CN101745914B - 一种应用于多工位自动拉伸冲床装置中的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用在多工位自动拉伸冲床装置中的机械手，其设置在拉伸模具的凹模与退料系统退料套之间，所述的机械手包括机械手夹持机构。本发明提供的机械手设置在拉伸凹模与退料套之间，使得其可以采用全自动化的加工过程代替现有大部分人工操作的工序，从而达到提高整个产品的生产效率，同时也可以提高人员操作的安全性、降低产品的加工成本，改善被加工的产品的质量。而且在机械手上设有检测系统，保证了全自动化生产过程中设备和模具能安全、可靠的运行。又因设置有机械手和气动送料器，各工序之间自动完成送料、拉伸，使得工艺流程得到简化。

Description

一种应用于多工位自动拉伸冲床装置中的机械手 

本申请是2007年4月26日递交的、申请号为200710074161.5、发明名称为“多工位自动拉伸的加工方法及使用该加工方法的冲床装置”的发明专利申请的分案申请。 

【技术领域】

本发明涉及冲床装置领域，尤其涉及一种应用于多工位自动拉伸冲床装置中的机械手。 

【背景技术】

在现有传统的加工拉伸产品的工艺过程：先根据拉伸产品的要求，确定加工该拉伸产品的拉伸工序并设计制造该拉伸产品的模具，每道工序需一套模具，由浅入深，并依次安装在普通的冲床上，逐次冲压才完成，在上述的加工过程的每道工序都是由手工操作完成的。例如：某拉伸产品需要拉伸八次才可成形，再加拉伸产品切边，即构成加工整个产品的工序为九道工序，在该拉伸产品的过程中，必须设计九套加工模具，并每套模具分别在不同的冲床才能完成每道工序，而且，在上述拉伸产品的加工过程中，因加工该拉伸产品的工序多，模具多，使得其加工复杂，因此占用设备、操作人员多，使得现有的冲床设备的加工成本高、加工精度低，而且由于上述工序大部分需要人工操作，使得其生产的效率低、安全性差、产品质量差。 

因此，提供一种应用在冲床装置中的高效率、高安全性的机械手装置实属必要。 

【发明内容】

本发明为了解决上述现有技术存在的技术问题而提供一种应用在多工位自动拉伸冲床装置中的机械手。

为实现上述目的，本发明所提供的应用在多工位自动拉伸冲床装置中的机械手包括固定杆、安装于固定杆上部的轴承座、安装于固定杆内部的第二滑块、安装于第二滑块内部的锁紧螺钉、与锁紧螺钉相互配合的调整螺钉、安装于第二滑块内部的另一端的弹簧、安装于第二滑块的方孔内且两端分别与弹簧和调整螺丝接触的铜块、安装于第二转动轴上且插入铜块内的拔叉、安装于轴承座内部的含油轴承、安装于含油轴承内部的第二转动轴以及固定于第二滑块一端的夹块，所述机械手进一步包括一机械手夹持机构，所述的机械手夹持机构包括凸轮、安装于凸轮内部的主轴、与凸轮相互连接的推杆、用于将凸轮与推杆相互连接的凸轮轴承、安装于推杆上的上支架、安装于推杆上的且位于上支架与凸轮之间的下支架、安装于推杆上且位于上支架上部的连杆、活动连接于连杆上的转换块，所述第二转动轴安装于转换块内部。 

更具体的，所述夹块通过内六角螺钉固定在第二滑块上，第二滑块在固定杆上的方孔内滑动，铜块在第二滑块上的方孔内，一端依靠弹簧支承，另一端靠调整螺钉来调整，含油轴承设置在轴承座内，轴承座通过内六角螺钉固定在固定杆上，拨叉依靠其自身螺纹固定在第二转动轴上，另一端则插入铜块内。 

