簡易機(jī)械操作手的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明適合機(jī)械行業(yè)(普通車床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控銑床;包括普通機(jī)床簡易改造后加設(shè)部分的使用)，同時(shí)也可延伸使用于其他包裝、建筑、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中的人工替代部分。
[0002]【背景技術(shù)】;在當(dāng)今機(jī)器人越來越普遍使用的情況下，一些行業(yè)如機(jī)械加工行業(yè)卻為什么停留在半自動(dòng)化的狀態(tài)而不使用機(jī)器人呢？筆者分析其原因有三:第一是使用機(jī)器人來替代人工固然可以，但昂貴的成本使廠家或企業(yè)主都望而卻步。第二是產(chǎn)品的不確定性、市場的不確定性也阻礙了往這個(gè)發(fā)展方向。第三是加工場地的占用與產(chǎn)品不相稱也阻礙了這個(gè)發(fā)展方向，也就是說加工物件往往很小，用老大的一個(gè)機(jī)器人來占用一塊很大的場地，既不經(jīng)濟(jì)劃算又不對應(yīng)。在此同時(shí)，我們也看到好多企業(yè)，運(yùn)用了各種目前常用的自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工全自動(dòng)化，并取到了一些可喜的成果。仍然，但筆者也分析發(fā)現(xiàn)這種局部的、散亂的改進(jìn)也是各自為主的帶有專機(jī)性質(zhì)的一種緩慢的演進(jìn)方式，而不能象國外ABB等機(jī)器人公司那樣，具有模塊化地、且具有規(guī)?；a(chǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)及帶有涵蓋式地替代人力的所有可能涉及到的各個(gè)領(lǐng)域。筆者在查閱了國外ABB、FANUC、Yaskawa、COMAU、KUKA和Staubl i等公司的專利資料發(fā)現(xiàn)在機(jī)械加工全自動(dòng)化的領(lǐng)域仍然存在筆者分析的以上三個(gè)發(fā)展瓶頸。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:本發(fā)明的目的是大大降低了用戶的成本費(fèi)用(僅僅一個(gè)人工一年的人工費(fèi)用甚至不到)，同時(shí)它可以設(shè)定在加工機(jī)床的內(nèi)部，既不影響原有設(shè)備的使用情況(原設(shè)備一般帶有冷卻裝置)，就象一個(gè)靈巧的小機(jī)器人會(huì)按照指令達(dá)到使用者的目的。被加工件的輸送是通過輸送機(jī)在一定部位裝有傳感器，加工完畢后仍然通過輸送機(jī)送出。輸送機(jī)可以裝置在機(jī)床內(nèi)部與簡易機(jī)械操作手一點(diǎn)不會(huì)沖突。該發(fā)明的簡易機(jī)械操作手拆裝同樣方便，臨時(shí)不用可隨時(shí)拆卸。這種靈活性的使用方式，也完全滿足了用戶面對市場環(huán)境必須采用的靈活方式。
[0004]簡易機(jī)械操作手(JJSC)克服了機(jī)械加工業(yè)向全自動(dòng)化發(fā)展的三大瓶頸，它顛覆性地完全可以成為我國一個(gè)自主創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè);并且可以向其他行業(yè)延伸。它與機(jī)器人相比有小型化的許多優(yōu)勢。簡易機(jī)械操作手(JJSC)目前使用方式完全可以滿足小型化使用特點(diǎn)。它在自由度方面與目前市場化的機(jī)器人沒有多大區(qū)別(可以有6?9個(gè))，在外觀設(shè)計(jì)方面它又是另外一種形式，更象人體組合，有主體部分使其可升可降、可360度旋轉(zhuǎn)，有兩臂(可根據(jù)需要加裝肘臂)兩臂上有爪手，隨時(shí)可放松與抓緊，爪手也可以360度旋轉(zhuǎn)。同時(shí)它也有肘關(guān)節(jié)部分可以轉(zhuǎn)動(dòng)(一般設(shè)定180度)。綜上所述，簡易機(jī)械操作手它有四大特點(diǎn)；其一是它的簡易性，其二是它可以系列化、模塊化。其三是它的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。其四是它的普遍適應(yīng)性。下面仔細(xì)分析:
