本發(fā)明屬于紅沖自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅沖機(jī)械手沖壓高度補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：
隨著紅沖加工自動化程度的不斷提高，整套的紅沖加工流水線系統(tǒng)正在逐漸替代傳統(tǒng)的人工紅沖加工?，F(xiàn)有較為成熟的紅沖加工流水線由送料機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)構(gòu)、抓取搬運(yùn)機(jī)構(gòu)和收料機(jī)構(gòu)組成，在PLC控制下完成整個加工時序。其中抓取搬運(yùn)機(jī)構(gòu)大部分由三軸機(jī)械手構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)在三維空間的運(yùn)動，并在端部安裝夾持裝置用來夾持并移動工件。在大部分的沖壓加工中，都要求夾持裝置始終穩(wěn)固夾持工件，防止沖壓過程對工件的位置和姿態(tài)造成影響，最終影響工件加工質(zhì)量。這樣不可避免的會造成沖壓過程前后，機(jī)械臂的末端會隨著工件的形變而向下位移，當(dāng)機(jī)械臂與其安裝面之間是剛性連接時，這樣程度的位移會對機(jī)械臂整體或機(jī)械臂部分部件造成形變，當(dāng)這種形變反復(fù)出現(xiàn)時，會對機(jī)械臂的穩(wěn)定性和機(jī)械壽命造成極大的影響。針對這一問題，我們提出一種紅沖機(jī)械手沖壓高度補(bǔ)償裝置，通過設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的電氣控制方案，實(shí)現(xiàn)沖壓過程中的高度補(bǔ)償，將此過程對機(jī)械臂的影響降到最低，從而提高夾持機(jī)構(gòu)乃至整個紅沖加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。針對不同規(guī)格的紅沖工件，提出算法預(yù)估機(jī)械臂末端的形變位移大小，并對相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，提升這一補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的通用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有紅沖機(jī)械手的不足，設(shè)計一種紅沖機(jī)械手沖壓高度補(bǔ)償裝置。本發(fā)明一種紅沖機(jī)械手沖壓高度補(bǔ)償裝置，包括沖壓高度補(bǔ)償機(jī)械裝置和電氣控制系統(tǒng)；所述高度補(bǔ)償機(jī)械裝置，包括框架、滑動塊、電磁鐵、固定柱、固定螺絲、彈簧、指型氣缸；所述的電氣控制系統(tǒng)由PLC實(shí)現(xiàn)。所述框架安裝在機(jī)械臂末端，兩者通過固定螺絲進(jìn)行連接?？蚣苡缮稀⑾碌装搴椭虚g隔板構(gòu)成，中間隔板令框架整體成不對稱的工字型結(jié)構(gòu)，框架中間隔板上設(shè)有貫通的方孔結(jié)構(gòu)；框架較長端內(nèi)用于安裝與夾持滑動塊相關(guān)的裝置，較短端內(nèi)用于安裝電磁鐵。電磁鐵的一端插入在中間隔板的方孔結(jié)構(gòu)中，與隔板之間采用緊固螺絲進(jìn)行連接?？蚣茌^長端上下各有三個螺孔，用于安裝三個固定柱，三個固定柱的兩端采用螺紋結(jié)構(gòu)，與框架之間緊固連接?；瑒訅K上有三個通孔，孔徑大于固定柱的直徑，通孔與固定柱之間的間隙保證固定柱和滑塊順滑滑動，且間隙帶來的水平方向偏差不影響工件加工；將三個固定柱穿過滑動塊的通孔后，在固定柱上下端各放入彈簧，之后將固定柱旋緊在框架上。指型氣缸安裝在滑動塊上，兩者之間采用螺絲進(jìn)行固定連接。電磁鐵的控制輸入端與電氣控制系統(tǒng)相連接。