一种自动备料装置和采用该备料装置的注塑机的制作方法

本发明涉及生产线自动操作领域，尤其涉及五金件膜内注塑产线中的自动备料装置。

背景技术：

目前，在对五金件进行膜内注塑偶的生产线中，当注塑模块对五金件进行注塑前，需要将对应的五金件在注塑模块的上料区域中并依照注塑模块的处理需求摆放整齐以便于注塑模块进行处理。同时，为了保证生产线的流畅，应尽可能的储备充足的钢件，以避免注塑模块空转。将储备的五金件移动至上料区域并摆放整齐以便于注塑模块上料，不同的五金件结构会有不同的存储、移载要求和不同摆放姿态。尤其是在进行模内注塑时，五金件表面需经过特殊处理，无法使用机械抖动的方式使五金件自动排列，这就导致了为该注塑环节备料时需要人工操作以满足移载和配合注塑模块摆放五金件的需求，一定程度上降低了生产效率。如何建立具有较高自动化程度的备料生产线是目前制造商迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以预先放置钢件且自动将钢件从存放地移载到上料区域的自动备料装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种自动备料装置，包括机架，还包括：固定钢件位置的托盘、存放所述托盘的上料台和牵引所述托盘移出所述上料台的移载机构；

所述上料台设置有两块相对竖立的侧板，两块所述侧板的底边之间连接有底板，两块所述侧板的顶边之间连接有顶板；所述底板和所述顶板以及两块所述侧板围成具有前开口和与所述前开口相对的后开口的框型结构；所述侧板在所述前开口与所述后开口之间连接有导轨，所述导轨平行于所述底板的平面，两块所述侧板上相同高度的所述导轨之间距离与所述托盘的宽度相匹配使所述托盘可以通过两条所述导轨在所述上料台中滑动；所述框型结构的所述后开口一侧设有所述移载机构，所述上料台与所述移载机构与所述机架固定连接；

所述移载机构指向所述后开口的一侧设置有活动卡扣；所述托盘的长度方向上设有与所述活动卡扣匹配的牵引卡口。

优选的，多个所述导轨彼此平行的设置在所述侧板的垂直方向上，相邻的所述导轨之间间距相等；多个所述托盘通过两块所述侧板上的对应导轨移入所述上料台中。

优选的，所述侧板在所述前开口一侧对应所述导轨的位置设置有偏心旋钮，所述偏心旋钮的最大偏心半径大于所述圆心与所述导轨的入轨端的间距，所述偏心旋钮的最小偏心半径小于所述圆心与所述导轨的入轨端的间距。

优选的，所述侧板在靠近所述移载机构的一侧设置有限位机构，所述限位机构包括：限位底座、限位块和限位舌；

所述限位块与所述侧板固定连接且开设有垂直于所述侧板平面方向的通孔；

所述限位舌的前端为形状与所述通孔形状匹配的舌片，后端为形状与所述通孔不匹配的舌底，所述舌片的长度大于所述通孔的长度；所述舌片的端部为二级阶梯结构，短阶为驱动部，所述驱动部的阶角设有倒角，长阶为闭锁部；

所述限位底座的一侧与所述舌底间连接有弹性件且与所述限位块固定连接，使所述舌片的端部贯穿所述通孔且所述闭锁部与所述导轨的外延线相交。

优选的，所述移载机构包括垂直驱动单元和连接在所述垂直驱动单元上的水平驱动单元，所述水平驱动单元还连接有所述活动卡扣。

优选的，所述垂直驱动单元包括垂直支撑架、垂直滑轨、滚珠丝杠和连接板；所述垂直支撑架的高度大于所述侧板的高度；所述垂直滑轨沿所述垂直支撑架的高度方向铺设；所述滚珠丝杠的伺服电机固定在所述垂直支撑架上，所述滚珠丝杠的螺杆与所述垂直滑轨平行设置；所述连接板与所述滚珠丝杠的轴承固定连接并与所述垂直滑轨滑动连接，所述连接板还与所述水平驱动单元固定连接。

优选的，所述水平驱动单元包括水平支撑架、水平推拉气缸；所述水平推拉气缸的缸体固定连接在所述水平支撑架远离所述上料台的一端，所述水平推拉气缸的活塞杆沿靠近或者远离所述上料台的方向运动；所述活动卡扣与所述活塞杆的端部固定连接；所述活动卡扣包括卡扣主体、光轴和翘板，所述翘板通过所述光轴与所述卡扣主体活动连接；所述卡扣主体设置有卡紧气缸和弹性件分别与所述翘板一端的两相对面接触，使所述翘板的另一端通过所述光轴上下活动；所述翘板的另一端指向所述上料台且设置卡钩部：所述水平支撑架靠近所述上料台的一侧上设置有与所述限位舌的所述驱动部相匹配的圆弧工件。