[0005]1.簡易性:JJCS具體又可分為操作系統(tǒng)(A)與輸送輔助系統(tǒng)(B)輔助系統(tǒng)一該系統(tǒng)不申請專利)。它類同機(jī)器人一樣至少有6到10個(gè)自由度，無論是何種工件(軸、套類)只要在兩個(gè)系統(tǒng)里大小、長寬里稍作改動(dòng)、選取一下便可適合。無需過多的配置機(jī)構(gòu)就能完全實(shí)現(xiàn)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床(數(shù)車、數(shù)銑、數(shù)磨)上的全自動(dòng)化。制作方便而且周期短。
[0006]2.系列化、模塊化:JJCS完全可以實(shí)現(xiàn)系列化，它可以簡便地將基本的軸、套類加工零件歸納、配置進(jìn)行系列化，為用戶找到各自的方案，該用哪個(gè)系列以及不該用哪個(gè)系列。也就是它可以象機(jī)器人一樣規(guī)范化。可以先期化、備品化地去制作，便利了用戶的維修，大大降低成本、節(jié)約開支。
[0007]3.經(jīng)濟(jì)實(shí)用性:JJCS無需過多的配置機(jī)構(gòu)也就大大減輕了用戶的成本問題，從而也加強(qiáng)了用戶改進(jìn)的決心，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量和功效提供了有力的保障基礎(chǔ)。從制作一套JJCS來說僅僅相當(dāng)一個(gè)人工一年的工資而已，對于常年大批量加工同類產(chǎn)品的企業(yè)或經(jīng)營者來說無疑是相當(dāng)劃算的。隨著我國西部地區(qū)的大開發(fā)運(yùn)動(dòng)，繁重的機(jī)械操作工日趨用工等緊缺情況，以全自動(dòng)化的、或者一人多臺(tái)看管方式來降低企業(yè)成本都是一個(gè)極大的進(jìn)步。
[0008]4.普遍適應(yīng)性:JJCS它囊括了所有數(shù)控類的機(jī)械加工設(shè)備，其中有:普通車床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控銑床。各類型號(hào)都可以找到各自的解決方案！它同樣象一個(gè)機(jī)器人一樣幫你不知疲倦的連續(xù)加工出你所需要的零件來滿足你的需求，而且在機(jī)床本身床體上完成安裝。不占用場地和面積。它也可以象其他機(jī)器人一樣運(yùn)用于其他需要人工的加工領(lǐng)域，諸如:食品機(jī)械、包裝機(jī)械、輸送機(jī)械等配套設(shè)施領(lǐng)域的每天大批量不間斷生產(chǎn)的行業(yè)中的勞動(dòng)力。在這些行業(yè)中它同樣可以施展它的活動(dòng)舞臺(tái)！
[0009]【具體實(shí)施方式】:本發(fā)明的實(shí)施方式在于將現(xiàn)代機(jī)器人小型化，其中許多構(gòu)件及元器件類同機(jī)器人，只是借助于輸送機(jī)的輔助系統(tǒng)，在輸送機(jī)的一定部位裝有傳感器，當(dāng)被加工物件達(dá)到傳感器部位后，傳感器傳出信號(hào)，JJCS按照所有PLC程序設(shè)計(jì)指令(電控指令)完成自己各項(xiàng)動(dòng)作，物件加工完畢后再由JJCS抓取送回輸送機(jī)輸出于另一端方向。它的基本構(gòu)件有主體部分(能升能降)、主體鏈接部位下端有兩臂(90度旋轉(zhuǎn)分開)、在兩臂上(分帶肘型、無肘型)各裝有氣缸(I個(gè))、步進(jìn)電機(jī)(2個(gè)，無肘型為I個(gè))、主體底座滑臺(tái)裝有直線導(dǎo)軌與滑塊，并與左側(cè)一端直線氣缸鏈接，主導(dǎo)著整個(gè)JJCS左右移動(dòng)。帶肘型的兩臂是由于中間加裝了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)(兩軸型)，這樣也就各增加了一個(gè)自由度。JJCS的主體部位是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)，它是由殼體(金屬加工件)、殼體內(nèi)置的伺服電機(jī)、電機(jī)法蘭座、法蘭座導(dǎo)柱、導(dǎo)套(無油軸承)、氣缸及氣缸固定法蘭、推力軸承、軸承蓋、主體頂部伺服電機(jī)鏈接法蘭、法蘭蓋等構(gòu)件組合而成。