1.本发明涉及金属粉末制备技术领域，尤其涉及一种用于惰性气体保护空间的自动上下料装置。
背景技术：2.难熔金属粉末材料在3d打印、热喷涂等领域都有广泛的应用，如航天航空重要零部件，医疗器械，工业模具等，无论从科技或是经济发展的角度来看，难熔金属粉末材料制备的重要性巨大。
3.在难熔金属粉末材料制备时，需要在惰性气体环境中进行操作，而手套箱是目前通用的技术手段。
4.在手套箱内对金属粉末进行加工时，通过加热炉处理后的物料装载在容器内并输送至手套箱，技术人员需要通过人手伸入手套箱的橡胶手套内，对容器内的物料进行下料，下完物料后又需要人工上新的物料，上完料后从手套箱输送至加热炉。
5.现有的，手套箱可连接投料站，对加热炉处理后的物料的装卸时，人工通过橡胶手套在手套箱内将进入手套箱的容器拖拉至预设位置，然后对容器内的物料进行卸料，卸料后再通过与手套箱连接的投料站加料，加料后的容器再通过人工推动至容器进入手套箱的初始位置，以完成手套箱内对容器内物料的装卸操作。
6.由于橡胶手套的位置、固定，不同的操作人员的肩宽、手臂长度均不同，就导致在手套箱内进行物料的装卸过程中，对容器的推拉、翻转倾倒物料都存在操作不便捷，导致整个过程中操作人员的劳动强度较大，进而使得整个金属粉末的生产效率低下。
技术实现要素：7.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于惰性气体保护空间的自动上下料装置，解决了现有技术中对在手套箱内对加热炉处理后的物料的装卸操作不便捷的问题。
8.根据本发明的实施例，提供了一种用于惰性气体保护空间的自动上下料装置，包括：
9.机架，所述机架上设有可沿x向往复移动的安装座；
10.搬运机械手，所述搬运机械手设置在安装座上并可沿z向往复移动，所述搬运机械手包括距离可变并配合使用的两夹持件，两夹持件分别通过旋转机构驱动并同时正转或反转；
11.至少一个料盘，所述料盘用于承载物料并能通过两夹持件夹持且随两夹持件正转或反转；
12.水平滚轮平台，所述水平滚轮平台用于放置料盘并与搬运机械手可拆卸连接。
13.进一步，所述料盘包括多组，每组料盘均包括上下堆叠的多个，
14.每个料盘均设有对称向外延伸与两夹持件配合使用的两耳朵，且所述料盘的上表
面设有向上凸设的定位销，所述料盘下底部设有定位孔，相邻的两料盘的定位销与定位孔插接；
15.所述机架上还设有用于暂存待周转的多个料盘的缓存平台。
16.进一步，两夹持件分别通过两移动机构驱动变距离设置，且所述移动机构与对应的旋转机构配合使用，
17.所述旋转机构包括相互啮合的转动齿轮与限位齿轮及与转动齿轮同轴设置的旋转电机，所述限位齿轮的一侧与夹持件固定，所述旋转电机与移动机构固定，
18.所述移动机构包括滑动座及滑动座上固定的上移动电缸，所述滑动座沿z向与安装座滑动连接并与旋转电机固定，所述移动电缸的活塞杆设置在限位齿轮另一侧并与限位齿轮同轴转动连接。
19.进一步，所述夹持件开设有与耳朵插接的夹持凹槽。
20.进一步，所述安装座包括门型的移动平台，两滑动座通过连接杆连接，且两滑动座分别设置在所述移动平台的两竖直段上沿z向滑动设置，所述移动平台的水平段在机架上沿x向往复滑动。
21.进一步，所述机架包括间隔布设的两支架；
22.每个支架均包括沿x向延伸的安装杆用于支撑安装杆的承重座，且两安装杆上设有配合使用的水平移动组件，所述移动平台与水平移动组件连接并通过水平移动组件控制沿x向启停。
23.进一步，所述水平移动组件包括设置在其中一个安装杆上的x向导轨、与x向导轨滑动连接的安装板及设置另一个安装杆上的第一电机驱动模组，所述移动平台与安装板、第一电机驱动模组固定。
