一种弹夹式上料机构的制作方法

本发明涉及物料搬运装置技术领域，具体涉及一种弹夹式上料机构。

背景技术

在自动化装配及生产过程中，需要批量地对多种零件进行上料作业，在现有技术中，由于自动化程度不高，某些操作不可避免的需要人工进行辅助，现场零件数量多且密集，特别对于一些尺寸较小的零件，容易造成现场操作人员工作强度大、上料误差大、上料效率低下等问题。

现有一种料盘自动供料机构，底座和顶架的两侧和中部设有滚珠丝杆，滚珠丝杆之间设有料盘上升下降机构；料盘上升下降机构的下方设有伺服电机；滚珠丝杆的外侧还设有光电感应器。顶架的左方形开口和右方形开口的外径轮廓大于料盘的外径轮廓；顶架下方的前后两侧设有料盘上升下降气缸，整体料盘搬运机构包括料盘夹紧气缸。本机构采用伺服电机和丝杆控制料盘的上升下降位置，保证料盘位置精度，通过更换料盘底座挡块和料盘夹紧气缸位置，修改控制程序即实现其它规格料盘的供应，调试简单、改造方便，极大发挥伺服电机、滚珠丝杆，气缸的使用寿命，降低生产成本，提升经济效益。

上述料盘自动供料机构中的在上料和下料的过程中，料盘底座需要从位于供料机架外部的位置开始，由人工将有料料盘放置在料盘底座上后，水平推进供料机架内，再由料盘升降气缸和滚珠丝杆配合将料盘运抬升至料盘搬运机构处。同样，另一边的料盘底座在承接完搬运机构搬运的空料盘后，下降至供料机架底部再水平拉出，由人工取走空料盘。在人工放置有料料盘或取走空料盘时，供料机架内的升降机构和上部的搬运机构一直处于不工作状态，必须等到料盘底座到位之后才能进行下一步工作。因此该料盘自动供料机构存在工作不连续的问题，影响了工作效率。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的自动供料机构供料不连续效率低的缺陷，从而提供一种可以在装卸料盘的同时进行料盘升降、供料、搬运工作的弹夹式上料机构。

本发明提供一种弹夹式上料机构，机架，所述机架上具有运载料盘的并行设置的供料区和回料区；

所述供料区与所述回料区的端部具有互相连通的移载区，所述供料区和所述回料区的另一端部分别具有进行上下物料的移料区；

以及移载机构，所述移载机构在所述移载区内运动；

所述供料区和/或所述回料区内分别设有互相独立的升降装置和平移装置，所述升降装置通过升降运动在所述移载区和移料区之间输送料盘；所述平移装置通过水平运动向移料区输送或输出所述料盘；所述升降装置可下降至不高于所述平移装置所在平面的位置处，通过所述升降运动将所述料盘在所述升降装置与所述平移装置之间转移。

所述升降装置通过下降运动将所述料盘转移至所述平移装置上，所述升降装置通过上升运动将所述料盘从所述平移装置转移至所述升降装置上。

所述升降装置包括第一驱动单元和水平设置的第一叉杆单元，所述平移装置包括第二驱动单元和水平设置的第二叉杆单元，所述第二叉杆单元的若干叉杆与所述第一叉杆单元的若干叉杆错开设置，且所述第一叉杆单元可穿过所述第二叉杆单元进行升降运动。

所述第一叉杆单元具有位于移载区的第一位置和位于移载区下方的第二位置；所述第二叉杆单元具有位于所述移料区内的承接位置，以及位于移料区外的装卸位置；所述第二位置不高于所述承接位置。

所述第二叉杆单元上竖向固定有若干定位柱，各所述定位柱分别与所述料盘的外周壁相抵接，所述平移装置上可叠放至少一个所述料盘。

所述第一叉杆单元上设有若干定位销，所述定位销与所述料盘底部的定位孔相适配。

所述升降装置还包括丝杆传动机构，其中丝杆竖向设置于所述机架上并连接于第一驱动单元，所述升降装置上设有与所述丝杆配合的丝杆螺母。

所述平移装置还包括滑块滑轨机构，其包括水平设于所述机架下部的滑轨，所述平移装置滑动连接至所述滑轨，并由第二驱动单元驱动运动。

还包括检测装置，其包括用于检测所述升降装置移动位置的若干第一光电感应器、用于检测所述平移装置移动位置的若干第二光电感应器，用于检测所述第一叉杆单元上有无料盘的第三光电感应器。

