冲压机械手的制作方法

本实用新型涉及冲压设备技术领域，特别是涉及一种冲压机械手。

背景技术：

传统的冲床设备在进行零件冲压时，需要人工参与完成被冲压零件的取放、旋转等动作；人工参与存在较大的风险，也时常出现工伤事故。为优化生产过程，一些企业开始使用机械手来代替人工完成冲压零件的取放、旋转等动作，并取得了一定的成果。现有的机械手主要分为直角坐标机械手和关节机械手两大类，直角坐标机械手具有行程大的优点，但其灵活度较低；关节机械手的灵活度较高，但其行程较小。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有的冲压机械手不能兼顾行程及灵活度的问题，提供一种复合式的冲压机械手。

一种冲压机械手，包括：

机箱；

升降装置，包括升降机构和升降台，升降机构包括升降导轨和升降滑块，升降滑块与升降导轨滑动连接，升降滑块与升降台固定连接，升降导轨与箱体固定连接；

摆臂装置，包括摆臂轴及摆臂台，摆臂轴的底端转动设置于升降台的顶部，摆臂轴的顶端与摆臂台固定连接；

平移装置，包括平移臂、平移座及平移机构，平移机构包括平移导轨及平移滑块，平移滑块与平移导轨滑动连接，平移滑块与平移臂固定连接，平移座与摆臂台固定连接，平移导轨固定设置于平移座；

腕部装置，包括腕体及小臂，小臂的一端与平移臂远离平移滑块的一端固定连接，腕体转动设置于小臂远离平移臂的一端，腕体能够完成翻转和旋转两个自由度的转动。

在其中一个实施例中，升降装置还包括升降动力机构，升降动力机构包括升降丝杆和升降电机，升降电机设置于箱体的下部，升降丝杆的两端转动设置于箱体，升降电机的输出端与升降丝杆的底部传动连接，升降台具有与升降丝杆配合的螺纹孔，升降丝杆穿过螺纹孔。

在其中一个实施例中，升降装置还包括辅助承压装置，辅助承压装置用于辅助支撑升降台。

在其中一个实施例中，摆臂装置还包括摆臂动力机构，摆臂动力机构包括摆臂电机及摆臂减速器，摆臂减速器设置于升降台的顶部，摆臂减速器的输出端与摆臂轴的底端传动连接，摆臂电机设置于摆臂减速器的下部。

在其中一个实施例中，平移装置还包括平移动力机构，平移动力机构包括平移电机和平移丝杆，平移丝杆的两端转动设置于平移座，平移电机的输出端与平移丝杆的一端传动连接，平移臂的一端具有与平移丝杆配合的螺纹孔，平移丝杆穿过螺纹孔。

在其中一个实施例中，小臂远离平移臂的一端具有相对的第一连接耳和第二连接耳，腕部装置还包括腕体支撑件，腕体支撑件具有相连接的第一连接部、第二连接部和腕体连接部，第一连接部所在的平面与第二连接部所在的平面相互平行，腕体连接部所在的平面与第一连接部所在的平面相互垂直，第一连接部和第二连接部分别转动设置于第一连接耳和第二连接耳，腕体转动设置于腕体连接部。

在其中一个实施例中，腕部装置还包括第一动力机构和第二动力机构，第一动力机构驱动腕体支撑件相对第一连接耳转动；第二动力机构驱动腕体相对腕体支撑件转动。

在其中一个实施例中，第一动力机构包括第一电机及第一减速器，第一减速器设置于第一连接耳靠近第二连接耳的一侧，第一电机固定设置于小臂，第一电机与第一减速器传动连接，第一减速器的输出端与第一连接部固定连接；第二动力机构包括第二电机、从动伞齿轮和主动伞齿轮，主动伞齿轮设置于第二连接耳靠近第一连接耳的一侧，从动伞齿轮与腕体的一端固定连接，第二电机固定设置于小臂，主动伞齿轮与从动伞齿轮啮合，第二电机与主动伞齿轮传动连接。

在其中一个实施例中，第二动力机构还包括第二减速器，第二减速器设置于从动伞齿轮与腕体之间，从动伞齿轮的转轴与第二减速器的输入端固定连接，第二减速器的输出端与腕体固定连接。

在其中一个实施例中，本实用新型所涉及的冲压机械手还包括控制装置，控制装置分别与升降装置、摆臂装置、平移装置、腕部装置电连接，机箱上设置有电控箱，控制装置设置于电控箱内。

