手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及機器人【技術領域】，尤其涉及手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，包括機箱，機箱上方設有固定手臂，固定手臂連接有驅動固定手臂轉動的R1軸傳動機構，機箱設有驅動固定手臂上下移動的Z軸傳動機構，固定手臂上方設有移動手臂，固定手臂設有驅動移動手臂水平移動的水平傳動機構，移動手臂端部設有夾取執行件，移動手臂設有驅動夾取執行件轉動的R2軸傳動機構；固定手臂端部設有滾動軸承，滾動軸承位于移動手臂下方并與移動手臂抵接。本實用新型的有益效果：一、實現四軸運動，適用于各種非標準模具和零件；二、移動手臂承載能力強；三、既可多臺連線作業，亦可單機作業；四、對沖壓機條件要求少，可為客戶節約設備成本。
【專利說明】手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人【技術領域】，尤其涉及手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手。

【背景技術】
[0002]傳統的沖床設備在沖壓零件時，一般采用純手工操作，即人手對模具進行定位，再將零件放入沖床的模具上，當沖床上模沖壓完畢并離開下模后，再用手將沖壓成型的零件取出，此種用手工擺放和取出零件的操作方式是存在操作人員的人身安全隱患的，時常出現工傷事故。為改進傳統純手工模具定位以及放取沖壓零件，企業逐漸研發出機械手代替人工操作，但現有的應用于沖壓設備的機械手要求模具必須等高，只能夠對同種規格的簡單結構零件進行生產，各軸傳動機構設計不合理，傳動距離長，靈活性不夠，故障率高，手臂承載能力差；另外，復雜的模具或者零件則無法進行有效地的放取，適用范圍局限，調試不方便，且造價高。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于針對現有技術的不足提供一種各軸傳動機構設計合理，手臂承載能力強，能夠配合沖壓機對各種不同規格的模具進行定位以及對零件進行放取的四軸機械手。
[0004]為實現上述目的，本實用新型的一種手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，包括機箱，所述機箱的上方設置有固定手臂，固定手臂連接有驅動固定手臂轉動的Rl軸傳動機構，機箱內設置有驅動固定手臂上下移動的Z軸傳動機構，固定手臂的上方設置有移動手臂，固定手臂安裝有驅動移動手臂水平移動的水平傳動機構，移動手臂的端部設置有夾取執行件，移動手臂安裝有驅動夾取執行件轉動的R2軸傳動機構；固定手臂的端部安裝有滾動軸承，滾動軸承位于移動手臂的下方并與移動手臂的底面抵接。
[0005]其中，所述Z軸傳動機構包括安裝于機箱內的Z軸驅動裝置、絲桿和第一線性滑軌，絲桿和第一線性滑軌均沿Z軸方向豎直安裝，Z軸驅動裝置與絲桿驅動連接，絲桿螺接有移動螺母，固定手臂與移動螺母連接，第一線性滑軌的滑塊與移動螺母固定連接。
[0006]其中，所述Z軸驅動裝置包括第一電機、第一主動輪、第一從動輪及第一皮帶，第一電機的主軸與第一主動輪套接，第一從動輪與絲桿的端部套接，第一皮帶繞設于第一主動輪和第一從動輪。
[0007]其中，所述Z軸傳動機構還包括安裝移動筒和連接塊，安裝移動筒的頂端與固定手臂連接，安裝移動筒的底端與連接塊固定連接，連接塊分別與移動螺母、第一線性滑軌的滑塊固定連接。
[0008]其中，所述Rl軸傳動機構包括第二電機和機器人減速機，第二電機設置于安裝移動筒內，第二電機的主軸與機器人減速機的輸入端驅動連接，機器人減速機的輸出端與固定手臂驅動連接。
[0009]其中，所述水平傳動機構包括安裝于固定手臂兩側的第二線性滑軌以及水平驅動裝置，第二線性滑軌的兩滑塊通過滑塊連接板連接，移動手臂與該滑塊連接板固定連接；水平驅動裝置包括第三電機、第三主動輪、第三從動輪及第三皮帶，第三主動輪和第三從動輪分別安裝于固定手臂的前后兩端，第三電機的主軸與第三主動輪驅動連接，第三皮帶繞設于第三主動輪和第三從動輪，第三皮帶設置于固定手臂內并與滑塊連接板固定連接。
