专利名称：智能化旋转型吸附式电饭煲锅盖防溢盖板上下料装置的制作方法
技术领域：
本发明属于自动化生产线上自动上下料装置技术领域，涉及一种由步进电机通过联轴器、轴承、传动轴等驱动的机械臂，机械臂上安装可伸缩气缸、限位触点开关和吸盘，并与控制器和气源相连接组成的智能化旋转型吸附式电饭煲锅盖防溢盖板上下料装置。
背景技术：
电饭煲锅盖防溢盖板由密封环、铝盖(圆周冲击出矩形槽和齿)和塑料环(圆环上带有突出的矩形块，用于连接翻盖转轴)组成，需通过冲压机将铝盖上的齿冲压平，从而将密封环、铝盖和塑料环三者固定在一起。现有的锅盖防溢盖板冲压生产技术是工人手工将密封环、铝盖和塑料环套在一起形成半成品，调整好方向后将半成品放入冲压机冲压， 工人再从设备中取出锅盖防溢盖板成品，放入成品区后，再组装下一个半成品，重复以上过程。以上的生产流程中，放入锅盖防溢盖板半成品，取出成品，放入成品区占了整个生产流程的大部分时间(远超一半的时间)，十分费时，工人在一次生产流程中几乎没有停歇，持续工作时间长，劳动强度大。整个流程自动化水平低、效率低。如何减少单次生产时间，提高生产效率问题长期以来困扰着电饭煲生产厂商。传统的自动化生产线及上下料装置多采用顺序平动方式，需要专用的机械手才能与冲压机集成在一起工作。而上下料工业机械手成本较高，且多为单个机械手完成上下料全部工作，机械手工作中存在冗余的往返重复工作阶段，效率低。同时，传统的机械手上下料对待加工工件的摆放高度有严格要求，往往是代加工件只能加工完一个，再摆放下一个。导致工人准备代加工件的工序时间必须与上下料作业工序时间严格同步，不具有缓冲功能。由于人工准备半成品操作过程存在多种不确定性，从而使得自动上下料装置因半成品准备不及时出现停机概率提高。而安排多个工人备料又会带来人力成本的提高。下面将要介绍的技术方案便是基于这种背景下产生的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了智能化旋转型吸附式锅盖防溢盖板生产线所需的自动上下料装置。本发明包括步进电机、联轴器、轴承、传动轴、控制器、气源、机械臂、可伸缩气缸、 限位触点开关、吸盘、U型卡槽等。步进电机固定安装在冲压机机架右上端；上轴承固定安装在冲压机机架上端面， 下轴承固定安装在冲压机机架下端面；传动轴上下端穿入上下轴承中，垂直安装；步进电机通过联轴器与传动轴固定连接；传动轴中间部位上、按圆周均匀分布、固定安装有6个处于同一水平面上的机械臂，相邻机械臂夹角60度；6个机械臂跟随传动轴一起转动；每个机械臂的末端都垂直安装上可伸缩气缸；气缸下端正下方安装有吸盘，气缸下端通过连接杆固定安装有限位触点开关，限位触点开关应安装在吸盘盘面以外，且高度应略高于吸盘底面；U型卡槽固定安装在与冲压机机架下端面共面的固定平板上，卡槽口朝向与冲压机机架长度方向成固定角度；控制器由电源、单片机、步进电机驱动器、电磁阀和电磁开关组成，固定安装在冲压机机架上，电源负责给单片机、步进电机驱动器、电磁阀、电磁开关以及限位触点开关供电，控制器与步进电机相连组成旋转控制系统，与气缸和限位触点开关相连组成伸缩控制系统，与吸盘相连组成吸附控制系统。工人将锅盖防溢盖板的半成品叠加垒放在U型卡槽中。防溢盖板半成品、成品工位以及冲压机的冲压加工位三者分布在以传动轴为中心的圆周上，卡入U型卡槽中的半成品与冲压加工位间隔120度，冲压加工位与成品工位间隔60度，冲压加工位中心点到传动轴的距离等于机械臂的长度。初始时，有一个机械臂正好位于防溢盖板的半成品上方。