全自动机床上料装置及其自动上料方法与流程

本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种配合机床对工件进行安装的自动上料装置及其方法。

背景技术：

在机械加工中机床加工属于常规性的加工方式，而现在的机床加工对于工件的上料都是人工进行安装固定的，或者是通过半自动化的输送加人工配合固定。故本发明针对其机床的上料进行设计一款全自动的机械上料机构，为完成其设计，分析所要解决的问题有如下几点：1、其自动上料需要多个运动轨迹且动力和辅助轨道的设计需要合理布局，2、由于机床的夹具小，故需要保证上料的精准度，3、在上料时需要对已经加工的工件进行下料出来，4、对未加工工件的取料和机床的上料需要保证自动化和精准度。本发明需要解决上述的所有问题。

技术实现要素：

本发明提供一种全自动机床上料装置及其自动上料方法，其具有全自动且精度高、加工效率高的优点。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种全自动机床上料装置，其特征在于，包括机架（100）、控制器、料仓（600）、传送带（500）、第一机械手和第二机械手，所述的料仓（600）通过送料导轨（601）与传送带（500）连接，所述的第一机械手和第二机械手置于机架（100）上，

所述的第一机械手用于把工件传递至第二机械手上；

所述的第二机械手包括可以水平和前后移动的输送臂（301）和固定在输送臂（301）的双夹头装置，所述的双夹头装置包括用于取下机床上工件（800）的第一夹头（303）和用于对接第一机械手的第二夹头（302），所述的第一夹头（303）和第二夹头（302）上分别设置有第一夹头（303）夹紧气缸和第二夹头（302）夹紧气缸，且在输送臂（301）上设置有能使第一夹头（303）和第二夹头（302）在垂直方向旋转的夹头旋转气缸，所述的第一夹头（303）和第二夹头（302）置于同一垂直面，且第一夹头（303）与第二夹头（302）呈夹角布置；所述的夹头旋转气缸、第一旋转气缸和第二旋转气缸分别与控制器电连接。

对上述技术方案做进一步的设计：所述的第一机械手包括可以垂直旋转的旋转臂（200）和用于夹去工件（800）的垂直夹头（203），垂直夹头（203）上设置有垂直夹头气缸（202）和使垂直夹头（203）垂直升降的垂直气缸（201）；所述的垂直夹头气缸（202）、垂直气缸（201）分别与控制器电连接。

对上述技术方案做进一步的设计：所述的第一机械手包括上料气缸（900）和上料顶杆（901），上料顶杆（901）置于传送带（500）上且上料顶杆（901）的位置与第二夹头（302）位置对应布置。

对上述技术方案做进一步的设计：所述的第一机械手为固定在第二机械手上并能使第二机械手垂直运动的垂直升降气缸。

对上述技术方案做进一步的设计：所述的传送带（500）包括输送带（501）、第一挡料板（503）、第二挡料板（504）、工件导板（502）和顶料杆（401），第一挡板靠近送料导轨（601）的靠近传送带（500）的末端并置于送料导轨（601）导向的正前方，所述的顶料杆（401）与料导轨（3051）的导向呈垂直布置并连接有顶料气缸（400），所述的第二挡料板（504）置于垂直夹头（203）垂直方向的下方，且使工件（800）在垂直夹头（203）的正下方，所述的工件导板（502）上开设有与工件（800）相适配的导向槽（5021）且顶料杆（401）能够使工件（800）顶入导向槽（5021）内，工件导板（502）置于输送带（501）上方，所述的顶料气缸（400）与控制器电连接。

对上述技术方案做进一步的设计：所述的旋转臂（200）上设置有垂直旋转气缸，所述的输送臂（301）下连接有水平移动装置和前后移动装置，所述的垂直旋转气缸与控制器电连接，所述的水平移动装置为一水平传动电机（304）或水平气缸，所述的水平传动电机（304）或水平气缸固定在前后移动板（305）上，所述的前后移动板（305）通过导轨（3051）连接有一托盘（306），托盘（306）上固定连接有与前后移动板（305）连接的前后传动电机（307）或前后气缸，所述的水平电机或水平气缸与控制器电连接，所述的前后传动电机（307）或前后气缸与控制器电连接。

