用于板材上下料的摆动架和装置及加工中心和上下料方法与流程

本发明涉及板材加工设备，更具体地说是指一种用于板材上下料的摆动架和装置及加工中心和上下料方法。

背景技术

在板材加工的设备中，板材上料下料装置在整个设备中尤为关键，板材的上料下料不准确、不可靠会影响着板材的加工质量，影响设备的自动化。

中国专利《板材上下料装置及手机玻璃加工中心》(申请号cn201520396790.x，申请日2015.06.10)公开了板材上下料装置，包括：用于将板材竖立排列放置且待加工板材与已加工板材共用的料槽，具有转动杆的转动机构，用于承载转动机构在板材排列方向和上下方向运动的第一驱动机构，及安装在所述转动杆上的转动块，转动块的前后两侧均安装有用于取放板材的取放部，转动机构安装在第一驱动机构上且转动块位于料槽上方，位于板材排列方向上设有用于对板材做进一步处理的加工台。

上述专利存在诸多缺陷，转动杆的强度不佳，快速移动中，容易产生晃动。转动块采用轴孔配合固定于转动杆时，安装时没有定位基础。且转动块上联接的气管，没有地方收纳。转动块为实心结构，不易于安装真空吸嘴，且会增加重量。采用伺服电机作为转动机构，采购成本高，出现故障时，维护成本高。吸嘴并不需要连续的旋转，可以想出更为实用且不易损坏的动力源。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于板材上下料的摆动架和装置及加工中心和上下料方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于板材上下料的摆动架，所述的摆动架旋转联接于安装座，包括与安装座旋转联接的摆动轴，及设于摆动轴一端的两块摆动板；所述摆动板朝外侧至少设有一组用于吸取板材的吸具；所述摆动轴的另一端与摆动动力源传动联接。其中，优选的方案为：二个摆动板呈对称设置，摆动轴的轴线为二个摆动板的对称轴。

其进一步技术方案为：所述吸具为用于吸取光洁表面板材的真空吸嘴或用于吸取导磁板材的电磁型吸盘。

其进一步技术方案为：所述摆动板设有沿轴向延伸的长形安装孔，所述吸具固定于长形安装孔内；所述摆动板之间设有间隙，用于安装真空吸嘴及其导管，或电磁吸盘及其导线。

其进一步技术方案为：所述摆动动力源为与安装座固定联接的电机、摆动气缸或摆动油缸；所述的电机、摆动气缸或摆动油缸设有与摆动轴传动联接的输出轴。

本发明一种摆动式板材上下料装置，包括用于将板材竖立排列放置且待加工板材与已加工板材共用的料槽，设于料槽一侧的水平滑座，与水平滑座滑动联接的水平滑台，及用于驱动水平滑台沿进料方向移动的水平动力机构；所述水平滑台设有升降滑轨，与升降滑轨滑动联接的安装座，及用于驱动安装座上下移动的升降动力机构；

所述安装座上设有上述的摆动架；

或者，所述安装座上设有转动杆，及安装在所述转动杆上的转动块，转动块的前后两侧均安装有用于取放板材的取放部(如cn201520396790.x号专利文献一样的的转动杆和转动块结构)。

其进一步技术方案为：所述摆动轴远于摆动板的一端设有延伸部；所述延伸部设有四个单向齿轮齿条组的单向齿轮；所述水平滑台远于摆动板的一侧设有安装架，所述的安装架设有单向齿轮齿条组的齿条；所述安装座相对于水平滑台的上下运动，构成单向齿轮与齿条的相对运动，通过延伸部以驱动摆动板往复翻转，以实现板材的上料和下料。

其进一步技术方案为：所述料槽近于加工位置的一端为待加工料位，远于加工位置的另一端为已加工料位；所述单向齿轮齿条组包括分别间隔设置于延伸部的第一单向齿轮、第二单向齿轮、第三单向齿轮和第四单向齿轮，及依次与第一单向齿轮、第二单向齿轮、第三单向齿轮、第四单向齿轮相互匹配的第一齿条、第二齿条、第三齿条、第四齿条；所述第二齿条、第四齿条设于延伸部且近于加工位置的一侧，所述第一齿条、第三齿条设于延伸部且远离加工位置的另一侧。

其进一步技术方案为：所述料槽低于加工位置；所述第一齿条和第四齿条处于相同的下安装位，所述第二齿条和第四齿条处于相同的上安装位；所述的上安装位高于下安装位，以提供板材翻转时所需的空间；

