数控车床自动上下料桁架机器人的制作方法

技术特征：
1.数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，包括支撑座(9)、xyz轴移动部(10)、抓取机械手(6)、旋转料台(7)和桁架机器人安装定位装置(8)，支撑座(9)顶部设有xyz轴移动部(10)，抓取机械手(6)安装在xyz轴移动部(10)上，且xyz轴移动部(10)能够带动抓取机械手(6)沿水平面前后方向即x轴方向、水平面左右方向即y轴方向以及竖直方向即z轴方向往复移动；抓取机械手(6)有两个抓手，能够一步完成上下料的过程；旋转料台(7)设在车床前且位于抓取机械手(6)下方用以存放料材且能够进行旋转，旋转料台(7)有64个放置料材的位置，桁架机器人安装定位装置(8)设在旋转料台(7)上能够对料材进行定位及顶升。2.根据权利要求书1所述的数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，支撑座(9)包括竖直方向间隔设置的第一支撑座(91)和第二支撑座(92)；xyz轴移动部(10)包括第一x轴(1)、第二x轴(2)、第一y轴(3)、第二y轴(4)和z轴移动部(5)，其中，第一x轴(1)固定在第一支撑座(91)顶部，第二x轴(2)固定在第二支撑座(92)顶部，第一y轴(3)一端通过第一y轴a固定板(15)固定在第一x轴(1)上，第一y轴(3)的另一端通过第一y轴b固定板(25)固定在第二x轴(2)上；第二y轴(4)的一端通过第一滑块安装座(14)安装在第一x轴(1)上，第二y轴(4)的另一端通过第二滑块安装座(24)安装在第二x轴(2)上；z轴移动部(5)安装在第二y轴(4)的z轴移动部安装座(43)上，抓取机械手(6)安装在z轴移动部(5)上；第一驱动电机(11)和第二驱动电机(21)同步转动，带动第二y轴(4)及z轴移动部(5)实现x轴方向的移动，第三驱动电机(31)和第四驱动电机(41)同步运转带动z轴移动部(5)沿y轴移动，z轴移动部(5)带动抓取机械手(6)沿z轴移动，从而实现抓取机械手(6)沿x轴、y轴和z轴的移动。3.根据权利要求书2所述的数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，第一x轴(1)和第二x轴(2)的结构相同，第一x轴(1)包括：第一驱动电机(11)、第一丝杠模组(12)、第一直线导轨滑块组(13)、第一滑块安装座(14)、第一y轴a固定板(15)以及第一测距传感器(16)；第二x轴(2)包括：第二驱动电机(21)、第二丝杠模组(22)、第二直线导轨滑块组(23)、第二滑块安装座(24)、第一y轴b固定板(25)以及第二测距传感器(26)；第一y轴(3)包括：第三驱动电机(31)、第三直线导轨滑块组(32)、第三丝杠模组(33)、x轴移动滑座(34)、x轴移动滑杆(35)以及第三滑块安装座(36)；第二y轴(4)包括：第四驱动电机(41)、第四丝杠模组(42)以及z轴移动部安装座(43)；z轴移动部(5)包括液压驱动部分和电力驱动部分，其中液压驱动部分包括液压缸(51)、滑套(52)和滑杆(53)；电力驱动部分包括第一连接板(541)、第二连接板(542)、第三连接板(543)、电机(55)、第一连杆(561)、第二连杆(562)、滑动圆板(57)、固定杆(571)、丝杠(58)和移动板(59)；其中第一丝杠模组(12)安装在第一支撑座(91)上，第一驱动电机(11)的输出轴通过联轴器与第一丝杠模组(12)的丝杠相连，丝杠的两端通过轴承座安装在第一丝杠模组(12)的底板上，第一直线导轨组(13)安装在第一丝杠模组(12)的底板上，第一滑块安装座(14)安装在第一直线导轨组(13)的滑块和第一丝杠模组(12)的滑块上，第一y轴a固定板(15)固定在第一丝杠模组(12)的底板上，第一测距传感器(16)安装在第一丝杠模组(12)的底板上；第二丝杠模组(22)安装在第二支撑座(92)上，第二驱动电机(21)的输出轴通过联轴器与第二丝杠模组(22)的丝杠相连，丝杠的两端通过轴承座安装在第二丝杠模组(22)的底板上，
第二直线导轨组(23)安装在第二丝杠模组(22)的底板上，第二滑块安装座(24)安装在第二直线导轨组(23)的滑块和第二丝杠模组(22)的滑块上，第一y轴b固定板(25)固定在第二丝杠模组(22)的底板上，第二测距传感器(26)安装在第二丝杠模组(22)的底板上；第三丝杠模组(33)的两端分别安装在第一y轴a固定板(15)和第一y轴b固定板(25)上，第三驱动电机(31)的输出轴通过联轴器与第三丝杠模组(33)的丝杠相连，丝杠的两端通过轴承座安装在第三丝杠模组(33)的底板上，第三直线导轨滑块组(32)安装在第三丝杠模组(33)的底板上，x轴移动滑座(34)安装在第三滑块安装座(36)上，第三滑块安装座(36)安装在第三直线导轨组(32)