本實用新型屬于熱沖壓加工生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種熱沖壓自動線傳送機械手及使用方法。

背景技術(shù)：

機械手是一種能夠自動定位控制，并可重新編程改變的多功能設(shè)備，廣泛用于機械制造、冶金、電子和輕工等部門。熱沖壓生產(chǎn)技術(shù)面向著高速化、自動化、柔性化、精密化的方向發(fā)展。將機械手應(yīng)用于熱沖壓生產(chǎn)技術(shù)中，從根本上改變傳統(tǒng)機械化生產(chǎn)，是現(xiàn)代熱沖壓生產(chǎn)技術(shù)的重要發(fā)展方向。目前，國內(nèi)市場上尚無報道過熱沖壓加工中心。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種熱沖壓自動線傳送機械手及使用方法，該熱沖壓自動線傳送機械手是熱沖壓生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，也可作為整套機加系統(tǒng)有機連接的核心機構(gòu)。該熱沖壓自動線傳送機械手可滿足高機械性能待加工料熱加工工藝要求，使其生產(chǎn)的零件具有更高的靜強度和疲勞強度，以滿足研制生產(chǎn)的新標(biāo)準(zhǔn)、新要求，并且提高生產(chǎn)效率、材料利用率。該實用新型還可柔性調(diào)整，還能滿足其他高機械性能標(biāo)準(zhǔn)件熱加工工藝要求。

本實用新型采用的技術(shù)方案為：

熱沖壓自動線傳送機械手，包括可移動支撐機構(gòu)(1)，X軸移動機構(gòu)(2)，Z軸升降機構(gòu)(3)，A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(4)和夾緊機構(gòu)(5)；

所述X軸移動機構(gòu)(2)具有設(shè)置在可移動支撐機構(gòu)(1)上的X軸滑道(2.1)，X軸伺服電機(2.2)和X軸傳動機構(gòu)(2.3)；所述X軸滑道(2.1)支撐Z軸升降機構(gòu)(3)并限定Z軸升降機構(gòu)(3)在X軸上的走行軌跡；所述X軸伺服電機(2.2)和X軸傳動機構(gòu)(2.3)用于帶動Z軸升降機構(gòu)(3)在X軸滑道(2.1)上移動；

所述Z軸升降機構(gòu)(3)具有設(shè)置在X軸滑道(2.1)上并與X軸傳動機構(gòu)(2.3)連接的Z軸底座(3.1)，Z軸底座(3.1)上垂直設(shè)有Z軸安裝板(3.2)，Z軸安裝板(3.2)上設(shè)有Z軸伺服電機(3.3)、Z軸滑道(3.4)和Z軸傳動機構(gòu)；所述A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(4)設(shè)置在Z軸滑道(3.4)上，并在Z軸伺服電機(3.3)和Z軸傳動機構(gòu)的作用下沿Z軸滑道(3.4)作升降移動；

所述A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(4)具有設(shè)置在Z軸滑道(3.4)上并與Z軸傳動機構(gòu)連接的A軸底座(4.1)，A軸底座(4.1)上垂直設(shè)有A軸安裝板(4.2)，A軸安裝板(4.2)上設(shè)有用于控制夾緊機構(gòu)(5)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(4.3)；

所述夾緊機構(gòu)(5)具有機械臂(5.1)，所述機械臂(5.1)的一端通過軸承組件(5.2)安裝在旋轉(zhuǎn)電機(4.3)的轉(zhuǎn)軸上，機械臂(5.1)的一端裝有夾緊氣缸(5.3)和卡爪(5.4)，通過夾緊氣缸(5.3)控制卡爪(5.4)的開啟和閉合。

所述的熱沖壓自動線傳送機械手，所述可移動支撐機構(gòu)(1)具有箱體(1.1)，箱體(1.1)上設(shè)有臺體(1.2)，箱體(1.1)下方四角分別設(shè)有走行輪(1.3)，每個走行輪(1.3)的外側(cè)均設(shè)有支撐地腳(1.4)；所述箱體(1.1)設(shè)有用于控制X軸伺服電機(2.2)、Z軸伺服電機(3.3)、旋轉(zhuǎn)電機(4.3)和夾緊氣缸(5.3)工作的總控系統(tǒng)。

