一种自动送料和取料设备的制作方法

本发明涉及输送工件的装置领域，尤其是一种自动送料和取料设备。

背景技术：

目前，现有的数控加工中心，其工件的装夹一般还需要用人手装料和取料，这样导致加工效率受到限制，加工效率低，而采用机械手进行装料和取料已经是行业的发展趋势，而机械手的结构已经发展成熟，机械手臂的动作已经很灵活。而如何配合机械手将储料的一侧和加工的一侧进行有效的配合，是摆在工程人员面前要解决的课题，本发明提供一种流水线式的链条式料道，供厂家选择。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，而本发明提供一种结构简单、合理的一种自动送料和取料设备，其具备自动定位功能，能够同时配合多个机械手和多个数控加工中心使用，构成连续式、多工位的工件输送，有效提高加工效率，以及应对特殊工件的加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动送料和取料设备，包括一条链条式料道以及多个两轴机械手臂，链条式料道包括沿长度方向延伸有的料道架，料道架底部安装有支撑脚，料道架上沿长度延伸方向安装有输送工件用的输送带，其特征是，所述料道架上间距式设置有两输送带，工件承接在两输送带上输送，两输送带之间构成贯通料道架上下部的中间通道；

料导架上沿长度方向设置有多个取料工位，每个取料工位由定位装置和提升装置组成，每个取料工位一侧设置有一个两轴机械手臂；

定位装置安装在料道架上部，包括两挡料模块和一个定位模块，两挡料模块之间构成预备提升区间，定位模块与相邻的挡料模块之间构成定位提升区间；

定位提升区间下方的料道架下部设置有提升装置，提升装置包括垂直延伸入中间通道内的提升杆，提升杆通过提升气缸和步进电机驱动，先后实现提升杆的上升和转动，使提升杆将工件提升后实现转动；

每个两轴机械手臂包括基座，所述基座顶端固定有沿X方向延伸的X轴支臂，X轴支臂顶面两侧沿长度方向延伸设置有两X轴导轨，两X轴导轨之间固定有X轴齿条，两X轴导轨上通过X轴滑块座设有X轴滑座，X轴滑座上垂直固定有X轴伺服电机，X轴伺服电机的输出轴穿过X轴滑座并连接有与X轴齿条啮合的X轴驱动齿轮；

X轴滑座上固定有Z轴固定座，Z轴固定座的一侧安装有Z轴滑块，Z轴固定座的另一侧水平安装有Z轴伺服电机，Z轴伺服电机的输出轴连接有Z轴驱动齿轮，Z轴滑块与Z轴驱动齿轮之间的X轴支臂外侧垂直设置有Z轴支臂，两侧沿垂直延伸方向设置有Z轴导轨和Z轴齿条，Z轴导轨与Z轴滑块滑动配合，Z轴齿条与Z轴驱动齿轮啮合；

Z轴支臂的底端转动连接有取料板，取料板并列设置有两个取料夹手，Z轴支臂上固定有取料翻转气缸，取料翻转气缸的伸缩杆与取料板的一侧连接。

采用该结构的料道，工件放置在两输送带上沿料道架的长度延伸方向输送，以其中一个取料工位为例，当工件一个贴着一个输送至两个挡料模块时，先将最前面的一个工件往前输送至定位提升区间，与定位模块触碰，后面的多个工件均被两个挡料模块分别挡住停留在预备提升区间，即使输送带在输送也不会向前移动，此时提升装置中的提升气缸驱动提升杆，将定位提升区间上的工件提升，到达指定高度后，通过步进电机旋转提升杆，使工件旋转移动的角度，当旋转指定的角度后，即可以通过已经准备工作的两轴机械手臂将提升杆上的工件抓取，继而放入数控加工中心上加工，后续的加工并不是本发明要求保护的内容，在次不在详述。当定位提升区间的工件被抓取后，提升杆下降复位，而预备提升区间上最前面的工件会被输送入定位提升区间内，重复提升和旋转的动作，而后面的工件被个挡料模块挡在预备提升区间上，如此循环配合动作，实现快速的输送工件，并与机械手配合，其加工效率高，自动化程度高，再配合多个取料工位的设置，有效降低人力成本。

而两个挡料模块的设置，其作用是，最前的一个工件会被输送入定位提升区间内被提升杆提升并旋转，而两个挡料模块形成的预备提升区间，用于将预备进入定位提升区间的工件进行定位，并与前后的工件分隔开，而排在后面的多个工件被靠后的一个挡料模块挡住定位，避免后面多个工件与预备提升区间发生干涉，使两挡料模块和一个定位模块形成不同的区域，并按照数控程序的设定，根据先后步骤进行送料，其结构简单、合理，为提高送料效率提供基础。