工作流程为第一步控制器通过电磁阀来调节待加工防溢盖板半成品上方机械臂的气缸伸长，直到限位触点开关接触到防溢盖板半成品时，控制器打开电磁开关，控制吸盘吸附起防溢盖板半成品，而后控制器控制气缸缩短；第二步控制器通过步进电机驱动器，控制步进电机顺时针旋转120度，带动传动轴旋转，将吸附有半成品的机械臂旋转至冲压加工位处；第三步控制器控制冲压加工位上方的机械臂释放半成品到冲压加工位上；与此同时，控制器控制下一个待加工半成品上方的机械臂重复与第一步相同的过程，将下一个半成品吸附起来；第四步控制器控制机械臂顺时针旋转30度，使得机械臂离开冲压头工作区间； 冲压机冲压，形成防溢盖板成品；而后控制器控制机械臂顺时针旋转30度；第五步控制成品上方的机械臂吸附起防溢盖板成品；第六步控制器控制机械臂顺时针旋转60度；第七步控制器控制冲压加工位上方的机械臂重复与第三步相同的过程，将半成品释放到冲压加工位上；与此同时，控制器控制下一个待加工防溢盖板半成品上方的机械臂重复与第一步相同的过程，将下一个防溢盖板半成品吸附起来；与此同时，控制器控制成品工位上方的机械臂释放防溢盖板成品；第八步循环第四到第七步，即可实现连续自动上下料。本发明相比于现有技术具有以下有益效果(I)工人只需要将半成品放入U型卡槽中，使卡口卡住塑料环突起部分，而后本装置会自动将半成品放入冲压机中，并将成品自动放入成品区，从而减少了人工作业时间，提高了上下料效率；(2)气缸末端安装有限位触点开关，从而可以感知到代加工件的高度，使得半成品可以多个叠加垒放在一起，使得工人准备代加工件的工序时间不需要严格与上下料作业工序时间完全同步，具有了智能和缓冲功能；(3)采用旋转型工作方式，相比顺序平动方式，节省空间，更容易与现有的冲压机集成组合在一起；(4)通过安装6个机械臂，使得本装置只需要顺时针连续旋转就可实现自动上下料，不需要改变转动方向，从而不存在往返运动，没有空行程，工作效率高；(5)6个机械臂对称安装，U型卡槽中的半成品、成品工位与冲压加工位之间位置固定，从而使得通过U型卡槽对半成品的初始姿态的一次卡位，就可保证锅盖防溢盖板放入到冲压加压平台上的方向正确，降低产品的报废率；
(6)采用吸盘吸附和U型卡槽卡位方式，简单高效，且只需要通过调节U型卡槽和吸盘的大小，就可以适应不同规格的防溢盖板自动上下料需求，装置通用性强。
图I是本发明的主视图；图2是本发明的电气控制结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步说明。本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了智能化旋转型吸附式电饭煲锅盖防溢盖板上下料装置。本发明包括步进电机I、联轴器2、上轴承3A、下轴承3B，传动轴4、控制器16、气源 17、机械臂5A、5B、5C、5D、5E、5F、可伸缩气缸6、限位触点开关7、吸盘8、U型卡槽11等。冲压机15为矩形(长O. 65m、宽O. 65m、高O. 70m)，冲压加工位12位于冲压机15 的底面中心，冲压加工位12正上方安装有冲压头14，冲压加工位12圆周均匀分布安装上冲头13 ;步进电机I固定安装在矩形冲压机15机架的右上端；上轴承3A固定安装在冲压机 15机架上端面，下轴承3B固定安装在冲压机15机架下端面；直径O. 03m、长O. 70m的铝合金传动轴4上下端穿入上下轴承3A、3B中，垂直安装在冲压机15机架的右上角；步进电机 I通过联轴器2与传动轴4固定连接；传动轴4中间部位上、按圆周均匀分布、固定安装有6 个处于同一水平面上的、等长的铝合金机械臂5A、5B、5C、5D、5E、5F，相邻机械臂之间的夹角为60度，6个机械臂跟随传动轴4 一起转动，每个机械臂长O. 45m ;铝合金机械臂5A、5B、5C、 、5E、5F的末端都垂直安装上可伸缩气缸6，可伸缩气缸6长度在O. 20m-0. 