數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人及其柔性自動(dòng)化加工單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人及其柔性自動(dòng)化加工單元。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起越來越重要的作用。隨著我國市場(chǎng)上的人工費(fèi)用越來越貴，促使企業(yè)的自動(dòng)化水平不斷提高，自動(dòng)化市場(chǎng)越來越廣闊，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用自然也是越來越廣闊。隨著市場(chǎng)的廣度增加，對(duì)市場(chǎng)的細(xì)分越加細(xì)化，在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，機(jī)械手的使用也越來越多，目前常用六軸工業(yè)機(jī)器人，但其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣，設(shè)備成本也高，不利于零件加工成本的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本較低、操作簡單方便的數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供一種帶有上述數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化加工單元。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人，包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元、第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元、平移單元和末端執(zhí)行器，第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器在縱向平面內(nèi)來回轉(zhuǎn)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器在橫向平面內(nèi)來回轉(zhuǎn)動(dòng)，平移單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器在縱向上進(jìn)行上下移動(dòng)。
[0006]所述上下料工業(yè)機(jī)器人還包括基座和箱體，第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元設(shè)于基座中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元和平移單元分別設(shè)于箱體中，末端執(zhí)行器設(shè)于箱體上方。
[0007]所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元包括依次連接的一軸電機(jī)、第一同步帶組件和一軸減速器，一軸電機(jī)和第一同步帶組件設(shè)于基座內(nèi)，一軸減速器的輸出端與箱體外壁連接；第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)箱體、第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元、平移單元和末端執(zhí)行器進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中，一軸電機(jī)通過第一同步帶組件和一軸減速器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)箱體、第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元、平移單元和末端執(zhí)行器進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一軸減速器使用RV減速器，并且RV減速器倒裝，即輸出盤連接底座，針齒殼連接箱體，輸入齒輪使用空心結(jié)構(gòu)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元和平移單元對(duì)應(yīng)的電機(jī)線可以通過一軸減速器進(jìn)入箱體，連接到相應(yīng)的電機(jī)。此結(jié)構(gòu)使整體結(jié)構(gòu)簡單，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元和平移單元對(duì)應(yīng)的電機(jī)線長度最短，且在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)有糾纏的問題。
[0008]所述平移單元包括二軸電機(jī)、第二同步帶組件和滾珠絲杠，二軸電機(jī)通過第二同步帶組件與滾珠絲杠一端連接，滾珠絲杠另一端與末端執(zhí)行器連接，滾珠絲杠設(shè)于箱體內(nèi)，二軸電機(jī)和第二同步帶組件設(shè)于箱體下方；平移單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器進(jìn)行上下平移。其中，二軸電機(jī)通過第二同步帶組件帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠上的絲杠螺母帶動(dòng)末端執(zhí)行器進(jìn)行上下移動(dòng)。結(jié)合滾動(dòng)花鍵，直線移動(dòng)時(shí)滾動(dòng)花鍵內(nèi)部的滾珠滾動(dòng)，與箱體中固定部件的摩擦力很小，從而可以使運(yùn)動(dòng)更順暢，潤滑也更簡單，使用壽命更長。平移單元中，其傳動(dòng)采用滾珠絲杠傳動(dòng)，其移動(dòng)部件在箱體的位置有一個(gè)起導(dǎo)向與支撐作用的滑動(dòng)軸承，整體多點(diǎn)支撐，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)固而可靠。
[0009]所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元包括三軸電機(jī)、第三同步帶組件、三軸減速器和滾動(dòng)花鍵，三軸電機(jī)、第三同步帶組件和三軸減速器依次連接，三軸電機(jī)和第三同步帶組件設(shè)于箱體下方，三軸減速器設(shè)于箱體內(nèi)，三軸減速器的輸出端連接滾動(dòng)花鍵的外花鍵部分，滾動(dòng)花鍵的內(nèi)花鍵部分設(shè)于末端執(zhí)行器中；第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中，三軸電機(jī)通過第三同步帶帶動(dòng)三軸減速器輸入齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入齒輪運(yùn)動(dòng)傳入行星齒輪帶動(dòng)減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器輸出端帶動(dòng)整個(gè)末端執(zhí)行器的小臂轉(zhuǎn)動(dòng)。三軸減速器也使用RV減速器，并且RV減速器倒裝，即三軸減速器的輸出盤連接固定端(一般情況下，RV減速器中的輸出盤常作為輸出端，此處倒裝，輸出盤作為固定端)，針齒殼連接輸出端，輸入齒輪中空，從而使三軸減速器中空，可以在中間通過絲杠軸。