24.进一步，所述移动平台的两竖直段上设有配合使用的垂直移动组件，两滑动座均与垂直移动组件连接并通过垂直移动组件控制沿z向启停；
25.所述垂直移动组件包括设置在其中一竖直段上的z向导轨、与z向导轨滑动连接的滑动板及设置另一竖直段上的第二电机驱动模组，两滑动座分别与滑动板、第二电机驱动模组固定。
26.进一步，所述水平滚轮平台与搬运机械手通过连接组件可拆卸连接，
27.所述连接组件包括分别与搬运机械手、水平滚轮平台固定的两连接块及与两连接块可拆连接的推拉杆，
28.其中，所述连接块成通槽结构，且所述连接块的任意侧壁与搬运机械手或水平滚轮平台固定，所述连接块另一侧壁朝向另一连接块设置并开设有连接缺口，所述通槽结构与连接缺口构成t型的卡设槽，
29.所述推拉杆两端均设有连接头，所述连接头与推拉杆构成t型的卡设部，且所述卡设部与卡设槽插接。
30.进一步，所述水平滚轮平台下方设有辅助水平滚轮平台移动的小推车，且所述水平滚轮平台通过抽插设置的t型插销与小推车可拆卸连接；
31.所述小推车与机架固定并设有多个导向滚轮组，每个导向滚轮均包括沿y向设置的导向轴与导向轴上同轴并转动设置的多个滚动轮。
32.本发明的原理：
33.1、装有处理后物料的料盘放置在水平滚轮平台上，所述搬运机械手与水平滚轮平台连接并在安装座的作用下沿x向将水平滚轮平台移动至机架的预设工位，所述搬运机械手与水平滚轮平台解锁；
34.2、搬运机械手沿x向、沿z向移动，使得两夹持件移动至料盘位置，两夹持件距离改变用于夹持料盘；
35.3、搬运机械手沿x向移动将料盘移动至机架的下料工位，两夹持件在旋转机构的作用下带动料盘翻转卸料后并复位；
36.4、搬运机械手沿x向移动将料盘移动至机架的上料工位并完成处理前(待处理)物料的上料；
37.5、搬运机械手沿x向反向移动将料盘移动至水平滚轮平台上方；
38.6、搬运机械手沿z向反向移动，将料盘移动放在水平滚轮平台上，两夹持件距离改变与料盘分开；
39.7、搬运机械手沿x向、沿z向移动，使得其处于与水平滚轮平台可连接位置；
40.8、搬运机械手与水平滚轮平台连接并沿x向反向移动将水平滚轮平台推送至初始位置。
41.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
42.传统手套箱都是通过人手伸入橡胶手套实现惰性气体保护空间的对装载物料的容器的推拉、装卸操作，搬运机械手能在安装座的帮助下实现在x向的移动，同时，搬运机械手又能在安装座上沿z向移动，进而使得夹持件能在空间范围内实现x、z向的随意移动，便于定位料盘并对料盘实现夹持、分离、翻转、复位能功能；而搬运机械手与水平滚轮平台的可拆卸连接，以及搬运机械手可沿x向移动的作用，又能实现对料盘的推拉操作；从而实现了本装置在惰性气体保护空间内的自动上下料的操作，使得手套箱内的操作更加便捷，降低了操作人员的劳动强度，提高了金属粉末制备过程中的生产效率。
附图说明
43.图1为本发明实施例1中的结构俯视图；
44.图2为本发明实施例1中(未设置推拉杆)的结构示意图；
45.图3为本发明实施例2中的结构俯视图；
46.图4为本发明实施例2中的结构示意图；
47.图5为本发明实施例2中(缓存平台设置了多组料盘)的结构俯视图；
48.图6为本发明实施例2中(缓存平台设置了多组料盘)的结构示意图；
49.图7为本发明搬运机械手与移动平台、垂直移动组件配合安装的结构示意图；
50.图8为图7中另一视角的结构示意图；
51.图9为本发明夹持件与旋转机构、移动机构配合安装的结构示意图；