指型氣缸的控制輸入端與電氣控制系統(tǒng)相連接。上下兩個彈簧在不受力情況下的長度加上滑動塊的長度之和，大于上下底板之間的距離。本發(fā)明有益效果如下：本發(fā)明專利通過設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的電氣控制方案，實(shí)現(xiàn)沖壓過程中的高度補(bǔ)償，降低沖壓過程對機(jī)械臂的影響，可以提高夾持機(jī)構(gòu)以及整個紅沖加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。附圖說明：圖1為本發(fā)明整體安裝的側(cè)上方視圖；圖2為本發(fā)明整體安裝的主視圖；圖3為機(jī)械手末端側(cè)視圖；圖4-1為框架側(cè)上方視圖；圖4-2為框架左視圖；圖5-1為固定柱的主視圖；圖5-2為固定柱的側(cè)上方視圖；圖6-1為滑動塊的側(cè)上方視圖；圖6-2為滑動塊的俯視圖；圖7-1為指型氣缸的側(cè)上方視圖；圖7-2為指型氣缸的主視圖；圖7-3為指型氣缸的俯視圖；圖8-1為電磁鐵的側(cè)上方視圖；圖8-2為電磁鐵的左視圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。如圖1、圖2所示，機(jī)械手末端(圖3)與框架(圖4-1、圖4-2)之間采用固定螺絲3-1，3-2，3-3，3-4進(jìn)行連接，具體的安裝機(jī)構(gòu)根據(jù)紅沖機(jī)械手末端結(jié)構(gòu)的不同而特殊設(shè)計。框架整體成不對稱的工字型結(jié)構(gòu)，框架中部有貫通的方孔結(jié)構(gòu)4-1，方孔結(jié)構(gòu)的形狀和大小根據(jù)所采用的電磁鐵型號的不同可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整?？蚣茌^短端4-2的空間用于安裝電磁鐵，框架較長端4-3的空間用于安裝固定柱和為滑動塊運(yùn)動提供空間?？蚣茌^長端上下各有三個螺紋孔4-4～4-9用于安裝固定柱(圖5-1、圖5-2)。三個固定柱的上下兩端均需要配置螺紋5-1，5-2，與框架上的螺紋孔緊密配合4-4～4-9。如圖6-1、圖6-2所示，滑動塊上有三個通孔6-1，6-2，6-3，三個通孔的大小相同，孔徑大于固定柱的直徑，通孔與固定柱之間的間隙保證固定柱和滑塊順滑滑動，且間隙帶來的水平方向偏差不影響工件加工；另滑動塊有兩個螺紋孔6-4，6-5用來與指型氣缸進(jìn)行連接。將固定柱插入滑動塊之后，分別在固定柱的上下端套上彈簧，在三個固定柱上共需要套六個彈簧，這六個彈簧的型號大小根據(jù)所加工的器件型號不同而不同，具體的參數(shù)計算算法將在下面進(jìn)行詳述，但須滿足的基本要求為：彈簧的孔徑略大于固定柱的直徑，上下兩個彈簧在不受力情況下的長度加上滑動塊的長度之和，大于上下底板之間的距離。將固定柱、彈簧和滑動塊三者的位置關(guān)系安排好之后，將固定柱安裝在框架上，當(dāng)彈簧的長度滿足上述要求的情況時，滑動塊受到上下兩組彈簧方向相反的力作用，可以在豎直方向上滑動，而在水平方向上的位移空間很小。如圖7-1、圖7-2、圖7-3所示，指型氣缸上留有與滑動塊相連接的螺絲孔7-1，7-2，指型氣缸和滑動塊之間使用螺絲緊固連接。除了機(jī)械連接之外，另有兩處電氣連接，如圖8-1、圖8-2所示，分別是電磁鐵線圈端8-1和指型氣缸與電氣控制系統(tǒng)8-2(PLC)之間的電氣連接。電磁鐵的控制需要兩端口的電氣輸入，當(dāng)通電時電磁鐵動作產(chǎn)生磁力，吸附鐵磁性物質(zhì)，當(dāng)斷電時電磁鐵不動作，兩端口的輸入通過導(dǎo)線與電氣控制系統(tǒng)相連接；指型氣缸的輸入至少需要兩個信號輸入，即夾持和放開兩個動作，因此至少連接兩根導(dǎo)線至電氣控制系統(tǒng)。本發(fā)明工作過程如下：為提高本發(fā)明專利針對不同型號工件的通用性，提出一種運(yùn)動幅度調(diào)整算法。