对上述技术方案做进一步的设计：在靠近第一挡料板（503）处设置有感应工件（800）是否处于顶料杆（401）对应顶料位置的第一感应器（505），在靠近第二挡料板（504）处设置有感应工件（800）是否处于垂直夹头（203）夹取工件（800）位置的第二感应器（506），所述的第一感应和第二感应器（506）与控制器电连接，在沿着输送臂（301）的直线方向的正下方设置有一置放已经工件（800）的工件框。

一种适用上述全自动机床上料装置的机床自动上料方法，其具体步骤如下：通过一能够垂直运动和旋转的第一机械手实现夹取工件（800）；通过选装气缸时垂直夹头（203）旋转至与第二夹头（302）对接的位置，并由第一机械手把夹取的工件（800）转移至第二夹头（302）；通过输送臂（301）把第一夹头（303）和第二夹头（302）伸入机床的加工台内，由第一夹头（303）夹取固定在机床夹具内并已经加工后工件（800）；由第二夹头（302）把未加工的工件（800）送入加工台并固定在机床夹具上；输送臂（301）回复置原位并与垂直夹头（203）进行对接同时机床进行加工零件；此时完成一个循环。

对上述技术方案做进一步的设计：在步骤3）中，当输送臂（301）伸入机床加工台内的过程中，通过旋转气缸使第一夹头（303）和第二夹头（302）旋转90度，并使第一夹头（303）与机床夹具的位置共线，此时第二夹头（302）的朝向垂直水平面向上的方向，再由第一夹头（303）对夹具的工件（800）进行取件，在步骤4)中，当第一夹头（303）件后由夹头旋转气缸在逆向旋转90度，使第二夹头（302）与机床夹具的位置共线，再由第二夹头（302）对机床的夹具进行上料。

对上述技术方案做进一步的设计：在步骤5）中，由于此时第一夹头（303）朝向垂直水平面向下的位置，当输送臂（301）在回复的过程中，由第一夹头气缸松开夹头，并使工件（800）调入工件框内。

本发明的有益效果是：通过两个机械手来实现对未加工工件（800）的取件和机床内已加工工件（800）的取料和上料，其中，通过旋转臂（200）来实现工件（800）在机械手上的对接进而减少了上料中输送臂（301）的垂直方向运动，进而减少了对输送臂（301）的垂直运动精度要求，且其旋转臂（200）的设计提高了其加工效率，而双夹头装置设计可以保证在上料过程中，对已加工工件（800）的取料和未加工工件（800）的上料进行自动化操作，且同是设计在输送臂（301）上来保证其不需要多个走位进而保证了其上料效率；在设计中，通过前后运动、水平运动垂直运动和旋转运动的设计大大的提高了设备的灵活性，同时也可以适用于不同种类的工件和加工机床具有很强的适用性和实用性。而本发明的上料方法，结合其装置结构进行控制器的编程走位，可以有效的提高上料效率和精度，同时还可以配合工件框对已加工工件（800）达到了高效集中收集的目的。

附图说明

图1为本发明的整理结构示意图。

图2为本发明第一机械手和第二机械手的对接示意图。

图3为本发明图2中a部的局部放大图。

图4为本发明传送带的结构配合示意图。

图5为本发明第二机械手的结构示意图。

图6为本发明第一机械手的另一种实施示意图。

附图注释：附图注释：100-机架，200-旋转臂，201-垂直气缸，202-垂直夹头气缸，203-垂直夹头，301-输送臂，302-第二夹头，303-第一夹头，304-水平传动电机，305-前后移动板，3051-导轨，306-托盘，307-前后传动电机，400-顶料气缸，401-顶料杆，500-传送带，501-输送带，502-工件导板，5021-导向槽，503-第一挡料板，504-第二挡料板，505-第一感应器，506-第二感应器，600-料仓，601-送料导轨，800-工件，900-上料气缸，901-上料顶杆。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