52.图10为本发明连接块的结构示意图；
53.图11为本发明小推车、水平滚轮平台及两推拉杆配合安装示意图；
54.图12为本发明小推车、水平滚轮平台配合设置的结构示意图；
55.图13为本发明料盘的结构示意图；
56.图14为本发明料盘的结构仰视图；
57.图15为本发明定位块的结构示意图。
58.上述附图中：1、料盘；1-1、耳朵；1-2、定位销；1-3、定位块；1-4、定位孔；2、搬运机械手；2-1、滑动座；2-11、安装部；2-12、连接部；2-2、夹持件；2-3、限位齿轮；2-4、转动齿轮；2-5、连接杆；2-6、旋转电机；2-7、移动电缸；2-21、夹持凹槽；3-1、第二电机驱动模组；3-2、滑动板；3-3、z向导轨；4、水平移动组件；4-1、x向导轨；4-2、安装板；4-3、第一电机驱动模组；5、支架；5-1、安装杆；5-2、承重座；6、小推车；6-1、安装底座；6-2、导向滚轮组；6-3、t型插销；6-21、导向轴；6-22、滚动轮；7-1、下料工位；7-2、处理前物料工位；7-3、处理后物料工位；7-4、上料工位；7-5、缓存平台；7-6、限位插销；8、水平滚轮平台；8-1、定位插销；9、移动平台；10、推拉杆；10-1、连接头；11、连接块；11-1、连接缺口；11-2、通槽结构。
具体实施方式
59.下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
60.实施例1
61.如图1、2所示，本发明实施例提出了一种用于惰性气体保护空间的自动上下料装置，包括机架、搬运机械手2、至少一个料盘1及水平滚轮平台8。机架上设有可x向往复移动的安装座，搬运机械手2设置在安装座上并能沿z向往复移动，机架的设置便于搬运机械手2在空气内在x向与z向的随意移动，可模仿人工操作时对装载有物料的容器的推拉。而为了使搬运机械手2实现对容器的翻转动作，所述搬运机械手2包括距离可变并配合使用的两夹持件2-2，两夹持件2-2分别通过旋转机构驱动并同时正转或反转。同时，为了配合两夹持件2-2的使用，用于承载物料的料盘1至少为一个并能通过两夹持件2-2夹持且随夹持件2-2正转或反转。而为了便于料盘1能在搬运机械手2的作用下实现推拉移动，料盘1放置在水平滚轮平台8上，水平滚轮平台8与搬运机械手2可拆卸连接则能实现，水平滚轮平台8与搬运机械手2连接时，搬运机械手2沿x向移动就能实现对料盘1的推拉，而搬运机械手2的两夹持件2-2能对料盘1进行夹持，夹持后的料盘1在旋转机构的作用下能实现翻转卸料，卸料后的料盘1能在手套箱自带的投料站实现上料，上料后的料盘1又能在搬运机械手2的作用下移动并放置在水平滚轮平台8上，搬运机械手2再推动水平滚轮平台8即可将装料后的料盘1移动至进料工位，完成对料盘1内处理后物料的卸料，以及将待处理物料的上料操作。
62.如图1、2所示，为实现安装座在机架上沿x向的往复移动，也便于搬运机械手2的安装，所述安装座包括门型的移动平台9，搬运机械手2与移动平台9连接。所述机架包括间隔布设的两支架5，每个支架5均包括沿x向延伸的安装杆5-1用于支撑安装杆5-1的承重座5-2，且两安装杆5-1上设有配合使用的水平移动组件4，所述移动平台9与水平移动组件4连接并通过水平移动组件4控制沿x向启停。所述水平移动组件4包括设置在其中一个安装杆5-1上的x向导轨4-1、与x向导轨4-1滑动连接的安装板4-2及设置另一个安装杆5-1上的第一电机驱动模组4-3，所述移动平台9与安装板4-2、第一电机驱动模组4-3固定。