根據(jù)不同工件的不同尺寸和加工要求，設(shè)計一種計算緩沖機(jī)械裝置的滑動塊及彈簧配置方法。沖壓過程中工件的高度和橫截面積均發(fā)生變化，其中橫截面積的變化會造成指型氣缸的夾持距離發(fā)生變化，該變化由指型氣缸中氣體的壓縮進(jìn)行自動補(bǔ)償；另外高度的變化由本發(fā)明設(shè)計的緩沖裝置進(jìn)行補(bǔ)償。由紅沖加工的要求可知，指型氣缸的夾持位置普遍采用工件的中點(diǎn)，即指型氣缸豎直方向的中點(diǎn)和工件豎直方向的中點(diǎn)相重合。沖壓過程中工件高度發(fā)生變化，由于指型氣缸始終保持夾緊狀態(tài)，兩者之間中點(diǎn)對齊的關(guān)系保持不變，因此緩沖裝置滑動塊的位移距離為工件壓縮長度的一半。根據(jù)滑動塊的位移距離設(shè)計彈簧的各項(xiàng)參數(shù)。由于彈簧的壓縮形變主要發(fā)生在沖壓過程中，而沖壓過程中豎直方向的力極大，完全可以忽略彈簧在豎直方向上的力，彈簧的作用僅為在非沖壓狀態(tài)下恢復(fù)至初始位置，且恢復(fù)過程不應(yīng)產(chǎn)生明顯的抖動，另外非沖壓情況下有電磁鐵輔助保持滑動塊位置，因此彈簧的彈性系數(shù)應(yīng)選擇中等或偏小，不宜過大。規(guī)定在滑動塊僅受重力和兩個彈簧推力的情況下，上下兩個彈簧的長度為初始長度。規(guī)定指型氣缸在夾持和空間移動的過程中，電磁鐵始終保持動作吸附狀態(tài)，滑動塊與框架之間不發(fā)生相對運(yùn)動，此階段定義為階段一；在沖壓的過程中，電磁鐵處于釋放狀態(tài)，滑動塊可以隨著沖壓的過程與框架之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，此階段定義為階段二。規(guī)定在階段一，彈簧保持初始長度，電磁鐵的吸附起到輔助保持的作用。規(guī)定在階段二，滑動塊隨著沖壓與框架之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，離開初始位置，上方彈簧由初始長度拉伸一段位移，下方彈簧由初始長度壓縮一段位移，該位移即是通過上述算法計算出的滑動塊位移距離。由此可知，須根據(jù)加工工件的大小提前設(shè)計上下兩個彈簧的長度，保證下方彈簧的可壓縮距離大于滑動塊位移距離，并適當(dāng)留有裕量。整體的控制時序流程本發(fā)明專利為傳統(tǒng)的紅沖機(jī)械手末端設(shè)計緩沖機(jī)械結(jié)構(gòu)，配合相應(yīng)的電氣控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)緩沖功能。紅沖機(jī)械手在沖壓的過程中實(shí)現(xiàn)兩個功能，分別是夾持工件進(jìn)行空間位置移動和在沖壓的過程中加持工件以維持工件姿態(tài)，由于兩種情況下對緩沖機(jī)構(gòu)要求不同，需要針對不同的情況施加不同的控制。其具體的控制時序流程如下。1、紅沖機(jī)械手從送料裝置上夾取工件時，指型氣缸由松開轉(zhuǎn)為夾緊狀態(tài)，電磁鐵保持動作吸附狀態(tài)；2、紅沖機(jī)械手需要經(jīng)過xyz三軸運(yùn)動將工件移動至指定沖壓位置，移動過程為先完成xy方向(水平方向)的位移，之后再完成z方向(豎直方向)的位移。在空間移動過程中，指型氣缸保持夾緊狀態(tài)，電磁鐵保持動作吸附狀態(tài)3、在移動到指定位置(放置在沖壓模具上)后，電磁鐵斷電轉(zhuǎn)為釋放狀態(tài)，指型氣缸仍保持夾緊狀態(tài)；4、沖床動作向下進(jìn)行沖壓，整個沖壓過程中電磁鐵和指型氣缸的狀態(tài)保持不變；5、沖壓完成后指型氣缸由夾緊狀態(tài)轉(zhuǎn)為松開狀態(tài)，此時滑動塊受上下兩個彈簧的作用力恢復(fù)到初始位置，之后電磁鐵由釋放狀態(tài)轉(zhuǎn)為動作吸附狀態(tài)。6、紅沖機(jī)械手經(jīng)過xyz三軸運(yùn)動至送料裝置處，進(jìn)入下一個加工周期。