针对全文的方向定义如下：图1中垂直夹头203的方向为垂直方向，且在旋转臂200在该平面进行旋转的面未垂直面。在图5中，沿着输送臂301的方向为水平方向，沿着前后移动板305的移动方向为前后方向。且水平面为图4中输送带501或传送带500的平面为水平面。

且此实施例的优选方案为：水平传动电机304或水平气缸优先为水平传动电机304，前后传动电机307或前后气缸的优选为前后传动电机307，而第一夹头和第二夹头的夹角优选为直角。

实施例一：

参考图1-图5，一种全自动机床上料装置，包括机架100、控制器、料仓600、传送带500、第一机械手和第二机械手，所述的料仓600通过送料导轨601与传送带500连接，所述的第一机械手和第二机械手置于机架100上，所述的传动带上连接有带动传动带旋转的传送带500电机，所述的第一机械手包括可以垂直旋转的旋转臂200和用于夹去工件800的垂直夹头203，垂直夹头203上设置有垂直夹头气缸202和使垂直夹头203垂直升降的垂直气缸201；所述的旋转臂200上设置有垂直旋转气缸，所述的输送臂301下连接有水平移动装置和前后移动装置，所述的垂直旋转气缸与控制器电连接。所述的第二机械手包括可以水平和前后移动的输送臂301和固定在输送臂301的双夹头装置，所述的双夹头装置包括用于取下机床上工件800的第一夹头303和用于对接垂直夹头203的第二夹头302，所述的第一夹头303和第二夹头302上分别设置有第一夹头303夹紧气缸和第二夹头302夹紧气缸，且在输送臂301上设置有能使第一夹头303和第二夹头302在垂直方向旋转的夹头旋转气缸；所述的传送带500电机、垂直夹头气缸202、垂直气缸201、夹头旋转气缸、第一旋转气缸和第二旋转气缸分别与控制器电连接，所述的第一夹头303和第二夹头302置于同一垂直面，且第一夹头303与第二夹头302呈夹角布置。所述的水平移动装置为一水平传动电机304或水平气缸，所述的水平传动电机304固定在前后移动板305上，所述的前后移动板305通过导轨3051连接有一托盘306，托盘306上固定连接有与前后移动板305连接的前后传动电机307，所述的水平电机和前后传动电机307分别与控制器电连接。

在设计中，为了保证工件800传送的精度，对传送带500进行设计：该传送带500包括输送带501、第一挡料板503、第二挡料板504、工件导板502和顶料杆401，第一挡板靠近送料导轨601的靠近传送带500的末端并置于送料导轨601导向的正前方，所述的顶料杆401与料导轨3051的导向呈垂直布置并连接有顶料气缸400，所述的第二挡料板504置于垂直夹头203垂直方向的下方，且使工件800在垂直夹头203的正下方，所述的工件导板502上开设有与工件800相适配的导向槽5021且顶料杆401能够使工件800顶入导向槽5021内，工件导板502置于输送带501上方，所述的顶料气缸400与控制器电连接。

为了保证其工件800的传送精度，在靠近第一挡料板503处设置有感应工件800是否处于顶料杆401对应顶料位置的第一感应器505，在靠近第二挡料板504处设置有感应工件800是否处于垂直夹头203夹取工件800位置的第二感应器506，所述的第一感应和第二感应器506与控制器电连接。