所述的熱沖壓自動線傳送機械手，所述可移動支撐機構(gòu)(1)上還設(shè)有柔性放料裝置(6)，所述柔性放料裝置位于X軸滑道(2.1)的一側(cè)；所述柔性放料裝置具有底板(6.1)，底板(6.1)的中部設(shè)有螺紋導(dǎo)柱(6.3)，底板(6.1)上位于螺紋導(dǎo)柱(6.3)的周邊設(shè)有數(shù)個光滑導(dǎo)柱(6.2)，螺紋導(dǎo)柱(6.3)的頂端設(shè)有用于夾持坯料(8)的V型夾塊(6.5)和蓋板(6.6)，螺紋導(dǎo)柱(6.3)上設(shè)有帶螺母的支撐平臺(6.4)，所述支撐平臺(6.4)上的螺母通過與螺紋導(dǎo)柱(6.3)配合控制支撐平臺(6.4)上下移動；所述支撐平臺(6.4)上還設(shè)有與光滑導(dǎo)柱(6.2)配合的導(dǎo)孔。

所述的熱沖壓自動線傳送機械手，所述蓋板(6.6)為L型蓋板(6.6)并配有可調(diào)頂絲，蓋板(6.6)一側(cè)壁通過螺栓安裝在V型夾塊(6.5)上，蓋板(6.6)另一側(cè)壁位于V型夾塊(6.5)的上方，所述蓋板(6.6)另一側(cè)壁具有一豁口；V型夾塊(6.5)具有V型開口，所述豁口與V型開口相對設(shè)置，所述可調(diào)頂絲安裝在蓋板(6.6)一側(cè)壁上，與V型開口配合；所述坯料(8)通過豁口、可調(diào)頂絲和V型開口的作用定位在支撐平臺(6.4)上。

所述的熱沖壓自動線傳送機械手，所述夾緊氣缸(5.3)和卡爪(5.4)之間設(shè)有隔熱陶瓷片(5.5)，所述卡爪(5.4)為高溫合金鋼卡爪(5.4)。

所述的熱沖壓自動線傳送機械手，所述可移動支撐機構(gòu)(1)的一端還設(shè)有連接組件(7)，所述可移動支撐機構(gòu)(1)通過連接組件(7)與金屬擠壓機(9)連接。

所述的熱沖壓自動線傳送機械手，所述旋轉(zhuǎn)電機(4.3)通過減速器與機械臂(5.1)連接，即所述機械臂(5.1)的一端通過軸承組件(5.2)安裝在減速器的輸出軸上。

一種熱沖壓自動線，采用所述的傳送機械手，還包括金屬擠壓機(9)，金屬擠壓機操作柜(10)和高頻感應(yīng)加熱器(11)，所述金屬擠壓機(9)設(shè)置在地基(12)上位于傳送機械手的前端，所述高頻感應(yīng)加熱器(11)和金屬擠壓機操作柜(10)分別位于傳送機械手的兩側(cè)。

一種所述熱沖壓自動線傳送機械手的使用方法，包括如下步驟：

1)通過可移動支撐機構(gòu)(1)將傳送機械手推至金屬擠壓機(9)前，并通過連接組件(7)與金屬擠壓機(9)連接固定；

2)將坯料(8)放置在柔性放料裝置(6)上，并通過支撐平臺(6.4)上的螺母調(diào)節(jié)坯料(8)的高度，確定坯料(8)高度后，利用V型夾塊(6.5)和蓋板(6.6)的夾持將坯料(8)定位在支撐平臺(6.4)上；

