在运输和加工过程中经常需要对零件进行翻转，传统方法一般采用天车实现翻转，这种吊装式翻转方法对于粗糙的大型构件比较适用，而对于精度要求高、外形特殊的构件，常常需要设计满足特定要求的翻转机。在冲压场合中，工件冲压完成常需要将上下表面翻转，送入下一冲压工序进行冲压。传统冲压生产由人工手动翻转，但随着冲压自动化水平不断提升，机器人辅助冲压自动生产线逐渐代替传统翻转方式。其中，有采用两个六自由度机器人，两者之间可直接交换翻转 ；对于采用五自由度非标机器人，则需借助临时承料台实现工件翻转和转移 ；对于采用四自由度非标机器人，可由两个非标机器人和一台翻转机配合完成。本文针对采用四自由度非标机器人的翻转机系统进行设计。

1 机械结构设计

1.1 翻转要求

首先由机器人将工件放置于翻转机的承料台上，翻转机感应到工件，然后进行翻转，这样就可实现被放置工件上下表面调换。要实现此要求，一般要求工件放置好后需要将工件夹紧，旋转机构将其翻转 180°，夹紧机构松开。

1.2 结构设计

左右翻转机的机械结构如图 1 所示。整个机构主要由工件夹持机构、翻转机构和支撑架三部分构成。其中，工件夹机构主要由一个伸缩气缸、铝型材承料支架和多个定位块构成 ；翻转机构是由一台配减速器的步进电机、膜片式联轴器、轴承和转动支撑板组成，其固定于转动支撑板上，设计的减速器传动比为 15∶1 ；支撑架主要由矩形的底箱和两根带上横杆的立柱构成，控制电箱放置于底箱内，三色报警指示灯固定于横杆上。

2 控制设计

翻转机整个动作顺序如下 ： 

（1）将物料放置到下盖板，由定位块定位，翻转台上盖板由气缸推动下移，使上下盖板闭合，实现夹紧工件 ； 

（2）翻转台顺时针翻转 180°，翻转到位后翻转台上盖板上移，上下盖板打开实现物料上下表面的调换 ； 

（3）取走物料，完成一次翻转动作 ； 

（4）再次放入物料，气缸动作，上下盖板闭合 ；

（5）翻转台逆时针翻转 180°；

（6）气缸动作，上下盖板打开。