的滑块和第三丝杠模组(33)的滑块上；第四丝杠模组(42)的两端分别安装在第一滑块安装座(14)和第二滑块安装座(24)上，第四驱动电机(41)的输出轴通过联轴器与第四丝杠模组(42)的丝杠相连，丝杠的两端通过轴承座安装在第四丝杠模组(42)的底板上，z轴移动部安装座(43)安装在第四丝杠模组(42)的滑块上；z轴移动部(5)的液压驱动部分中的液压缸(51)的缸体固定安装在z轴移动部安装座(43)内，液压缸(51)缸体下端与滑套(52)上端固定连接，x轴移动滑杆(35)的一端固定在滑套(52)上、另一端安装在x轴移动滑座(34)中，使x轴移动滑杆(35)能够在x轴移动滑座(34)中滑动；从而使x轴移动滑杆(35)可以沿x轴方向滑动；液压缸(51)的滑杆(53)在滑套(52)内部，滑杆(53)的上端与液压缸(51)的液压杆固定连接，使得液压缸(51)运行时，滑杆(53)能够随液压杆的移动实现在滑套(52)中的上下移动，从而实现z轴移动部(5)沿z轴方向的初步移动；z轴移动部(5)的电力驱动部分中，第一连接板(541)与滑杆(53)底部固定连接，第一连接板(541)通过四个第一连接杆(561)与第二连接板(542)固定连接，电机(55)通过电机安装座固定在第二连接板(542)上，电机(55)的输出轴与丝杠(58)通过联轴器进行连接以驱动丝杠(58)运行，丝杠(58)两端分别通过丝杠支撑座安装在第二连接板(542)和第三连接板(543)上，第二连接板(542)与第三连接板(543)通过四个第二连杆(562)固定连接，其中丝杠(58)中的丝杠螺母与滑动圆板(57)固定连接，滑动圆板(57)位于第二连接板(542)与第三连接板(543)之间，并可随丝杠(58)的丝杠螺母的移动，沿着四个第二连杆(562)实现上下移动，滑动圆板(57)上的两个固定杆(571)穿过第三连接板(543)与移动板(59)固定连接，移动板(59)与抓取机械手(6)的旋转气缸(61)固定连接，随着丝杠(58)的运行使得滑动圆板(57)上下移动，从而带动移动板(59)上下移动，从而实现z轴移动部(5)的精确移动。4.根据权利要求书1所述的数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，抓取机械手(6)包括：旋转气缸(61)、l型抓手翻转装置(62)、第一抓手(63)、第二抓手(64)，其中旋转气缸(61)的上部安装在z轴移动部(5)的移动板(59)上，旋转气缸(61)的下端固定连接l型抓手翻转装置(62)，旋转气缸(61)进行旋转可以带动l型抓手翻转装置(62)进行水平面的旋转，从而实现抓手位置在水平面的转换；第一抓手(63)安装在第二翻转盘(627)上，第二抓手(64)安装在第一翻转盘(624)上，第一翻转盘(624)和第二翻转盘(627)进行竖直方向的90
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翻转，从而改变第二抓手(64)和第一抓手(63)的抓取方向，实现料材竖向和横向的取放；l型抓手翻转装置(62)包括一个l型固定座(621)，l型固定座(621)有两个呈90
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布置的伸出壳，两个伸出壳内部安装有两组结构相同的翻转机构，均包括翻转装置电机、蜗轮蜗杆机构和翻转盘，翻转盘安装在伸出壳外侧并与蜗轮蜗杆机构中的蜗轮轴的两端并与蜗轮轴同轴固定连接，两个伸出壳对侧均设置有配重块，实现l型抓手翻转装置(62)的平衡，翻转
装置电机驱动蜗轮蜗杆机构运行，实现翻转盘沿蜗轮的轴心的90
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翻转。5.根据权利要求书5所述的数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，第一抓手(63)和第二抓手(64)结构相同，均包括：抓手电机、正反丝杠、两组定杆、四组弧形杆、防撞传感器、四组动杆、四个抓取爪和定杆固定板，抓手电机的输出轴通过联轴器与正反丝杠连接，正反丝杠的两段均分的外螺纹的旋向相反，正反丝杠的两段外螺纹上各有一个螺纹连接的螺母，两组弧形杆的一端铰接在正反丝杠的其中一个螺母外侧，另外两组弧形杆的一端铰接在正反丝杠的另一个螺母外侧，四组弧形杆的另一端各与一个抓取爪铰接；两组动杆的一端铰接在其中一个螺母的内侧，另外两组动杆的一端铰接在另一个螺母的内侧，四组动杆的另一端分别铰接在对应的弧形杆中间位置；两组定杆的一端铰接在定杆固定板上，两组定杆的另一端铰接在抓取爪上，定杆固定板固定在翻转盘的上端面上，抓手电机驱动正反丝杠，使得正反丝杠两个螺母运动，当两螺母向两侧运动时，抓取爪收紧从而抓取工件，当两螺母相向运动时，抓取爪松开工件从而实现工件的取放，防撞传感器安装在其中一个抓取爪的外侧，能够在取放工件时实时检测抓取爪与其他部位的距离，防止抓取爪与其他部位相撞。