上述冲压机械手，包括机箱、升降装置、摆臂装置、平移装置及末端的腕部装置，冲压机械手的升降装置、摆臂装置及平移装置可提供较大的行程，末端的腕部装置具有较高的灵活性；直角坐标机械手与关节机械手的有效结合，使复合式的冲压机械手可兼顾行程与灵活度，提高了冲压机械手对冲压工艺及冲压设备的适应性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的冲压机械手结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的升降装置结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的腕部装置结构第一侧视示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的腕部装置结构右视示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的腕部装置结构第二侧视示意图。

其中：

100-机箱；110-电控箱；200-升降装置；210-升降机构；211-升降导轨；212-升降滑块；220-升降台；221-台座；222-台体；230-升降动力机构；231-升降丝杆；232-升降联轴器；233-升降电机；240-承压气缸；300-摆臂装置；310-摆臂台；320-摆臂减速器；400-平移装置；410-平移臂；420-平移座；500-腕部装置；510-小臂；511-第一连接耳；512-第二连接耳；520-腕体；521-旋转法兰；530-腕体支撑件；531-第一连接部；532-第二连接部；533-腕体连接部；540-第一动力机构；541-第一电机；542-第一同步轮同步带组件；543-第一减速器；550-第二动力机构；551-第二电机；552-第二同步轮同步带组件；553-主动伞齿轮；554-从动伞齿轮；555-第二减速器；600-控制装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的冲压机械手进行进一步详细说明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本实用新型一实施例提供的冲压机械手，用于在冲压过程中取放、旋转被冲压的零件，如图1所示，包括机箱100、升降装置200、摆臂装置300、平移装置400以及腕部装置500；其中，机箱100的外形为长方体状，升降装置200设置于机箱100垂直的一个侧面，升降装置200包括升降机构210和升降台220，升降台220通过升降机构210实现其相对于箱体100的升降，进一步，升降机构210包括两条升降导轨211和四个升降滑块212，两条升降导轨211是燕尾导轨，四个升降滑块212均开设有燕尾槽，每两个升降滑块212与一条升降导轨211滑动连接，每条升降导轨211上的两个升降滑块212呈上下设置，升降台220包括一体式的台座221，一体式的台座221具有外形稳固的特点，台座221位于整个升降台220的底部，四个升降滑块212分别与台座221固定连接，两条升降导轨211与箱体100的一个侧面固定连接；摆臂装置300设置于升降装置200的顶部，摆臂装置300能够随升降装置200升降，摆臂装置300包括摆臂轴(图中未示出)及摆臂台310，摆臂轴的底端转动设置于升降台220的顶部，摆臂轴的顶端与摆臂台310固定连接，摆臂台310可随摆臂轴一起相对于升降台220转动；平移装置400设置于摆臂装置300的摆臂台310的上部，平移装置400包括平移臂410、平移座420及平移机构(图中未示出)，平移机构包括两条平移导轨及四个平移滑块，平移导轨为燕尾导轨，平移滑块上开设有燕尾槽，平移滑块与平移导轨滑动连接，平移滑块与平移臂410固定连接，平移座420与摆臂台310固定连接，平移座420整体呈中空的长方体结构，两条平移导轨固定设置于平移座420内的底面上，在其它的实施例中，平移座420根据实际工况也可制造成不规则外形；腕部装置500为本实施例所提供冲压机械手的末端执行装置，其直接实现被冲压零件的取放、翻转、旋转等动作，腕部装置500包括腕体520及小臂510，小臂510的一端与平移臂410远离平移滑块的一端固定连接，腕体520转动设置于小臂510远离平移臂410的一端，腕体520能够完成翻转和旋转两个自由度的转动。

上述冲压机械手，包括机箱100、升降装置200、摆臂装置300、平移装置400及末端的腕部装置500，冲压机械手的升降装置200、摆臂装置300及平移装置400可提供较大的行程，末端的腕部装置500具有较高的灵活性；直角坐标机械手与关节机械手的有效结合，使复合式的冲压机械手可兼顾行程与灵活度，提高了冲压机械手对冲压工艺及冲压设备的适应性，相比于现有的冲压机械手，不必要增大冲压机械手的体积及驱动功率，既可在一定程度上提升冲压机械手的负载。