另外，两输送带呈间距式设置，形成适于提升杆穿过的中间通道，其结构巧妙，使整个结构更加紧凑。

采用该结构的机械手臂，通过设置X轴导轨和Z轴导轨，可以使取料板上的取料夹手实现X轴和Z轴方向的滑动，再通过取料翻转气缸对取料板实现翻转摆动，从而使取料夹手更方便地将料道架中提升杆上的工件抓取，并转移到对应的位置，其结构简单、合理，X轴伺服电机和Z轴伺服电机的控制，可以精准设定速度，而齿条与齿轮的传动配合，传动精度高，整体结构虽然采用直线运动，但结构组合巧妙，能够精确将工件由取料工位转移至数控加工工位，有效提高生产效率。

一个取料板上设置两个取料夹手，是为了方便在数控加工机床上完成取料和放料，有效提高加工效率。

本发明还可以采用以下技术措施解决：

料导架沿长度延伸方向的两端安装有两传动轴，每个传动轴间距式设置有两传动轮，每个输送带两端分别与两传动轴上对应的传动轮联接，其中一传动轴通过输送带驱动装置驱接；传动结构简单、合理，拆装维护方便；驱动装置可以是电机与减速机的组合，或者其他组合。

两挡料模块相邻设置，每个挡料模块包括挡料基座、挡料气缸以及挡料轮，挡料基座固定在料道架一侧，挡料气缸固定在挡料基座的一侧，挡料气缸上的伸缩杆连接有挡料连杆，挡料连杆的另一端往输送带方向延伸并连接有挡料轮；两挡料模块相邻并间距设置，通过挡料气缸，对工件实现挡料，在需要的时候阻挡工件前进，挡料轮可以相对挡料连杆自由转动，避免挡料连杆缩回后，让工件前进，即使工件触碰到挡料轮，也不会造成工件表面形成刮痕等，并让工件顺利前进。

两挡料模块之间的料道架上设置有第一检测器；起到位置检测作用，使系统获得相应的检测数据；并作出相应的指令。

定位模块包括定位基座、定位气缸以及定位轮，定位基座固定在料道架一侧，定位气缸固定在定位基座的一侧，定位气缸上的伸缩杆连接有定位连杆，定位连杆的另一端往输送带方向延伸并连接有定位轮；通过定位气缸的工作，实现工件的定位，使提升杆能够将准确地将工件提升。

定位模块与相邻的挡料模块之间的料道架上设置有第二检测器；起到位置检测作用，使系统获得相应的检测数据；并作出相应的指令。

定位模块与相邻的挡料模块之间设置有位置校对模块，包括位置校对基座、位置校对气缸以及第三检测器，位置校对基座固定在料道架一侧，位置校对气缸固定在位置校对基座上，位置校对气缸上的伸缩杆连接有位置校对连接头，位置校对连接头上安装有检测器支架，第三检测器安装在检测器支架上，对应工件上开设有与第三检测器对应的通孔；位置校对模块主要是针对工件被提升杆提升后，对步进电机输出的旋转角度进行控制的，具体是，工件上还需要开设孔或其他与第三检测器进行对应结构特征，当工件提升后通过步进电机进行旋转，当第三检测器与工件上的孔进行垂直对应时，第三检测器会输出信号使步进电机停止旋转，示意旋转已经到位，外设的机械手即可以随时抓取工件，其结构简单、合理、巧妙，完全实现自动化。

位置校对连接头上安装有两检测器支架，每个检测支架上安装有第三检测器；两个检测支架上的两个第三检测器，对应工件上需要开设两个孔与之对应，一对的组合能够使旋转精度更加准确。

提升装置还包括设置在料道架下部两侧的两提升导向柱，两提升导向柱的底端联接有提升基板，提升气缸固定在提升基板上，提升气缸的伸缩杆穿过提升基板联接有导向滑板，导向滑板两端与两提升导向柱导向连接，导向滑板上连接有电机连接板，步进电机垂直安装在电机连接板上，步进电机的输出轴连接有延伸入中间通道内的提升杆；通过提升气缸的驱动，使导向滑板将沿两提升导向柱向上提升，实现步进电机和提升杆的提升，当提升至指定高度后，通过步进电机对提升杆输出扭矩旋转，实现上述的抓取工件的步骤；两提升导向柱使提升结构稳定。

所述Z轴支臂的底端连接有取料基座，取料基座向下弯接有取料基座延伸板，取料基座延伸板上安装有连接套筒，取料板通过转动套筒套设在连接套筒上；转动套筒套设入连接套筒内，使取料板具备转动功能，在配合取料翻转气缸的驱动，能够快速实现取料板的翻转取料、放料。