[0010]其中，所述Rl軸傳動機構與固定手臂的連接處將固定手臂分成執行段和驅動段，執行段的長度占固定手臂總長度的2/3，驅動段的長度占固定手臂總長度的1/3 ;第三電機安裝于驅動段的端部；滾動軸承安裝于執行段的端部。
[0011]其中，所述R2軸傳動機構包括R2軸驅動裝置和轉動軸，R2軸驅動裝置安裝于移動手臂靠近機箱的一端，轉動軸安裝于移動手臂的另一端，R2軸驅動裝置與轉動軸驅動連接，夾取執行件與轉動軸轉動連接。
[0012]其中，所述R2軸驅動裝置包括第四電機、第四主動輪、第四從動輪及第四皮帶，第四主動輪和第四從動輪分別安裝于移動手臂的兩端，第四電機的主軸與第四主動輪套接，第四皮帶繞設于第四主動輪和第四從動輪并設置于移動手臂內，第四從動輪與轉動軸套接。
[0013]其中，所述夾取執行件位于移動手臂的上方。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015]一、四軸運動，適用于各種非標準模具，可在沖壓平臺任意角度架高模具，對模具進行準確定位以及對零件進行準確放取；
[0016]二、通過設置的滾動軸承能夠對移動手臂起到很好的承托作用，加強了移動手臂的承載能力，同時可減少移動手臂移動行程過長時產生抖動，提高移動手臂的移動精度；
[0017]三、既可多臺連線作業，亦可單機作業或者將整條生產線拆分成若干個小段進行作業；
[0018]四、對沖壓機設備條件要求較少，且對設備噸位、沖床高低及多臺組合無要求，適合應用于各種沖壓機，可為客戶節約60%-70%的設備投資成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的立體結構示意圖。
[0020]圖2為本實用新型另一視角的立體結構示意圖。
[0021]圖3為本實用新型四軸運動機構的結構示意圖。
[0022]圖4為圖3的右視圖。
[0023]圖5為本實用新型Rl軸傳動機構與固定手臂的連接結構示意圖。
[0024]附圖標記包括:
[0025]10—機箱20—固定手臂21—執行段
[0026]22—驅動段30—移動手臂40—夾取執行件
[0027]50—絲桿51—第一線性滑軌52—移動螺母
[0028]53一第一電機54—第一主動輪55—第一從動輪
[0029]56—第一皮帶57—安裝移動筒58—連接塊
[0030]60—第二電機61—機器人減速機70—第二線性滑軌
[0031]71—滑塊連接板72—第三電機73—第三主動輪
[0032]74—第三從動輪75—第三皮帶80—轉動軸
[0033]81—第四電機82—第四主動輪83—第四從動輪
[0034]84—第四皮帶90—滾動軸承。

【具體實施方式】
[0035]以下結合附圖對本實用新型進行詳細的描述。
[0036]如圖1至圖5所示，本實用新型的一種手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，包括機箱10，所述機箱10的上方設置有固定手臂20，固定手臂20連接有驅動固定手臂20轉動的Rl軸傳動機構，機箱10內設置有驅動固定手臂20上下移動的Z軸傳動機構，固定手臂20的上方設置有移動手臂30，固定手臂20安裝有驅動移動手臂30水平移動的水平傳動機構，移動手臂30的端部設置有夾取執行件40，移動手臂30安裝有驅動夾取執行件40轉動的R2軸傳動機構；固定手臂20的端部安裝有滾動軸承90，滾動軸承90位于移動手臂30的下方并與移動手臂30的底面抵接。具體的，一、Z軸傳動機構工作，驅動固定手臂20上下移動，即與固定手臂20連接的移動手臂30實現上下移動，從而實現驅動移動手臂30設置的夾取執行件40上下移動；二、Rl軸傳動機構工作，驅動固定手臂20旋轉運動，即與固定手臂20連接的移動手臂30實現旋轉運動，從而實現驅動移動手臂30設置的夾取執行件40大范圍旋轉運動；水平傳動機構工作，驅動固定手臂20水平移動，即與固定手臂20連接的移動手臂30實現水平移動，從而實現驅動移動手臂30設置的夾取執行件40水平移動；R2軸傳動機構工作，直接驅動夾取執行件40進行小范圍旋轉運動；整個機械手實現四軸運動，運動行程可長可短，適用于各種非標準模具，可在沖壓平臺任意角度架高模具，對模具進行準確定位以及對零件進行準確放取，適用范圍廣，使用效果良好；五、滾動軸承90對水平移動的移動手臂30起到一個支撐承托的作用，當移動手臂30的水平移動行程較長時，滾動軸承90能夠加強移動手臂30的承載能力，同時可減少移動手臂90移動行程過長時產生抖動，提高移動手臂30的移動精度，確保使用效果良好。其中，本技術方案的夾取執行件40用于夾取模具和零件進行定位和放取。
