近年来，随着我国冲压技术的不断发展，其在机械加工中的比重越来越大。随着冲压工业的发展，对冲压生产工艺的要求越来越高。传统的手动送料方式受到安全、精度、速度等诸多因素的制约。它已难以满足现代生产的需要，并逐渐被自动送料结构所取代。现阶段，不再依靠大量劳动力开展生产活动，已逐步由劳动密集型向技术密集型转变，冲压自动化生产是冲压行业未来的主要发展趋势。

为了使冲压自动化生产线更加高效、一体化，选择了一些高档冲压设备，完成了电器、电子、汽车等行业的生产，使冲压自动化生产线更加高效、集成化。例如，具有宽工作台和多个工位的冲头，其花费了数千万的人民币，太贵了。此外，一些企业配备了在生产线上具有高度自由度的移动机器人，以完成生产。这种生产模式主要用于一些大型生产线，如汽车制造行业。然而，就一般企业而言，使用这两种方法来完成金属板的冲压是不现实的。因此，采用了第三种生产方法即机械手实现了自动装卸的功能，实现了整条生产线的自动化，提高了生产效率，节约了人力资源。

随着我国钣金冲压行业的发展，技术上取得了突破，对自动生产线的需求也越来越迫切。此外，许多企业希望在改进原有设备的基础上实现自动化生产，节约设备采购成本。因此，采用先进的生产技术，在原有冲压设备的基础上进行改造，通过自动上料和卸料机械手完成生产线的自动化，是目前冲压行业的最佳选择。

传统自动化生产线的主群是一批单动机械压机。在不同的压力机之间安装了机械手，并设置了一个加工工人，使工件能够翻转。这种上下物料的方法是手工和机械的结合，属于半机械化的管道。目前，我国90%的冲压企业采用这种生产方法。

灵活的自动送料机构位于传统的机器人系统和多工位导轨输送系统之间，实现高效，简单，灵活的自动送料。该系统主要用于大批量生产线，加工方式无变化，不能有效应用于小批量，多品种产品的生产。

常见的自动冲压生产线采用穿梭车或机器人自动送料系统。目前，我国自动冲压生产线的自动运输系统就是这种形式。这种生产方式虽然稳定性高，但机器人的购买成本高，价格昂贵而缓慢，只能应用于汽车工业等大型冲压工业。

近年来，快速进给机械手在中小型冲压企业中得到了广泛的应用。这种送料方法不仅快捷，而且适用于各种冲压生产线。它具有很宽的应用范围，满足我国的实际发展需要。然而，这些机械手大多是从国外购买的，价格更昂贵，维护不方便。在中国生产的机械手在图1中示出。其主要结构包括：(1)端部拾取器；(2)吸盘；(3)导轨；(4)滑块；(5)支撑板；(6)气缸；(7)支架；(8)框架。虽然可以实现快速装卸的功能，但其支架安装在滑块上，在上下卸料时不能有效保证其稳定性。

图1 滑块式自动上下料机器人

本设计基于图1的滑块式自动上下料机械手，在保证原有功能不变的前提下，提高了使用的稳定性。主要改进是采用齿轮齿条传动机构取代其自动滑块机构，配备输送带和电机，实现左右移动功能。电机固定在机架的传动侧，机械手的水平和垂直运动通过齿轮和机架驱动的导轨实现。如图2所示，结构的主要部件包括：（1）底座；（2）导轨；（3）滑块；（4）连接板；（5）伺服电机；（6）同步齿带；（7）滑块；（8）机架。

图2 齿轮条自动升降机械手

伺服电机分为平动电机和提升电机。在平动电机启动后，滑动枕通过传送带沿水平方向移动；起重电机启动后，整个平移机构通过导轨上下移动；当拾起板料时，真空发生器启动，使真空吸盘对板料产生足够的吸力，驱动板料移动。通过起重电机的启动，吸盘上的金属片被提升到顶部，电机停止工作。然后，整个平移机构被移动到板料需要达到的位置，启动转换马达。关闭真空发生器，真空吸盘停止工作，工件落入工作台。此时起升电机启动，使平移机构整体上升，然后通过平动电机移动到下一个板料位置。等待上、下压力机完成板料冲压，然后重复移动板料。

整个钣金冲压自动上下料机器人的控制可由西门子PLC自动化系统控制。操作员只需在计算机控制界面中完成相关工作参数的设置即可。该系统不仅可以实现整个生产过程的自动化操作，而且还配备了自动报警系统，可以检测到最终的板材，稳定性高，控制精确，动态性能好。

本文设计了一种齿轮样条式上下自动机械手，其工作范围为1到3米，垂直方向上在0.03至0.1米左右，并能达到每分钟10个以上的有效工作量。目前，该系统已在生产线上投入使用，可完成2毫米厚3公斤厚板材料的冲压工作。在整个生产线运行过程中，物料输送精度较高，而运行过程相对稳定，且噪声不多。图3显示了目前正在使用的快速进料自动冲压生产线的示意图。

图3 正在使用的用于快速进料的自动冲压生产线原理图

目前，社会劳动力成本不断增加，冲压工业从传统的手工机械化向全自动化生产的转变迫在眉睫。因此，快速送料机械手在生产过程中的应用具有广阔的发展前景。但是，本文讨论的自动上下料机械手在使用过程中仍存在一些问题。例如，难以实现较重的纸张的自动进给，不仅改善真空吸盘，而且完成整个框架结构。