[0010]所述末端執(zhí)行器包括第一回轉(zhuǎn)氣缸、第二回轉(zhuǎn)氣缸和2個(gè)氣動(dòng)爪手，2個(gè)氣動(dòng)爪手頂部與第一回轉(zhuǎn)氣缸連接，第一回轉(zhuǎn)氣缸頂部設(shè)置第二回轉(zhuǎn)氣缸；其中，第一回轉(zhuǎn)氣缸可以進(jìn)行180°固定回轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)2個(gè)氣動(dòng)爪手相互調(diào)換位置，第二回轉(zhuǎn)氣缸一樣可以進(jìn)行180°固定回轉(zhuǎn)，從而改變2個(gè)氣動(dòng)爪手的朝向。
[0011]所述末端執(zhí)行器還包括小臂和橫臂，小臂與橫臂之間呈L形連接，小臂深入箱體內(nèi)，并與第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元和平移單元連接，橫臂末端與第一回轉(zhuǎn)氣缸和第二回轉(zhuǎn)氣缸連接。
[0012]所述小臂和橫臂的連接處通過側(cè)面開口的圓柱件連接，圓柱件側(cè)面開口并通過鎖緊螺絲鎖緊固定。
[0013]本發(fā)明一種帶有上述數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人的柔性自動(dòng)化加工單元，包括數(shù)控機(jī)床、料倉和上下料工業(yè)機(jī)器人，料倉設(shè)于數(shù)控機(jī)床一側(cè)，上下料工業(yè)機(jī)器人設(shè)于料倉一側(cè)，通過上下料工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器將工件來回運(yùn)送于料倉和數(shù)控機(jī)床之間。在電控箱的控制下，通過上下料工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行，其末端執(zhí)行器來回于料倉和數(shù)控機(jī)床之間，實(shí)現(xiàn)循環(huán)供料以及將加工好的物料取出，自動(dòng)完成相應(yīng)零件(最典型為軸類、盤類零件)的加工。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述數(shù)控機(jī)床的數(shù)量為I臺(tái)或2臺(tái)。
[0015]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0016]本數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人與傳統(tǒng)的六軸工業(yè)機(jī)器人相比較，機(jī)器人的三個(gè)伺服軸分別由三個(gè)獨(dú)立的伺服電機(jī)控制，其結(jié)構(gòu)得到簡化，操作簡單方便，占用空間小，制作成本也低，具有較高的實(shí)用價(jià)值和較好的應(yīng)用前景。
[0017]將本數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上，結(jié)合料倉，可形成自動(dòng)化加工單元，實(shí)現(xiàn)循環(huán)供料以及將加工好的物料取出，自動(dòng)完成相應(yīng)零件(最典型為軸類、盤類零件)的加工，可減少人工操作，加工效率較高。
【附圖說明】
[0018]圖1為本數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人的原理示意圖。
[0019]圖2為本數(shù)控機(jī)床用上下料工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為圖2的A方向視圖。
[0021]圖4為自動(dòng)化加工單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0023]實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例一種柔性自動(dòng)化加工單元，如圖4所示，包括數(shù)控機(jī)床16、料倉17和上下料工業(yè)機(jī)器人18，料倉設(shè)于數(shù)控機(jī)床一側(cè)，上下料工業(yè)機(jī)器人設(shè)于料倉一側(cè)，通過上下料工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器將工件來回運(yùn)送于料倉和數(shù)控機(jī)床之間。在電控箱的控制下，通過上下料工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行，其末端執(zhí)行器來回于料倉和數(shù)控機(jī)床之間，實(shí)現(xiàn)循環(huán)供料以及將加工好的物料取出，自動(dòng)完成相應(yīng)零件(最典型為軸類、盤類零件)的加工。
[0025]其中，上下料工業(yè)機(jī)器人如圖1?3所示，包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元、第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元、平移單元、末端執(zhí)行器、基座和箱體，第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器在縱向平面內(nèi)來回轉(zhuǎn)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器在橫向平面內(nèi)來回轉(zhuǎn)動(dòng)，平移單元帶動(dòng)末端執(zhí)行器在縱向上進(jìn)行上下移動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元設(shè)于基座中，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元和平移單元分別設(shè)于箱體中，末端執(zhí)行器設(shè)于箱體上方。
[0026]其中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元包括依次連接的一軸電機(jī)15、第一同步帶組件14和一軸減速器13，一軸電機(jī)和第一同步帶組件設(shè)于基座I內(nèi)，一軸減速器的輸出端與箱體7的外壁連接；第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)箱體、第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元、平移單元和末端執(zhí)行器進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中，一軸電機(jī)通過第一同步帶組件和一軸減速器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元帶動(dòng)箱體、第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元、平移單元和末端執(zhí)行器進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一軸減速器使用RV減速器，并且RV減速器倒裝，即輸出盤連接底座，針齒殼連接箱體，輸入齒輪使用空心結(jié)構(gòu)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元和平移單元對(duì)應(yīng)的電機(jī)線可以通過一軸減速器進(jìn)入箱體，連接到相應(yīng)的電機(jī)。此結(jié)構(gòu)使整體結(jié)構(gòu)簡單，第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元和平移單元對(duì)應(yīng)的電機(jī)線長度最短，且在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)有糾纏的問題。
[0027]平移單元包括二軸電機(jī)5、第二同步帶組件3和滾珠絲杠8，二軸電機(jī)通過第二同步帶組件與滾珠絲杠一端連接，滾珠絲杠另一