一种冲压上料机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种冲压上料机器人，包括底座、转动装置、大臂上下铅垂运动装置、小臂伸缩装置、小臂末端手抓水平面内转动装置、重力平衡装置、控制系统。转动装置安装在底座上。大臂上下铅垂运动装置与转动装置相连，并位于转动装置上方。小臂伸缩装置垂直安装在大臂上下铅垂运动装置一侧。小臂末端手抓水平面内转动装置安装在小臂伸缩装置内。重力平衡装置安装在大臂上下铅垂运动装置上端，并与小臂伸缩装置相连，调节小臂伸缩装置的平衡。控制系统与上述各部分均相连，用于控制上述各部分内的执行机构。本发明专利技术采用倾斜布置的气压平衡装置平衡悬臂重力，可减轻悬臂重力对运动平稳性的影响，避免控制系统失电时，滚珠丝杠机构不自锁而造成悬臂下滑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及上料机械设备
，具体地说是一种冲压上料机器人。
技术介绍
冲压生产是机械加工和制造过程中一种重要的成型制造技术，广泛应用于汽车、机械、电器、仪表及航空等行业。冲压行业是危险性高和工作环境差的行业，急需用冲压上料机器人代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业。目前，我国冲压上料机器人的使用主要集中在一些大型企业，广泛使用多自由度关节型机器人，虽然灵活性好、精度高，但其效率不高、成本投入较高。少自由度冲压上料机器人结构简单，运动速度快，但一般负载较轻、定位精度较低。
技术实现思路
针对上述技术的不足，本专利技术提出了适用于抓取大件的一种冲压上料机器人，采用伺服驱动，精度高，动作快；采用滚珠丝杠螺母机构、直线轴承和直线滚动导轨结构，摩擦阻力小，动作灵活；采用斜拉式气缸平衡悬臂重量，使其运动平稳，悬臂弯曲变形减少；采用四根导柱导向，可承受较大的偏重力矩，从而可抓取大质量工件。一种冲压上料机器人，包括底座、转动装置、大臂上下铅垂运动装置、小臂伸缩装置、小臂末端手抓水平面内转动装置、重力平衡装置、控制系统。所述转动装置安装在底座上。所述大臂上下铅垂运动装置与转动装置相连，并位于转动装置上方。所述小臂伸缩装置垂直安装在大臂上下铅垂运动装置一侧。所述小臂末端手抓水平面内转动装置安装在小臂伸缩装置内。所述重力平衡装置安装在大臂上下铅垂运动装置上端，并与小臂伸缩装置相连，调节小臂伸缩装置的平衡。所述控制系统与上述各部分均相连，用于控制上述各部分内的执行机构。所述转动装置包括伺服电机Ⅰ、减速器、交叉圆柱滚子轴承、转盘，所述交叉圆柱滚子轴承通过轴承座固定安装于底座上，所述伺服电机Ⅰ固定于减速器上，所述减速器固定连接于轴承座上，所述转盘通过键与减速器输出轴连接，所述转盘与交叉圆柱滚子轴承内圈固定，所述交叉圆柱滚子轴承外圈与轴承座固定连接。所述大臂上下铅垂运动装置包括两个角接触球轴承Ⅰ、深沟球轴承Ⅰ、以及通过连接座固定连接在支承机架上端的伺服电机Ⅱ，所述伺服电机Ⅱ前端设有转轴Ⅰ，所述转轴Ⅰ上安装有联轴器Ⅰ，所述联轴器Ⅰ前端连接有滚珠丝杠Ⅰ，所述滚珠丝杠Ⅰ通过两个角接触球轴承Ⅰ及深沟球轴承Ⅰ安装在支承机架上，所述支承机架固定连接在转盘连接件上，所述转盘连接件固定连接在转盘上，所述滚珠丝杠Ⅰ上连接有滚珠丝杠螺母Ⅰ，所述滚珠丝杠螺母Ⅰ固定在大臂连接架上，所述大臂连接架上通过4个直线轴承连接有4根导柱，所述4根导柱固定连接在支承机架上下两端。