为实现上述目的，本发明所提供的应用在多工位自动拉伸冲床装置中的机械手包括第一底座、安装于第一底座上部的上座、安装于上座的导槽内并进行前后滑动的第三滑块、安装于上座上用于压往第三滑块的上盖、安装于上座与第一底座内部的固定管、安装于固定管内部的第一转动轴、安装于第三滑块的方孔内的铜块、固定于第三滑块一端的夹块以及依靠其自身螺纹固定在第一转动轴上且插入铜块内的拔叉，所述机械手还包括一机械手夹持机构，所述机械手夹持机构带动所述机械手的第一转动轴往复转动来实现松紧与松开，所述机械手夹持机构包括凸轮、安装于凸轮内部的主轴、与凸轮相互连接的推杆、用于将凸轮与推杆相互连接的凸轮轴承、安装于推杆上的上支架、安装于推杆上的且位于上支架与凸轮之间的下支架、安装于推杆上且位于上支架上部的连杆、活动连接于连杆上的转换块。 

本发明提供的机械手设置在拉伸凹模与退料套之间，使得其可以采用全自动化的加工过程代替现有大部分人工操作的工序，从而达到提高整个产品的生产效率，同时也可以提高人员操作的安全性、降低产品的加工成本，改善被加工的产品的质量。而且在机械手上设有检测系统，保证了全自动化生产过程中设备和模具能安全、可靠的运行。又因设置有机械手和气动送料器，各工序之间自动完成送料、拉伸，使得工艺流程得到简化。 

为对发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下： 

【附图说明】

图1为本发明所涉及的多工位自动拉伸的加工方法的流程图； 

图2为本发明所涉及的冲床装置的正面示意图； 

图3为本发明所涉及的冲床装置的侧面示意示意图； 

图4为本发明所涉及的检测系统原理结构示意图； 

图5为本发明所涉及的退料系统主视图； 

图6为本发明所涉及的退料系统俯视图； 

图7为本发明所涉及的退料系统侧视图； 

图8为本发明所涉及的传动原理示意图； 

图9为本发明所涉及的精切窄边的下模部分结构的正面示意图； 

图10为图9中的侧面示意图； 

图11为图10中的A向的示意图； 

图12为本发明所涉及的精切窄边的上模部分结构的正面示意图； 

图13为图12中的侧面示意图； 

图14为本发明提供的一种机械手的正面剖视图； 

图15为本发明提供的一种机械手的俯视图； 

图16为本发明提供的一种机械手的侧视图； 

图17为本发明提供的一种机械手夹持机构的示意图； 

图18为本发明提供的一种机械手夹持机构的截面示意图； 

图19为本发明中另一种机械手截面示意图； 

图20为本发明中另一种机械手侧主视图； 

图21为本发明中另一种机械手俯视图； 

图22为本发明中另一种机械手侧图。 

【具体实施方式】

请参阅图1至图22所示，下面结合第一种实施例来说明本发明所涉及的多工位自动拉伸的加工方法，其具体的加工过程为： 

先将卷料通过气动送料器10送到模具的第一工位中进行落料或落料拉伸，再由传动系统3中的圆柱凸轮45带动机械手9左、右运动；同时，机械手9在另一个盘形凸轮58的带动下做前、后运动，机械手9夹持圆料或半成品被传动系统3带动进行前、后送料； 

第二步骤，多工位冲压成形：机械手9将圆料或半成品运输到模具的第二工位上，拉伸冲头将圆料或半成品拉入到模具内拉伸成形，压力机上升时依靠顶料系统5中的弹簧或气缸将产品顶出拉伸凹模，压力机继续上升，退料系统4的退料套32将半成品从冲头上退下，半成品被机械手9夹持住送入到下道工位模具内，直到冲压成成品，然后，机械手9将成品放置在输送带11上自动送出产品。 

上述拉伸加工方法与现有传统拉伸的加工方法，相互比较，本发明的拉伸加工方法具有加工简单，安全可靠，有利于提高生产效率。同时也可以提高加工产品的精度、改善被加工的产品的质量，适用于大批量自动化生产。 