取料板的一侧固定有气缸连接头，取料翻转气缸的伸缩杆与气缸连接头转动连接；结构连接简单，安装快速。

Z轴固定座的一侧上下式安装有两Z轴滑块；两个Z轴滑块使结构更加稳定。

Z轴固定座两侧设有延伸出X轴支臂外侧的两Z轴固定支板，Z轴支臂垂直设置在两Z轴固定支板之间，Z轴滑块和Z轴伺服电机分别固定在两Z轴固定支板上；空间布局合理、紧凑，两Z轴滑块设置为固定，Z轴导轨作升降滑动，从而实现取料板的Z轴上下升降。

基座顶端安装有支撑座，X轴支臂水平座设在支撑座顶面；支撑座具备延长段，可以更加支承X轴支臂，使结构受力更加合理，X轴滑座滑动更加稳定，滑动精度得到保证。

本发明的有益效果是：

（1）本发明一种自动送料和取料设备，链条式料道的结构简单、合理，能快速实现工件的输送，并与现有的机械手配合，将工件快速转移，而链条式（或流水式）的料道架，能够设置多个工位，有效提高工作效率，而通过提升装置，将工件提升并旋转至指定角度方便抓取，其结构紧凑，安装维护方便，送料精准。

（2）本发明一种自动送料和取料设备，两轴机械手臂的结构简单、合理，自动化程度高，通过设置X轴导轨和Z轴导轨，可以使取料板上的取料夹手实现X轴和Z轴方向的滑动，再通过取料翻转气缸对取料板实现翻转摆动，从而使取料夹手更方便地将料道架中提升杆上的工件抓取，并转移到对应的位置，其结构简单、合理，X轴伺服电机和Z轴伺服电机的控制，可以精准设定速度，而齿条与齿轮的传动配合，传动精度高，整体结构虽然采用直线运动，但结构组合巧妙，能够精确将工件由取料工位转移至数控加工工位，有效提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中链条式料道的结构示意图。

图3是本发明中链条式料道的俯视图。

图4是图2中F1的放大图。

图5是图2中F2的放大图。

图6是图3中F3的放大图。

图7是本发明中两轴机械手臂的结构示意图。

图8是本发明中两轴机械手臂的结构示意图。

图9是本发明中两轴机械手臂的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图9所示，一种自动送料和取料设备，包括一条链条式料道A以及多个两轴机械手臂C，链条式料道A包括沿长度方向延伸有的料道架A1，料道架A1底部安装有支撑脚A2，料道架A1上沿长度延伸方向安装有输送工件A3用的输送带A4，其特征是，所述料道架A1上间距式设置有两输送带A4，工件A3承接在两输送带A4上输送，两输送带A4之间构成贯通料道架A1上下部的中间通道A5；

料导架A1上沿长度方向设置有多个取料工位A6，每个取料工位A6由定位装置A7和提升装置A8组成，每个取料工位A6一侧对应设置有一个两轴机械手臂C；

定位装置A7安装在料道架A1上部，包括两挡料模块A701和一个定位模块A702，两挡料模块A701之间构成预备提升区间A703，定位模块A702与相邻的挡料模块A701之间构成定位提升区间A704；

定位提升区间A704下方的料道架A1下部设置有提升装置A8，提升装置A8包括垂直延伸入中间通道A5内的提升杆A801，提升杆A801通过提升气缸A802和步进电机A803驱动，先后实现提升杆A801的上升和转动，使提升杆A801将工件A3提升后实现转动；

每个两轴机械手臂C包括基座C1，所述基座C1顶端固定有沿X方向延伸的X轴支臂C2，X轴支臂C2顶面两侧沿长度方向延伸设置有两X轴导轨C3，两X轴导轨C3之间固定有X轴齿条C4，两X轴导轨C3上通过X轴滑块C5座设有X轴滑座C6，X轴滑座C6上垂直固定有X轴伺服电机C7，X轴伺服电机C7的输出轴穿过X轴滑座C6并连接有与X轴齿条C4啮合的X轴驱动齿轮C8；

X轴滑座C6上固定有Z轴固定座C9，Z轴固定座C9的一侧安装有Z轴滑块C10，Z轴固定座C9的另一侧水平安装有Z轴伺服电机C11，Z轴伺服电机C11的输出轴连接有Z轴驱动齿轮C12，Z轴滑块C10与Z轴驱动齿轮C12之间的X轴支臂C2外侧垂直设置有Z轴支臂C13，两侧沿垂直延伸方向设置有Z轴导轨C14和Z轴齿条C15，Z轴导轨C14与Z轴滑块C10滑动配合，Z轴齿条C15与Z轴驱动齿轮C12啮合；