所述4根导柱相对于滚珠丝杠Ⅰ对称布置，对称分布的结构既可起到导向作用，又可承受较大的偏重力矩。所述小臂伸缩装置包括两个角接触球轴承Ⅱ、深沟球轴承Ⅱ以及伺服电机Ⅲ，所述伺服电机Ⅲ固定连接于支承座上，所述支承座固定连接于大臂连接架上端，所述伺服电机Ⅲ前端设有转轴Ⅱ，所述转轴Ⅱ上安装有联轴器Ⅱ，所述联轴器Ⅱ前端连接有滚珠丝杠Ⅱ,所述滚珠丝杠Ⅱ通过两个角接触球轴承Ⅱ及深沟球轴承Ⅱ安装在大臂连接架上，所述滚珠丝杠Ⅱ上连接有滚珠丝杠螺母Ⅱ，所述滚珠丝杠螺母Ⅱ固定连接在支架座上，所述支架座固定连接有小臂连接架，所述小臂连接架固定在直线滚动导轨滑块上，所述直线滚动导轨滑块连接于直线滚动导轨滑座上，所述直线滚动导轨滑座固定连接于大臂连接架下端。所述小臂末端手抓水平面内转动装置包括深沟球轴承Ⅲ、深沟球轴承Ⅳ、直角减速器以及伺服电机Ⅳ，所述伺服电机Ⅳ固定连接在小臂连接架左端，所述伺服电机Ⅳ前端设有转轴Ⅲ，所述转轴Ⅲ上安装有联轴器Ⅲ，所述联轴器Ⅲ前端连接有轴，所述轴通过深沟球轴承Ⅲ、深沟球轴承Ⅳ安装在小臂连接架上，所述轴前端与直角减速器运动输入端相连，所述直角减速器固定连接在小臂连接架右端。所述重力平衡装置包括两个气缸，所述两个气缸通过两个铰接架铰接于两个支座上，所述两个支座固定连接在支承机架上端面，所述两个气缸前端设有两个活塞杆，所述两个活塞杆前端通过两个转销铰接于大臂连接架上。所述两个气缸为倾斜布置，并对称安装在大臂连接架两侧，重力平衡装置可减轻重力对运动平稳性的影响，避免控制系统失电时，运动部件因重力而下滑，同时还可减少悬臂的变曲变形，提高定位精度。所述控制系统包括控制柜体、电源模块、PLC控制器模块、第一轴运动控制模块、第二轴运动控制模块、第三轴运动控制模块、第四轴运动控制模块、第一轴驱动器、第二轴驱动器、第三轴驱动器、第四轴驱动器、伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅳ、第一轴参考位置传感器、第二轴参考位置传感器、第三轴参考位置传感器、第一轴正限位传感器、第二轴正限位传感器、第三轴正限位传感器、第一轴负限位传感器、第二轴负限位传感器、第三轴负限位传感器，所述电源模块、PLC控制器模块、第一轴运动控制模块、第二轴运动控制模块、第三轴运动控制模块、第四轴运动控制模块、第一轴驱动器、第二轴驱动器、第三轴驱动器、第四轴驱动器固定连接于控制柜体上，所述第一轴参考位置传感器、第一轴正限位传感器、第一轴负限位传感器固定连接在底座上，所述第二轴参考位置传感器、第二轴正限位传感器、第二轴负限位传感器固定连接在支承机架上，所述第三轴参考位置传感器、第三轴正限位传感器、第三轴负限位传感器固定连接在大臂连接架上方，所述控制柜体中所安装的各模块与机械本体上所安装的各个伺服电机和各个传感器通过线缆相连。所述底座通过8个螺栓与4个支脚固定连接，所述底座下端面装有4个滚轮，以便保证工作时支承稳定，移动机器较为方便。所述小臂连接架前端悬伸部分支承于两个滚珠上，所述两个滚珠分别支承于两个滑座中，所述两个滑座滑动连接于两个套筒内，所述两个滑座下端分别连接有弹簧，所述两个弹簧另一端分别固定连接在两个支承板上，所述两个套筒连同两个支承板固定连接在支架上，所述支架固定连接在大臂连接架前端。