请参阅图2及图3所示，为了实现上述多工位自动拉伸的加工方法，而采用一种的冲床装置，其包括多工位冲床1、拉伸模具2、传动系统3、退料系统4、顶料系统5、检测系统6、润滑系统7、冷却系统8、机械手9、气动送料器10以及输送带11构成的。在多工位拉伸模具2上设置有一个精切窄边和宽边的结构。 

在多工位冲床1内部，拉伸模具2安装于多工位冲床1的工作台上部，所述的顶料系统5安装于拉伸模具2的下部，安装于多工位冲床工作台右侧的输送带11，安装于多工位冲床1上的工作台前侧的气动送料器10及材料架，所述的传动系统3安置于多工位冲床1的左侧，所述的冷却系统8安装于传动系统3 的右侧，所述润滑系统7与拉伸模具2相互连接的，在拉伸模具2的凹模与退料套之间设有机械手9，在各工序之间及机械手9上设有检测系统6，在拉伸模具2的后方及拉伸冲头上设有退料系统4。 

请参阅图4所示，所述的检测系统6包括主控制箱12、落料工序传感器13、与落料工序传感器13相连接的主导线14，并联连接于主导线14上的用于检测各个工序产品的检测弹性探头15、并联于主导线14上的且位于检测弹性探头15的一侧的机械手送料检测微动开关16、并联于主导线14上的且位于检测弹性探头15的另一侧的机械手松手检测微动开关17；所述的主控制箱12包括设置于主控制箱12的中央位置处的拉伸成形状态指示灯18、设置于拉伸成形状态指示灯18上部的冲床滑块位置指示灯19、设置于拉伸成形状态指示灯18上侧的机械手9前后状态指示灯20、设置于拉伸成形状态指示灯18的一侧的落料工序指示灯21、设置于拉伸成形状态指示灯18的另一侧的机械手9左右状态指示灯22、设置于拉伸成形状态指示灯18下部的检测选择开关23、设置于检测选择开关23下部的停机信号开关24、设置于停机信号开关24一侧的电源开关按键25、设置于停机信号按键24另一侧的复位键26。 

请参阅图5至图7所示，所述的退料系统4包括退料架座27、固定于退料架座27上的支承板28、安装于支承板28上的传动轴29及支承轴291，连接于传动轴上的退料凸轮301及链轮30，活动连接于支承轴291的退料手臂31，活动连接于退料手臂前端的退料套32，安在退料手臂31上并与退料凸轮301相接触的退料高度调整螺丝33，固定在支承板28上的退料套限位板35，安装于退料手臂后端的拉簧34。 

当多工位冲床1从上死点往下走时，退料凸轮301顶起从动件的凸轮调整螺丝33推动退料手臂31顺时针旋转，从而带动退料套32下行；当冲床滑块从下死点往上走时，退料凸轮301开始从高点往低点运动，在弹簧34的作用下，退料手臂31逆时针旋转，从而带动退料套32上升，到达一定位置后，退料套32停止运动，而冲头继续上升，退料套32将产品从冲头上退下。凸轮调整螺丝33可调节退料迟早的位置，还可通过退料套32限位板35上的凸轮调整螺丝33调节退料套32离模具平面的距离。 

请参阅图8所示，所述的传动系统包括冲床电机36、与冲床电机36相连接 的飞轮37、与飞轮37相互啮合的第一变速齿轮38、与第一变速齿轮38相互啮合的第二变速齿轮39、与第二变速齿轮39相互配合的动力输出轴40，与动力输出轴40上链轮相连的中间链轮41，与中间链轮41相连的主链轮42以及与主链轮42相连的主传动箱链轮421，所述的主传动箱内包括固定传动箱链轮421并与其一起旋转的凸轮轴59，安装于凸轮轴59上的圆柱凸轮45，安装于圆柱凸轮45上部带动机械手9左右运动的滑块451及支承杆，安装于凸轮轴59上的盘形凸轮58及其上方的机械手9夹持机构，安装于凸轮轴59上的偏心轮591及其带动工作并固定在传动箱底部的润滑油泵592。 