Z轴支臂C13的底端转动连接有取料板C17，取料板C17并列设置有两个取料夹手C18，Z轴支臂C13上固定有取料翻转气缸C19，取料翻转气缸C19的伸缩杆与取料板C17的一侧连接。

采用该结构的链条式料道，工件A3放置在两输送带A4上沿料道架A1的长度延伸方向输送，以其中一个取料工位A6为例，当工件A3一个贴着一个输送至两个挡料模块A701时，先将最前面的一个工件A3往前输送至定位提升区间A704，与定位模块A702触碰，后面的多个工件A3均被两个挡料模块A701分别挡住，其中一个停留在预备提升区间A703，即使输送带A4在输送也不会向前移动，此时提升装置A8中的提升气缸A802驱动提升杆A801，将定位提升区间A704上的工件A3提升，到达指定高度后，通过步进电机A803旋转提升杆A801，使工件A3旋转移动的角度，当旋转指定的角度后，即可以通过两轴机械手臂上取料夹手C18将提升杆A801上的工件A3抓取，继而放入数控加工中心上加工，后续的加工并不是本发明要求保护的内容，再次不在详述。当定位提升区间A704的工件A3被取料夹手C18抓取后，提升杆A801下降复位，而预备提升区间A703上最前面的工件A3会被输送入定位提升区间A704内，重复提升和旋转的动作，而后面的工件A3被个挡料模块A701挡在预备提升区间A703上，如此循环配合动作，实现快速的输送工件，并与机械手配合，其加工效率高，自动化程度高，再配合多个取料工位的设置，有效降低人力成本。

而两个挡料模块A701的设置，其作用是，最前的一个工件A3会被输送入定位提升区间A704内被提升杆A801提升并旋转，而两个挡料模块A701形成的预备提升区间A703，用于将预备进入定位提升区间A704的工件A3进行定位，并与前后的工件分隔开，而排在后面的多个工件被靠后的一个挡料模块A701挡住定位，避免后面多个工件与预备提升区间A703发生干涉，使两挡料模块A701和一个定位模块A702形成不同的区域，并按照数控程序的设定，根据先后步骤进行送料，其结构简单、合理，为提高送料效率提供基础。

另外，两输送带A4呈间距式设置，形成适于提升杆A801穿过的中间通道A5，其结构巧妙，使整个结构更加紧凑。

采用该结构的两轴机械手臂，通过设置X轴导轨C3和Z轴导轨C14，可以使取料板C17上的取料夹手C18实现X轴和Z轴方向的滑动，再通过取料翻转气缸C19对取料板C17实现翻转摆动，从而使取料夹手C18更方便地将提升杆A801上的工件A3抓取，并转移到数控加工设备的位置，其结构简单、合理，X轴伺服电机C7和Z轴伺服电机C11的控制，可以精准设定速度，而齿条与齿轮的传动配合，传动精度高，整体结构虽然采用直线运动，但结构组合巧妙，能够精确将工件A3由取料工位A6转移至数控加工工位，有效提高生产效率。

一个取料板C17上设置两个取料夹手C18，是为了方便在数控加工机床上完成取料和放料，有效提高加工效率。

作为本实施例的更具体实施方案：

料导架A1沿长度延伸方向的两端安装有两传动轴A9，每个传动轴A9间距式设置有两传动轮A10，每个输送带A4两端分别与两传动轴A9上对应的传动轮A10联接，其中一传动轴A9通过输送带驱动装置A11驱接；传动结构简单、合理，拆装维护方便；驱动装置A11可以是电机与减速机的组合，或者其他组合。

两挡料模块A701相邻设置，每个挡料模块A701包括挡料基座A701-1、挡料气缸A701-2以及挡料轮A701-3，挡料基座A701-1固定在料道架A1一侧，挡料气缸A701-2固定在挡料基座A701-1的一侧，挡料气缸A701-2上的伸缩杆连接有挡料连杆A701-4，挡料连杆A701-4的另一端往输送带方向延伸并连接有挡料轮A703；两挡料模块A701相邻并间距设置，通过挡料气缸A701-2，对工件A3实现挡料，在需要的时候阻挡工件A3前进，挡料轮A701-3可以相对挡料连杆A701-4自由转动，避免挡料连杆A701-4缩回后，让工件A3前进，即使工件A3触碰到挡料轮701-3，也不会造成工件A3表面形成刮痕等，并让工件A3顺利前进。

