CN106672612B - 长条形工件自动上料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长条形工件自动上料装置，用于在线快速完成长条形工件的自动上料或自动下料，将单根或成垛的长条形工件分别放到工作区域，或者将加工后的工件码垛放置在一起；自动上料装置包括Y轴移动装置、Z轴移动装置、位置感应装置、抓料装置、控制系统；所述上料工作台包括分别相互连接的机架、工作台面，工作台面的一端上设有第一定位装置，直线导轨B和垂直架连接，电机B和减速器B直连，齿轮B驱动架体沿着Z轴方向移动；齿轮A驱动平板、连板在直线导轨A上沿着Y轴方向移动；固定在连板上的抓料装置将工件抓取到设定的位置。装置上料或下料定位快速准确，生产效率高，降低了成本，简化了长条形工件上料或下料工艺过程。

Description

长条形工件自动上料装置

技术领域

本发明涉及一种长条形工件自动上料装置，用于长条形工件的自动上料或自动下料。

背景技术

上料或下料是现代工业中一道必不可少的重要工序，主要分为人工、自动两种。长条形工件如：铝合金、钢管、塑料型材、塑料管材、板材，这类产品的品种繁多，截面各异，长度通常为6米，目前绝大部分都是采用人工上料或下料。随着劳动力资源的优势的减弱，自动上料或下料技术对于解决劳动力成本偏高的问题是不言而喻的，也是当务之急。

专利《穿条法内型腔聚氨酯发泡铝型材及成型设备》，专利号为：201520287224.5，设备用于生产穿条法内型腔聚氨酯发泡铝型材，解决了穿条法铝型材连接处有间隙，容易产生空气对流问题，隔热效果更好，增加了铝型材的连接强度。

申请专利《穿条法内型腔聚氨酯发泡铝型材成型方法》，申请号为：201510227705.1，解决了穿条法铝型材连接处有间隙，容易产生空气对流问题，隔热效果更好，增加了连接强度。

专利《浇注法开齿隔热铝型材及开齿设备》，申请号为：2015100840297，经过开齿或开槽处理过的铝型材表面与聚氨脂的表面之间的附着力明显增加。

专利《隔热铝型材槽口的等离子处理设备》，申请号为：201210591586.4，等离子处理增加了附着力，提高了剪切强度。

专利《芯层填充聚氨酯发泡的塑料型材成型设备》，申请号为：201410239398.4，芯层填充聚氨酯发泡的塑料型材解决了因空气对流引起的隔热性降低的问题。

上述的专利在实施过程中，需要人工上料或下料，例如，前面提到的第一个和第二个专利，需要将穿好条的铝型材放到输送线上，穿入U型纸条之后才能注入聚氨酯发泡。上料时，要求定位快速准确，截面大的铝型材重量大，需要两个人配合才能完成上料，劳动强度大，生产效率低，上料位置不准确，增加了操作人员，增加了生产成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种长条形工件自动上料装置，用于在线快速完成长条形工件的自动上料或自动下料，解决了劳动力成本偏高、上料或下料位置不准确的问题，降低了生产成本。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种长条形工件自动上料装置，和生产线平行布置，用于在线快速完成长条形工件的自动上料或自动下料，将单根或成垛的长条形工件分别放到工作区域，或者将加工后的工件码垛放置在一起；自动上料装置包括上料工作台、Y轴移动装置、Z轴移动装置、位置感应装置、抓料装置、控制系统；

所述上料工作台包括分别相互连接的机架、工作台面，工作台面的一端上设有第一定位装置，其包含限制X轴方向和限制Y轴方向的定位块，工件有序放置在工作台面上，工件的边缘和定位块接触；

所述Z轴移动装置包括架体，垂直架和机架固连，直线导轨B和垂直架连接，直线轴承B安装在直线导轨B上，架体固定在直线轴承B上，电机B和减速器B直连，齿轮B和减速器B轴连接，齿条B固定在垂直架上，齿轮B驱动架体沿着Z轴方向移动；

所述Z轴移动装置还包括横梁、平板、导柱、连板、滑动轴承，直线气缸、滑动轴承分别固定在平板上，导柱和滑动轴承匹配安装，两根以上的导柱分别固定在连板左右两侧，直线气缸的杆和连板中部连接，横梁沿着连板长度布置，所述直线气缸能将连板沿着Z轴方向移动；

所述Y轴移动装置包括直线轴承A、直线导轨A、减速器A、电机A，架体安装在直线轴承B上，左右两侧直线导轨A分别固定在架体上，直线轴承A安装在直线导轨A的下面，平板固定在直线轴承A上，减速器A和平板固连，电机A和减速器A直连，齿轮A和减速器A轴连接，齿条A固定在平板上，齿轮A驱动平板、连板在直线导轨A上沿着Y轴方向移动；