冲床电机36所产生的扭矩时，通过飞轮37、第一、二变速齿轮38、39后传递到动力输出轴40上，并经中间链轮41传递到主链轮42上，在此处将动力分成两条路线，一路到退料系统链轮30，另一路到主传动箱链轮421。在主传动箱中，主链轮42将动力传递到主传动箱链轮421上，从而带动圆柱凸轮45和盘形凸轮58旋转。圆柱凸轮45在旋转过程中通过机械滑块451带动机械手9左右运动，完成送料和回退动作。而盘形凸轮58在旋转过程中带动机械手9的传动轴57旋转运动，完成夹料和松开动作。在退料系统时，主链轮42将动力传递到退料系统链轮30上，带动传动轴上的圆柱凸轮44旋转，从而带动退料套32上下运动，完成定位和退料动作。 

请参阅图9至图13所示，所述的精切窄边的下模部分结构包括主弹簧100、安装于主弹簧100内部的内弹簧101、安装于内弹簧101上部的内弹簧顶块102、安装主弹簧100上部的主弹簧顶块103、安装于内弹簧顶块102上面的滑块内顶块104、安装于冲床工作台上并用于压往主弹簧顶块103的第二底座105、安装第二底座105上面的导轨固定板106、安装于导轨固定板106内部的第一导轨107和第二导轨202、安装于导轨固定板106上并用于压往滑块109的滑块压板108、安装于第一、二导轨107、202与第二底座105内的滑块109、安装于滑块109上部顶面的拖板201。 

所述的精切窄边的上模部分结构包括模柄203、固定于模柄203的下部端面的上冲头固定板205、安装于上冲头固定板205的下部顶端的切边上冲头206、安装于上冲头固定板205下端的限位针固定板210，限位针固定板210上装有限位针209，安装于切边上冲头206下顶面的定高块207、安装于夹板208上并用 于固定模柄203的紧定螺丝204。 

所述的定高块207主要用于确定切边产品的高度。所述的限位针209主要用于限定凸凹模间隙和压着滑块向下运动。所述的第一、二导轨107、202主要用于确定第一滑块109的摆动方向和距离。所述的主弹簧100及主弹簧顶块103主要用于支承的第一滑块109。所述的内弹簧101、内弹簧顶块102及滑块内顶块104主要将壳体从第一滑块109内推出。 

所述的精切窄边的结构的工作过程为：当前一工序拉伸完成的壳体被机械手9送到切边模拖板201上，多工位冲床1从上死点往下运动，切边模上模部分也向下运动，当运动到一定高度，定高块207首先进入壳体内腔，将壳体压入第一滑块109的孔内。多工位冲床1继续向下运动，限位针接触第一滑块109，并压着第一滑块109沿着第二导轨202的曲线向下运动的同时左右摆动，完成切边动作；当多工位冲床1从下死点往上死点运动时，第一滑块109在主弹簧100的力作用下往上运动，壳体则在内弹簧101的力作用下退出第一滑块109，完成切窄边，切边废料卡在切边拖板201的槽内依次排出。上述切边模上模部分包括夹板208、模柄203、上冲头固定板205、切边上冲头206、限位针以及定高块207。 

所述的精切宽边的的结构、原理与所述精边窄边的结构、原理基本相同，其不同点：所述的精边宽边的结构中没有定高块207，切宽边时靠切边上冲头206压着壳体已经切好的窄边往下运动、高度与切窄边时相同。 

请参阅图14至图18所示，所述的机械手9包括固定杆48、安装于固定杆48上部的轴承座49、安装于固定杆48内部的第二滑块50、安装于第二滑块50内部的锁紧螺钉52、与锁紧螺钉52相互配合的调整螺钉51、安装于第二滑块50内部的另一端的弹簧53、安装于第二滑块50的方孔内且两端分别与弹簧53和调整螺丝51接触的铜块55、安装于第二转动轴57上且插入铜块55内的拔叉54、安装于轴承座49内部的含油轴承56、安装于含油轴承56内部的第二转动轴57以及固定于第二滑块50一端的夹块581。 