主體旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)置所有構(gòu)件均不轉(zhuǎn)動(dòng)，主體升降運(yùn)動(dòng)依賴底部氣缸完成，主體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)依賴伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)頂部電機(jī)鏈接法蘭完成。主體在這里只完成2個(gè)自由度，兩臂上的氣缸與步進(jìn)電機(jī)各完成3個(gè)自由度，主體底座滑臺(tái)氣缸完成I個(gè)自由度，也就是說總計(jì)可以有9個(gè)自由度(II1、IV型除外)所有動(dòng)作程序依賴PLC設(shè)計(jì)完成。在這里還要進(jìn)一步說明的是= JJCS如果在普通機(jī)床要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，完全可以利用原有設(shè)備稍作改造，只要將JJCSIII型安裝在車床適當(dāng)位置，縱向走刀原位置加裝伺服電機(jī)及一組滾珠絲杠、絲杠螺母、軸承座便可達(dá)到目的。JJCS暫分為四種形式有:JJCS I型、JJCS II型、JJCSIII型、JJCSIV型(無肘)、這里不再敘述(詳見后面說明書附圖、摘要)。
[0010]說明書附圖中的圖例注釋:
[0011]圖1:圖中為JJCS(I型)在數(shù)控車床上加工套類工件時(shí)的基本形式。其特點(diǎn)在于底座較厚，在底座與車床導(dǎo)軌接觸面處有一個(gè)與之匹配的梯形凹槽，同時(shí)以三爪夾持工件方式出現(xiàn)。數(shù)控車配有氣動(dòng)卡爪，原順序不變，JJCS負(fù)責(zé)抓取、送拿。抬臂高度與車床加工高度一致，同樣落下高度與輸送機(jī)放置面高度匹配安裝。
[0012]圖2:圖中為JJCSdI型)在數(shù)控車床上加工軸類工件時(shí)的基本形式。軸類工件在車加工時(shí)一般都需要使用尾架、頂尖等輔助工具，因此必須將底座變薄直接座落于固定在尾架之上，尾架后端采用氣缸頂壓，同時(shí)抓臂采用二爪夾持。其他技術(shù)要領(lǐng)同圖1所表述的一樣。
[0013]圖3:圖中所表現(xiàn)的是JJCSdn型)三臂式，在圖1兩臂基礎(chǔ)上又多了一個(gè)自帶旋轉(zhuǎn)四工位刀盤體，并且JJCsaiI型)座落在一個(gè)縱、橫向可以轉(zhuǎn)換的堆疊式滑臺(tái)上(見圖4)。詳細(xì)組件參考(圖10?13)。由于小型套類件直徑不大；完全可以滿足普通機(jī)床改造成全自動(dòng)式的形式完成。技術(shù)各項(xiàng)要領(lǐng)與前所述相同。只需將車床轉(zhuǎn)速設(shè)定到一個(gè)合理范圍，縱向進(jìn)刀如同數(shù)控車床;加一伺服電機(jī)與一套滾珠絲杠組件控制，如果軸類件不需尾架，也可采用這一形式，只要變換夾持爪就可以。
[0014]圖4:堆疊型刀臺(tái)體，其詳細(xì)組件參閱圖(10?13)。
[0015]圖5:JJCSdI型)在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)軸類工件全自動(dòng)加工的示例圖。
[0016]圖6:JJCSa型)在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)套類工件全自動(dòng)加工的示例圖。
[0017]圖7:JJCSail型)在普通車床上實(shí)現(xiàn)套類工件全自動(dòng)加工的示例圖。
[0018]圖8:JJCS(IV型、無肘型)在M1332E磨床上實(shí)現(xiàn)軸類工件(三銷節(jié))全自動(dòng)加工的示例圖。
[0019]圖9:JJCSdV型)在兩臺(tái)磨床上實(shí)現(xiàn)軸類工件全自動(dòng)流水線加工的示例圖。
[0020]圖(10?13):JJCS(III型)在普通車床上實(shí)現(xiàn)套類工件全自動(dòng)加工的詳細(xì)機(jī)構(gòu)圖，所標(biāo)零件號(hào):1.刀臺(tái)2.刀臺(tái)軸承座3.步進(jìn)電機(jī)(I) 4.螺旋齒輪(1)5.螺旋齒輪(2) 6.主座滑臺(tái)7.底座(8?9).導(dǎo)軌、導(dǎo)軌滑座10.防水蓋11.伺服電機(jī)鏈接法蘭12.伺服電機(jī)
