簡易機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;包括普通機床簡易改造后加設部分的使用)，同時也可延伸使用于其他包裝、建筑、運輸?shù)刃袠I(yè)中的人工替代部分。
[0002]【背景技術(shù)】;在當今機器人越來越普遍使用的情況下，一些行業(yè)如機械加工行業(yè)卻為什么停留在半自動化的狀態(tài)而不使用機器人呢？筆者分析其原因有三:第一是使用機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發(fā)展方向，也就是說加工物件往往很小，用老大的一個機器人來占用一塊很大的場地，既不經(jīng)濟劃算又不對應。在此同時，我們也看到好多企業(yè)，運用了各種目前常用的自動化程序設計來實現(xiàn)了機械加工全自動化，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、散亂的改進也是各自為主的帶有專機性質(zhì)的一種緩慢的演進方式，而不能象國外ABB等機器人公司那樣，具有模塊化地、且具有規(guī)?；a(chǎn)的方式來實現(xiàn)整個行業(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)在機械加工全自動化的領(lǐng)域仍然存在筆者分析的以上三個發(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用(僅僅一個人工一年的人工費用甚至不到)，同時它可以設定在加工機床的內(nèi)部，既不影響原有設備的使用情況(原設備一般帶有冷卻裝置)，就象一個靈巧的小機器人會按照指令達到使用者的目的。被加工件的輸送是通過輸送機在一定部位裝有傳感器，加工完畢后仍然通過輸送機送出。輸送機可以裝置在機床內(nèi)部與簡易機械操作手一點不會沖突。該發(fā)明的簡易機械操作手拆裝同樣方便，臨時不用可隨時拆卸。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]簡易機械操作手(JJSC)克服了機械加工業(yè)向全自動化發(fā)展的三大瓶頸，它顛覆性地完全可以成為我國一個自主創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè);并且可以向其他行業(yè)延伸。它與機器人相比有小型化的許多優(yōu)勢。簡易機械操作手(JJSC)目前使用方式完全可以滿足小型化使用特點。它在自由度方面與目前市場化的機器人沒有多大區(qū)別(可以有6?9個)，在外觀設計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，隨時可放松與抓緊，爪手也可以360度旋轉(zhuǎn)。同時它也有肘關(guān)節(jié)部分可以轉(zhuǎn)動(一般設定180度)。綜上所述，簡易機械操作手它有四大特點；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)濟實用性。其四是它的普遍適應性。下面仔細分析:
[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)。它類同機器人一樣至少有6到10個自由度，無論是何種工件(軸、套類)只要在兩個系統(tǒng)里大小、長寬里稍作改動、選取一下便可適合。無需過多的配置機構(gòu)就能完全實現(xiàn)一臺數(shù)控機床(數(shù)車、數(shù)銑、數(shù)磨)上的全自動化。制作方便而且周期短。
[0006]2.系列化、模塊化:JJCS完全可以實現(xiàn)系列化，它可以簡便地將基本的軸、套類加工零件歸納、配置進行系列化，為用戶找到各自的方案，該用哪個系列以及不該用哪個系列。也就是它可以象機器人一樣規(guī)范化?？梢韵绕诨?、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)濟實用性:JJCS無需過多的配置機構(gòu)也就大大減輕了用戶的成本問題，從而也加強了用戶改進的決心，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來說僅僅相當一個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劃算的。隨著我國西部地區(qū)的大開發(fā)運動，繁重的機械操作工日趨用工等緊缺情況，以全自動化的、或者一人多臺看管方式來降低企業(yè)成本都是一個極大的進步。
[0008]4.普遍適應性:JJCS它囊括了所有數(shù)控類的機械加工設備，其中有:普通車床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控銑床。各類型號都可以找到各自的解決方案！它同樣象一個機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。它也可以象其他機器人一樣運用于其他需要人工的加工領(lǐng)域，諸如:食品機械、包裝機械、輸送機械等配套設施領(lǐng)域的每天大批量不間斷生產(chǎn)的行業(yè)中的勞動力。在這些行業(yè)中它同樣可以施展它的活動舞臺！
[0009]【具體實施方式】:本發(fā)明的實施方式在于將現(xiàn)代機器人小型化，其中許多構(gòu)件及元器件類同機器人，只是借助于輸送機的輔助系統(tǒng)，在輸送機的一定部位裝有傳感器，當被加工物件達到傳感器部位后，傳感器傳出信號，JJCS按照所有PLC程序設計指令(電控指令)完成自己各項動作，物件加工完畢后再由JJCS抓取送回輸送機輸出于另一端方向。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)、步進電機(2個，無肘型為I個)、主體底座滑臺裝有直線導軌與滑塊，并與左側(cè)一端直線氣缸鏈接，主導著整個JJCS左右移動。帶肘型的兩臂是由于中間加裝了一個步進電機(兩軸型)，這樣也就各增加了一個自由度。JJCS的主體部位是本發(fā)明的關(guān)鍵點，它是由殼體(金屬加工件)、殼體內(nèi)置的伺服電機、電機法蘭座、法蘭座導柱、導套(無油軸承)、氣缸及氣缸固定法蘭、推力軸承、軸承蓋、主體頂部伺服電機鏈接法蘭、法蘭蓋等構(gòu)件組合而成。