一种数控机床的上下料机械手制造技术

本实用新型专利技术公开了一种数控机床的上下料机械手，该上下料机械手包括：腰座，作为回转基座；垂直手臂，用于在垂直方向上升降运动，包括垂直液压缸和至少一个垂直导杆；水平手臂，支撑在所述垂直手臂的顶端，用于在水平方向升降运动，包括水平液压缸和至少一个水平导杆；以及执行手爪，包括手爪连接梁和安装在手爪连接梁上的末端执行器，其中，手爪连接梁在所述水平手臂的横向上延伸。根据本实用新型专利技术的机械手，通过垂直手臂的升降运动、具有伺服定位能力的水平手臂的伸缩运动、以及腰座的回转运动，仅使用三个自由度即可实现与数控机床相配合，实现加工过程中上下料的自动化、无人化，避免了直接引进通用机械手造成的资源浪费问题。

An upper and down manipulator for CNC machine tools

An upper and down manipulator of a CNC machine tool, which includes a waist seat, as a revolving base; a vertical arm, used for lifting up and down in the vertical direction, including a vertical hydraulic cylinder and at least one vertical guide; a horizontal arm, supported at the top of the vertical arm and used in water. The square direction lifting movement, including the horizontal hydraulic cylinder and at least one horizontal guide rod, and the execution of the claw, including the hand claw beam and the terminal actuator mounted on the hand claw connecting beam, where the hand claw beam extends horizontally on the horizontal arm. According to the manipulator of the utility model, through the lifting movement of the vertical arm, the telescopic movement of the horizontal arm with the servo positioning ability, and the rotary motion of the waist seat, only three degrees of freedom can be used only to coordinate with the CNC machine tools, so as to realize the automation and unmanned of the upper and lower materials in the process. The problem of resource waste is caused by general manipulator.