63.第一电机驱动模组4-3等同于现有的直线电机模具或旋转电机2-6模组，是机动化机械设计过程中较为常用的用于驱动部件直线运动的器件，例如专利号为cn211606304u、名称为一种可靠性强的驱动模组或专利号为cn215945851u、名称为一种驱动模组的专利中，记载的技术，通过电机模组实现部件(安装座)的直线运动(x向运行)。同时，第一电机驱动模组4-3可通过编程实现自动化控制，通过控制器或者单片机即可实现移动平台9在可控
范围内在x向任意位置的启停，进而实现对移动平台9上搭载的搬运机械手2在x向的随意移动。
64.如图7、8所示，为实现搬运机械手2在z向的任意启停，所述移动平台9的两竖直段上设有配合使用的垂直移动组件，所述垂直移动组件包括设置在其中一竖直段上的z向导轨3-3、与z向导轨3-3滑动连接的滑动板3-2及设置另一竖直段上的第二电机驱动模组3-1，搬运机械手2与滑动板3-2、第二电机驱动模组3-1固定。垂直移动组件的结构与水平移动组件4的结构类似，是自动化设备设计过程中常用的能实现部件直线往复运动的器件，垂直移动组件的存在，能使得搬运机械手2在可控范围内沿z向任意位置的启停，便于实现搬运机械手2与料盘1的夹持、翻转及与水平滚轮平台8的可拆卸连接。
65.如图7、8、9所示，为了实现搬运机械手2对料盘1实现夹持、翻转的作用，搬运机械手2上的两夹持件2-2分别通过两移动机构驱动变距离设置，且所述移动机构与对应的旋转机构配合使用，所述旋转机构包括相互啮合的转动齿轮2-4与限位齿轮2-3及与转动齿轮2-4同轴设置的旋转电机2-6，所述限位齿轮2-3的一侧与夹持件2-2固定，所述旋转电机2-6与移动机构固定，所述移动机构包括滑动座2-1及滑动座2-1上固定的上移动电缸2-7，所述滑动座2-1沿z向与安装座滑动连接并与旋转电机2-6固定，所述移动电缸2-7的活塞杆设置在限位齿轮2-3另一侧并与限位齿轮2-3同轴转动连接。为方便滑动座2-1与垂直移动组件的连接，以及方便移动机构与旋转机构的安装，滑动座2-1包括相互连接的安装部2-11与连接部2-12，移动电缸2-7、旋转电机2-6均固定在安装部2-11上，连接部2-12用于连接安装部2-11与滑动板3-2或第二电机驱动模组3-1。
66.则使用时，限位齿轮2-3能在转动齿轮2-4的啮合下进行限位，既是转动齿轮2-4不转动则限位齿轮2-3不转动，而限位齿轮2-3与转动齿轮2-4有一定的齿厚，在限位齿轮2-3在移动电缸2-7的作用下移动也可以与转动齿轮2-4啮合，因此限位齿轮2-3既能在移动电缸2-7的作用下移动，又能在转动的转动齿轮2-4的作用下转动，实现两夹持件2-2的变距离设置以及同时翻转与复位。两夹持件2-2可以在旋转电机2-6的带动下旋转180
°
或旋转一周，两夹持件2-2的旋转角度根据料盘1的深度确定，以便将料盘1中的物料完成翻转卸料。
67.为了使搬运机械手2能在移动平台9上沿z向滑动，两滑动座2-1通过连接杆2-5连接并分别与滑动板3-2、第二电机驱动模组3-1连接，进而实现整个搬运机械手2在移动平台9上沿z向的移动。
68.如图7、8所示，两夹持件2-2相对设置并配合使用，为方便搬运机械手2沿x向的移动，并且不影响其他部件在空间内的布局，两夹持件2-2沿y向相对布设。