为了实现其工件800集中收集，在沿着输送臂301的直线方向的正下方设置有一置放已经工件800的工件框。

一种适用上述全自动机床上料装置的机床自动上料方法，其具体步骤如下：通过一能够垂直运动和旋转的第一机械手实现夹取工件800；通过选装气缸时垂直夹头203旋转至与第二夹头302对接的位置，并由第一机械手把夹取的工件800转移至第二夹头302；通过输送臂301把第一夹头303和第二夹头302伸入机床的加工台内，由第一夹头303夹取固定在机床夹具内并已经加工后工件800；由第二夹头302把未加工的工件800送入加工台并固定在机床夹具上；输送臂301回复置原位并与垂直夹头203进行对接同时机床进行加工零件；此时完成一个循环。

对上述技术方案做进一步的设计：在步骤3中，当输送臂301伸入机床加工台内的过程中，通过旋转气缸使第一夹头303和第二夹头302旋转90度，并使第一夹头303与机床夹具的位置共线，此时第二夹头302的朝向垂直水平面向上的方向，再由第一夹头303对夹具的工件800进行取件，在步骤4)中，当第一夹头303件后由夹头旋转气缸在逆向旋转90度，使第二夹头302与机床夹具的位置共线，再由第二夹头302对机床的夹具进行上料，在步骤5中，由于此时第一夹头303朝向垂直水平面向下的位置，当输送臂301在回复的过程中，由第一夹头气缸松开夹头，并使工件800调入工件框内。

结合其装置结构与上述的上料方法其具体的操作过程如下：

工件800在放置在料仓600内，通过料仓600对未加工的工件800进行依次进入送料导轨601在，并在第一挡料板503进行定位，在第一感应器505感应到工件800进入预设置的位置后，通过顶料气缸400带动顶料杆401向工件导板502方向进行顶料，并使工件800进入工件导板502的导向槽5021内，通过输送带501传送工件800至第二挡料板504上，在第二感应器506感应到工件800进入预设计的位置后，垂直气缸201带动垂直夹头203向下运动，并通过垂直夹头气缸202使垂直夹头203加紧工件800，在由垂直气缸201带动垂直夹头203上升，当上升至预设置的位置后，由旋转臂200旋转90度，并使垂直夹头203与第二夹头302呈共线，此时前后传动电机307工作带动第二机械手运动至与垂直夹头203对应的位置进行对接，并通过第二夹头302夹紧气缸和第二夹头302夹取工件800，再由前后传动电机307带动第二机械手运动至预设置位置，再通过水平传动电机304带动输送臂301向机床内进行延伸，同时在移动过程中夹头旋转气缸带动第一夹头303和第二夹头302向上旋转90度，并保证第一夹头303与机床的夹具共线，通过第一夹头303和第一夹紧气缸夹取机床夹具上已经加工完成的工件800，在夹取工件800后再由夹头旋转气缸向下即逆向旋转90度，通过把第二夹头302的未加工工件800装入机床的夹具内，在上面的两个取机床工件800和上工件800的过程中，都需要第二机械手的前后传动电机307配合前后走位，在上料完成后输送臂301回复至原位，在回复过程中，因为第一夹头303的朝向水平面，且工件框置于输送臂301轨迹的正下方，故在输送臂301回复中，当经过工件框时，第一夹头303松开工件800并使工件800掉入工件框内。

实施例二：

参考图6，本实施例的第一机械手设计为包括上料气缸900和上料顶杆901，上料顶杆901置于传送带500上且上料顶杆901的位置与第二夹头302位置对应布置，在设计中，所述的对应布置是指上料顶杆推动工件至第二夹头内，并通过第二夹头气缸来实现夹取工件进行上料。后续的对于机床的上料与实施例一相同，此处就不再赘述。

实施例三：

本实施例的第一机械手设计为所述的第一机械手为固定在第二机械手上并能使第二机械手垂直运动的垂直升降气缸。且传送带500与实施一的结构相同，当工件800到了需要夹取的位置后，通过垂直升降气缸来使第一机械手下降，并通过第二夹头302来对工件800进行夹取，此时第一夹头303处于与机床夹具水平的位置，这样就不需要进行旋转了，在对机床已经后续的对于机床的上料与实施例一相同，此处就不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。