一种用于微电机嵌线转移工件的机械手的制作方法

本发明涉及一种用于微电机嵌线转移工件的机械手，在国际专利分类表中，分类可属于B21D43/10。

背景技术：

微电机嵌线已实现单机机械化，但现有技术的设备仍需人工装入和卸下工件，相当消耗操作者的体力，且不利于保护工件。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提出一种结构比较合理的用于微电机嵌线转移工件的机械手，以免除现有技术需人工装入和卸下工件的问题。

本发明的技术方案是一种用于微电机嵌线转移工件的机械手，包括：

——机座；

——立柱，其紧固于机座；

——水平移动机构，包括固定部分和以固定部分为约束的可水平移动的部分，该固定部分约束于立柱；

——上下移动机构，包括固定部分和以固定部分为约束的可上下移动的部分，该固定部分约束于所述可水平移动的部分；

——抓手，其固定部分约束于所述可上下移动的移动部分。

该技术方案的机械手设置于加工设备的上方，即可实现抓握工件水平和上下移动，从而免除现有技术需人工装入和卸下工件的问题。

该技术方案的进一步设计是：

a)所述水平移动机构，其固定部分为水平导轨；第1直线气缸的缸筒沿运动方向固定于该导轨，其活塞杆联接所述上下移动机构的固定部分，还设置有左限位传感器61和右限位传感器62，从而可推动上下移动机构沿水平导轨水平移动至限定位置；

b)所述上下移动机构包括垂直布置的第2直线气缸，其缸筒联接第1直线气缸的活塞杆，其活塞杆联接所述抓手的固定部分，还设置有上限位传感器和下限位传感器，从而可移动所述抓手上下至限定位置；

c)所述抓手包括：

——位置修整机构，包括固定部分和以固定部分为依托的水平转动部分，该固定部分约束于所述第2直线气缸的活塞杆；

——张合机构，包括固定部分和与该固定部分铰链联接的钳爪，该固定部分耦合所述位置修整机构的水平转动部分。

该进一步设计采用气压传动，运动结构简单、稳定，位置修整结构可有效地消除运动不畅的问题。

该技术方案进一步的具体设计之一是：

a)所述张合机构包括：

——固定支架，其顶端固定有垂直向上的导柱；

——第3直线气缸，其缸筒固定于所述固定支架，其活塞杆朝上固定一水平桥架；

——左连杆、右连杆，二者的上端分别与所述水平桥架的左端和右端连接为转动副；

——左钳爪、右钳爪，二者的下端为爪部，上端分别与所述左连杆、右连杆的下端连接为转动副；二者的中部分别与固定支架左下角、右下角连接为转动副；

——第1位置传感器、第2位置传感器，分别靠近左钳爪或右钳爪的张开位置和闭合位置；

b)所述位置修整机构包括：

——电动机装置，其机座固定于所述上下移动机构的活塞杆，其输出轴垂直向下联接一水平压板，该水平压板具有沿水平方向朝外的凸出；

——第3位置传感器，其靠近所述凸起绕所述输出轴的轴线旋转轨迹的外周，用以感应所述凸出旋转的角度位置；

——所述水平压板自所述张合机构的导柱顶端套入该导柱，并支承在套于该导柱外周的柱形弹簧之上；

——第4位置传感器，位于所述第3位置传感器的正下方，用以感应所述凸出的高度位置。

该设计结构简单清晰，运动顺畅，因而工作十分稳定。

进一步的具体设计之二是位于所述抓手下方的工件暂存台，该台包括：

——第4直线气缸，其缸筒固定于机架，其动作方向与所述第1直线气缸的动作方向平行；

——移动台，以滚轮支承于机架并与所述第4直线气缸的活塞杆连接；

——移动台上方固定有待加工件存放柱和完工件存放柱；

——待加工件传感器，位于所述待加工件存放柱邻近处；

——完工件传感器，位于所述完工件存放柱邻近处。

该设计可很好地配合加工节奏送入待加工件和移出已加工件。

进一步的具体设计之三是水平移动机构的固定部分约束于立柱的结构为固定铰链支座联接，构成可绕立柱一转轴或轴孔往上摆动的转动副。该更具体的设计是，所述立柱具有轴线水平且与水平移动机构的运动方向垂直的轴或轴孔，所述水平移动机构的固定部分具 有该轴线方向的轴孔或轴，且后者的轴孔套住前者的轴或后者的轴插入前者的轴孔；所述立柱于邻近所述轴或轴孔处和水平移动机构的固定部分的下方具有一阻止水平移动机构的固定部分往下摆动的阻挡。