所述位置感应装置包括上料定位传感器、下料定位传感器、抓料传感器，上料定位传感器和工作台面连接，抓料传感器和横梁连接，上料定位传感器能确认工件上料位置，下料定位传感器能确认工件下料位置；抓料传感器能判断工件抓取位置，固定在连板上的抓料装置将工件抓取到设定的位置。

本发明的有益效果是：

1、长条形工件自动上料装置，上料或下料定位快速准确，生产效率高，成本低，减少了操作人员，解决了劳动力成本偏高的问题；

2、采用Y轴移动装置、Z轴移动装置，简化了长条形工件上料或下料工艺过程；

3、采用抓料装置的真空吸盘抓取工件上料或下料，避免了工件磕碰、划伤等问题；

4、视觉装置的运用，解决了上料或下料可视、可控的问题，自动化程度更高。

附图说明

图1是本发明长条形工件自动上料装置的结构示意图。

图2是本发明成垛(多根)待加工穿条发泡铝型材的侧视结构示意图。

图3是本发明抓料装置的真空吸盘抓取待加工穿条发泡铝型材自动上料的示意图。

图4是待加工穿条发泡铝型材穿入U型纸条后的结构示意图。

图5是已经注入聚氨酯发泡条的穿条发泡铝型材的结构示意图。

图6是将图3的铝型材旋转90度后，穿入U型纸条的情形。

图7是将图3的铝型材旋转90度后，已经注入聚氨酯发泡胶的情形。

图8是本发明抓料装置的气爪抓取穿条发泡铝型材自动上料的示意图。

图9是本发明抓料装置的气爪、摆动气缸抓取穿条发泡铝型材自动上料的示意图。

图10是图9的左视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图1-10，一种长条形工件自动上料装置，和生产线平行布置，用于在线快速完成长条形工件3的自动上料或自动下料，将单根或成垛的长条形工件3分别放到工作区域，或者将加工后的工件3码垛放置在一起；自动上料装置包括上料工作台5、Y轴移动装置、Z轴移动装置、位置感应装置、抓料装置7、控制系统；

所述上料工作台5包括分别相互连接的机架4、工作台面1，工作台面1的一端上设有第一定位装置2，其包含限制X轴方向和限制Y轴方向的定位块，工件3有序放置在工作台面1上，图1、2中工件3是成垛的，底层工件3的边缘和定位块接触；

所述Z轴移动装置包括架体15，垂直架18和机架4固连，直线导轨B19和垂直架18连接，直线轴承B24安装在直线导轨B19上，架体15固定在直线轴承B24上，电机B和减速器B直连，齿轮B和减速器B轴连接，齿条B23固定在垂直架18上，齿轮B驱动架体15沿着Z轴方向移动；

所述Z轴移动装置还包括横梁8、平板17、导柱11、连板12、滑动轴承16，直线气缸22、滑动轴承16分别固定在平板17上，导柱11和滑动轴承16匹配安装，两根以上的导柱11分别固定在连板12左右两侧，直线气缸22的杆和连板12中部连接，横梁8沿着连板12长度布置，所述直线气缸22能将连板12沿着Z轴方向移动，直线气缸22的运用进一步增加了工件3在Z轴的移动距离和缓冲性；

所述Y轴移动装置包括直线轴承A9、直线导轨A10、减速器A20、电机A21，架体15安装在直线轴承B24上，左右两侧直线导轨A10分别固定在架体15上，直线轴承A9安装在直线导轨A10的下面，平板17固定在直线轴承A9上，减速器A20和平板17固连，电机A21和减速器A20直连，齿轮A13和减速器A20轴连接，齿条A14固定在平板17上，齿轮A13驱动平板17、连板12在直线导轨A10上沿着Y轴方向移动；

所述位置感应装置包括上料定位传感器、下料定位传感器、抓料传感器，上料定位传感器和工作台面1连接，抓料传感器和横梁8连接，上料定位传感器能确认工件3上料位置，下料定位传感器能确认工件3下料位置；抓料传感器能判断工件3抓取位置，固定在连板12上的抓料装置7将工件3抓取到设定的位置，即上料位置；如果上料位置、下料位置、抓取位置正确发出相应执行信号。

进一步，所述长条形工件自动上料装置，还包括视觉装置6，主要由支架25、照相机26、光源、连接件和图像自动检测处理系统组成；照相机26、光源和支架25固定，图像自动检测系统自动选择检测的内容、具有多重集合测量工具，可进行工件3的几何计算，确定工件3的规格尺寸，具有高稳定性，高速性、高精度的特点，同时进行读取和检测，实现高精度自动检测，图像显示，信息可视化，捕捉检测对象的高清晰动态范围，并高速合成这些图像，获取适合处理的清晰图像；