3)通過X軸伺服電機(2.2)、Z軸伺服電機(3.3)和旋轉(zhuǎn)電機(4.3)，在速度模式下手動將夾持有光滑棒料的夾緊機構(gòu)(5)分別調(diào)整至柔性放料裝置(6)的坯料(8)待夾持位置、高頻感應(yīng)加熱器(11)的坯料(8)待加熱位置、金屬擠壓機(9)的坯料(8)待加工位置，進行類似機床的對刀工作，同時記錄下三個位置的空間坐標(biāo)位置；把待加工坯料尺寸參數(shù)、運行速度參數(shù)、三個位置的空間位置參數(shù)寫入總控系統(tǒng)；

4)智能運行過程：一鍵式啟動停止，首先通過X軸伺服電機(2.2)、Z軸伺服電機(3.3)和旋轉(zhuǎn)電機(4.3)將夾緊機構(gòu)(5)調(diào)整至坯料(8)待夾持位置；通過夾緊機構(gòu)(5)中夾緊氣缸(5.3)控制卡爪(5.4)開啟和閉合夾持坯料(8)；然后通過Z軸伺服電機(3.3)控制夾緊機構(gòu)(5)上升使坯料(8)脫離柔性放料裝置(6)，通過X軸伺服電機(2.2)、Z軸伺服電機(3.3)和旋轉(zhuǎn)電機(4.3)將夾緊機構(gòu)(5)調(diào)整至坯料(8)待加熱位置，通過控制夾緊氣缸(5.3)將夾持坯料(8)的卡爪(5.4)伸至高頻感應(yīng)加熱器(11)中，開始加熱；加熱完成后，通過夾緊氣缸(5.3)控制夾持加熱坯料(8)的卡爪(5.4)脫離高頻感應(yīng)加熱器(11)；通過X軸伺服電機(2.2)、Z軸伺服電機(3.3)和旋轉(zhuǎn)電機(4.3)控制夾緊機構(gòu)(5)將加熱后的坯料(8)送至金屬擠壓機(9)中待加工位置，再下降進入模具，通過控制夾緊氣缸(5.3)開啟卡爪(5.4)完成下料；最后，將夾緊機構(gòu)(5)從金屬擠壓機(9)中退回，系統(tǒng)回零；

5)最后通過金屬擠壓機操作柜(10)控制金屬擠壓機(9)工作，完成坯料(8)的加工。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型一種熱沖壓自動線傳送機械手主要包括可移動支撐機構(gòu)和總控系統(tǒng)、柔性放料裝置、X軸移動機構(gòu)、Z軸升降機構(gòu)、A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、夾緊機構(gòu)(氣動)、連接組件等。其中可移動支撐機構(gòu)主要用來定位支撐和安放氣動元件、電氣元件；總控系統(tǒng)可以批量寫入坯料型號尺寸，可以由上位機管控，并周期性存儲了報警信息，各個電機的力矩速度輸出情況、位置狀況，氣缸的位置狀況；柔性放料裝置可以擴展成基于振動盤等的自動上料線，附加自動下料線可以形成具有一定節(jié)拍的加工中心；三坐標(biāo)機構(gòu)(X軸移動機構(gòu)、Z軸升降機構(gòu)、A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu))完成定位與運輸；連接組件是用來將機械手與金屬擠壓機相連，不僅固定了機械手在Z方向上的位置，還保證了機械手在X方向上線性精度。本實用新型主要是 指以伺服電機和氣源作為動力源。三個運動機構(gòu)中都是由伺服電機和傳動機構(gòu)組成，完成預(yù)定的空間位置的移動。X軸、Z軸可采用絲杠模組，Z軸通過減速器帶動機械臂旋轉(zhuǎn)。

本實用新型一種熱沖壓自動線傳送機械手采用可移動式支撐機構(gòu)作為平臺適用于不固定的生產(chǎn)現(xiàn)場。機械手、加熱設(shè)備，加工設(shè)備成分體式結(jié)構(gòu)，具有通用性，便于維護。柔性上料裝置保證待加料有一定通用性；氣動夾緊機構(gòu)配有不同范圍的專用夾具保證待加工料通用性實際可行。三坐標(biāo)機械手采用絕對位置監(jiān)測系統(tǒng)使得機械定位更加精準(zhǔn)、安全可靠。

