闲话冲压机械手
闲话冲压机械手
冲压机械手是在自动化设备的基础上，根据冲压生产特点，专门为实现冲压自动化无人生产而研发的设备。能取代人工在各个冲压工位上进行物料冲压、搬运、上下料等工作。冲压机械手对于冲压等重复性、危险性、节拍高的加工行业，在节约人力劳动成本，提高人工及设备安全性，保持产品产能、质量、工艺稳定性等方面是现代化工业化“开拓创新”的重要精神体现。
随着冲压自动化行业的发展，根据产品工艺和现场使用环境的不同，人们设计出了各种各样的冲压机械手。其中最常见、使用量最大的冲压机械手有：直交2轴控制型机械手，连杆机械手、模内机械手、二次元机械手、三次元机械手等。
直交2轴控制型机械手也有好多种结构，但主体结构都是由两个垂直相交的轴构成大致外形如下
直交2轴控制型机械手的特点是机构简单、控制简单、成本低，这也是冲压自动化早期人们大量使用它的原因。但由于其过于简单在使用上也有不少局限性：首先，在同一条生产线上它要求冲床模具的下模完全等高，一般人们只能采用相同规格的冲床来组线，这就意味着一条线上不管哪一道工序都要按照最大吨位的冲床配置冲床，造成吨位浪费；其次，由于此类机械手的臂长，尤其是冲床和产品大了，其臂可谓修长无比呀，这就导致其占用空间大；再次，由于其臂不可伸缩只能平移，所以只能在每两道工序的正中间增设中转站。
连杆机械手，之所以称其为连杆，是因为在同一条线体上它的铅垂轴和水平轴都通过杆连为“一体”，所以在一条线体上其主动电机只有两个，这使它的成本大大降低。但有得必有失，上述直交2轴控制型机械手所具有的缺点它一一皆备，而且有过之而无不及---它要求冲床喉口深些以便容纳它的联机臂。
模内机械手，模内机械手多用于单台冲床，其安装在模具内侧，也要求冲床喉口深度大
二次元机械手适合单台冲床多工位布局，它搬运料是靠两臂从模具侧面夹持，不占用冲床开模高度，冲床滑块行程可以大大减小，单次冲压料的时间久大大缩短，所以二次元最适合高速冲压。但由于其速度快，而且夹持时两端伺服必须高度同步，所以其价格一直居高不下。
三次元机械手是在二次元机械手基础上增加了铅垂方向的一轴，以适应模具无法避开的铅垂方向搬运料。虽然其有好多优点，但高额的造价一直使人们敬而远之。
以上乃是一些常用冲压机械手，支撑了过去二三十年的大半天下。
冲压行业乃高工伤事故率、高噪音污染行业。伴随着时代的进步，越来越多的人选择退出这个行业，尤其中国年轻一代。用工成本逐年增大，工伤事故频发，而社会的发展对此行业的需求却有增无减，于是掀起了一股机械手代替人工浪潮。这就是进三五年来冲压行业的现状。行业现状要求机械手迅速代替人工，而过去常规的机械手在价格、性能上显得有些不适，尤其是单点C型冲床这一块，过去这一块大多由人工完成，设备吨位、高矮参差不齐，要使用直交2轴控制型机械手或连杆机械手就意味着一大批冲床必须废掉，所有设备都重新规划采购，无疑增加了用户成本，这是好多愿意改造但又不能接受的事实。
不变是人类共有的惰性，变是时代进步对万物不变的选择。一些公司和人及其善变，首先，佛山市鼎峰机器人有限公司研发出了一款专门应对目前冲压行业现状的机械手，此款机械手功能上完全弥补了直交2轴控制型机械手的不足；价格上它采用步进电机和伺服电机混合驱动，也在用户接受的范围内。
如右图红色箭头所标示，此款机械手采用五轴驱动结构。上下铅垂运动可适应不同吨位冲床的工作台面高度落差；立柱根部的转动可以把零件从一处搬到另一处；水平臂的伸缩既可以避免长臂摆动过程中对外物的干涉碰撞，又可以减小一些摆动时的转动惯量；长臂根部的转动可以使其实现零件翻转动作；长臂末端抓手水平面内的转动可以弥补立柱根部转动造成的零件角度偏转。
当然，此款机械手也有其不可避免的缺陷：首先，巨大的转动惯量使它不得不一方面增大电机功率，另一方面降低速度；其次，也是由于转动惯量太大，它不得不采用牺牲结构刚性的办法来弥补，牺牲了刚性自然就带来了寿命问题。速度慢，刚性差，寿命短，这是它的缺点。
鼎峰机器人的一些缺点，掩盖不了它适合于时代的优点，市场对它热度可以说明一切。
我个人对鼎峰机器人公司的评价是“敢为天下先，了不起！”
近一年内市场上相继出现了不少呼应于行业现状的机械手，但大体结构性能都类似于鼎峰机器人，在此我就不多说了。
在仿造盛行的年代，也会冒出一些另类：佛山市三一自动化科技有限公司。此公司的出现莫名其时，也鲜有人知，但从其网上发布的产品结构和公司理念，我预感到一股强劲的潜力。下面是其产品结构
从右图看，此机械手确实比较另类，外形较为奇特，不好给它个合适的称谓，我们姑且称它三一机械手吧。据其介绍，该机械手只有两轴，即如右图所示，铅垂方向运动可适应不同吨位冲床的工作台面高度落差；水平方向运动可以把零件从一处搬到另一处；间隙停顿时，两关节臂可以巧妙地叠合在前面，占地空间极其小。从惯量匹配的角度看，三一机械手的两关节臂一正转一反转，可以抵消大部分转动惯量，这就造就了它可以实现超高的速度：40-60循环次/分钟。这是目前已有的任何机械手都无法匹敌的；由于三一机械手的惯量可以抵消，所以关节臂可以加粗，不存在刚性不做的问题，其寿命也可靠；由于三一机械手只用了两轴，所以在价格上要优于鼎峰机器人。还有一点，据我了解三一自动化科技有限公司在多个国家已经申请了发明专利，避免了同行业的仿抄，由于其专利特征非常明显，如果谁要仿抄，估计吃官司的概率不小。这就等于保证了它二十年同行业地位的不可动摇性。同行一定恨死它了，可恨！
三一机械手也有它的缺点；它只有两个自由度，零件搬运前后不能有角度偏转，不像鼎峰机器人那样灵活。但一般情况下人们会把冲床摆成一条线，整齐嘛，所以不算大的缺陷。再者，三一机械手关节臂只有一个自由度，所以只适合C型冲床，适应范围上没有鼎峰机器人广。
介于本人见识有限，只能谈这么多了，望各位多多补充、指正。
不论时事如何变更，目前冲压机械手行业的热度是不可小觑的。
应时事诸侯并起，看天下鹿死谁手！今后的冲压机械手行业定会繁荣、精彩！
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