两挡料模块A701之间的料道架A1上设置有第一检测器A12；起到位置检测作用，使系统获得相应的检测数据；并作出相应的指令。

定位模块A702包括定位基座A702-1、定位气缸A702-2以及定位轮A702-3，定位基座A702-1固定在料道架A1一侧，定位气缸A702-2固定在定位基座A702-1的一侧，定位气缸A702-2上的伸缩杆连接有定位连杆A702-4，定位连杆A702-4的另一端往输送带方向延伸并连接有定位轮A702-3；通过定位气缸A702-2的工作，实现工件A3的定位，使提升杆A801能够将准确地将工件A3提升。

定位模块A702与相邻的挡料模块A701之间的料道架上设置有第二检测器A13；起到位置检测作用，使系统获得相应的检测数据；并作出相应的指令。

定位模块A702与相邻的挡料模块A701之间设置有位置校对模块A705，包括位置校对基座A705-1、位置校对气缸A705-2以及第三检测器A705-3，位置校对基座A705-1固定在料道架A1一侧，位置校对气缸A705-2固定在位置校对基座A705-1上，位置校对气缸A705-2上的伸缩杆连接有位置校对连接头A705-4，位置校对连接头A705-4上安装有检测器支架A705-5，第三检测器A705-3安装在检测器支架A705-5上，对应工件A3上开设有与第三检测器A705-3对应的通孔A301；位置校对模块A705主要是针对工件A3被提升杆A801提升后，对步进电机A803输出的旋转角度进行控制的，具体是，工件A3上还需要开设孔或其他与第三检测器进行对应结构特征，当工件A3提升后通过步进电机A803进行旋转，当第三检测器A705-3与工件A3上的孔进行垂直对应时，第三检测器A705-3会输出信号使步进电机A803停止旋转，示意旋转已经到位，外设的机械手即可以随时抓取工件，其结构简单、合理、巧妙，完全实现自动化。

位置校对连接头A705-4上安装有两检测器支架A705-5，每个检测支架A705-5上安装有第三检测器A705-3；两个检测支架A705-5上的两个第三检测器A705-3，对应工件A3上需要开设两个孔与之对应，一对的组合能够使旋转精度更加准确。

提升装置A8还包括设置在料道架A1下部两侧的两提升导向柱A804，两提升导向柱A804的底端联接有提升基板A805，提升气缸A802固定在提升基板A805上，提升气缸A802的伸缩杆穿过提升基板A805联接有导向滑板A806，导向滑板A806两端与两提升导向柱A804导向连接，导向滑板A806上连接有电机连接板A807，步进电机A803垂直安装在电机连接板A807上，步进电机A803的输出轴连接有延伸入中间通道A5内的提升杆A801；通过提升气缸A802的驱动，使导向滑板A806将沿两提升导向柱A804向上提升，实现步进电机A803和提升杆801的提升，当提升至指定高度后，通过步进电机A803对提升杆A801输出扭矩旋转，使外设的机械手实现上述的抓取工件A3的步骤；两提升导向柱A804使提升结构稳定。

所述Z轴支臂C13的底端连接有取料基座C20，取料基座C20向下弯接有取料基座延伸板C21，取料基座延伸板C21上安装有连接套筒C22，取料板C17通过转动套筒C23套设在连接套筒C22上；转动套筒C23套设入连接套筒C22内，使取料板C17具备转动功能，在配合取料翻转气缸C19的驱动，能够快速实现取料板C17的翻转取料、放料。

取料板C17的一侧固定有气缸连接头C24，取料翻转气缸C19的伸缩杆与气缸连接头C24转动连接；结构连接简单，安装快速。

Z轴固定座C9的一侧上下式安装有两Z轴滑块C10；两个Z轴滑块C10使结构更加稳定。

Z轴固定座C9两侧设有延伸出X轴支臂C2外侧的两Z轴固定支板C901，Z轴支臂C13垂直设置在两Z轴固定支板C901之间，Z轴滑块C10和Z轴伺服电机C11分别固定在两Z轴固定支板C901上；空间布局合理、紧凑，两Z轴滑块C10设置为固定，Z轴导轨C14作升降滑动，从而实现取料板C17沿Z轴上下升降。

基座C1顶端安装有支撑座C25，X轴支臂C2水平座设在支撑座C25顶面；支撑座C25具备延长段，可以更加支承X轴支臂X2，使结构受力更加合理，X轴滑座C6滑动更加稳定，滑动精度得到保证。

以上所述的具体实施例，仅为本发明较佳的实施例而已，举凡依本发明申请专利范围所做的等同设计，均应为本发明的技术所涵盖。