所述移载机构包括：

移载导轨，沿水平方向设置于所述移载区内，连接所述供料区和所述回料区；

移载框架，与所述移载导轨滑动连接，并受驱动单元驱动运动；

以及限位托架，设于所述移载框架内侧对所述料盘支撑限位，其具有未对料盘支撑的收起位置和对料盘支撑的打开位置。

所述限位托架包括，

限位导轨，沿水平方向对称设置于所述移载框架上；

以及至少一对相对设置的限位块，所述限位块滑动设置于限位导轨上，受驱动单元驱动沿水平方向相对运动；所述限位块与所述料盘上的卡接口相配合。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的弹夹式上料机构，包括机架，机架上具有运载料盘的并行设置的供料区和回料区；供料区与回料区的端部具有互相连通的移载区，供料区和回料区的另一端部分别具有进行上下物料的移料区；以及移载机构，移载机构在移载区内移动并将料盘运载至回料区；供料区和/或回料区内设有互相独立的升降装置和平移装置，升降装置通过升降运动在移载区和移料区之间输送料盘；平移装置通过水平运动向移料区输送或输出料盘；升降装置通过升降穿过平移装置将料盘移交至平移装置上。通过设置彼此独立运动不会发生干涉的平移装置和升降装置，使得料盘的装卸工作和上下料工作可以分开同时进行，进而在上、下料的同时可以预先进行料盘的装卸工作，减少了整个生产线因为装卸料时停顿的等待时间，提高了工作效率。

2.本发明提供的弹夹式上料机构，升降装置包括第一驱动单元和水平设置的第一叉杆单元，平移装置包括第二驱动单元和水平设置的第二叉杆单元，第二叉杆单元的若干叉杆与第一叉杆单元的若干叉杆错开设置，且第一叉杆单元可穿过第二叉杆单元进行升降运动。交错设置的叉杆将料盘的水平运动和升降运动划分开，并且又可以在第一叉杆单元和第二叉杆单元交错时，完成料盘的交接，克服了在原有的单一运载托架依次进行升降和水平的模式下，上料区和下料区存在较长等待时间，造成生产线停顿时间较长的缺陷。

3.本发明提供的弹夹式上料机构，第一叉杆单元具有位于移载区的第一位置和位于移载区下方的第二位置；第二叉杆单元具有位于供料区或回料区内的承接位置，以及位于供料区和回料区外的装卸位置；第二位置不高于承接位置。当第一叉杆单元处于第二位置而第二叉杆单元又处于承接位置时，可以在供料区内将装有工件的料盘由第二叉杆单元交接至第一叉杆单元，或者在回料区内将空载料盘从第一叉杆单元交接至第二叉杆单元。实现了料盘的上料交接和下料交接。当供料区的第一叉杆单元托起料盘运往移载区时，第二叉杆单元即可向外抽出供料区到达装卸位置，进行下一批次料盘的填充。同理，当回料区的料盘已经交接到第二叉杆单元上，并且第二叉杆单元已经移出回料区到达装卸位置，第一叉杆单元即可升起回到第一位置来承接由移载机构移送的空载料盘。使得上下料的过程变得更加流程，减少停顿时间。

4.本发明提供的弹夹式上料机构，平移装置上竖向固定有若干定位柱，各定位柱分别与料盘的外周壁相抵接，平移装置上可叠放至少一个料盘。平移装置上竖向固定的定位柱可以预先对料盘的位置进行定位，避免料盘的放置位置发生错误影响后续操作步骤的进行。

5.本发明提供的弹夹式上料机构，第一叉杆单元上设有若干定位销，定位销与料盘底部的定位孔相适配，利用定位销与定位孔的配合关系，对料盘进行精确定位，可以满足供料区上方夹取机构对工件的位置要求，使得夹取机构不需要再次对工件位置进行判断，加快了夹取的速度和准确度。

6.本发明提供的弹夹式上料机构，升降装置还包括丝杆传动机构，丝杆竖向设置于机架上并连接于第一驱动单元，升降装置上设有与丝杆配合的丝杆螺母。利用丝杆传动机构可以对升降距离的精确控制，配合控制系统的控制实现了判断升降高度，及升降顺序，降低了人工干预程度。

7.本发明提供的弹夹式上料机构，还包括检测装置，其包括用于检测升降装置移动位置的若干第一光电感应器、用于检测平移装置移动位置的若干第二光电感应器，用于检测第一叉杆单元上有无料盘的第三光电感应器。第一光电感应装置能够判断升降装置的位置，从而让控制系统判断升降装置的升降高度，满足了多层料盘进行上下料时，对高度位置调节的需要。第二光电感应装置则能检测平移装置的水平位置，反馈至控制系统后可以控制升降装置能够到达第一位置进行料盘的交接。而第三光电感应器则能够判断第一叉杆单元上是否存在料盘，反馈到控制系统后控制升降装置的升降动作。