所述摆动架于吸取待加工板材后的上升过程，第一单向齿轮与第一齿条啮合且第一单向齿轮单向传动至延伸部，驱动摆动架正向旋转大致90度，第四单向齿轮与第四齿条啮合且第四单向齿轮单向空转，不传动至延伸部；

摆动架移至加工位置吸取已加工板材再上升设定高度后，所述摆动架继续上升时，第二单向齿轮与第二齿条啮合且第二单向齿轮单向传动至延伸部，驱动摆动架反向旋转大致90度，第三单向齿轮与第三齿条啮合且第三单向齿轮单向空转，不传动至延伸部；

摆动架到达最高位置后下降时，第三单向齿轮与第三齿条啮合且第三单向齿轮单向传动至延伸部，继续驱动摆动架反向旋转大致90度，第二单向齿轮与第二齿条啮合且第二单向齿轮单向空转，不传动至延伸部；

摆动架下降设定高度后，待加工板材放置于加工位置，再移动至近于料槽的上下料位置时，于下降过程，第四单向齿轮与第四齿条啮合且第四单向齿轮单向传动至延伸部，驱动摆动架正向旋转大致90度，第一单向齿轮与第一齿条啮合且第一单向齿轮单向空转，不传动至延伸部。

其进一步技术方案为：所述摆动架还包括制动机构；所述制动机构包括设于摆动轴外周且用于制动摆动轴的抱箍，及用驱动抱箍的电磁机构。

本发明一种加工中心，包括机座，设于机座上的加工台，及位于加工台上方且由三轴动力机构驱动的加工动力头，其特征在于，还包括上述的板材上下料装置；所述料槽位于加工台的一侧；所述加工动力头为多个，所述的吸具也为多组。

本发明板材的上下料方法，采用前述的板材上下料装置，将待加工板材和已加工板材设于同一个料槽，且近于竖向摆放；在摆动架的吸具吸住待加工板材板材时，上升至设定高度，再移动加工位置时，同时摆动架正向旋转约90度，板材呈近于水平方向且待加工板材位于摆动架上方；吸住已加工板材后，摆动架升起且反向旋转约180度后再下降至加工位置，待加工板材被释放于加工位置；摆动架再水平移动至料槽的已加工板材料区，摆动架同步正向旋转约90度，释放已加工板材至料槽内

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明采用的摆动板构成的摆动臂结构，强度高，不易变形或晃动。直接在摆动板上设有长条型的安装孔，用于安装真空吸嘴，节省了转动块这个技术特征，不仅成本低，且易于安装和维护。采用了四个齿轮齿条组，通过升降滑座(或称为升降台)相对于升降固定座的上下升降运动，改变为摆动臂的180度往复式摆动。减少了伺服电机的采购成本。易于实现摆动与升降的一体化控制。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一种用于板材上下料的摆动架的俯视图；

图2为本发明一种用于板材上下料的摆动架的前视图；

图3为本发明一种用于板材上下料的摆动架的带摆动动力源的俯视图；

图4为本发明一种摆动式板材上下料装置的带摆动动力源的前视图；

图5为本发明一种摆动式板材上下料装置的带单向齿轮齿条组的前视图；

图6为本发明一种摆动式板材上下料装置的单向齿轮齿条组结构简视图；

图7为本发明一种摆动式板材上下料装置的另一视角单向齿轮齿条组结构简视图；

图8为本发明一种摆动式板材上下料装置的制动机构简视图；

图9为本发明一种加工中心的前视图；

图10为本发明一种加工中心的侧视图；

图11至图22为本发明一种加工中心的上下料装置摆动架抓取板材的摆动架移动过程和齿轮齿条组工作状态的示意图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图22为本发明实施例的图纸。

一种用于板材上下料的摆动架10，如图1至图3所示，所述的摆动架10旋转联接于安装座11，包括与安装座11旋转联接的摆动轴12，及设于摆动轴12一端的两块摆动板13。摆动板13朝外侧至少设有一组用于吸取板材的吸具14。摆动轴12的另一端与摆动动力源15传动联接。其中，优选的方案为：二个摆动板呈对称设置，摆动轴的轴线为二个摆动板的对称轴。