小臂连接架的这种结构可提高小臂连接架的刚度，减少小臂悬伸端的弯曲变形，同时采用滚珠支承，可减少摩擦，使小臂连接架移动灵活。所述的控制系统中，电源模块为PLC控制器模块、一号运动控制模块、二号运动控制模块、三号运动控制模块、四号运动控制模块、一号伺服驱动模块、二号伺服驱动模块、三号伺服驱动模块、四号伺服驱动模块、一号参考位置传感器、二号参考位置传感器、三号参考位置传感器、一号正限位传感器、二号正限位传感器、三号正限位传感器、一号负限位传感器、二号负限位传感器、三号负限位传感器提供V直流电源；所述PLC控制器模块为一号运动控制模块、二号运动控制模块、三号运动控制模块、四号运动控制模块配置参数并实现编程控制；一号参考位置传感器、二号参考位置传感器、三号参考位置传感器、一号正限位传感器、二号正限位传感器、三号正限位传感器、一号负限位传感器、二号负限位传感器、三号负限位传感器的控制信号分别与一号运动控制模块、二号运动控制模块、三号运动控制模块的参考位置、正限位、负限位端口对应连接，一号伺服驱动模块、二号伺服驱动模块、三号伺服驱动模块、四号伺服驱动模块上的位置控制端口、方向控制端口分别与一号运动控制模块、二号运动控制模块、三号运动控制模块、四号运动控制模块的位置控制端口、方向控制端口对应连接，对应接收一号运动控制模块、二号运动控制模块、三号运动控制模块、四号运动控制模块的位置和方向控制信号。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术采用倾斜布置的气压平衡装置平衡悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲压上料机器人，包括底座(10)、转动装置、大臂上下铅垂运动装置、小臂伸缩装置、小臂末端手抓水平面内转动装置、重力平衡装置、控制系统，其特征在于：所述转动装置安装在底座上；所述大臂上下铅垂运动装置与转动装置相连，并位于转动装置上方；所述小臂伸缩装置垂直安装在大臂上下铅垂运动装置一侧；所述小臂末端手抓水平面内转动装置安装在小臂伸缩装置内；所述重力平衡装置安装在大臂上下铅垂运动装置上端，并与小臂伸缩装置相连，调节小臂伸缩装置的平衡；所述控制系统与上述各部分均相连，用于控制上述各部分内的执行机构。

【技术特征摘要】
1.一种冲压上料机器人，包括底座(10)、转动装置、大臂上下铅垂运动装置、小臂伸缩装置、小臂末端手抓水平面内转动装置、重力平衡装置、控制系统，其特征在于：所述转动装置安装在底座上；所述大臂上下铅垂运动装置与转动装置相连，并位于转动装置上方；所述小臂伸缩装置垂直安装在大臂上下铅垂运动装置一侧；所述小臂末端手抓水平面内转动装置安装在小臂伸缩装置内；所述重力平衡装置安装在大臂上下铅垂运动装置上端，并与小臂伸缩装置相连，调节小臂伸缩装置的平衡；所述控制系统与上述各部分均相连，用于控制上述各部分内的执行机构。2.根据权利要求1所述的一种冲压上料机器人，其特征在于：所述转动装置包括伺服电机Ⅰ(7)、减速器(27)、交叉圆柱滚子轴承(31)、转盘(25)，所述交叉圆柱滚子轴承(31)通过轴承座(26)固定安装于底座(10)上，所述伺服电机Ⅰ(7)固定于减速器(27)上，所述减速器(27)固定连接于轴承座(26)上，所述转盘(25)通过键(29)与减速器输出轴(30)连接，所述转盘(25)与交叉圆柱滚子轴承(31)内圈固定，所述交叉圆柱滚子轴承(31)外圈与轴承座(26)固定连接。