2內送進鈑材，當機械手4送料完成且鈑材校平機12送料到位後，再次衝 壓。重複上述動作，即可實現五套鈑材衝壓設備同時連續工作。
本實用新型機械手4上手臂43的數目不局限於上述實施例中所提及的六個 手臂43,可以在機械手4的主橫梁41上設置更多數目的手臂43，與之相應的是 鈑材衝壓設備2及與鈑材衝壓設備2配合使用的鈑材成型模具3也可以為更多 個，這樣，就可以實現更多個衝壓工序同時進行的全自動化衝壓過程，大大地提 高整臺衝壓加工設備的生產效率，同時還可以有效地減少生產線上操作工人的數 量，降低企業的用工成本，由於機械手4能準確地進行定位，減少了由於人工定 位地不準確而帶來的殘次品的數量，極大地提高產品的合格率。
權利要求1. 一種機械手，其特徵在於包括主橫梁、用於支撐主橫梁的多個支撐架，所述多個支撐架沿所述主橫梁軸向設置，所述主橫梁上設置有多個手臂，所述機械手還包括驅動所述主橫梁左右水平運動的水平驅動裝置和驅動所述主橫梁上下垂直運動的垂直驅動裝置。
2. 根據權利要求1所述的機械手，其特徵在於所述垂直驅動裝置包括設置在主 橫梁下方的驅動源及與所述驅動源連接的齒輪箱組件，其中齒輪箱組件的動力輸入端 與所述驅動源的輸出端連接。
3. 根據權利要求2所述的機械手，其特徵在於所述齒輪箱組件由多個齒輪箱組 成，多個所述齒輪箱沿所述主橫梁軸向布置於所述驅動源的兩側位置，其中靠近所述 驅動源設置的所述齒輪箱的動力輸入端通過連杆與驅動源輸出端連接；置於所述驅動 源同側的齒輪箱間通過連杆相互連接；所述齒輪箱上端部是以可滑動的方式掛接在主 橫梁上。
4. 根據權利要求3所述的機械手，其特徵在於所述齒輪箱包括箱體、延伸至箱 體外的齒條及置於箱體內與齒條嚙合的齒輪，所述箱體內後部設有向上延伸的滑板， 該滑板上部設置有用於與主橫梁相卡合的滑輪組，所述滑板的下部設有滑槽；在齒輪 上還同軸的連接有一擺杆，在該擺杆的自由端設置有一與擺杆旋轉軸平行的銷軸，所 述銷軸上套裝有一滾動裝置，該滾動裝置在所述滑槽內滾動。
5. 根據權利要求4所述的機械手，其特徵在於在所述主橫梁的一側還設置有主 控制臺，所述驅動源設置在該主控制臺上，所述齒輪箱組件包括設置在主控制臺上的 兩個齒輪箱及固定在每個支撐架上部端面的齒輪箱；其中設在主控制臺上的齒輪箱的 齒條通過連杆與驅動源輸出端連接，所述置於驅動源同側的齒輪箱間通過連接在各自 齒條上的連杆相互連接。
6. 根據權利要求1至5任一項所述的機械手，其特徵在於所述水平驅動裝置包 括伺服電機以及由伺服電機驅動的多級同步帶傳動機構，與所述多級同步帶傳動機構 中最後一級同步帶傳動機構的輸出端帶輪同軸設置有一同步帶輪，並且所述同步帶輪 可以沿著其轉軸軸向上下移動；兩端固定在主橫梁上的同步帶套在所述同步帶輪上。
7. 根據權利要求6所述的機械手，其特徵在於所述多級同步帶傳動機構採用二 級傳動機構，該二級傳動機構包括第一級變速傳動機構和第二級同步傳動機構，其中 第一級變速傳動機構的輸入端帶輪安裝在伺服電機的輸出軸上，同時第一級變速傳動 機構的輸出端帶輪與第二級同步傳動機構的輸入端帶輪同軸設置，所述同步帶輪與第 二級同步傳動機構的輸出端帶輪同軸設置。
8. 根據權利要求6所述的機械手，其特徵在於在與所述同步帶輪的轉軸平行的 兩側轉軸上還分別設置有一壓帶輪；所述伺服電機及多級同步帶傳動機構均設置在主 控制臺上。
9. 根據權利要求1至5中任一項所述的機械手，其特徵在於所述水平驅動裝置 包括伺服電機、安裝在所述伺服電機輸出軸上可沿輸出軸移動的同步帶輪、繞過所述 同步帶輪兩端固定在主橫梁上的同步帶。
10. 根據權利要求1至5中任一項所述的機械手，其特徵在於沿所述主橫梁軸向 設置有用於中轉鈑材的中間站。
11. 一種使用權利要求1至5任一項所述機械手的鈑材衝壓加工設備，其特徵在於 包括鈑材自動上料機、多套鈑材衝壓設備、與每套鈑材衝壓設備配合衝壓的鈑材成型 模具、傳輸鈑材同時進行不同工序操作的機械手以及成品收料機，所述鈑材自動上料 機置於機械手主橫梁前端的鈑材入口處，所述鈑材衝壓設備及與其配合衝壓的鈑材成 型模具沿著機械手的主橫梁方向均勻布置。
專利摘要本實用新型公開一種機械手，包括主橫梁、用於支撐主橫梁的多個支撐架，所述多個支撐架沿所述主橫梁軸向設置，所述主橫梁上設置有多個手臂，所述機械手還包括驅動所述主橫梁左右水平運動的驅動裝置和上下垂直運動的驅動裝置。使用該機械手能有效地實現鈑材在多工序衝壓設備的多個工序之間的傳遞，能大大地縮小物料轉運時間。本實用新型還公開了一種使用該機械手的鈑材衝壓加工設備，使用該機械手的多工序衝壓設備大大地提高了產品的生產效率，提高成品合格率及降低企業的用工成本，同時也將操作工人從繁瑣、枯燥的勞動中解脫出來，使企業的生產更趨向於人性化發展。
文檔編號B21D22/02GK201201241SQ20082004697
公開日2009年3月4日 申請日期2008年4月28日 優先權日2008年4月28日
發明者亞 劉, 劉志浩, 吳運禮, 尹顯椿, 培 莊, 張玉夔, 張秀峰, 雄 楊, 楊權幫, 蔣興峰, 賴信華, 勇 陳, 黃桂金 申請人:珠海格力電器股份有限公司