6.根据权利要求书1所述的数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，旋转料台(7)包括支架(71)、驱动装置(72)、传送装置(73)、旋转装置(74)、工件安装定位装置(75)和定位及顶升机构(76)，支架(71)是旋转料台(7)的主体支撑结构，包括支架内环(711)和支架外环(712)，其中传送装置(73)安装在支架内环(711)上，旋转装置(74)安装在支架外环(712)上，工件安装定位装置(75)的安装板(751)固定安装在旋转装置(74)的旋转台(742)上，工件安装定位装置(75)的内侧通过螺栓与传送装置(73)相连，旋转料台(7)上安装了两个定位及顶升机构(76)，其中一个定位及顶升机构(76)安装在抓取机械手(6)固定抓取位置下方的支架(71)上，另一个定位及顶升机构(76)安装在旋转料台(7)边缘位置；传送装置(73)包括主动轮(731)、从动轮(732)、同步带(733)、同步链条(734)，驱动装置(72)的输出轴通过联轴器与主动轮(731)相连，主动轮(731)与从动轮(732)之间通过同步带(733)连接，同步链条(734)套设在同步带(733)外侧与同步带(733)同步运动，驱动装置(72)驱动主动轮(731)转动，通过同步带(733)和同步链条(734)带动从动轮(733)旋转，从而实现传送装置(73)的转动；旋转装置(74)包括：旋转轨道(741)和旋转台(742)，其中旋转台(742)底部设有滑轮，滑轮安装在旋转轨道(741)内部滑道内；旋转料台(7)设置有32个工件安装定位装置(75)，每个工件安装定位装置(75)有对称设置的两个工件升降筒(753)用以安放料材，因此有64个料材安放位置，工件安装定位装置(75)包括：安装板(751)、工件定心卡盘(752)和工件升降筒(753)，工件定心卡盘(752)底部与工件筒(7531)的顶板固定连接，工件筒(7531)的顶板底部固定安装在安装板(751)上，两个工件升降筒(753)对称安装在安装板(751)上，工件升降筒(753)包括工件筒(7531)和活动底(7532)，活动底(7532)安装在工件筒(7531)中并可以在工件筒(7531)中上下滑动，便于定位及顶升装置(76)将工件进行顶升。7.根据权利要求书7所述的数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，定位及顶升机构(76)包括：支座(761)、顶升液压缸(762)、滑轨(763)、顶针板(764)、定位顶针(7641)和顶升顶针(7642)，滑轨(763)安装在支座(761)侧面上，支座(761)固定在支架(71)上，顶升液压缸(762)固定安装在支座(761)的底板上，顶针板(764)固定在顶升液压缸(762)的活塞
杆上，顶针板(764)侧面有与滑轨(763)配合的对应的滑槽，可以使顶针板(764)在滑轨(763)上滑动，定位顶针(7641)和顶升顶针(7642)固定安装在顶针板(764)上，顶升液压缸(762)运行时活塞杆伸出，顶针板(764)上的滑槽沿滑轨(763)向上移动，定位顶针(7641)对应安装板(751)上的四个孔，实现对工件安装定位装置(75)的定位功能，顶升顶针(7642)对活动底(7532)进行顶升，实现对工件升降筒(753)内的工件的顶升作用。8.根据权利要求书2所述的数控车床自动上下料桁架机器人，其特征在于，桁架机器人安装定位装置(8)包括l字形的固定板(81)和定位板(82)，固定板(81)的竖直部固定在第一支撑座(91)的内侧，且当第二y轴(4)位于沿x轴移动的初始位置即距离第一y轴最近的位置时，z轴移动部(5)上的滑杆(53)的中心线与固定板(81)沿y轴方向的中心线垂直且在同一平面内，定位板(82)竖直设置并与固定板(81)水平部的端部固定连接。

技术总结
本发明提供了一种数控车床自动上下料桁架机器人，支撑座顶部设有四杆式XY轴移动部，四杆式XY轴移动部上设有Z轴移动部且Z轴移动部可以沿水平面前后方向即X轴方向和水平面左右方向即Y轴方向移动；Z轴移动部下端安装有抓取机械手且能带动抓取机械手沿竖直方向即Z轴方向往复运动；抓取机械手采用L型设计，抓取机械手有两个抓手，能够一步完成上下料的过程；旋转料台设在车床前用以存放料材且能够进行旋转，旋转料台有64个料材放置位置，一次上料可以放置64个料材，桁架机器人安装定位装置设在旋转料台上能够对工件进行定位及顶升；本发明能够一步完成上下料的过程，节约时间，提高料材取放效率。料材取放效率。料材取放效率。


技术研发人员：呼咏 赵叶梅 呼烨 李松林 刘绅 李俊蓉 曹可新 陈浩东
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/1/4