[0037]本實施例中，所述Z軸傳動機構包括安裝于機箱10內的Z軸驅動裝置、絲桿50和第一線性滑軌51，絲桿50和第一線性滑軌51均沿Z軸方向豎直安裝，Z軸驅動裝置與絲桿50驅動連接，絲桿50螺接有移動螺母52，固定手臂20與移動螺母52連接，第一線性滑軌51的滑塊與移動螺母52固定連接。具體的，Z軸驅動裝置工作時帶動絲桿50旋轉運動，與該絲桿50螺接的移動螺母52實現上下直線移動，從而帶動與移動螺母52連接的固定手臂20以第一線性滑軌51的導軌為導向實現上下移動，移動過程穩定，移動精度高，噪音低，速度快。
[0038]本實施例中，所述Z軸驅動裝置包括第一電機53、第一主動輪54、第一從動輪55及第一皮帶56，第一電機53的主軸與第一主動輪54套接，第一從動輪55與絲桿50的端部套接，第一皮帶56繞設于第一主動輪54和第一從動輪55。具體的，第一電機53的主軸轉動，帶動第一主動輪54轉動，然后通過繞設于第一主動輪54和第一從動輪55的第一皮帶56帶動第一從動輪55轉動，然后控制絲桿50旋轉運動，從而實現控制固定手臂20上下移動，進而控制移動手臂30上下移動，最終控制夾取執行件40上下移動；本技術方案采用第一電機53、第一主動輪54、第一從動輪55和第一皮帶56組成的Z軸驅動裝置，不但組裝簡單，成本低廉，同時將其通過合理布局設置與機箱10內，進而達到良好的使用效果。
[0039]本實施例中，所述Z軸傳動機構還包括安裝移動筒57和連接塊58，安裝移動筒57的頂端與固定手臂20連接，安裝移動筒57的底端與連接塊58固定連接，連接塊58分別與移動螺母52、第一線性滑軌51的滑塊固定連接。具體的，由于絲桿50沿Z軸方向設置，為確保螺接于絲桿50的移動螺母52與機箱10上方水平設置的固定手臂20連接，即通過安裝移動筒57和連接塊58作為移動螺母52與固定手臂20之間的連接件，實現移動螺母52與固定手臂20的連接，同時，連接塊58能增大移動螺母52間接與固定手臂20的固定連接的面積，保證移動螺母52帶動固定手臂20上下移動時平穩，有序，不出現偏差，確保使用效果良好。
[0040]本實施例中，所述Rl軸傳動機構包括第二電機60和機器人減速機61，第二電機60設置于安裝移動筒57內，第二電機60的主軸與機器人減速機61的輸入端驅動連接,機器人減速機61的輸出端與固定手臂20驅動連接。具體的，第二電機60設置于安裝移動筒57內其有以下幾點作用:一、能夠有效地節省第二電機60安裝時的占據空間，讓整個設備的結構更加緊湊；二、第二電機60能夠實現隨著固定手臂20進行上下移動，配合第二電機60能夠有效地控制固定手臂20進行旋轉運動；三、減少了第二電機60的傳動距離，無需使用皮帶連接，減少運行過程中的設備故障率；另外，機器人減速機61具有結構緊湊，傳動比大，振動小，噪音低，能耗低，控制精度高的優點，以及在一定的條件下，其具有自鎖的功能，使用壽命長。
[0041]本實施例中，所述水平傳動機構包括安裝于固定手臂20兩側的第二線性滑軌70以及水平驅動裝置，第二線性滑軌70的兩滑塊通過滑塊連接板71連接，移動手臂30與該滑塊連接板71固定連接；水平驅動裝置包括第三電機72、第三主動輪73、第三從動輪74及第三皮帶75，第三主動輪73和第三從動輪74分別安裝于固定手臂20的前后兩端，第三電機72的主軸與第三主動輪73驅動連接，第三皮帶75繞設于第三主動輪73和第三從動輪74，第三皮帶75設置于固定手臂20內并與滑塊連接板71固定連接。具體的，第三電機72工作時其主軸帶動第三主動輪73轉動，第三主動輪73帶動繞設于第三主動輪73和第三從動輪74的第三皮帶75轉動，第三皮帶75帶動滑塊連接板71以第二線性滑軌70的導軌為導向實現水平移動；其中，水平傳動機構采用雙線性滑軌的設置，可確保控制移動手臂30的水平移動更加平穩，左右不出現失衡；另外，第三皮帶75設置于固定手臂20內以及通過滑塊連接板71的設置，實現了該第三皮帶75轉動時，通過帶動兩滑塊沿著固定手臂20的兩側的導軌移動，且固定手臂20還能夠對第三皮帶75起到保護作用，避免第三皮帶75外露，減少該第三皮帶75出現故障的可能性。