吸具14为用于吸取光洁表面板材的真空吸嘴或用于吸取导磁板材的电磁型吸盘。

摆动板13设有沿轴向延伸的长形安装孔131，所述吸具14固定于长形安装孔131内。摆动板13之间设有间隙，用于安装真空吸嘴及其导管，或电磁吸盘及其导线。

摆动动力源15为与安装座11固定联接的电机、摆动气缸或摆动油缸。电机、摆动气缸或摆动油缸设有与摆动轴12传动联接的输出轴。

一种摆动式板材上下料装置20，如图4至图8所示，用于将板材竖立排列放置且待加工板材与已加工板材共用的料槽21，及设于料槽21一侧的水平滑座23，与水平滑座23滑动联接的水平滑台22，及用于驱动水平滑台22沿进料方向移动的水平动力机构24。水平滑台22设有升降滑轨25，与升降滑轨25滑动联接的安装座11，及用于驱动安装座11上下移动的升降动力机构26。安装座11上设有上述的摆动架10。

摆动轴12远于摆动板13的一端设有延伸部121。延伸部121设有四个单向齿轮齿条组16的单向齿轮。水平滑台22远于摆动板13的一侧设有安装架27，所述的安装架27设有单向齿轮齿条组16的齿条。安装座11相对于水平滑台22的上下运动，构成单向齿轮与齿条的相对运动，通过延伸部121以驱动摆动板13往复翻转，以实现板材的上料和下料。

料槽21近于加工位置的一端为待加工料位，用于放置待加工的板材；远于加工位置的另一端为已加工料位，用于放置已加工板材。料槽21低于加工位置。

单向齿轮齿条组16包括分别间隔设置于延伸部121的第一单向齿轮161、第二单向齿轮162、第三单向齿轮163和第四单向齿轮164，及依次与第一单向齿轮161、第二单向齿轮162、第三单向齿轮163、第四单向齿轮164相互匹配的第一齿条165、第二齿条166、第三齿条167、第四齿条168。第二齿条166、第四齿条168设于延伸部121且近于加工位置的一侧，所述第一齿条165、第三齿条167设于延伸部121且远离加工位置的另一侧。

第一齿条165和第四齿条168处于相同的下安装位，所述第二齿条166和第四齿条168处于相同的上安装位。上安装位高于下安装位，以提供板材翻转时所需的空间。

所述摆动架10于吸待加工板材后的上升过程，第一单向齿轮161与第一齿条165啮合且第一单向齿轮161单向传动至延伸部121，驱动摆动架10正向旋转大致90度，第四单向齿轮164与第四齿条168啮合且第四单向齿轮164单向空转不传动至延伸部121。

摆动架10移至加工位置吸取已加工板材再上升设定高度后，所述摆动架10继续上升时，第二单向齿轮162与第二齿条166啮合且第二单向齿轮162单向传动至延伸部121，驱动摆动架10反向旋转大致90度，第三单向齿轮163与第三齿条167啮合且第三单向齿轮163单向空转不传动至延伸部121。

摆动架10到达最高位置后下降时，第三单向齿轮163与第三齿条167啮合且第三单向齿轮163单向传动至延伸部121，驱动摆动架10反向旋转大致90度，第二单向齿轮162与第二齿条166啮合且第二单向齿轮162单向空转不传动至延伸部121。

摆动架10下降设定高度后，待加工板材放置于加工位置，再移动至近于料槽21的上下料位置时，第四单向齿轮164与第四齿条168啮合且第四单向齿轮164单向传动至延伸部121，驱动摆动架10正向旋转大致90度，第一单向齿轮161与第一齿条165啮合且第一单向齿轮161单向空转不传动至延伸部121。

摆动架10还包括单侧制动机构28，设于摆动轴12外周的摩擦轮281，及作用于摩擦轮281外侧的刹车块282(由其它动力机构驱动)。制动机构也可以采用抱刹结构：即包括设于摆动轴外周且用于制动摆动轴的抱箍，及用驱动抱箍的电磁机构。

一种加工中心，如图9至图10所示，包括机座30，设于机座30上的加工台40，及位于加工台40上方且由三轴动力机构驱动的加工动力头50，还包括上述的板材上下料装置20。料槽21位于加工台40的一侧。加工动力头50为多个，所述的吸具14也为多组。

图11至图22为加工中心的上下料装置摆动架抓取板材的过程示意图，图中虚线表示的板材为待加工板材，实线表示的板材为已加工的板材。

延伸部121在第一齿条165与第四齿条168之间运动时，第一单向齿轮161与第四单向齿轮164的其中一个是空转，另一个是与齿条啮合，以使摆动架10翻转。具体的，当升降动力机构26驱动摆动架10向上运动时，第一单向齿轮161与第一齿条165啮合，以使摆动架10顺时针大概90°翻转，此时，第四单向齿轮164在第四齿条168上空转。当升降动力机构26驱动摆动架10向下运动时，第四单向齿轮164在第四齿条168啮合传递动力，而第一单向齿轮161在第一齿条165上空转，此时，摆动架10顺时针大概90°翻转。