图像自动检测处理系统对工件3拍摄数张图像，并通过高速合成这些图像，获取最适合处理的清晰图像，将图像信息传输给控制系统，将工件3准确定位；固定在连板12上的抓料装置7将工件3抓取到设定的位置，即上料位置；

视觉装置6位于工件3的上方，图1中显示了两个视觉装置6位于工件3的上方两侧，可以布置一个，自动检测捕捉工件3的定位点，检测出其在X轴、Y轴、Z轴的位置或角度，同时输出电信号，驱动Y轴移动装置、Z轴移动装置，通过抓料装置7将工件3抓取到相应的位置。视觉装置6用于无人值守工作环境的自动上料或下料，减少了操作人员，提高自动化水平具有特殊意义。

进一步，参见图1、2、3，所述长条形工件自动上料装置，所述抓料装置7是带有缓冲装置的真空吸盘71。

进一步，参考图1、2、3、8，所述长条形工件自动上料装置，所述真空吸盘71能替换为气爪74，连接板73和连板12固连，气爪74固连在连接板73上，气爪74的钳口处设有缓冲垫，缓冲垫是弹性橡胶垫或弹性聚氨酯垫，设有磁性开关A75来控制气爪74抓取工件3。

进一步，见图1-10，所述长条形工件自动上料装置，在所述气爪74上还设有摆动气缸72，见图9、10，摆动气缸72和连接板73连接，过渡板77将摆动气缸72和气爪74连接；气爪74抓取工件3，摆动气缸72将工件3绕X轴旋转，摆动气缸72设有磁性开关B76来控制旋转；例如，前面提到的第一个和第二个专利实施过程，见图4-7，需要将穿好条的铝型材旋转90°放到输送线上，旋转后的内腔水平方向的宽度更大，有利于进行型腔内聚氨酯发泡，上述视图显示这一过程。

进一步，所述长条形工件3是铝型材、金属管材、塑钢型材、塑料管材、板材。例如：是穿条法内型腔聚氨酯发泡铝型材(由铝型材A31、塑料条32、铝型材B33、U型纸条34、聚氨酯发泡条35组成，详见上述相关专利)、浇注法开齿隔热铝型材、隔热铝型材、芯层填充聚氨酯发泡的塑料型材、塑料扣板等；也可以是在加工过程中需要表面处理的氧化、电泳、着色、清洗等工序的铝型材；也适合玻璃板等易碎工件3；也适合矩形截面或近似矩形截面的长方形、方型工件3。

进一步，所述长条形工件自动上料装置，所述直线气缸22是缓冲直线气缸，减轻了工件3的撞击。装置能用于将长条形工件3下料按顺序码垛，实现此功能需要修改控制动作顺序，修改程序。

进一步，所述电机是伺服电机、步进电机。

进一步，所述设定的位置还设有第二定位装置，其包含限制X轴方向和限制Y轴方向的定位块，工件3的边缘和定位块接触。

进一步，所述控制系统包括PLC控制装置，或者计算机控制装置；对于操作简单的上料或下料，利用PLC控制装置程序控制上料或下料过程；对于复杂的上料或下料过程，结合PLC控制装置、视觉装置6、计算机控制装置控制上料或下料过程，提高自动化水平。

实施例2

参见图1-10，长条形工件自动上料装置，用于在线快速完成长条形工件3的自动下料，将加工后的工件3码垛放置在一起；

可以将已经注入聚氨酯发泡条35的穿条铝型材，图5、7所示，即加工后的工件3码垛放在一起，码垛(下料)的过程和上料过程类似，只是动作顺序改变，以及程序的改变，这一过程通过上面的阐述，应该已经清楚。其它组成及连接关系与实施例1相同。

所述Z轴移动装置和所述Y轴移动装置驱动元件中的齿轮(齿轮A13、齿轮B)、齿条(齿条A14、齿条B23)传动方式，可以采用功能相同的带轮和带的传动方式替换。

工作原理

长条形工件自动上料装置，和生产线平行布置，用于在线快速完成长条形工件3的自动上料或自动下料，将单根或成垛的长条形工件3分别放到工作区域，或者将加工后的工件3码垛放置在一起；

将工件3分别放到工作区域时(上料)，可以是单根的或者是码好垛的多根工件3，有序放置在工作台面1上定位，上料定位传感器能确认工件3上料位置，或者视觉装置6自动检测捕捉工件3的定位点，检测出其在X轴、Y轴、Z轴的位置或角度，同时输出电信号，驱动Y轴移动装置、Z轴移动装置，通过抓料装置7将单根或成垛的工件3抓取沿着Z轴提起，沿着Y轴移动到相应的位置。