该设计的技术效果是，一旦出现移动机构运动受阻的故障，水平移动机构的固定部分即往上摆动，因而保护机器和工件。

本发明的技术方案和效果将在具体实施方式中结合附图作进一步的说明。

附图说明

图1～图16分别是本发明实施例机械手于步骤1～16的结构示意图；

图17是本发明实施例机械手于第1种故障状态时的结构示意图；

图18是本发明实施例机械手于第2种故障状态时的结构示意图；

图19是本发明实施例机械手水平压板工作状态示意图。

图中各标号的意义如下：

1：机座；

11：嵌线模具槽盖绝缘片插入机，又称工件加工装置；

12：移动台；

2：立柱；

23：水平导轨转动轴；

3：水平导轨；

31：水平导轨阻挡；

4：第1直线气缸，又称上、下行双轴气缸；

41：上、下行双轴气缸上行位置传感器；

42：上、下行双轴气缸下行位置传感器；

5：水平移送气缸支架；

6：第2直线气缸，又称水平移送气缸；

7：步进电机；

71：步进电机输出轴；

8：带阻尼连接环；

9：水平压板；

91：水平压板旋转角度传感器；

92：水平压板受压移位传感器；

10：钳爪固定支架；

101：钳爪推拉动作连杆；

102：第3直线气缸，又称钳开闭推动气缸；

103：钳爪推拉动作支架；

104：钳爪推拉动作连杆上活动支点；

105：钳爪推拉动作连杆下活动支点；

106：钳爪开闭动作活动支点；

107：左钳爪、右钳爪；

108：钳爪开启位置传感器；

109：钳爪闭合位置传感器；

111：槽盖绝缘片插入后的嵌线模具，又称加工完成件；

112：模具加工完成状态传感器；

120：第4直线气缸，又称移动台推动气缸；

121：待拿工件存放定位柱；

122：工作区间安全监视传感器；

123：待插入槽盖绝缘片的嵌线模具，又称待加工件；

124：待加工件存放定位柱(121)上有无待插入槽盖绝缘片的嵌线模具的监视传感器；

125：加工完成件存放定位柱；

126：加工完成件存放定位柱125有无加工完成件的监视传感器；

127：移动台12进位监视传感器；

128：移动台12原位监视传感器；

129：工件加工装置定位柱。

具体实施方式

本发明实施例机械手用于嵌线模具在放入嵌线机前预先插入槽盖绝缘片前后的转移。图1～图8中的待加工件123在槽盖绝缘片插入后变为图9～图16中的加工完成件111。该机械手结构和动作如图1～19所示，主要包括：

——立柱2，紧固于机座1；

——作为水平移动机构固定部分的水平导轨3经转动轴23于其所在立柱2的位置的轴孔与立柱2构成固定铰链支座并为阻挡31向上支撑于水平位置，只允许其向上摆动；当然，也可设计为以水平导轨3的轴孔于其所在立柱2的位置的轴与立柱2构成固定铰链支座；

——水平移送气缸6的缸筒与水平导轨3平行地固定于水平导轨3的支架5；固定于水平移送气缸6的活塞杆的上下移动机构因而可沿导轨左右移动，并由左限位传感器61和右限位传感器62控制限位，因而在需要时推动上下移动机构沿水平导轨(3)水平移动至限定位置——移动台12或工件加工装置之上方。

——上下移动机构包括垂直布置的第2直线气缸4，其缸筒联接第1直线气缸6的活塞杆，第2直线气缸4的活塞杆联接抓手的固定部分，还设置有上限位传感器41和下限位传感器42，从而可移动抓手上下至限定位置，以提起或放下工件。

以上所述抓手包括位置修整机构和张合机构：

——位置修整机构包括：电动机装置7的机座固定于第2直线气缸4的活塞杆，其输出轴垂直向下经阻尼连接环8联接图19所示形状的水平压板9，固定于张合机构的固定 支架10上方的第3位置传感器91位于水平压板9最外沿旋转轨迹的外周，用以感应水平压板9长度方向的旋转位置；所述水平压板9自位于张合机构的固定支架10上方的导柱100顶端套入该导柱，并支承在套于该导柱外周的柱形弹簧之上；固定于张合机构的固定支架10上方的第4位置传感器92，位于第3位置传感器91的正下方，用以感应水平压板9的高度位置；