3.根据权利要求1所述的一种冲压上料机器人，其特征在于：所述大臂上下铅垂运动装置包括两个角接触球轴承Ⅰ(20)、深沟球轴承Ⅰ(23)、以及通过连接座(2)固定连接在支承机架(3)上端的伺服电机Ⅱ(15)，所述伺服电机Ⅱ(15)前端设有转轴Ⅰ(18)，所述转轴Ⅰ(18)上安装有联轴器Ⅰ(19)，所述联轴器Ⅰ(19)前端连接有滚珠丝杠Ⅰ(21)，所述滚珠丝杠Ⅰ(21)通过两个角接触球轴承Ⅰ(20)及深沟球轴承Ⅰ(23)安装在支承机架(3)上，所述支承机架(3)固定连接在转盘连接件(24)上，所述转盘连接件(24)固定连接在转盘(25)上，所述滚珠丝杠Ⅰ(21)上连接有滚珠丝杠螺母Ⅰ(22)，所述滚珠丝杠螺母Ⅰ(22)固定在大臂连接架(6)上，所述大臂连接架(6)上通过4个直线轴承(5)连接有4根导柱(4)，所述4根导柱(4)固定连接在支承机架(3)上下两端；所述4根导柱(4)相对于滚珠丝杠Ⅰ(21)对称布置。4.根据权利要求1所述的一种冲压上料机器人，其特征在于：所述小臂伸缩装置包括两个角接触球轴承Ⅱ(44)、深沟球轴承Ⅱ(40)以及伺服电机Ⅲ(47)，所述伺服电机Ⅲ(47)固定连接于支承座(45)上，所述支承座(45)固定连接于大臂连接架(6)上端，所述伺服电机Ⅲ(47)前端设有转轴Ⅱ(48)，所述转轴Ⅱ(48)上安装有联轴器Ⅱ(46)，所述联轴器Ⅱ(46)前端连接有滚珠丝杠Ⅱ(43),所述滚珠丝杠Ⅱ(43)通过两个角接触球轴承Ⅱ(44)及深沟球轴承Ⅱ(40)安装在大臂连接架(6)上，所述滚珠丝杠Ⅱ(43)上连接有滚珠丝杠螺母Ⅱ(42)，所述滚珠丝杠螺母Ⅱ(42)固定连接在支架座(12)上，所述支架座(12)固定连接有小臂连接架(13)，所述小臂连接架(13)固定在直线滚动导轨滑块(32)上，所述直线滚动导轨滑块(32)连接于直线滚动导轨滑座(36)上，所述直线滚动导轨滑座(36)固定连接于大臂连接架(6)下端。5.根据权利要求1所述的一种冲压上料机器人，其特征在于：所述小臂末端手抓水平面内转动装置包括深沟球轴承Ⅲ(41)、深沟球轴承Ⅳ(38)、直角减速器(39)以及伺服电机Ⅳ(33)，所述伺服电机Ⅳ(33)固定连接在小臂连接架(13)左端，所述伺服电机Ⅳ(33)前端设有转轴Ⅲ(34)，所述转轴Ⅲ(34)上安装有联轴器Ⅲ(35)，所述联轴器Ⅲ(35)前端连接有轴(37)，所述轴(37)通过深沟球轴承Ⅲ(41)、深沟球轴承Ⅳ(38)安装在小臂连接架(13)上，所述轴(37)前端与直角减速器(39)运动输入端相连，所述直角减速器(39)固定连接在小臂连接架(13)右端。6.根据权利要求1所述的一种冲压上料机器人，其特征在于：所述重力平衡装置包括两个气缸(1)，所述两个气缸(1)通过两个铰接架(17)铰接于两个支座(16)上，所述两个支座(16)固定连接在支承机架(3)上端面，所述两个气缸(1)前端设有两个活塞杆(14)，所述两个活塞杆(14)前端通过两个转销(11)铰接于大臂连接架(6)上；所述两个气缸(1)为倾斜布置，并对...

【专利技术属性】
技术研发人员：于华，苏学满，胡盛财，周俊，许德章，
申请(专利权)人：安徽工程大学，芜湖安普机器人产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34