在本实施例中所述的夹块581通过内六角螺钉固定在第二滑块50上，第二滑块50在固定杆48上的方孔内滑动，铜块55在第二滑块50上的方孔内，一端依靠弹簧53支承，另一端靠调整螺钉51来调整。含油轴承56放在轴承座49 内，轴承座49通过内六角螺钉固定在固定杆48上，拨叉54依靠其自身螺纹固定在第二转动轴57上，另一端则插入铜块55内。 

请参阅图17及图20所示，所述的机械手9还包括机械手夹持机构，所述的机械手夹持机构包括盘形凸轮58、安装于盘形凸轮58内部的凸轮轴59、与凸轮58相互连接的推杆60、用于将凸轮58与推杆60相互连接的凸轮轴承61、安装于推杆60上的上支架62、安装于推杆60上的且位于上支架62与凸轮58之间的下支架621、安装于推杆60上且位于上支架62上部的连杆63、活动连接于连杆63上转换块64以及安装于转换块64内部的第二转动轴57。 

当冲床运行时，动力从输出轴经由中间链轮41传动到传动箱的凸轮轴59上，带动凸轮轴59旋转，而凸轮58通过齿与凸轮轴59联接在一起，从而跟着凸轮轴59一起旋转，并通过凸轮轴承61带动推杆60在上支架62和下支架621的定位孔内上下运动，链杆63通过销与推杆60连接在一起并跟着推杆60做上下运动，然后同转动块64将链杆63的上、下运动转变成转动轴57的来回旋转运动，从而实现了机械手夹紧和松开的运动。 

冲床动力通过链传动传递到主传动箱链轮421上，从而带动夹料的盘形凸轮58和送料的圆柱凸轮45旋转运动。当冲床在上死点时，机械手处于夹紧状态，冲床从上死点往下运动，夹料的盘形凸轮58和送料的圆柱凸轮44也跟着旋转，当模具冲头进入每道工序产品内并准确定位时，夹料的盘形凸轮58顶起从动杆并通过杆上的绞链带动机械手9中的转动轴57逆时针旋转，该转动轴57上的拨叉54拨动机械手9中第二滑块50往后退送开产品。冲床继续往下运动，当到达一定位置时，送料的圆柱凸轮45带动从动杆，并拖动机械手9的固定杆48带动整个机械手向左运动到前一工序准备夹紧。当冲床从下死点往上运动到某一位置时，产品已经高出模具平面，夹料的盘形凸轮58带动拨叉54顺时针旋转，机械手9中的第二滑块50往前运动夹紧产品。冲床继续往上运动，退料系统将每工序产品全部从冲头上退下后，送料的圆柱凸轮45带动机械手9的固定杆48向右运动，将产品送到后一工序。由此循环就实现了机械手自动转料拉伸。 

卷料经过气动送料器10进入模具第一工序，冲床一次行程后通过机械手9自动转入下一工序，在拉伸过程中，凹模中的产品被顶料系统5中的气缸和顶 料块顶出凹模，然后随着冲头上行，退料系统4中的退料套32将产品从冲头上退下，依次完成各序拉伸及切边后，机械手9将产品放到输送带11上输出。 

综上所述，因在拉伸凹模与退料套32之间设置有机械手9，使得其可以采用全自动化的加工过程代替现有大部分人工操作的工序，从而达到提高整个产品的生产效率，同时也可以提高人员操作的安全性、降低产品的加工成本，改善被加工的产品的质量。因在各工序之间及机械手上设有检测系统，保证了全自动化生产过程中设备和模具能安全、可靠的运行。又因设置有机械手9和气动送料器10，使得其可以简化加工的工艺流程，各工序之间自动完成送料、拉伸，本发明的具有加工简单。 

