三次元机械手在单压机多工位冲压线里，干的活儿就是在模具之间来回搬工件。它的名字里“三次元”三个字，说的就是三个方向的运动——X轴横移、Y轴升降、Z轴进退。这三个轴配合起来，完成一套完整的取送料动作。

先把三个轴的作用说清楚。X轴是横移方向，负责把工件从一个工位水平搬到下一个工位。Y轴是升降方向，负责让夹钳升起来、降下去，取件的时候要降到模具里的工件位置，放件的时候要降到模具型腔的位置。Z轴是进退方向，负责让夹钳伸进模具里、退出来。三个轴各管一个方向，组合起来就能在三维空间里完成任意位置的取放。

一个完整的取送料循环，大概分这么几步。

第一步，Z轴前进。夹钳从等待位置伸向模具内部。这个时候冲床滑块已经抬到上死点，模具打开，夹钳有空间进去。

第二步，Y轴下降。夹钳降到工件所在的高度。这个高度由模具和工件的位置决定，每个工位可能略有不同，控制系统里存着每个工位的取件高度参数。

第三步，夹钳闭合。夹钳合拢，夹住工件。夹钳的夹紧力要够，不能松了掉件，也不能太紧把工件夹变形。对于薄板件，夹紧力要控制得比较精细。

第四步，Y轴上升。夹钳带着工件升起来，离开模具型腔。升到安全高度之后，才能开始横移，不然工件会碰到模具。

第五步，Z轴后退。夹钳带着工件从模具里退出来，退到模具外的安全区域。

第六步，X轴横移。夹钳带着工件沿水平方向移动到下一个工位的位置。横移的距离就是两个工位之间的中心距，这个距离是固定的，由模具排布决定。

第七步，Z轴前进。夹钳带着工件伸进下一个工位的模具内部。

第八步，Y轴下降。夹钳把工件放到模具型腔里的指定位置。

第九步，夹钳张开。工件留在模具里，夹钳松开。

第十步，Y轴上升、Z轴后退。夹钳升起来、退出来，回到安全位置，准备下一个循环。

第十一步，X轴退回。夹钳回到初始工位的位置，开始下一轮取件。

这一套动作听起来步骤多，但在实际运行中非常快。三次元机械手的三个轴都是伺服电机驱动，响应速度快，整个取送料循环可能只需要一两秒钟。冲床滑块抬起来到落下去之间的间隙时间，就是机械手完成这套动作的时间窗口。机械手的动作速度必须跟冲床的行程匹配，不能在冲床要合模的时候还没退出来。

控制系统在整个过程中起协调作用。冲床的滑块位置通过编码器实时反馈给控制系统，控制系统根据滑块位置判断什么时候可以开始取件、什么时候必须完成送件。同时，机械手三个轴的运动轨迹也是经过优化的，走的是最短路径，减少空行程时间。夹钳的张开闭合、真空或者气动的通断，也都在控制系统的时序控制下精确执行。

三次元机械手在单压机多工位线上的应用，替代了人工在多工位模具之间搬运工件的工序。人工搬运速度慢、定位不准、还有安全隐患。机械手三轴联动，速度快、定位准，每一次取放的位置都一致，产品的一致性有保障。工人只需要在产线外面巡检，不用进入冲压危险区域。

广东瑞辉智能科技有限公司在冲压自动化领域深耕二十多年，是国家专精特新“小巨人”企业，总部在东莞，有四百多名员工、八十多名研发人员。瑞辉的三次元机械手采用三轴伺服驱动、齿轮齿条传动和精密直线导轨，Z轴配平衡气缸保证升降稳定性，在单压机多工位冲压线上有大量成熟应用。瑞辉近五千台套设备在国内外客户现场运行，服务过比亚迪、吉利、大众、特斯拉、宝马、奔驰、本田、路虎捷豹等知名主机厂和一级配套商。