69.则搬运机械手2对料盘1的夹持与翻转时：搬运机械手2在水平移动组件4与垂直移动组件的作用下移动至料盘1处；两移动电缸2-7同时工作带动两夹持件2-2相对移动对料盘1进行夹持；夹持有料盘1的搬运机械手2在水平移动组件4与垂直移动组件的作用下移动至下料工位7-1；两旋转电机2-6同时工作带动两夹持件2-2同时翻转实现料盘1的卸料，两旋转电机2-6再同时反向转动就能实现夹持件2-2翻转后的复位，完成料盘1的卸料；搬运机械手2夹持卸料后的料盘1在水平移动组件4与垂直移动组件的作用下移动至上料工位7-4，通过手套箱连接的投料站进行自动上料，进而完成料盘1的上料操作；上料完成的料盘1在移动的机械手的作用下可移动至水平滚轮平台8上，完成对料盘1的卸料、上料操作。
70.如图13、14所示，为了使料盘1与夹持件2-2的配合更加稳固有效，在所述料盘1均
3插接使水平滚轮平台8与小推车6锁紧；
80.4、搬运机械手2在水平移动组件4的作用下沿x向反向移动至料盘1位置，并在垂直移动组件的作用下沿z向(向上)移动，使两夹持件2-2与料盘1的两耳朵1-1位置匹配，搬运机械手2上的两移动电缸2-7同时工作，使两夹持件2-2相对移动使两夹持凹槽2-21与两耳朵1-1套设对料盘1夹持；
81.5、搬运机械手2在水平移动组件4的作用下沿x向移动将夹持的料盘1移动至机架的下料工位7-1；
82.6、搬运机械手2的两旋转机构同时工作带动两夹持件2-2与料盘1翻转(180
°
)，完成料盘1的卸料后并复位(水平状态)；
83.7、夹持有复位后的料盘1的搬运机械手2在水平移动组件4的作用下沿x向移动将料盘1移动至机架的上料工位7-4，手套箱的投料站自动下料，完成料盘1上处理前(待处理)物料的上料操作；
84.8、夹持有上料后的料盘1的搬运机械手2在水平移动组件4的沿x向反向移动将料盘1移动至水平滚轮平台8上方；
85.9、搬运机械手2在垂直移动组件的作用下沿z向反向移动(向下)将料盘1放置在平滚轮平台并与平滚轮平台上的定位插销8-1插接定位；
86.10、搬运机械手2的两夹持件2-2在移动电缸2-7的作用下距离增大与料盘1的两耳朵1-1分离；
87.11、搬运机械手2在水平移动组件4与垂直移动组件的作用下移动至可与水平滚轮平台8连接的位置，人工将两推拉杆10设置在预设位置将水平滚轮平台8与搬运机械手2连接；
88.12、人工将t型插销6-3拔出，使水平滚轮平台8与小推车6解锁；
89.13、搬运机械手2在水平组件的作用下沿x向反向移动将水平滚轮平台8推送至初始位置，完成惰性气体保护空间内的自动上下料操作。
90.综上，传统手套箱都是通过人手伸入橡胶手套实现惰性气体保护空间的对装载物料的容器的推拉、装卸操作，搬运机械手2能在安装座的帮助下实现在x向的移动，同时，搬运机械手2又能在安装座上沿z向移动，进而使得夹持件2-2能在空间范围内实现x、z向的随意移动，便于定位料盘1并对料盘1实现夹持、分离、翻转、复位能功能；而搬运机械手2与水平滚轮平台8的可拆卸连接，以及搬运机械手2可沿x向移动的作用，又能实现对料盘1的推拉操作；从而实现了本实施例的装置在惰性气体保护空间内的自动上下料的操作，使得手套箱内的操作更加便捷，降低了操作人员的劳动强度，提高了金属粉末制备过程中的生产效率。
91.实施例2
92.在实际使用过程中，料盘1的数量通常不为一个，为使本装置的装卸物料的质量更多，同时也为使手套箱内的卸料操作时间更能匹配加热炉的工作周期，以便提高加热炉的利用效率。
93.本实施例中，如图3-6所示，所述料盘1包括多组，每组料盘1均包括上下堆叠的多个。如图13-15所示，所述料盘1的上表面设有向上凸设的定位销1-2，所述料盘1下底部设有至少一个定位孔1-4，相邻的两料盘1的定位销1-2与定位孔1-4插接。料盘1通过定位销1-2
与定位孔1-4的配合进行定位，定位精度高，可实现料盘1的多层码垛。为方便定位销1-2与定位孔1-4的设置，在料盘1的四个边角处设有7字型的定位块1-3，定位销1-2与定位孔1-4均设置在对应的定位块1-3上。