8.本发明提供的弹夹式上料机构，移载机构包括移载导轨，沿水平方向设置于移载区内，连接供料区和回料区；移载框架，与移载导轨滑动连接，并受驱动单元驱动运动；以及限位托架，设于移载框架内侧对料盘支撑限位，其具有未对料盘支撑的收起位置和对料盘支撑的打开位置。利用移载机构完成料盘在供料区和回料区之间的搬运工作，满足多层料盘的上料和下料需求，实现了弹夹式的上下料操作，使得整个工作过程连续性提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中弹夹式上料机构的立体示意图；

图2为实施例1中第一叉杆单元与第二叉杆单元的结构示意图；

图3为实施例1中第一驱动单元的示意图；

图4为实施例1中移载机构的结构示意图。

附图标记说明：

1-机架；2-升降装置；3-平移装置；4-移载机构；21-第一叉杆单元；22-丝杆传动机构；211-三叉板；212-定位销；31-第二叉杆单元；32-滑块滑轨机构；311-四叉板；312-定位柱；41-移载导轨；42-移载框架；43-限位托架；431-限位导轨；432-限位块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种弹夹式上料机构，其结构如图1所示，包括机架1，机架1上具有运载料盘的并行设置的供料区(图1中左侧)和回料区(图1中右侧)，供料区与回料区的端部具有互相连通的移载区，供料区和回料区的另一端部分别具有进行上下物料的移料区，其中移料区包括上料区和下料区。左侧的供料区从上料区将装有工件的有料料盘运送时移载区，被设在移载区上部的夹取设备取走工件。移载区内设有移载机构4，移载机构4在移载区上往复运动用于在供料区和回料区之间搬运料盘。。本实施例中的供料区和回料区内均设有一套互相独立的升降装置2和平移装置3，供料区内的升降装置2通过升降运动在移载区和上料区之间输送料盘，平移装置3通过水平运动向上料区输送料盘；回料区内的升降装置2通过升降运动在移载区和下料区之间输送料盘，平移装置3通过水平运动从下料区输出料盘。当然，作为可替换的实施方式，也可只在供料区或回料区中的一个区域内安装有上述升降装置2和平移装置3。

升降装置2可下降至不高于平移装置3所在平面的位置处，通过升降运动料盘在升降装置2与平移装置3之间转移。在回料区内，升降装置2通过下降运动将料盘转移至平移装置3上，在上料区内，升降装置2通过上升运动将料盘从平移装置3转移至升降装置2上。通过设置彼此独立运动不会发生干涉的平移装置3和升降装置2，使得料盘的装卸工作和上、下料工作可以分开同时进行，进而在上、下料的同时可以预先进行料盘的装卸工作，减少了整个生产线因为装卸料时停顿的等待时间，提高了工作效率。

如图1所示，本实施例中的升降装置2包括第一驱动单元和水平设置的第一叉杆单元21，平移装置3包括水平设置的第二叉杆单元31，第二叉杆单元31的若干叉杆与第一叉杆单元21的若干叉杆错开设置，且第一叉杆单元21可穿过第二叉杆单元31进行升降运动，当然第一叉杆单元21也可不穿过第二叉杆单元31运动，其也可运动至第二叉杆单元31所在平面。

如图2所示，本实施例中的第一叉杆单元21为具有三条在同一水平面内平行设置的支臂的三叉板211，三条支臂通过一条连接臂固定，连接臂设置在支臂远离平移装置3的一侧。而第二叉杆单元31则为拥有四条在同一水平面内平行设置的支臂的四叉板311，四叉板311上的四条支臂通过设在远离升降装置2一侧的连接臂固定成一体，并且四条支臂之间形成的三个空槽适合三叉板211进入并通过。每条支臂的下方均设有三角支撑与连接臂相连，加强支臂结构的稳定性，减小支臂变形对操作精度的影响。

交错设置的叉杆单元将料盘的水平运动和升降运动划分开，并且又可以在第一叉杆单元21和第二叉杆单元31交错时，完成料盘的交接，克服了在原有的单一运载托架依次进行升降和水平的模式下，上料区和下料区存在较长等待时间，造成生产线停顿时间较长的缺陷。

