上下料机械手的工作原理是主电机通过小带轮带动飞轮转动，再通过离合器/制动器的接合或分离，带动曲轴旋转，再通过曲柄连杆机构，带动滑块上、下往复运动，冲击转盘上所选定的模具对板材进行冲孔或其他成型加工。将液压系统提供的液压油通过电磁换向阀的动作，进入液压缸的上下腔，使活塞杆带动滑块上下往复运动，冲击模具进行冲孔。上下料机械手采用电机驱动来实现腰部的回转运动，不仅因其精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及辅助元件。考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。因为控制和具体工作的要求，上下料机械手手臂的结构尺寸不能太大，在设计时另外增设了导杆机构，尽量增加其刚度; 为减小质量，导杆采用空心结构。