35m之间变化； 气缸6下端正下方安装有吸盘8，气缸6下端通过连接杆固定安装有限位触点开关7，限位触点开关7应安装在吸盘8盘面以外，且高度应略高于吸盘8底面；U型卡槽11固定安装在与冲压机15机架下端面共面的固定平板上，卡槽口朝向与冲压机15机架长度方向成60 度；控制器16由电源18、单片机22、步进电机驱动器19、电磁阀20和电磁开关21组成，固定安装在冲压机15机架上，电源18负责给单片机22、步进电机驱动器19、电磁阀20、电磁开关21以及限位触点开关7供电，控制器16与步进电机I相连组成旋转控制系统，与气缸 6和限位触点开关7相连组成伸缩控制系统，与吸盘8相连组成吸附控制系统。工人将锅盖防溢盖板10的半成品放入U型卡槽11中。防溢盖板10的半成品、成品工位9以及冲压机15的冲压加工位12三者分布在以传动轴4为中心的圆周上，冲压加工位12中心点到传动轴4的距离等于机械臂5E的长度。初始时，机械臂5C正好位于防溢盖板10的半成品上方。详细的工作流程为第一步控制器16控制电磁阀20来改变机械臂5C的气缸6活塞两侧的压力差， 从而控制位于防溢盖板10半成品上方的气缸6伸长；当限位触点开关7接触到防溢盖板10 半成品时，限位触点开关7给控制器16反馈一个电信号；气缸6停止伸长，控制器16开始打开电磁开关21，控制吸盘8吸附起防溢盖板10半成品；而后控制器16控制气缸6缩短 O. 05m ；第二步控制器16通过步进电机驱动器19，控制步进电机I顺时针旋转120度，带动传动轴4旋转，将吸附有防溢盖板10半成品的机械臂5C旋转至冲压加工位12处；此时，机械臂5A处于下一个防溢盖板10半成品的正上方；第三步控制器16控制机械臂5C的气缸6伸长，当限位触点开关7接触到冲压加工位12平面时，限位触点开关7给控制器16反馈一个电信号，并控制吸盘8释放半成品 10，而后气缸6缩短O. 05m ;与此同时，控制器16控制机械臂5A重复与第一步相同的过程， 将下一个防溢盖板10半成品吸附起来；第四步控制器16控制机械臂5C顺时针旋转30度，离开冲压头14工作区间；冲压机15冲压，形成防溢盖板10成品；而后控制器16控制相邻机械臂5B顺时针旋转30度到防溢盖板10成品上方；第五步控制器16控制机械臂5B的气缸6伸长、吸盘8吸附起防溢盖板10成品；第六步控制器16通过步进电机驱动器19，控制步进电机I顺时针旋转60度，带动传动轴4旋转，吸附有防溢盖板10成品的机械臂5B旋转至成品工位9上，将吸附有防溢盖板10半成品的机械臂5A旋转至冲压加工位12处；第七步控制器16控制机械臂5A重复与第三步相同的过程，使得机械臂5A上的防溢盖板10半成品释放到冲压加工位12上，机械臂5E吸附起下一个防溢盖板10半成品吸附起来；于此同时，控制器16控制机械臂5B释放前一个防溢盖板10成品到成品工位9 上；第八步控制器16控制机械臂5A顺时针旋转30度，离开冲压头14工作区间；冲压机15冲压，形成防溢盖板10成品；而后控制器16控制相邻机械臂5F顺时针旋转30度到防溢盖板10成品上方；第九步控制器16控制机械臂5F的气缸6伸长、吸盘8吸附起防溢盖板10成品；第十步控制器16通过步进电机驱动器19，控制步进电机I顺时针旋转60度，带动传动轴4旋转，将吸附有防溢盖板10半成品的机械臂5E旋转至冲压加工位12处，吸附有防溢盖板10成品的机械臂5F旋转至成品工位9上；第十一步控制器16控制机械臂5E重复与第三步相同的过程，使得机械臂5E上的防溢盖板10半成品释放到冲压加工位12上，机械臂5C吸附起下一个防溢盖板10半成品吸附起来；于此同时，控制器16控制机械臂5F释放前一个防溢盖板10成品到成品工位 9上；第十二步控制器16控制机械臂5E顺时针旋转30度，离开冲压头14工作区间； 冲压机15冲压，形成防溢盖板10成品；而后控制器16控制相邻机械臂顺时针旋转30 度到防溢盖板10成品上方；第十三步控制器16控制机械臂的气缸6伸长、吸盘8吸附起防溢盖板10成品;第十四步控制器16通过步进电机驱动器19，控制步进电机I顺时针旋转60度， 带动传动轴4旋转，吸附有防溢盖板10成品的机械臂旋转至成品工位9上，将吸附有防溢盖板10半成品的机械臂5C旋转至冲压加工位12处；第十五步控制器16控制机械臂5C重复与第三步相同的过程，使得5C释放防溢盖板10半成品到冲压加工位12平面，并且机械臂5A吸附起下一个防溢盖板10半成品；于此同时，控制器16控制机械臂释放前一个防溢盖板10成品到成品工位9上；