——张合机构包括第3直线气缸102，其缸筒固定于固定支架10，其活塞杆朝上固定水平桥架103；左连杆、右连杆101的上端分别与水平桥架103的左端和右端连接为转动副；左钳爪、右钳爪107的下端为爪部，上端分别与左连杆、右连杆101的下端连接为转动副；二者的中部分别与固定支架10的左下角、右下角连接为转动副；第1位置传感器108、第2位置传感器109分别位于靠近左钳爪或右钳爪107的张开位置和闭合位置，用以限定钳爪的张合范围。

位于上下移动机构沿水平导轨3水平移动至左限定位置时抓手下方的是工件暂存台，该台包括第4直线气缸120，其缸筒固定于机架1，其活塞杆动作方向与第1直线气缸6的活塞杆的动作方向平行；移动台12以滚轮支承于机架1并与第4直线气缸120的活塞杆连接；移动台12上方固定有待加工件存放柱121和完工件存放柱125；待加工件传感器124位于待加工件存放柱121邻近处，完工件传感器126位于完工件存放柱125邻近处，用以检查工件的存放状态。此外，还有位于上下移动机构沿水平导轨3水平移动至右限定位置时所述抓手下方的工件加工装置11的邻近处的工作区间安全监视传感器122以及工件加工装置11的定位柱129邻近处的工件加工完成状态传感器112。

该机械手完成一个工作周期经过以下16步动作，工作过程如下：

如图1，机械手各部件均在复位状态，待加工件123放入待拿工件存放定位柱121。

如图2，第2直线气缸4的活塞杆向下伸出，推动抓手下降至待加工工件123处。

如图3，第3直线气缸102的活塞杆向上伸出，推动抓手钳爪闭合将待加工件123夹紧。

如图4，第2直线气缸4的活塞杆向上回缩，拉动抓手夹住待加工件123一起上移至高位。

如图5，第2直线气缸6的活塞杆向右回缩，抓手夹住待加工件123一起被水平推送至工件加工装置11上方；第4直线气缸120活塞杆缩回，移动台12向右移尽，使待拿工件存放定位柱121位于抓手原正下方。

如图6，第2直线气缸4的活塞杆向下伸出，推动抓手夹住待加工件123下降至工件加工装置11。

如图7，第3直线气缸102的活塞杆向下回缩，拉动抓手钳爪107张开，将待加工件123释放。

如图8，第2直线气缸4的活塞杆向上回缩，拉动抓手离开待加工件123再次上移至高位。

如图9，待工件123在加工装置11上被插入槽盖绝缘片，改变为加工完成件111。

如图10，第2直线气缸4的活塞杆向下伸出，推动抓手下降至加工完成件111所在处。

如图11，第3直线气缸102的活塞杆向上伸出，推动抓手钳爪闭合将加工完成件111夹紧。

如图12，第2直线气缸4的活塞杆向上回缩，拉动抓手夹住加工完成件111一起上移至高位。

如图13，第2直线气缸6的活塞杆向左伸出，抓手夹住加工完成件111一起被水平推送至移动台12的加工完成件存放定位柱125上方。

如图14，第2直线气缸4的活塞杆向下伸出，推动抓手夹住加工完成件111一起下降至移动台12的加工完成件存放定位柱125。

如图15，第3直线气缸102的活塞杆向下回缩，拉动抓手钳爪107张开，将加工完成件111释放。

如图16，第2直线气缸4的活塞杆向上回缩，拉动抓手离开加工完成件111再次上移至高位。

对于图16，人工取走加工完成件111和将新的待加工件123放入待拿工件存放定位柱121，即恢复为图1状态，该工作周期结束。

当机械、电气或人为等原因使第2直线气缸4的活塞杆向下伸出推动抓手夹住工件一起下降遇到阻挡时，该阻挡力将向上推动整个水平移动机构绕轴孔与立柱2构成的固定铰链支座向上摆动，因而得到保护，如图17所示。

在图6所示工位，如图18所示，若待加工件123于工件加工装置11上的工件加工装置定位柱129销位不对正以至受到阻挡不能下降到底时，该阻挡力使张合机构的固定支架10向上移往水平压板9(柱形弹簧被压缩)，固定于固定支架10上方的第3位置传感器91和第4位置传感器92即位于水平压板9最外沿旋转轨迹的外周，第4位置传感器92发出信号启动步进电机7进入旋转微调程序：

——第3位置传感器91用以感应水平压板9长度方向的旋转位置，如图19所示，水平压板9长度方向先左旋直至第3位置传感器91信号消失，然后右旋直至第3位置传感器91信号消失，这样来回动作直至待加工件123于工件加工装置11上的工件加工装置定位柱129销位对正而下降到底，水平压板9复位，第4位置传感器92信号消失，该故障调整状态结束，使设备得到保护。