优选的，还包括连接在所述上料台上方的回收台，所述回收台包括：两块相对竖立的支撑板，所述支撑板的底边与所述上料台的顶板固定连接，所述支撑板与所述侧板相互平行；两块所述支撑板的上半部两侧分别连接有挡板，两块所述挡板和两块所述支撑板围成的上下贯通区域为空盘存放区；两块所述支撑板下半部之间的空间为空盘收纳区；所述支撑板在所述空盘存放区和所述空盘收纳区的界线上设置有至少两个单向限位卡，所述单向限位卡设置有只能向空盘存放区方向翻转的卡舌；所述顶板在位于所述空盘收纳区的板面上固定设置有顶升气缸，所述顶升气缸的活塞杆端部设置有与所述托盘的尺寸相匹配的顶升件。

优选的，还包括定位平台和连接在所述定位平台与所述移载机构之间的取料机构；所述取料机构包括；双轴移动支架和设置在所述双轴移动支架上的取料单元；所述双轴移动支架的纵轴移动长度大于所述定位平台与所述移载机构之间的最大距离，所双轴移动支架的横轴长度大于所述移载机构的最大宽度。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种注塑机，包括注塑模块；还包括如上任意一项所述的自动备料装置，以及连接在所述注塑模块与所述自动备料装置间的三轴机械臂，所述三轴机械臂的行程范围包括所述注塑模块和所述定位平台所在的区域。

与现有技术相比，本发明的自动备料装置，采用可以固定钢件位置托盘，且与该托盘形状匹配的上料台以及可以移载该托盘的移载机构进行相互配合。自动的将按照修理需求预先摆放好钢件的托盘从上料台牵引至进行处理的上料区域，解决了在运送钢件并摆放好钢件无法脱离人工处理的技术问题。

进一步的，采用该备料装置的注塑机还实现了钢件可以自动上料自动进行膜内注塑的技术效果，有效的提升了生产线的自动化程度和工作效率。

附图说明

图1为本申请备料装置的主要备料结构立体图；

图2为上料台前开口方向的结构示意图；

图3为上料台后开口方向的结构示意图；

图4为托盘结构及其上的钢件摆放位置示意图；

图5为移载机构与上料台相互配合的结构示意图；

图6为移载机构的分解结构示意图；

图7为回收台的立体结构示意图；

图8为移载机构与回收台相互配合的结构示意图；

图9为限位机构的分解结构示意图；

图10为限位机构被圆弧工件挤压后收缩的结构示意图；

图11为活动卡扣的分解结构示意图；

图12为活动卡扣的立体结构示意图；

图13为完整的备料装置的立体结构示意图；

图14为采用本申请备料装置的自动注塑机的立体结构示意图。

附图标记为：1、托盘；11、牵引卡口；12、定位针；2、上料台；21、侧板；22、底板；23、顶板；24、前开口；25、后开口；26、导轨；27、偏心旋钮；28、限位机构；281、限位底座；282、限位块；283、限位舌；3、移载机构；31、活动卡扣；311、卡扣主体；3111、卡紧气缸；312光轴；313翘板；32、垂直驱动单元；321、垂直支撑架；322、垂直滑轨；33、水平驱动单元；331、水平支撑架；332、水平推拉气缸；333、圆弧工件；4、回收台；41、支撑板；411、单向限位卡；42、挡板；5、注塑模块；6、三轴机械臂；7、机架；8、定位平台；9、取料机构。

具体实施方式

以下参考附图1至附图14，对本发明的各实施例予以进一步地详尽阐述。

如附图1、附图13所示，一种自动备料装置，包括机架7、还包括：固定钢件位置的托盘1、存放托盘1的上料台2和牵引托盘1移出上料台2的移载机构3。

如附图2、附图3所示，上料台2设置有两块相对竖立的侧板21，两块侧板21的底边之间连接有底板22，两块侧板21的顶边之间连接有顶板23；底板22和顶板23以及两块侧板21围成具有前开口24和与前开口24相对的后开口25的框型结构；侧板21在前开口24与后开口25之间连接有导轨26，导轨26平行于底板22的平面，两块侧板21上相同高度的导轨26之间距离与托盘1的宽度相匹配使托盘1可以通过两条导轨26在上料台2中滑动；框型结构后开口25一侧设有移载机构3，上料台2与移载机构3与机架7固定连接。