第十六步循环第四到第十五步，即可实现连续自动上下料。
权利要求
1.智能化旋转型吸附式电饭煲锅盖防溢盖板上下料装置，本发明包括步进电机(I)、 联轴器(2)、上轴承(3A)、下轴承(3B)、传动轴(4)、控制器(16)、气源(17)、机械臂(5A)、 (5B)、(5C)、(5D)、(5E)、(5F)、可伸缩气缸(6)、限位触点开关(7)、吸盘(8)、U型卡槽(11) 等。其特征在于步进电机(I)固定安装在矩形冲压机(15)机架右上端；传动轴(4)垂直安装；步进电机(I)通过联轴器(2)与传动轴(4)固定连接；传动轴(4)中间部位上、按圆周均匀分布、固定安装有6个处于同一水平面上的机械臂(5A)、(5B)、(5C)、(5D)、(5E)、(5F)； 每个机械臂的末端都垂直安装上可伸缩气缸(6);气缸(6)下端正下方安装有吸盘(8)，气缸(6)下端通过连接杆固定安装有限位触点开关(7) ;U型卡槽(11)固定安装在与冲压机 (15)机架下端面共面的固定平板上，与冲压机(15)机架长度方向成固定角度；控制器(16) 由电源(17)、单片机(22)、步进电机驱动器(19)、电磁阀(20)和电磁开关(21)组成。
2.根据权利要求I所述的智能化旋转型吸附式电饭煲锅盖防溢盖板上下料装置，其特征在于气缸(6)末端安装有限位触点开关(7)，可以感知到工件的高度，使得半成品可以多个叠加垒放在一起；通过调节U型卡槽(11)和吸盘(8)的大小，可以适应不同规格的防溢盖板自动上下料。
3.根据权利要求I所述的智能化旋转型吸附式电饭煲锅盖防溢盖板上下料装置，其特征在于初始位置时，有一个机械臂正好位于防溢盖板(10)半成品上方；控制器(16)控制机械臂吸附起半成品，并顺时针旋转120度；释放半成品到冲压加工位(12)上，同时，控制下一个待加工半成品上方的机械臂吸附半成品；而后，机械臂顺时针旋转30度，使得机械臂离开冲压头(14)工作区；冲压形成防溢盖板(10)成品；机械臂顺时针旋转30度；控制冲压加工位(12)上方的机械臂吸附起成品；而后，机械臂顺时针旋转60度；控制冲压加工位(12)上方的机械臂释放代加工半成品；同时，控制下一个待加工半成品上方的机械臂吸附半成品；同时，控制成品工位(9)上方的机械臂释放成品；而后，进入循环作业，机械臂顺时针旋转30度，开始下一个冲压。
全文摘要
本发明属于自动上下料装置技术领域，涉及一种由步进电机驱动的6个机械臂，机械臂上都安装可伸缩气缸、限位触点开关和吸盘，并与控制器和气源相连接组成的智能化旋转型吸附式电饭煲锅盖防溢盖板上下料装置。本发明的有益效果是会自动将半成品放入冲压机中，并将成品自动放入成品区，减少人工时间，提高上下料效率；采用旋转型工作方式，节省空间，且无空行程；限位触点开关可以感知到工件的高度，使得半成品可以多个叠加垒放在一起；采用吸盘吸附和U型卡槽卡位方式，简单高效，只需要调节U型卡槽和吸盘的大小，就可适应不同规格的防溢盖板，通用性强。
文档编号B21D43/18GK102581160SQ201210024298
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者严天宏, 李青, 王斌锐, 金英连, 骆浩华 申请人:中国计量学院