当升降动力机构26驱动摆动架10运动到第一齿条165与第三齿条167、第二齿条166与第四齿条168之间的间隙时，摆动架10不转动，此时制动机构28将延伸轴121固定，并且水平动力机构24驱动摆动架10水平运动至加工台40上方。

延伸部121在第三齿条167与第二齿条166之间运动时，第三单向齿轮163与第二单向齿轮162的其中一个是空转，另一个是与齿条啮合，以使摆动架10翻转。具体的，当升降动力机构26驱动摆动架10向上运动时，第二单向齿轮162与第二齿条166啮合传递动力，以使摆动架10逆时针大概90°翻转，此时，第三单向齿轮163在第三齿条167上空转。当升降动力机构26驱动摆动架10向下运动时，第三单向齿轮163在第三齿条167啮合传递动力，而第二单向齿轮162在第二齿条166上空转，此时，摆动架10逆时针大概90°翻转。

本发明还公开了板材的上下料方法，采用前述的板材上下料装置，将待加工板材和已加工板材设于同一个料槽，且近于竖向摆放；在摆动架的吸具吸住待加工板材板材时，上升至设定高度，再移动加工位置时，同时摆动架正向旋转约90度，板材呈近于水平方向且待加工板材位于摆动架上方；吸住已加工板材后，摆动架升起且反向旋转约180度后再下降至加工位置，待加工板材被释放于加工位置；摆动架再水平移动至料槽的已加工板材料区，摆动架同步正向旋转约90度，释放已加工板材至料槽内。具体说明如下：

如图11至12所示，摆动架10在料槽21吸取板材后，升降动力机构26驱动摆动架10上升至料槽21上方预定的位置，此时，第一单向齿轮161与第一齿条165啮合，以使摆动架10顺时针旋转过一定的角度(与竖直面成75至85度)，使得板材倾斜75至85度，此时板材的高度位置稍微比加工台40高一些。水平动力机构24驱动水平水平滑台22朝向加工台40方向运动。

如图13—15中所示，摆动架10带动板材运动至加工台40上方后，要使板材处于水平状态，此时延伸轴121在第一齿条165与第四齿条168之间在升降动力机构26作用下下降小段距离，第四齿条168与第四单向齿轮164啮合，摆动架10顺时针旋转一小段距离，以使板材转动5至15°接近水平状态，而第一单向齿轮161与第一齿条165此时在空转。然后升降动力机构26驱动摆动架10继续下降一小段距离，摆动架10没有吸附板材的另一侧的吸嘴将加工台40上已加工好的板材吸住，并上升至一定高度(板材处于近似水平状态)，此时，延伸轴121在两个齿条之间的空隙，不做任何运动。水平动力机构24驱动水平水平滑台22远离加工台40方向运动，以使摆动架10在翻转时不会与加工台40触碰。

如图16—19中所示，摆动架10在升降动力机构26作用下继续上升到一定高度，以使延伸轴处于第三齿条167与第二齿条166之间，第二单向齿轮162与第二齿条166啮合传递动力，以使摆动架10逆时针大概90°翻转(板材处于竖直状态)，此时，第三单向齿轮163在第三齿条167上空转。延伸轴121上升至最高点后，然后在升降动力机构26作用下下降，第三单向齿轮163与第三齿条167啮合传递动力，第二单向齿轮162在第二齿条166上空转，摆动架10继续逆时针大概90°翻转，摆动架10处于水平状态，此时延伸轴121处于齿条之间的空隙。

如图20—22中所示，水平动力机构24驱动水平水平滑台22朝向加工台40方向运动，升降动力机构26驱动摆动架10下降，在待加工板材靠近加工台40时，吸嘴断开真空，让板材落在加工台40上。板材放在加工台40上后，摆动架10稍微上升一段距离，然后水平动力机构24驱动水平水平滑台22远离加工台40方向运动。摆动架10在料槽21上方时，升降动力机构26驱动摆动架10下降，延伸轴121在第一齿条165与第四齿条168之间运动，第四单向齿轮164在第四齿条168啮合传递动力，而第一单向齿轮161在第一齿条165上空转，此时，摆动架10顺时针大概90°翻转，加工过板材处于竖直状态，然后继续摆动架10下降，吸嘴断开真空，将板材放置在料槽一端，完成一个板材的上料和下料。