標(biāo)準(zhǔn)件熱沖壓自動線傳送機械手可滿足高機械性能待加工料熱加工工藝要求，使其生產(chǎn)的零件具有更高的靜強度和疲勞強度，以滿足研制生產(chǎn)的新標(biāo)準(zhǔn)、新要求，并且提高生產(chǎn)效率、材料利用率。該實用新型還可柔性調(diào)整，還能滿足其他高機械性能標(biāo)準(zhǔn)件熱加工工藝要求。

本實用新型一種熱沖壓自動線傳送機械手操作簡便大致包括(1)準(zhǔn)備工作：查看設(shè)備各接頭無松動、機械位置安全后系統(tǒng)上電，無報警的話開始手動打點(相對于三坐標(biāo)機械手三維參考零點測出上料裝置、加熱設(shè)備、沖床空間參考點的相應(yīng)坐標(biāo))，并且寫入，進行參數(shù)化。(2)工作方式：各設(shè)備連接信號正常后，上料準(zhǔn)備工作，點擊自動啟動，系統(tǒng)按參數(shù)順序完成到位取料、送料夾持加熱、等待加熱完成、送料加工、到位下料并退回、完成沖壓加工，回零等系列動作。

附圖說明

圖1為本實用新型熱沖壓自動線傳送機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型熱沖壓自動線傳送機械手的側(cè)視圖。

圖3為本實用新型熱沖壓自動線傳送機械手相對工作位置圖。

圖4柔性放料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5氣動夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：可移動支撐機構(gòu)1，箱體1.1，臺體1.2，走行輪1.3，支撐地腳1.4，X軸移動機構(gòu)2，X軸滑道2.1，X軸伺服電機2.2，X軸傳動機構(gòu)2.3，Z軸升降機構(gòu)3，Z軸底座3.1，Z軸安裝板3.2，Z軸伺服電機3.3，Z軸滑道3.4，A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4，Z軸底座4.1，A軸安裝板4.2，旋轉(zhuǎn)電機4.3，夾緊機構(gòu)5，機械臂5.1，軸承組件5.2，夾緊氣缸5.3，卡爪5.4，隔熱陶瓷片5.5，柔性放料裝置6，底板6.1，光滑導(dǎo)柱6.2，螺紋導(dǎo)柱6.3，支撐平臺6.4，V型夾塊6.5，蓋板6.6，連接組件7，坯料8，金屬擠壓機9，金屬擠壓機操作柜10，高頻感應(yīng)加熱器11，地基12。

具體實施方式

如圖1-5所示一種熱沖壓自動線傳送機械手，包括可移動支撐機構(gòu)1，X軸移動機構(gòu)2，Z軸升降機構(gòu)3，A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4和夾緊機構(gòu)5；

所述X軸移動機構(gòu)2具有設(shè)置在可移動支撐機構(gòu)1上的X軸滑道2.1，X軸伺服電機2.2和X軸傳動機構(gòu)2.3；所述X軸滑道2.1支撐Z軸升降機構(gòu)3并限定Z軸升降機構(gòu)3在X軸上的走行軌跡；所述X軸伺服電機2.2和X軸傳動機構(gòu)2.3用于帶動Z軸升降機構(gòu)3在X軸滑道2.1上移動；

所述Z軸升降機構(gòu)3具有設(shè)置在X軸滑道2.1上并與X軸傳動機構(gòu)2.3連接的Z軸底座3.1，Z軸底座3.1上垂直設(shè)有Z軸安裝板3.2，Z軸安裝板3.2上設(shè)有Z軸伺服電機3.3、Z軸滑道3.4和Z軸傳動機構(gòu)；所述A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4設(shè)置在Z軸滑道3.4上，并在Z軸伺服電機3.3和Z軸傳動機構(gòu)的作用下沿Z軸滑道3.4作升降移動；