[0042]見圖5，所述Rl軸傳動機構與固定手臂20的連接處將固定手臂20分成執行段21和驅動段22，執行段21的長度占固定手臂20總長度的2/3，驅動段22的長度占固定手臂20總長度的1/3 ;第三電機72安裝于驅動段22的端部；滾動軸承90安裝于執行段21的端部。根據杠桿原理，為保證平衡，支點的距離與重量應該成反比；本技術方案的該種設置可盡量確保Rl軸傳動機構控制固定手臂20旋轉時，控制手臂兩端的質量接近相等，從而將固定手臂20的質量中心盡量靠近于Rl軸傳動機構，從而獲得更好的旋轉速度和精度，且可提高執行段21端部的負載能力。
[0043]本實施例中，所述R2軸傳動機構包括R2軸驅動裝置和轉動軸80，R2軸驅動裝置安裝于移動手臂30靠近機箱10的一端，轉動軸80安裝于移動手臂30的另一端，R2軸驅動裝置與轉動軸80驅動連接，夾取執行件40與轉動軸80轉動連接。具體的，R2軸傳動機構控制轉動軸80轉動，轉動軸80帶動與其轉動連接的夾取執行件40實現小范圍的旋轉運動，提高控制夾取執行件40的定位精度，提高使用效果。
[0044]本實施例中，所述R2軸驅動裝置包括第四電機81、第四主動輪82、第四從動輪83及第四皮帶84，第四主動輪82和第四從動輪83分別安裝于移動手臂30的兩端，第四電機81的主軸與第四主動輪82套接，第四皮帶84繞設于第四主動輪82和第四從動輪83并設置于移動手臂30內，第四從動輪83與轉動軸80套接。具體的，第四電機81主軸轉動帶動第四主動輪82轉動從而通過第四皮帶84帶動第四從動輪83轉動，第四從動輪83帶動轉動軸80轉動，最后實現轉動軸80帶動夾取執行件40小范圍轉動；其中，將第四皮帶84設置于移動手臂30內，即實現減少安裝空間，防止第四皮帶84影響移動手臂30的工作，同時，又通過移動手臂30保護了第四皮帶84，防止第四皮帶84在工作時受到外界的影響，設計合理，實用性強。
[0045]具體的，所述夾取執行件40位于移動手臂30的上方，可使得夾取執行件40本身對夾取執行件40夾取的模具或者零件有一個承托的作用，進而可避免當夾取執行夾取模具或者零件時，模具和零件易于掉落的問題發生。
[0046]綜上所述可知本實用新型乃具有以上所述的優良特性，得以令其在制造組裝以及使用上，增進以往技術中所未有的效能而具有實用性，進而成為一極具實用價值的新型產品結構。
[0047]以上內容僅為本實用新型的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
【權利要求】
1.手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，包括機箱(10)，其特征在于:所述機箱(10)的上方設置有固定手臂(20)，固定手臂(20)連接有驅動固定手臂(20)轉動的Rl軸傳動機構，機箱(10)內設置有驅動固定手臂(20)上下移動的Z軸傳動機構，固定手臂(20)的上方設置有移動手臂(30)，固定手臂(20)安裝有驅動移動手臂(30)水平移動的水平傳動機構，移動手臂(30)的端部設置有夾取執行件(40)，移動手臂(30)安裝有驅動夾取執行件(40)轉動的R2軸傳動機構；固定手臂(20)的端部安裝有滾動軸承(90)，滾動軸承(90)位于移動手臂(30)的下方并與移動手臂(30)的底面抵接。
2.根據權利要求1所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述Z軸傳動機構包括安裝于機箱(10)內的Z軸驅動裝置、絲桿(50)和第一線性滑軌(51)，絲桿(50)和第一線性滑軌(51)均沿Z軸方向豎直安裝，Z軸驅動裝置與絲桿(50)驅動連接，絲桿(50)螺接有移動螺母(52)，固定手臂(20)與移動螺母(52)連接，第一線性滑軌(51)的滑塊與移動螺母(52)固定連接。