本发明一种摆动式板材上下料装置和加工中心的其它实施例中，也可以不采用上述的摆动架结构，而是在所述安装座上设有转动杆，及安装在所述转动杆上的转动块，转动块的前后两侧均安装有用于取放板材的取放部(如cn201520396790.x号专利文献一样的的转动杆和转动块结构)。也就在cn201520396790.x号专利文献的基础上，弃除其中的转动机构(即电机)，而改用本发明的四个单向传动的齿轮齿条组，以利用安装座的升落来带动转动杆进行往复式翻转。具体内容为：

一种摆动式板材上下料装置，包括用于将板材竖立排列放置且待加工板材与已加工板材共用的料槽，设于料槽一侧的水平滑座，与水平滑座滑动联接的水平滑台，及用于驱动水平滑台沿进料方向移动的水平动力机构；所述水平滑台设有升降滑轨，与升降滑轨滑动联接的安装座，及用于驱动安装座上下移动的升降动力机构；所述安装座上设有转动杆，及安装在所述转动杆上的转动块，转动块的前后两侧均安装有用于取放板材的取放部。

进一步地，所述摆动轴远于摆动板的一端设有延伸部；所述延伸部设有四个单向齿轮齿条组的单向齿轮；所述水平滑台远于摆动板的一侧设有安装架，所述的安装架设有单向齿轮齿条组的齿条；所述安装座相对于水平滑台的上下运动，构成单向齿轮与齿条的相对运动，通过延伸部以驱动摆动板往复翻转，以实现板材的上料和下料。

进一步地，所述料槽近于加工位置的一端为待加工料位，远于加工位置的另一端为已加工料位；所述单向齿轮齿条组包括分别间隔设置于延伸部的第一单向齿轮、第二单向齿轮、第三单向齿轮和第四单向齿轮，及依次与第一单向齿轮、第二单向齿轮、第三单向齿轮、第四单向齿轮相互匹配的第一齿条、第二齿条、第三齿条、第四齿条；所述第二齿条、第四齿条设于延伸部且近于加工位置的一侧，所述第一齿条、第三齿条设于延伸部且远离加工位置的另一侧。

进一步地，所述料槽低于加工位置；所述第一齿条和第四齿条处于相同的下安装位，所述第二齿条和第四齿条处于相同的上安装位；所述的上安装位高于下安装位，以提供板材翻转时所需的空间；

所述摆动架于吸取待加工板材后的上升过程，第一单向齿轮与第一齿条啮合且第一单向齿轮单向传动至延伸部，驱动摆动架正向旋转大致90度，第四单向齿轮与第四齿条啮合且第四单向齿轮单向空转，不传动至延伸部；

摆动架移至加工位置吸取已加工板材再上升设定高度后，所述摆动架继续上升时，第二单向齿轮与第二齿条啮合且第二单向齿轮单向传动至延伸部，驱动摆动架反向旋转大致90度，第三单向齿轮与第三齿条啮合且第三单向齿轮单向空转，不传动至延伸部；

摆动架到达最高位置后下降时，第三单向齿轮与第三齿条啮合且第三单向齿轮单向传动至延伸部，继续驱动摆动架反向旋转大致90度，第二单向齿轮与第二齿条啮合且第二单向齿轮单向空转，不传动至延伸部；

摆动架下降设定高度后，待加工板材放置于加工位置，再移动至近于料槽的上下料位置时，于下降过程，第四单向齿轮与第四齿条啮合且第四单向齿轮单向传动至延伸部，驱动摆动架正向旋转大致90度，第一单向齿轮与第一齿条啮合且第一单向齿轮单向空转，不传动至延伸部。

进一步地，所述摆动架还包括制动机构；所述制动机构包括设于摆动轴外周且用于制动摆动轴的抱箍，及用驱动抱箍的电磁机构。

一种加工中心，包括机座，设于机座上的加工台，及位于加工台上方且由三轴动力机构驱动的加工动力头，还包括上述的板材上下料装置；所述料槽位于加工台的一侧；所述加工动力头为多个，所述的吸具也为多组。

具体实施例的结构参见上述图4-22中与上下料装置和加工中心相对应的部分。

综上所述，本发明采用的摆动板构成的摆动臂结构，强度高，不易变形或晃动。直接在摆动板上设有长条型的安装孔，用于安装真空吸嘴，节省了转动块这个技术特征，不仅成本低，且易于安装和维护。采用了四个齿轮齿条组，通过升降滑座(或称为升降台)相对于升降固定座的上下升降运动，改变为摆动臂的180度往复式摆动。减少了伺服电机的采购成本。易于实现摆动与升降的一体化控制。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。