如附图1所示，移载机构3指向后开口25的一侧设置有活动卡扣31；托盘1的长度方向上设有与活动卡扣31匹配的牵引卡口11。

具体的，采用可以固定钢件位置的托盘1，可以使得钢件在托盘1上就可以进行与下一步的处理相关的位置固定(如为了便于取料机构9抓取)，避免了人工操作时每次进行上料前才做具体摆设相应的钢件。同时，采用可定位钢件的托盘1，也可以方便在一块托盘1上放入多个钢件，备料时一盘可以满足具体处理模块(如取料机构9)的多次上料需求，减少了备料时的往复操作。通过定位针12的区域隔离，也便于在托盘1中对不同类型的钢件进行分类放置，同样也有利于在取料结构9需要同时抓取不同类型的钢件时，其内部的程序编程可以根据托盘1的区域直接为钢件的分类，省去了专门设置相应的类型感应器以及相应的控制程序。

如附图4、附图13所示，在本实施例中，托盘1中设置有定位针12来对放入的钢件进行定位。多个定位针12根据钢件的外形和进行处理模块(如注塑模块5)的需求布设在托盘1上，放入托盘1的钢件在定位针12的间隔和引导下只能以相应的姿态摆放在相应的位置，便于取料机构9进行抓取操作。在其他实施例中，也可以采用在托盘1上设置凹凸状的定位网格或者与钢件需要摆放的形状匹配的格子进行定位。

在本实施例中，如附图2、附图3所示设置专门的上料台2来容纳摆放好钢件的托盘1，可以使得备料装置的备料有足够数量，以避免人工操作时无法备料或者不方便备料的情况，有效的提高了备料装置的吞吐量。采用移载机构3与上料台2中的导轨26配合，可以有效的将托盘1从上料台2中拉出，省去了人工搬运浪费人力的麻烦。在优选的实施例中，上料台2为了配合移载机构3的高度，其与机架7之间还可以加设相应的垫高层。该垫高层的空间可以用来装设驱动设备和控制电路。

如附图2、附图3所示，在本实施例中，多个导轨26彼此平行的设置在侧板21的垂直方向上，相邻的导轨26之间间距相等；多个托盘1通过两块侧板21上的对应导轨26移入上料台2中。

采用两侧板21上的导轨26进行配对，多对导轨26按不同的高度设置在上料台2中，可以有效的利用上料台2的空间，整齐的放置数量更多的托盘1，有序的扩大上料台2的存储量的同时，也方便移载机构3抽取托盘1，同时，也便于将托盘1放入上料台2中。

在本实施例中，侧板21在前开口24一侧对应导轨26的位置设置有偏心旋钮27，偏心旋钮27的最大偏心半径大于圆心与导轨26的入轨端的间距，偏心旋钮27的最小偏心半径小于圆心与导轨26的入轨端的间距。

通过设置偏心旋钮27可以有效的阻止托盘1从前开口24滑出上料台2，同时，也便于将托盘1放入上料台2时将阻挡在导轨26入轨端的旋钮旋开。在优选的实施方式中，该旋钮可以采用电机控制，放料时电机驱动旋钮转开，放好后电机再驱动旋钮转回来继续挡住导轨26的入轨端。

如附图3、附图9、附图10所示，侧板21在靠近移载机构3的一侧设置有限位机构28，限位机构28包括：限位底座281、限位块282和限位舌283。通过限位机构28可以防止托盘1从后开口25中滑出。

限位块282与侧板21固定连接且开设有垂直于侧板21平面方向的通孔；通过从通孔伸出限位件可以方便限制侧板21的滑轨中的托盘1，避免托盘1从导轨26的端部滑出上料台2。

限位舌283的前端为形状与通孔形状匹配的舌片，后端为形状与通孔不匹配的舌底，舌片的长度大于通孔的长度；舌片的端部为二级阶梯结构，短阶为驱动部，驱动部的阶角设有倒角，长阶为闭锁部；舌片的长度打印通孔的长度使得舌片可以穿出通孔对相应的滑轨进行遮挡，同时不与通孔形状匹配的舌底无法穿过通孔，可以避免限位舌283从限位块282中滑出。且因为长阶与短阶一体相连的关系，当短阶受力缩回通孔内时，长阶也会缩回相应长度，从而控制导轨26在后开口25一侧的通断。