将加工后的工件3码垛放置在一起时(下料)，上料定位传感器能确认工件3下料位置，或者视觉装置6自动检测捕捉工件3的定位点，检测出其在X轴、Y轴、Z轴的位置或角度，同时输出电信号，驱动Y轴移动装置、Z轴移动装置，通过抓料装置7将工件3抓取沿着Z轴提起，沿着Y轴移动到相应的位置，或者码垛。对于板材的下料通常只是叠放为一垛。

上述实施例描述是为了便于技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性劳动。因此，本发明不限于上述具体实施方式，凡是本领域技术人员根据本发明的技术启示而得到的等同变换或者是等效替换的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长条形工件自动上料装置，和生产线平行布置，用于在线快速完成长条形工件的自动上料或自动下料，将单根或成垛的长条形工件分别放到工作区域，或者将加工后的工件码垛放置在一起；其特征在于，自动上料装置包括上料工作台、Y轴移动装置、Z轴移动装置、位置感应装置、抓料装置、控制系统；

所述上料工作台包括分别相互连接的机架、工作台面，工作台面的一端上设有第一定位装置，其包含限制X轴方向和限制Y轴方向的定位块，工件有序放置在工作台面上，工件的边缘和定位块接触；

所述Z轴移动装置包括架体，垂直架和机架固连，直线导轨B和垂直架连接，直线轴承B安装在直线导轨B上，架体固定在直线轴承B上，电机B和减速器B直连，齿轮B和减速器B轴连接，齿条B固定在垂直架上，齿轮B驱动架体沿着Z轴方向移动；

所述Z轴移动装置还包括横梁、平板、导柱、连板、滑动轴承，直线气缸、滑动轴承分别固定在平板上，导柱和滑动轴承匹配安装，两根以上的导柱分别固定在连板左右两侧，直线气缸的杆和连板中部连接，横梁沿着连板长度布置，所述直线气缸能将连板沿着Z轴方向移动；

所述Y轴移动装置包括直线轴承A、直线导轨A、减速器A、电机A，架体安装在直线轴承B上，左右两侧直线导轨A分别固定在架体上，直线轴承A安装在直线导轨A的下面，平板固定在直线轴承A上，减速器A和平板固连，电机A和减速器A直连，齿轮A和减速器A轴连接，齿条A固定在平板上，齿轮A驱动平板、连板在直线导轨A上沿着Y轴方向移动；

所述位置感应装置包括上料定位传感器、下料定位传感器、抓料传感器，上料定位传感器和工作台面连接，抓料传感器和横梁连接，上料定位传感器能确认工件上料位置，下料定位传感器能确认工件下料位置；抓料传感器能判断工件抓取位置，固定在连板上的抓料装置将工件抓取到设定的位置。

2.根据权利要求1所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，还包括视觉装置，主要由支架、照相机、光源、连接件和图像自动检测处理系统组成；照相机、光源和支架固定，图像自动检测系统进行工件的几何计算，确定工件的规格尺寸，实现高精度自动检测，图像显示，信息可视化，捕捉检测对象的高清晰动态范围，并高速合成这些图像，获取适合处理的清晰图像；

视觉装置位于工件的上方，自动检测捕捉工件的定位点，检测出其在X轴、Y轴、Z轴的位置或角度，同时输出电信号，驱动Y轴移动装置、Z轴移动装置，通过抓料装置将工件抓取到相应的位置。

3.根据权利要求1所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，所述抓料装置是带有缓冲装置的真空吸盘。

4.根据权利要求3所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，所述真空吸盘能替换为气爪，连接板和连板固连，气爪固连在连接板上，气爪的钳口处设有缓冲垫，设有磁性开关A来控制气爪抓取工件。

5.根据权利要求4所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，在所述气爪上还设有摆动气缸，摆动气缸和连接板连接，过渡板将摆动气缸和气爪连接，摆动气缸将工件绕X轴旋转，设有磁性开关B来控制旋转。

6.根据权利要求1所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，所述长条形工件是型材或管材或板材。

7.根据权利要求1所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，所述直线气缸是缓冲直线气缸。

8.根据权利要求1所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，所述电机A和电机B是伺服电机和/或步进电机。

9.根据权利要求1所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，所述设定的位置还设有第二定位装置，其包含限制X轴方向和限制Y轴方向的定位块，工件的边缘和定位块接触。

10.根据权利要求1所述的长条形工件自动上料装置，其特征在于，所述控制系统包括PLC控制装置，或者计算机控制装置；对于操作简单的上料或下料，利用PLC控制装置程序控制上料或下料过程；对于复杂的上料或下料过程，结合PLC控制装置、视觉装置、计算机控制装置控制上料或下料过程。