【技术实现步骤摘要】
一种数控机床的上下料机械手
本技术涉及一种数控机床的上下料机械手，用于为生产线上的数控机床装卸工件。
技术介绍
机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分，适应于中、小批量生产，具有占地小，结构紧凑，适应性强的特点。上下料机械手与数控车床(数控铣床，加工中心等)组合形成生产线，能够实现加工过程(上料、加工、下料)的自动化、无人化。在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。少数工厂直接购买通用性机械手(关节式)作为上下料机械手，由于通用机械手能适用的范围比较广，柔性和灵活性都较大，功能较强，因此成本很高。作为上下料机械手在很多场合下，通用机械手是“大材小用”，很多功能和高精度都浪费了，形成经济损失，这种现状急需改变。因此有必要提供一种上下料机械手，能够恰好满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力，降低设备购置成本。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种上下料机械手，以满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求。为此，本技术提供了一种数控机床的一种上下料机械手，包括：腰座，作为上下料机械手的回转基座；垂直手臂，用于在垂直方向上升降运动，包括垂直液压缸和与所述垂直液压缸平行设置的至少一个垂直导杆；水平手臂，支撑在所述垂直手臂的顶端，用于在水平方向升降运动，包括水平液压缸和与所述水平液压缸平行设置的至少一个水平导杆；以及执行手爪，包括手爪连接梁和安装在手爪连接梁上的末端执行器，其中，所述手爪连接梁安装在所述水平手臂的末端，在所述水平手臂的横向上延伸。根据本技术的上下料机械手，通过三个自由度：垂直手臂的升降运动、具有伺服定位能力的水平手臂的伸缩运动、以及腰座的回转运动，实现与数控机床相配合，实现加工过程中上下料的自动化、无人化，避免了直接引进通用机械手造成的资源浪费问题。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是根据本技术的数控机床的上下料方法中上下料机械手的布局示意图；图2是根据本技术的上下料机械手的结构示意图；图3是根据本技术的上下料机械手的腰座的结构示意图；图4是根据本技术的上下料机械手的垂直手臂的结构示意图；图5是根据本技术的上下料机械手的水平手臂的结构示意图；图6是根据本技术的上下料机械手的执行手爪的结构示意图；图7是根据本技术的上下料机械手的手爪的结构示意图；图8是根据本技术的上下料方法中电液伺服控制水平液压缸的原理框图；以及图9是根据本技术的上下料机械手的上下料流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。图1和图9示出了根据本技术的一些实施例。本技术设计的上下料机械手要求搬运的加工工件的质量达30Kg，长度达500mm。本技术设计的上下料机械手的特点是：结构比较简单、手臂运动范围大，且具有较高的定位准确度。图2是根据本技术的上下料机械手的示意图。如图2所示，上下料机械手包括腰座21、垂直手臂、水平手臂、以及执行手爪26。垂直手臂包括垂直液压缸22和在垂直液压缸外周呈正方形布置的四个垂直导杆23。水平手臂包括水平液压缸24和与水平液压缸24呈等边三角形排列的两个水平导杆24。其中，腰座为机械手的回转基座，机械手的运动部分安装在腰座上，承受了机械手的全部重量。优选地，腰座回转的驱动形式为电机通过减速机构实现。在一实施例中，如图3所示，腰座包括：底板211、基座212、电机213、回转轴214、腰座件215、第一单列圆锥滚子轴承216、第二单列圆锥滚子轴承217、腰关节大齿轮218、腰关节小齿轮219。其中，该回转轴214为粗大的法兰轴，用于连接垂直手臂，回转轴214通过第一单列圆锥滚子轴承216和第二单列圆锥滚子轴承217支撑在腰座件215上，腰座件215固定在所述基座212的顶壁上。其中，基座212固定安装在底板211上，二者之间形成筒状内腔，所述腰关节大齿轮218和腰关节小齿轮219位于所述筒状内腔中、啮合传动。该腰关节大齿轮218具有套筒部，该套筒部套设在所述回转轴上、作为第二单列圆锥滚子轴承217内圈的定位结构并且由双螺母固定紧固。优选地，回转轴的法兰孔径为180-200mm、轴向长度为230-250mm，如此能够提供较大的安装空间，该内孔中安装有制动器(图中未示出)，该制动器用于与孔壁摩擦制动。在本实施例中，减速机构采用一级齿轮传动，采用大传动比(＞100)传动，提高传动精度，以克服齿轮传动的固有齿侧间隙所产生的低精度传动的问题，该精度的提高对于机械手的最终精度影响最大。齿轮采用高强度、高硬度的材料，高精度加工制造，尽量减小因齿轮传动造成的误差。与现有腰座相比，本技术的机械手合理紧凑、部件少、在运动时底盘稳固。在一实施例中，如图4所示，垂直手臂包括第一支承板226、第二支承板227、第一导柱23、第二导柱、缸筒221、活塞杆222、活塞223、导向套224、螺套225、缸底231、排气阀228、第一进油口229、第二进油口232。其中，导向套224设置在缸筒221的与缸底231相对的开口端，该导向套224具有导向孔，为活塞杆的运动提供导向支撑并且与所述活塞杆密封配合，该导向套224伸入缸筒221中，与缸筒221的内壁密封配合，用于密封缸筒221的开口端，该导向套224还具有与所述缸筒端面配合的定位台阶，用于导向套224相对于缸筒的轴向定位。优选地，导向套224的伸入缸筒221中的部分包括与缸筒密封配合的密封部和自所述密封部延伸的导向部，该导向部与缸筒内部之间设有空腔233，其中，第一进油口位于空腔233所在的区域。如此，避免了活塞223的运动死点，使得活塞223的升降控制比较灵活。其中，缸底231具有伸入所述缸筒中的定位部，缸底231与缸筒221焊接，第二进油口开设在缸底231上，沿活塞的中心轴线向活塞杆供油。其中，螺套225与缸筒221螺纹连接，用于固定导向套224。该螺套225上设有唇形防尘圈，用于活塞杆222上的灰尘阻挡。其中，第一垂直导杆为伸缩套管结构，由内套管和外套管组成，起到伸缩导向作用。在一实施例中，如图5所示，水平手臂包括水平油缸24、第一水平导杆25、第二水平导杆、在水平油缸24的缸筒上设置的连接座221、后支承板243、前支承板242，其中，水平油缸24的结构与垂直油缸相同，但尺寸不相同。优选地，连接座221设置在的水平油缸的居中靠前位置，靠近前支承板242，以实现机械手的平衡。在本实施例中，在设计时另外增设了导杆机构，小臂增设了两个导杆，与活塞杆一起构成等边三角形的截面形式，尽量增加其刚度；大臂增设了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控机床的上下料机械手，其特征在于，包括：腰座，作为上下料机械手的回转基座；垂直手臂，用于在垂直方向上升降运动，包括垂直液压缸和与所述垂直液压缸平行设置的至少一个垂直导杆；水平手臂，支撑在所述垂直手臂的顶端，用于在水平方向升降运动，包括水平液压缸和与所述水平液压缸平行设置的至少一个水平导杆；以及执行手爪，包括手爪连接梁和安装在手爪连接梁上的末端执行器，其中，所述手爪连接梁安装在所述水平手臂的末端，并且在所述水平手臂的横向上延伸。

【技术特征摘要】
1.一种数控机床的上下料机械手，其特征在于，包括：腰座，作为上下料机械手的回转基座；垂直手臂，用于在垂直方向上升降运动，包括垂直液压缸和与所述垂直液压缸平行设置的至少一个垂直导杆；水平手臂，支撑在所述垂直手臂的顶端，用于在水平方向升降运动，包括水平液压缸和与所述水平液压缸平行设置的至少一个水平导杆；以及执行手爪，包括手爪连接梁和安装在手爪连接梁上的末端执行器，其中，所述手爪连接梁安装在所述水平手臂的末端，并且在所述水平手臂的横向上延伸。2.根据权利要求1所述的上下料机械手，其特征在于，所述腰座包括步进电机和减速机构，其中，所述减速机构为传动比大于100的一对啮合齿轮。3.根据权利要求1所述的上下料机械手，其特征在于，所述水平手臂的至少一个水平导杆为空心伸缩杆，所述至少一个水平导杆与所述水平液压缸呈品字形布置。4.根据权利要求1所述的上下料机械手，其特征在于，所述水平手臂的水平液压缸为电液伺服控制式液压缸。5.根据权利要求1所述的上下料机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹向虎，
申请(专利权)人：曹向虎，
类型：新型
国别省市：安徽,34