所述A軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4具有設(shè)置在Z軸滑道3.4上并與Z軸傳動機構(gòu)連接的A軸底座4.1，A軸底座4.1上垂直設(shè)有A軸安裝板4.2，A軸安裝板4.2上設(shè)有用于控制夾緊機構(gòu)5旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機4.3；

如圖5所示夾緊機構(gòu)5具有機械臂5.1，所述機械臂5.1的一端通過軸承組件5.2安裝在旋轉(zhuǎn)電機4.3的轉(zhuǎn)軸上，機械臂5.1的一端裝有夾緊氣缸5.3和卡爪5.4，通過夾緊氣缸5.3控制卡爪5.4的開啟和閉合。所述夾緊氣缸5.3和卡爪5.4之間設(shè)有隔熱陶瓷片5.5，所述卡爪5.4為高溫合金鋼卡爪5.4。所述旋轉(zhuǎn)電機4.3通過減速器與機械臂5.1連接，即所述機械臂5.1的一端通過軸承組件5.2安裝在減速器的輸出軸上。由于待加工坯料的第二個工藝過程是在高頻感應(yīng)加熱器11里加熱到600℃以上，才能達到待加工料的性能要求，因此采用高溫合金鋼卡爪，并采用隔熱陶瓷片5.5將卡爪和夾緊氣缸隔離，保護夾緊氣缸以免高溫損壞。夾緊機構(gòu)5采用氣動夾緊機構(gòu)5，氣源經(jīng)二位四通電磁換向閥控制夾緊氣缸的伸縮，進而控制卡爪的開啟和閉合，然后調(diào)節(jié)速度控制閥的開度可以控制壓縮空氣的流量，就可以控制卡爪的開啟和閉合的速度。

所述可移動支撐機構(gòu)1具有箱體1.1，箱體1.1上設(shè)有臺體1.2，箱體1.1下方四角分別設(shè)有走行輪1.3，每個走行輪1.3的外側(cè)均設(shè)有支撐地腳1.4；所述箱體1.1設(shè)有用于控制X軸伺服電機2.2、Z軸伺服電機3.3、旋轉(zhuǎn)電機4.3和夾緊氣缸5.3工作的總控系統(tǒng)?？偪叵到y(tǒng)以主PLC和運動控制模塊為控制核心；觸摸屏及面板按鈕開關(guān)指示燈為操作系統(tǒng)；利用檢測傳感器形成閉環(huán)絕對值系統(tǒng)。

所述可移動支撐機構(gòu)1上還設(shè)有柔性放料裝置6，所述柔性放料裝置位于X軸滑道2.1的一側(cè)；如圖4所示柔性放料裝置具有底板6.1，底板6.1的中部設(shè)有螺紋導(dǎo)柱6.3，底板 6.1上位于螺紋導(dǎo)柱6.3的周邊設(shè)有數(shù)個光滑導(dǎo)柱6.2，螺紋導(dǎo)柱6.3的頂端設(shè)有用于夾持坯料8的V型夾塊6.5和蓋板6.6，螺紋導(dǎo)柱6.3上設(shè)有帶螺母的支撐平臺6.4，所述支撐平臺6.4上的螺母通過與螺紋導(dǎo)柱6.3配合控制支撐平臺6.4上下移動；所述支撐平臺6.4上還設(shè)有與光滑導(dǎo)柱6.2配合的導(dǎo)孔。所述蓋板6.6為L型蓋板6.6并配有可調(diào)頂絲，蓋板6.6一側(cè)壁通過螺栓安裝在V型夾塊6.5上，蓋板6.6另一側(cè)壁位于V型夾塊6.5的上方；所述蓋板6.6另一側(cè)壁具有一豁口，V型夾塊6.5具有V型開口，所述豁口與V型開口相對設(shè)置，所述可調(diào)頂絲安裝在蓋板6.6一側(cè)壁上，與V型開口配合；所述坯料8通過豁口、可調(diào)頂絲和V型開口的作用定位在支撐平臺6.4上。通過調(diào)節(jié)帶螺母的支撐平臺6.4上的螺母，使整個支撐平臺6.4在光滑導(dǎo)柱6.2的導(dǎo)向下，可以在螺紋導(dǎo)柱6.3上，作上下移動，主要用來適應(yīng)不同長度的待加坯料的支撐，根據(jù)實際工況，其調(diào)節(jié)范圍可在0～85mm之間。采用蓋板6.6和V型夾塊6.5夾持待加工坯料，并保證每次上料夾持待加工坯料時夾持高度一致。