进一步，如图2所述，本实施例提供的冲压机械手的升降装置200还包括升降动力机构230，升降动力机构230可驱动升降台220相对于升降导轨211上下升降，实现了升降装置200的自动升降；具体的，升降动力机构230包括升降丝杆231、升降电机233以及将升降电机233的输出端与升降丝杆231的底部传动连接的升降联轴器232，升降电机233设置于箱体100的下部，升降丝杆231的两端转动设置于箱体100的一个侧面，升降台220底部的台座221具有与升降丝杆231配合的螺纹孔，升降丝杆231穿过螺纹孔，升降电机233为伺服电机，能够带动升降丝杆231正转和反转，从而实现升降台220的自动上升和下降，且升降电机233可精确地控制旋转角度，从而实现升降台220在上升及下降过程中的定位；一体式的台座221及四个升降滑块212与两条升降导轨211的设置形式，在运行过程中使得升降丝杆231只作为驱动而不承受弯矩，其负载较小，提高了升降丝杆231的使用寿命、减小了运行噪音，提高了升降装置200的运行稳定性。

在本实施例中，升降装置200还包括承压气缸240，实际操作中，承压气缸240可与气泵(图中未示出)相连，在其它的实施例中，承压气缸240的作用还可用液压缸或者其他能起支撑作用的装置替代；承压气缸240用于辅助支撑升降台220，承压气缸240的底部固定于箱体100，承压气缸240的顶部固定于台座221的下底面，在升降台220的上升及下降过程中，承压气缸240始终向上支撑升降台220，承压气缸240与升降台220之间的作用力与升降装置200、摆臂装置300、平移装置400以及腕部装置500的总重量相当，在冲压机械手上下升降过程中，大大减小了升降电机233的负载，且承压气缸240的支撑轴线与两条升降导轨221所在的平面具有一定的距离，承压气缸240与升降台220之间的相互作用力还可减小两条升降导轨211所承受的来自升降装置200、摆臂装置300、平移装置400以及腕部装置500的弯矩，进一步减小了升降导轨211与升降滑块212之间的相互作用力，减小了升降导轨211与升降滑块212在使用过程中的磨损，减小了冲压机械手的运行噪音，延长了其使用寿命；由于承压气缸的存在，使升降电机233不至于在升降装置200下降停止的时刻承受瞬时较大的负载，进一步保护了升降电机233。

为实现摆臂装置300的自动摆臂，在本实施例中，摆臂装置300还包括摆臂动力机构(图中未示出)，摆臂动力机构能够驱动所述摆臂轴带动摆臂台310摆动，升降台220还包括台体222，台体222位于台座221上，台体222具有中空结构，摆臂动力机构包括摆臂电机(图中未示出)及摆臂减速器320，摆臂电机是伺服电机，摆臂减速器320是谐波减速器，摆臂减速器320固定设置于台体222的顶部且设置于摆臂轴的靠近正下方的位置，摆臂减速器320的输出端与摆臂轴的底端传动连接，摆臂电机设置于摆臂减速器320的下部，具体在台体222的空腔内；将摆臂减速器320及摆臂电机设置于摆臂轴靠近正下方的位置，进一步减小了摆臂轴所承受的弯矩以及摆臂电机在摆臂过程中所输出的转矩，且中空结构的台体222也在一定程度上降低了升降装置200的重量，减小了升降电机233的负载。

为实现平移装置400的自动平移，在本实施例中，平移装置400还包括平移动力机构(图中未示出)，平移动力机构包括平移电机(图中未示出)和平移丝杆(图中未示出)，平移电机是伺服电机，平移丝杆的两端转动设置于平移座420，平移电机的输出端与平移丝杆的一端通过联轴器(图中未示出)传动连接，平移臂410的一端具有与平移丝杆配合的螺纹孔，平移丝杆穿过螺纹孔，联轴器连接具有结构简单、安装方便、利于维护、价格低廉、定位精度高的特点；平移动力机构的驱动原理与升降动力机构230的驱动原理相同，只是在竖直平面内与在水平平面内的区别，在本实施例中就不再赘述；丝杆滑块驱动具有更高的动作精度。

如图3、图4及图5所示，在腕部装置500的结构中，作为实现腕体520相对于小臂510可完成翻转和旋转两个自由度转动的具体方式，本实施例设计的小臂510为细长的具有中空结构的长方体状，且小臂510的其中两个相对的侧面为开口设计，当小臂510与平移臂410的末端固定连接后，两个开口设计的侧面位于左右两侧，小臂510远离平移臂410的一端具有相对的第一连接耳511和第二连接耳512，第一连接耳511和第二连接耳512所在的平面均与竖直平面平行，腕部装置500还包括腕体支撑件530，腕体支撑件530具有相连接的第一连接部531、第二连接部532和腕体连接部533，第一连接部531所在的平面与第二连接部532所在的平面相互平行，腕体连接部533所在的平面与第一连接部531所在的平面相互垂直，腕体520通过腕体支撑件530与小臂510的连接耳转动连接，第一连接部531和第二连接部532分别转动设置于第一连接耳511和第二连接耳512，腕体520转动设置于腕体连接部533。