另外，本发明所述的多工位冲床装置具有以下一些优点：1、多工位冲床具有与机械系统相匹配的高性能、高精度；2、因采用高性能的钨钢材料制作模具，使得其具有高精度、高硬度、长寿命、良好的耐热性、产品质量稳定；3、因采用精密的导向套机构，能确保产品质量稳定、模具安全可靠地工作；4、具有高效率、高质量；5、采用气动的顶料系统和凸轮的退料系统，确保退料准确、可靠，保证了生产线的连续自动生产；6、在自动送料系统中，增加了制动系统，避免运动零件惯性对传动机构的影响，确保传动的准确性。 

请参考图20至图22所示，本发明的第二种实施例中所述的机械手与第一种实施例中的所述的机械手不同点：所述的机械手9包括第一底座70、安装于第一底座70上部的上座72、安装于上座72的导槽内并进行前后滑动的第三滑块76、安装于上座72上用于压往第三滑块76的上盖71、安装于上座72与第一底座70内部的固定管73、安装于固定管73内部的第一转动轴74、安装于第三滑块76的方孔内的铜块75、固定于第三滑块76一端的夹块77以及依靠其自身螺纹固定在第一转动轴74上且插入铜块75内的拔叉78。但同样是通过机械夹持机构带动其第一转动轴74往复转动来实现松紧与松开。 

所述的机械手9安装于所述冲床装置上，同样可以达到第一种实施中所述的技术效果。 

Claims (3)

1.一种应用在多工位自动拉伸冲床装置中的机械手，其特征在于：所述机械手包括固定杆、安装于固定杆上部的轴承座、安装于固定杆内部的第二滑块、安装于第二滑块内部一端的锁紧螺钉、与锁紧螺钉相互配合的调整螺钉、安装于第二滑块内部的另一端的弹簧、安装于第二滑块的方孔内且两端分别与弹簧和调整螺钉接触的铜块、安装于第二转动轴上且插入铜块内的拔叉、安装于轴承座内部的含油轴承、安装于含油轴承内部的第二转动轴以及固定于第二滑块一端的夹块，所述机械手进一步包括一机械手夹持机构，所述的机械手夹持机构包括凸轮、安装于凸轮内部的主轴、与凸轮相互连接的推杆、用于将凸轮与推杆相互连接的凸轮轴承、安装于推杆上的上支架、安装于推杆上的且位于上支架与凸轮之间的下支架、安装于推杆上且位于上支架上部的连杆、活动连接于连杆上的转换块，所述第二转动轴安装于转换块内部。

2.根据权利要求1所述的应用在多工位自动拉伸冲床装置中的机械手，其特征在于：所述夹块通过内六角螺钉固定在第二滑块上，第二滑块在固定杆上的方孔内滑动，铜块在第二滑块上的方孔内，一端依靠弹簧支承，另一端靠调整螺钉来调整，含油轴承设置在轴承座内，轴承座通过内六角螺钉固定在固定杆上，拨叉依靠其自身螺纹固定在第二转动轴上，另一端则插入铜块内。

3.一种应用在多工位自动拉伸冲床装置中的机械手，其特征在于：所述机械手包括第一底座、安装于第一底座上部的上座、安装于上座的导槽内并进行前后滑动的第三滑块、安装于上座上用于压往第三滑块的上盖、安装于上座与第一底座内部的固定管、安装于固定管内部的第一转动轴、安装于第三滑块的方孔内的铜块、固定于第三滑块一端的夹块以及依靠其自身螺纹固定在第一转动轴上且插入铜块内的拔叉，所述机械手还包括一机械手夹持机构，所述机械手夹持机构带动所述机械手的第一转动轴往复转动来实现夹紧与松开，所述机械手夹持机构包括凸轮、安装于凸轮内部的主轴、与凸轮相互连接的推杆、用于将凸轮与推杆相互连接的凸轮轴承、安装于推杆上的上支架、安装于推杆上的且位于上支架与凸轮之间的下支架、安装于推杆上且位于上支架上部的连杆、活动连接于连杆上的转换块。

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