94.如图3-6所示，为使本实施例中的多组料盘1的装卸、码垛更加顺畅，同时也为配合加热炉使用。在机架的两支架5之间并位于下料工位7-1与上料工位7-4之间设有用于暂存带周转的料盘1的缓存平台7-5，该缓存平台7-5分为了处理前物料工位7-2与处理后物料工位7-3，本实施例中的上料工位7-4也位于缓存平台7-5上方。
95.为方便处理前物料工位7-2与处理后物料工位7-3能对料盘1进行定位，方便多个料盘1的码垛，在处理前物料工位7-2与处理后物料工位7-3上均设有可对料盘1(最下方放置位置)进行定位的多个限位插销7-6，限位插销7-6与定位孔1-4插接配合。而处理前物料工位7-2与处理后物料工位7-3上分别设有可供两组料盘1并排的放置空间，每组料盘1均为从上到下依次堆叠的多个。
96.则本实施例的操作原理：
97.1、首先，设置在处理前物料工位7-2的两组料盘1的每个料盘1内均已经装载好待处理的物料，处理后物料工位7-3上未放置料盘1；
98.2、从加热炉导出的两组料盘1如图所示的位置堆叠在水平滚轮平台8上；
99.3、此时，参照实施例1中步骤1-3的操作完成搬运机械手2对水平滚轮平台8上两组料盘1的移动，以及水平滚轮平台8与小推车6的锁紧；
100.4、搬运机械手2在水平移动组件4与垂直移动组件的作用下将水平滚轮平台8上最上层料盘1通过夹持后，移动至处理后物料工位7-3并松开对料盘1的夹持将料盘1放置在处理后物料工位7-3；
101.5、参照步骤4如此反复，将水平滚轮平台8的两组料盘1依次移动至处理后物料工位7-3进行码垛；
102.6、对水平滚轮平台8的料盘1全部卸料后，搬运机械手2将处理前物料工位7-2的两组料盘1依次夹持、移动、并放置在水平滚轮平台8，如此反复将处理前物料工位7-2的两组料盘1全部移动至水平滚轮平台8上并完成码垛；
103.7、此时，参照实施例1中步骤11-13将水平滚轮平台8推动至初始位置，完成对装载了物料的料盘1朝向加热炉的进料操作；
104.8、然后，将两推拉杆10取下，将搬运机械手2与水平滚轮平台8解锁，搬运机械手2在水平移动组件4与垂直移动组件的作用下移动至处理后物料工位7-3最上方的料盘1的位置；
105.9、此时，参照实施例1中步骤5-7对处理后物料工位7-3最上方的料盘1实现翻转卸料与投料站自动上料的操作；
106.10、将完成上料的料盘1在搬运机械手2的作用下移动至处理前物料工位7-2，两夹持件2-2松开料盘1的夹持，将装有物料的料盘1放置在处理前物料工位7-2；
107.11、循环步骤9、10将处理后物料工位7-3上的两组料盘1依次完成移动、卸料、上料、移动至处理前物料工位7-2码垛的操作，以完成本实施例中的一个循环操作。
108.综上，本实施例中设置的多组料盘1以及处理前物料工位7-2、处理后物料工位7-3的设置，更能匹配加热炉使用，能对批量物料进行装卸物料的目的，同时还能利用加热炉的
工作时间差先将装好待处理物料的两组料盘1送入加热炉，再对暂存在手套箱内的料盘1进行单个依次卸料、装料的操作，节约了在手套箱内部装卸料完成后再输送至加热炉的周期，提高了加热炉的利用效率。
109.值得注意的是：第一电机驱动模组4-3、第二电机驱动模组3-1、移动电缸2-7(伺服电缸)、旋转电机2-6(伺服电机)均可采用编程控制，通过控制单元(plc、单片机等)实现上述实施例1或实施例2中的操作步骤。
110.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。