(I)12-1.伺服電機(jī)底座法蘭13?14.導(dǎo)桿、無油直線軸承15.直線氣缸(I) 16.特型法蘭(中間有“凸”字型孔與氣缸外型類似)17.齒輪(I)與步進(jìn)電機(jī)齒輪(2)嚙合18.機(jī)械手(也可改成氣動(dòng)夾爪19.伺服電機(jī)(2) 20.伺服電機(jī)(3) 21.JJCS殼體22.下滑臺(tái)軸承座23.刀具24.防水防肩蓋板25.滾珠絲杠螺母26.滾珠絲杠27.步進(jìn)電機(jī)(2) 28.步進(jìn)電機(jī)
(3)29.氣缸(2) 30.旋轉(zhuǎn)小臂
[0021 ]圖14?16:圖中所示是一個(gè)全新型自動(dòng)四工位刀盤，其配合JJCS運(yùn)作，安裝在數(shù)控車床的中拖板底板上，它是目前數(shù)控車小拖板的替代件。圖例所標(biāo)零件號(hào):1.四工位刀盤主體2.推力球軸承3軸承座殼體4.箱體5.螺旋齒輪(1)6，螺旋齒輪(2) 7.鏈接盤(與車床中拖板匹配安裝)8.步進(jìn)電機(jī)9防水防肩蓋板。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.簡易機(jī)械操作手(簡稱JJCS)，它的技術(shù)特征在于將機(jī)器人小型化，制作方便、簡易，它的獨(dú)特性還在于直接利用氣缸與伺服電機(jī)組合，可旋轉(zhuǎn)可升降，利用自身多臂上的設(shè)置自由運(yùn)作，突破了由于一般機(jī)器人成本昂貴，占地面積大等因素所造成傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)長期處于數(shù)控加工半自動(dòng)化狀態(tài)。其中，JJCS (I II型)中四工位旋轉(zhuǎn)刀盤是利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)螺旋齒輪引發(fā)刀盤旋轉(zhuǎn)。 (1)JJCS(I?III型)主體利用氣缸與伺服電機(jī)組合直接驅(qū)動(dòng)引發(fā)升降旋轉(zhuǎn)的方式。 (2)JJCS(I?III型)兩臂中由中間步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)引發(fā)肘臂旋轉(zhuǎn)的方式。 (3)JJCS (I II型)中利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)螺旋齒輪引發(fā)四工位刀盤旋轉(zhuǎn)的方式。 (4)圖14中利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋齒輪引發(fā)四工位刀盤旋轉(zhuǎn)的方式。
【專利摘要】簡易機(jī)械操作手。第一.簡易機(jī)械操作手主要用于機(jī)械加工行業(yè)數(shù)控加工，尤其適合大批量小型化的產(chǎn)品，它可以作為衍生品運(yùn)用其他行業(yè)：如包裝、運(yùn)輸、化工、食品行業(yè)等；它突破了傳統(tǒng)機(jī)器人成本貴、占地大等瓶頸，具有低成本、開支輕、不占用場地，拆卸、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。第二.簡易機(jī)械操作手的特點(diǎn)在于伺服電機(jī)與氣缸聯(lián)動(dòng)組合，巧妙利用主體內(nèi)置的特型法蘭避開了伺服電機(jī)接口，并在法蘭上安裝了四柱式導(dǎo)桿與導(dǎo)套確保了升降中的整體剛性及穩(wěn)定性。第三.由于它必須與小型輸送機(jī)配套，必然為輸送機(jī)行業(yè)帶來新的運(yùn)用領(lǐng)域。第四.簡易機(jī)械操作手能模塊化地進(jìn)行先期性投產(chǎn)，快速為企業(yè)更新?lián)Q代、緩解用工壓力無疑提供了有力保障。摘要【附圖說明】：請參閱說明書中(圖1)所有詳細(xì)說明。
【IPC分類】B24B41/00, B23Q7/04, B24B27/00
【公開號(hào)】CN105710707
【申請?zhí)枴緾N201510808079
【發(fā)明人】汪復(fù)楠
【申請人】汪復(fù)楠