为便于冲压机械手能自动的对冲压零件完成翻转、旋转等动作，腕部装置500还包括第一动力机构540和第二动力机构550，第一动力机构540能够驱动腕体支撑件530相对第一连接耳511转动；第二动力机构550驱动腕体520相对腕体支撑件530转动，两个动力机构分别驱动腕体520完成翻转和旋转的动作，互不干涉，提高了冲压机械手的作业效率，节省了作业时间，同时，腕部装置500具有体积小、安装方便的特点，末端的旋转和翻转有效的整合一体，对于不规则产品的抓取和非平面放置都能够轻易的完成，也能够更好的应用到空间较小而又需要行程较大的生产环境中。

进一步，作为可实现的一种方式，第一动力机构540包括第一电机541、第一同步轮同步带组件542及第一减速器543，第一电机541是伺服电机，第一减速器543是谐波减速器，第一减速器543固定设置于第一连接耳511靠近第二连接耳512的一侧，第一电机541水平固定设置于小臂510的中空结构中，第一电机541的输出轴位于小臂510上设置第一连接耳511的一侧，第一电机541的输出轴伸出小臂510的开口侧面，第一电机541的输出轴与第一减速器543通过第一同步轮同步带组件542传动连接，第一电机541的输出轴与第一同步轮同步带组件542的主动轮固定连接，第一同步轮同步带组件542的从动轮设置于第一连接耳511设置第一减速器543的相反侧，第一连接耳511固定第一减速器的端面具有通孔(图中未示出)，第一减速器543的输入轴穿过第一连接耳511端面的通孔与第一同步轮同步带组件542的从动轮固定连接，第一同步轮同步带组件542的两个同步轮通过第一同步轮同步带组件542的同步带传动连接，第一减速器543的输出端与腕体支撑件530的第一连接部531固定连接；第二动力机构550包括第二电机551、第二同步轮同步带组件552、从动伞齿轮554以及主动伞齿轮553，第二电机551是伺服电机，主动伞齿轮553具有中心轴，第二连接耳512的端面具有与第一连接耳511端面的通孔对应的通孔，主动伞齿轮553的中心轴转动设置于第二连接耳512端面的通孔，且主动伞齿轮553设置于第二连接耳512靠近第一连接耳511的一侧，主动伞齿轮553的中心轴伸出第二连接耳512远离第一连接耳511的侧面；第二电机551固定设置于小臂510的中空结构中，第二电机551的输出轴位于小臂510上设置第二连接耳512的一侧，第二电机551的输出轴伸出小臂510的开口侧面，第二电机551的输出轴与主动伞齿轮553的中心轴通过第二同步轮同步带组件552在第二连接耳512远离第一连接耳511的一侧传动连接；从动伞齿轮554具有中心轴，从动伞齿轮554的中心轴远离从动伞齿轮554的一端与腕体520固定连接，主动伞齿轮553与从动伞齿轮554啮合；腕体支撑件530的第二连接部532通过轴承与主动伞齿轮553的中心轴转动连接。在其它的实施例中，可直接将第一减速器543的输入轴及主动伞齿轮553的中心轴分别与不同伺服电机的输出轴固定连接，本实施例并不限制动力机构驱动腕体520完成翻转及旋转动作的具体方式。

进一步，为使腕体520在旋转过程中运行更稳定，第二动力机构550还包括第二减速器555，第二减速器555设置于从动伞齿轮554与腕体520之间，从动伞齿轮554的中心轴与第二减速器555的输入端固定连接，第二减速器555的输出端与腕体520固定连接。腕体520的末端设置有旋转法兰521，旋转法兰521提高了腕部装置500的实用性，也可根据实际工况在腕体520的末端以吸附组件(图中未示出)替换旋转法兰521。

在本实施例中，冲压机械手还包括控制装置600，控制装置600分别与升降装置200、摆臂装置300、平移装置400、腕部装置500电连接，机箱100上设置有电控箱110，控制装置600设置于电控箱110内。电控箱110设置于箱体100内，使得整个冲压机械手的结构更加紧凑、重心更加集中，也使得整个冲压机械手在运行时振动更小，同时控制装置600与升降装置200、摆臂装置300、平移装置400、腕部装置500之间的接线更加方便，外形也更加美观。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。