3.根據權利要求2所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述Z軸驅動裝置包括第一電機(53)、第一主動輪(54)、第一從動輪(55)及第一皮帶(56),第一電機(53)的主軸與第一主動輪(54)套接，第一從動輪(55)與絲桿(50)的端部套接，第一皮帶(56)繞設于第一主動輪(54)和第一從動輪(55)。
4.根據權利要求2所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述Z軸傳動機構還包括安裝移動筒(57)和連接塊(58)，安裝移動筒(57)的頂端與固定手臂(20)連接，安裝移動筒(57)的底端與連接塊(58)固定連接，連接塊(58)分別與移動螺母(52)、第一線性滑軌(51)的滑塊固定連接。
5.根據權利要求4所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述Rl軸傳動機構包括第二電機(60)和機器人減速機(61),第二電機(60)設置于安裝移動筒(57 )內，第二電機(60 )的主軸與機器人減速機(61)的輸入端驅動連接，機器人減速機(61)的輸出端與固定手臂(20 )驅動連接。
6.根據權利要求1所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述水平傳動機構包括安裝于固定手臂(20)兩側的第二線性滑軌(70)以及水平驅動裝置，第二線性滑軌(70 )的兩滑塊通過滑塊連接板(71)連接，移動手臂(30 )與該滑塊連接板(71)固定連接；水平驅動裝置包括第三電機(72)、第三主動輪(73)、第三從動輪(74)及第三皮帶(75)，第三主動輪(73)和第三從動輪(74)分別安裝于固定手臂(20)的前后兩端，第三電機(72)的主軸與第三主動輪(73)驅動連接，第三皮帶(75)繞設于第三主動輪(73)和第三從動輪(74)，第三皮帶(75)設置于固定手臂(20)內并與滑塊連接板(71)固定連接。
7.根據權利要求6所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述Rl軸傳動機構與固定手臂(20)的連接處將固定手臂(20)分成執行段(21)和驅動段(22)，執行段(21)的長度占固定手臂(20)總長度的2/3，驅動段(22)的長度占固定手臂(20)總長度的1/3 ;第三電機(72)安裝于驅動段(22)的端部；滾動軸承(90)安裝于執行段(21)的端部。
8.根據權利要求1所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述R2軸傳動機構包括R2軸驅動裝置和轉動軸(80)，R2軸驅動裝置安裝于移動手臂(30)靠近機箱(10)的一端，轉動軸(80)安裝于移動手臂(30)的另一端，R2軸驅動裝置與轉動軸(80)驅動連接，夾取執行件(40)與轉動軸(80)轉動連接。
9.根據權利要求8所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述R2軸驅動裝置包括第四電機(81)、第四主動輪(82)、第四從動輪(83)及第四皮帶(84)，第四主動輪(82)和第四從動輪(83)分別安裝于移動手臂(30)的兩端，第四電機(81)的主軸與第四主動輪(82)套接，第四皮帶(84)繞設于第四主動輪(82)和第四從動輪(83)并設置于移動手臂(30 )內，第四從動輪(83 )與轉動軸(80 )套接。
10.根據權利要求1-9任意一項所述的手臂負載能力強的四軸沖壓機機械手，其特征在于:所述夾取執行件(40)位于移動手臂(30)的上方。
【文檔編號】B21D43/10GK203955950SQ201420341416
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】房豪, 陳煉 申請人:東莞市信騰機器人科技有限公司