限位底座281的一侧与舌底间连接有弹性件且与限位块282固定连接，使舌片的端部贯穿通孔且闭锁部与导轨26的外延线相交。

通过限位底座281与限位块282的连接，使得限位舌283只能在限位块282有限制的腔体内沿通孔在弹性件的驱动下滑动，对滑轨的出口端进行遮挡或放开遮挡。具体实施中，移载机构3移动到相应高度的导轨26位置时，其圆弧工件333挤开限位舌283，该位置的导轨26呈开通状态，移载机构3可以通过其可水平伸缩的活动卡扣31将托盘1从上料台2中拉出。当移载机构3拉出托盘1后向定位平台8方向移动时，其圆弧工件333同时移开，限位舌283被弹性件重新推出将导轨26在后开口25的一端拦住。该处导轨26可以放入新的装置有需要处理的钢件的托盘1。

如附图5所示，在本实施例中个，移载机构3包括垂直驱动单元32和连接在垂直驱动单元32上的水平驱动单元33，水平驱动单元33还连接有活动卡扣31。

该垂直驱动单元32用于带动水平驱动单元33在垂直方向上的运动，使得水平驱动单元33上连接的活动卡扣31可以升降到上料台2中高度不同滑轨上。同时，水平驱动单元33驱动该活动卡扣31进行水平运动，即可进入上料台2卡住相应的托盘1上的牵引卡口11，反向驱动时即可将托盘1拉到水平驱动单元33上，使该托盘1及其上的钢件离开上料台2。

如附图5、、附图6所示，垂直驱动单元32包括垂直支撑架321、垂直滑轨322、滚珠丝杠和连接板；垂直支撑架321的高度大于侧板21的高度；垂直滑轨322沿垂直支撑架321的高度方向铺设；滚珠丝杠的伺服电机固定在垂直支撑架321上，滚珠丝杠的螺杆与垂直滑轨322平行设置；连接板与滚珠丝杠的轴承固定连接并与垂直滑轨322滑动连接，连接板还与水平驱动单元33固定连接。

垂直支撑架321的高度大于侧板21的高度可以使得上料台2中任何高度位置的托板都在垂直驱动单元32的行程范围内。伺服电机驱动螺杆转动时，轴承将螺杆的转动的方向的力矩转换为沿螺杆的长度方向的力矩，并在该力矩的作用下沿螺杆上升或下降，并带动连接板做垂直方向的运动，也同样带动了水平驱动单元33做垂直方向运动。

在其他实施例中，作为驱动部件的滚珠丝杠可以用其他丝杠或者气缸来替代。

在本实施例中，水平驱动单元33包括水平支撑架331、水平推拉气缸332；水平推拉气缸332的缸体固定连接在水平支撑架331远离上料台2的一端，水平推拉气缸332的活塞杆沿靠近或者远离上料台2的方向运动；活动卡扣31与活塞杆的端部固定连接；活动卡扣31包括卡扣主体311、光轴312和翘板313，翘板313通过光轴312与卡扣主体311活动连接；卡扣主体311设置有卡紧气缸3111和弹性件分别与翘板313一端的两相对面接触，使翘板313的另一端通过光轴312上下活动；翘板313的另一端指向上料台2且设置卡钩部；水平支撑架331靠近上料台2的一侧上设置有与限位舌283的驱动部相匹配的圆弧工件333。

当水平推拉气缸332充气时，其活塞杆远离气缸的缸体，则其上的活动卡扣31做水平运动远离水平推拉气缸332而靠近上料台2中的托盘1。活动卡扣31的翘板313一端被卡紧气缸3111推动时弹性件被挤压，同时翘板313绕光轴312运动，其上的卡钩部就可以钩住托盘1上的牵引卡口11，托盘1即随水平驱动单元33运动。当卡紧气缸3111放气是，弹性件复位，卡钩部放开托盘1。在另一种实施方式中，当需要将已经没有钢件的托盘1推入回收台4的空盘收纳区时，水平驱动单元33的活动卡扣31直接推动托盘1运动即可。

同时，在水平驱动单元33中，还可以设置用于压紧托盘1的压紧机构，以避免托盘1被拉入水平驱动单元33后，在其后的运动过程中抖动而导致其中钢件的位置散乱。该压紧机构可以为向托盘1施加推力使其固定的气缸或者丝杠等驱动部件。