所述可移動支撐機構(gòu)1的一端還設(shè)有連接組件7，所述可移動支撐機構(gòu)1通過連接組件7與金屬擠壓機9連接。

一種熱沖壓自動線，采用上述傳送機械手，還包括金屬擠壓機9，金屬擠壓機操作柜10和高頻感應(yīng)加熱器11，所述金屬擠壓機9設(shè)置在地基12上位于傳送機械手的前端，所述高頻感應(yīng)加熱器11和金屬擠壓機操作柜10分別位于傳送機械手的兩側(cè)。

一種上述熱沖壓自動線傳送機械手的使用方法，包括如下步驟：

1)通過可移動支撐機構(gòu)1將傳送機械手推至金屬擠壓機9前，并通過連接組件7與金屬擠壓機9連接固定；

2)將坯料8放置在柔性放料裝置6上，并通過支撐平臺6.4上的螺母調(diào)節(jié)坯料8的高度，確定坯料8高度后，利用V型夾塊6.5和蓋板6.6的夾持將坯料8定位在支撐平臺6.4上；

3)通過X軸伺服電機2.2、Z軸伺服電機3.3和旋轉(zhuǎn)電機4.3，在速度模式下手動將已經(jīng)夾持了光滑棒料(模擬坯料8)的夾緊機構(gòu)5分別調(diào)整至柔性放料裝置6的坯料8待夾持位置上方、高頻感應(yīng)加熱器11的坯料8待加熱位置、金屬擠壓機9的坯料8待加工位置，進行類似機床的對刀工作，同時記錄下三個位置的空間坐標(biāo)位置；把待加工坯料8尺寸參數(shù)、運行速度參數(shù)、三個位置的空間位置參數(shù)寫入總控系統(tǒng)；

4)智能運行過程：一鍵式啟動停止，首先通過X軸伺服電機2.2、Z軸伺服電機3.3和旋轉(zhuǎn)電機4.3將夾緊機構(gòu)5調(diào)整至坯料8待夾持位置上方，再下降；通過夾緊機構(gòu)5中夾緊 氣缸5.3控制卡爪5.4開啟和閉合夾持坯料8；然后通過Z軸伺服電機3.3控制夾緊機構(gòu)5上升使坯料8脫離柔性放料裝置6，通過X軸伺服電機2.2、Z軸伺服電機3.3和旋轉(zhuǎn)電機4.3將夾緊機構(gòu)5調(diào)整至坯料8待加熱位置下方，再上升，通過控制夾緊氣缸5.3將夾持坯料8的卡爪5.4伸至高頻感應(yīng)加熱器11中，開始加熱；再然后，加熱完成，通過夾緊氣缸5.3控制夾持加熱坯料8的卡爪5.4脫離高頻感應(yīng)加熱器11；通過X軸伺服電機2.2、Z軸伺服電機3.3和旋轉(zhuǎn)電機4.3控制夾緊機構(gòu)5將加熱后的坯料8送至金屬擠壓機9中待加工部位上方，再下降進入模具，通過控制夾緊氣缸5.3開啟卡爪5.4完成下料；最后，將夾緊機構(gòu)5從金屬擠壓機9中退回，系統(tǒng)回零；

5)最后通過金屬擠壓機操作柜10控制金屬擠壓機9工作，完成坯料8的加工。