主體旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)置所有構(gòu)件均不轉(zhuǎn)動，主體升降運動依賴底部氣缸完成，主體旋轉(zhuǎn)運動依賴伺服電機的轉(zhuǎn)軸帶動頂部電機鏈接法蘭完成。主體在這里只完成2個自由度，兩臂上的氣缸與步進電機各完成3個自由度，主體底座滑臺氣缸完成I個自由度，也就是說總計可以有9個自由度(II1、IV型除外)所有動作程序依賴PLC設計完成。在這里還要進一步說明的是= JJCS如果在普通機床要實現(xiàn)全自動，完全可以利用原有設備稍作改造，只要將JJCSIII型安裝在車床適當位置，縱向走刀原位置加裝伺服電機及一組滾珠絲杠、絲杠螺母、軸承座便可達到目的。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的基本形式。其特點在于底座較厚，在底座與車床導軌接觸面處有一個與之匹配的梯形凹槽，同時以三爪夾持工件方式出現(xiàn)。數(shù)控車配有氣動卡爪，原順序不變，JJCS負責抓取、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的基本形式。軸類工件在車加工時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)上又多了一個自帶旋轉(zhuǎn)四工位刀盤體，并且JJCsaiI型)座落在一個縱、橫向可以轉(zhuǎn)換的堆疊式滑臺上(見圖4)。詳細組件參考(圖10?13)。由于小型套類件直徑不大；完全可以滿足普通機床改造成全自動式的形式完成。技術(shù)各項要領(lǐng)與前所述相同。只需將車床轉(zhuǎn)速設定到一個合理范圍，縱向進刀如同數(shù)控車床;加一伺服電機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:堆疊型刀臺體，其詳細組件參閱圖(10?13)。
[0015]圖5:JJCSdI型)在數(shù)控車床上實現(xiàn)軸類工件全自動加工的示例圖。
[0016]圖6:JJCSa型)在數(shù)控車床上實現(xiàn)套類工件全自動加工的示例圖。
[0017]圖7:JJCSail型)在普通車床上實現(xiàn)套類工件全自動加工的示例圖。
[0018]圖8:JJCS(IV型、無肘型)在M1332E磨床上實現(xiàn)軸類工件(三銷節(jié))全自動加工的示例圖。
[0019]圖9:JJCSdV型)在兩臺磨床上實現(xiàn)軸類工件全自動流水線加工的示例圖。
[0020]圖(10?13):JJCS(III型)在普通車床上實現(xiàn)套類工件全自動加工的詳細機構(gòu)圖，所標零件號:1.刀臺2.刀臺軸承座3.步進電機(I) 4.螺旋齒輪(1)5.螺旋齒輪(2) 6.主座滑臺7.底座(8?9).導軌、導軌滑座10.防水蓋11.伺服電機鏈接法蘭12.伺服電機
(I)12-1.伺服電機底座法蘭13?14.導桿、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)與步進電機齒輪(2)嚙合18.機械手(也可改成氣動夾爪19.伺服電機(2) 20.伺服電機(3) 21.JJCS殼體22.下滑臺軸承座23.刀具24.防水防肩蓋板25.滾珠絲杠螺母26.滾珠絲杠27.步進電機(2) 28.步進電機
(3)29.氣缸(2) 30.旋轉(zhuǎn)小臂
[0021 ]圖14?16:圖中所示是一個全新型自動四工位刀盤，其配合JJCS運作，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。圖例所標零件號: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.步進電機9防水防肩蓋板。
【主權(quán)項】
1.簡易機械操作手(簡稱JJCS)，它的技術(shù)特征在于將機器人小型化，制作方便、簡易，它的獨特性還在于直接利用氣缸與伺服電機組合，可旋轉(zhuǎn)可升降，利用自身多臂上的設置自由運作，突破了由于一般機器人成本昂貴，占地面積大等因素所造成傳統(tǒng)機械制造業(yè)長期處于數(shù)控加工半自動化狀態(tài)。其中，JJCS (I II型)中四工位旋轉(zhuǎn)刀盤是利用步進電機帶動螺旋齒輪引發(fā)刀盤旋轉(zhuǎn)。 (1)JJCS(I?III型)主體利用氣缸與伺服電機組合直接驅(qū)動引發(fā)升降旋轉(zhuǎn)的方式。 (2)JJCS(I?III型)兩臂中由中間步進電機驅(qū)動引發(fā)肘臂旋轉(zhuǎn)的方式。 (3)JJCS (I II型)中利用步進電機驅(qū)動帶動螺旋齒輪引發(fā)四工位刀盤旋轉(zhuǎn)的方式。 (4)圖14中利用步進電機驅(qū)動螺旋齒輪引發(fā)四工位刀盤旋轉(zhuǎn)的方式。
【專利摘要】簡易機械操作手。第一.簡易機械操作手主要用于機械加工行業(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用其他行業(yè)：如包裝、運輸、化工、食品行業(yè)等；它突破了傳統(tǒng)機器人成本貴、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。第二.簡易機械操作手的特點在于伺服電機與氣缸聯(lián)動組合，巧妙利用主體內(nèi)置的特型法蘭避開了伺服電機接口，并在法蘭上安裝了四柱式導桿與導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配套，必然為輸送機行業(yè)帶來新的運用領(lǐng)域。第四.簡易機械操作手能模塊化地進行先期性投產(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)所有詳細說明。
【IPC分類】B24B41/00, B23Q7/04, B24B27/00
【公開號】CN105710707
【申請?zhí)枴緾N201510808079
【發(fā)明人】汪復楠
【申請人】汪復楠