需要指出的是，在水平驱动单元33运行前，移载机构3通过垂直驱动单元32牵引水平驱动单元33做垂直方向上的运动，其水平支撑架331上的圆弧工件333会在垂直运动时将同侧的限位舌283上对应的驱动部挤压回通孔内，使得限位舌283是闭锁部也同时回缩，放开了其闭锁的滑轨端部，使得滑轨上的托盘1可以被水平驱动单元33拉出上料台2。驱动部上下两端的倒角可以避免圆弧工件333被短阶卡住，影响移载机构3垂直运动的流畅性。

如附图7、附图8所示，备料装置还包括连接在上料台2上方的回收台4，回收台4包括：两块相对竖立的支撑板41，支撑板41的底边与上料台2的顶板23固定连接，支撑板41与侧板21相互平行；两块支撑板41的上半部两侧分别连接有挡板42，两块挡板42和两块支撑板41围成的上下贯通区域为空盘存放区；两块支撑板41下半部之间的空间为空盘收纳区；支撑板41在空盘存放区和空盘收纳区的界线上设置有至少两个单向限位卡411，单向限位卡411设置有只能向空盘存放区方向翻转的卡舌；顶板23在位于空盘收纳区的板面上固定设置有顶升气缸，顶升气缸的活塞杆端部设置有与托盘1的尺寸相匹配的顶升件。

上下贯通的存放区域下方通过单向限位卡411承载升入该区域的空的托盘1，托盘1被顶升气缸顶过单向限位卡411后，单向限位卡411的卡舌翻转会平放的姿态，顶升气缸即放气，顶升件下移，则托盘1被单向限位卡411的卡舌承载住。从下方升上来的托盘1一个个顶起上方的托盘1，工人即可从上方将空的托盘1取走，装好钢件后重新放回上料台2。

具体的，单向限位卡411的主体与支撑板41固定连接，其卡舌通过光轴与主体交接，且主体的底部限制卡舌向下转动，光轴上套设有扭簧限制卡舌想上转动。托盘1被顶升上来是，扭簧被压缩则卡舌上翻使得托盘1通过，托盘1通过后卡舌被扭簧的反作用力拉回水平位，作为空盘存放区域中托盘1的承载点。多个单向限位卡411采用同一高度设置在支撑板41上，以增加空盘存放区中托盘的存放稳定性。

如附图13所示，在本实施例中，备料装置还包括定位平台8和连接在定位平台8与移载机构之间的取料机构9；取料机构9包括；双轴移动支架和设置在双轴移动支架上的取料单元；双轴移动支架的纵轴移动长度大于定位平台8与移载机构之间的最大距离，所双轴移动支架的横轴长度大于移载机构的最大宽度。

通过该取料机构9，使得被拉出上料台2的托盘1中的钢件可以被逐一取出，并按定位平台8的放置需求放置在其上，以便于注塑模块5的上料部件(即三轴机械臂6)拾取，以完成上料操作。

取料单元的优选结构为可以控制吸放的吸盘或者机械夹取结构，取料单元采用与双轴移动之间可拆卸的连接结构以实现取料数量可以根据托盘1摆放规则和注塑模块5每次处理的钢件数目及类型来进行确定。注塑模块5处理钢件的数目和类型变更时，变更相应的取件单元、定位平台8、三轴机械臂6的拾取端以及托盘1即可实现匹配。避免了更换整条注塑生产线的麻烦。

如附图14所示，本发明还提供一种注塑机，包括注塑模块5；还包括如上的自动备料装置，以及连接在注塑模块5与自动备料装置间的三轴机械臂，三轴机械臂的行程范围包括注塑模块5和定位平台8所在的区域。

通过三轴机械臂6上的拾取端从定位平台8中拾取已经完成定位的钢件，该拾取端在机械臂的牵引下，将该钢件送入注塑模块5中进行处理。

需要指出的是，该三轴机械臂6的三轴指的是在水平面横向运动的x轴，在水平面纵向运动的y轴和垂直于水平面方向运动的z轴。三轴机械臂6通过在三轴方向上的运动牵引器拾取端实现三维运动，为注塑模块5上料。

在目前对五金件的内模注塑加工环产线中，本发明所要求保护的方案很好的解决了自动为注塑模块5进行备料的技术问题，避免了需要使用人工来进行搬运和摆放五金件这样重复的机械操作，提升了流水线的工作的效率，也降低了该产线的生产成本。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。