本实施例提供的第一叉杆单元21具有位于移载区的第一位置和位于移载区下方的第二位置；第二叉杆单元31具有位于移料区内的承接位置，以及位于移料区外的装卸位置。其中第二位置不高于承接位置，装卸位置在供料区和回料区分为上料装置和下料位置，分别用于向供料区的平移装置3上装载装有工件的有料料盘和从回料区的平移装置3上卸下被取走工件的空载料盘。当第一叉杆单元21处于第二位置而第二叉杆单元31又处于承接位置时，可以在供料区内将装有工件的料盘由第二叉杆单元31交接至第一叉杆单元21，或者在回料区内将空载料盘从第一叉杆单元21交接至第二叉杆单元31。实现了料盘的上料交接和下料交接。当供料区的第一叉杆单元21托起料盘运往移载区时，第二叉杆单元31即可向外移出供料区到达上料位置，进行下一批次料盘的填充。同理，当回料区的料盘已经交接到第二叉杆单元31上，并且第二叉杆单元31已经移出回料区到达下料位置，第一叉杆单元21即可升起回到第一位置来承接由移载机构4移送的空载料盘。因此，此种分离设置的上下料用第一叉杆单元21和装卸料用第二叉杆单元31使得上下料的过程变得更加流程畅，减少停顿时间。

如图2所示，本实施例中的平移装置3的第二叉杆单元31上竖向固定有若干定位柱312，各定位柱312分别与料盘的外周壁相抵接。具体的本实施例中的四叉板311最外侧的两根支臂上各设有3根定位柱312，使得第二叉杆单元31在水平移动时不会影响已经承接料盘的第一叉杆单元21的正常移动。本实施例中的平移装置3可以一次叠放5个相同的料盘。平移装置3上竖向固定的定位柱312可以预先对料盘的位置进行定位，避免料盘的放置位置发生错误影响后续操作步骤的进行。

如图1和图2所示，本实施例中的第一叉杆单元21的三叉板211上设有定位销212，定位销212与料盘底部的定位孔相适配，利用定位销212与定位孔的配合关系，对料盘进行精确定位，可以满足供料区上方夹取机构对工件的位置要求，使得夹取机构不需要再次对工件位置进行判断，加快了夹取的速度和准确度。

本实施例中的升降装置2还包括丝杆传动机构22，丝杆竖向设置于机架1上并连接于第一驱动单元，升降装置2上设有与丝杆配合的丝杆螺母。具体的，如图3所示，丝杆设置在供料区和回料区内靠近机架1后侧部位，第一叉杆单元21的三叉板211的连接臂上设有与丝杆配合的丝杆螺母。丝杆底部套设有同步轮，同步轮通过同步带与设在机架1后侧的伺服电机相连。利用丝杆传动机构22可以对升降距离的精确控制，配合控制系统的控制实现了判断升降高度及升降顺序，降低了人工干预程度。

本实施例中的平移装置3通过滑块滑轨机构32与机架1滑动连接，其包括水平设于所述机架1下部的滑轨，所述平移装置3滑动连接至所述滑轨，使得第二叉杆单元31可以平顺地在承接位置和装卸位置之间来回自由移动。本实施例中使用气缸作为第二驱动单元驱动平移装置3的水平运动。

当然，也可不设置有第二驱动单元，通过人工手动控制平移机构的水平运动。

本实施例中提供的弹夹式上料机构上还设置有检测装置，其包括用于检测升降装置2移动位置的若干第一光电感应器、用于检测平移装置3移动位置的若干第二光电感应器，用于检测第一叉杆单元21上有无料盘的第三光电感应器。第一光电感应装置能够判断升降装置2的位置，从而让控制系统判断升降装置2的升降高度，满足了多层料盘进行上下料时，对高度位置调节的需要。第二光电感应装置则能检测平移装置3的水平位置，反馈至控制系统后可以控制升降装置2能够到达第一位置进行料盘的交接。而第三光电感应器则能够判断第一叉杆单元21上是否存在料盘，反馈到控制系统后控制升降装置2的升降动作。

具体的，本实施例中的第一光电感应器为反射型光电感应器，其安装于机架1上靠近移载机构4处，沿水平方向向料盘方向发射检测光。当升降装置2上的料盘到达第一光电感应器的位置时，第一光电感应器的光线被遮挡向控制系统发出电信号，控制升降装置2继续升高固定距离使得最上层料盘处于移载机构4内。当移载机构4移走最上层料盘时，第一光电感应器的光线没有遮挡后发出电信号控制升降机构继续上升直到再次被遮挡重复之前的步骤。第二光电感应器为槽型光电感应器，其接收器设置在平移装置3的上滑块滑轨的末端，其阻挡块固定在平移装置3上随平移装置3水平移动，当平移装置3到达承接位置时，第二光电感应器发送电信号至控制系统，控制升降装置2开始承接或者放置料盘。第三光电感应器为反射型光电感应器，器安装在第一叉杆单元21的支臂上，竖直向上发射检测光。当第一叉杆单元21上放置料盘或者移走料盘时，向控制系统发送电信号，控制升降装置2的升降动作。

如图4所示，本实施中的移载机构4包括移载导轨41、移载框架42、限位托架43。移载导轨41沿水平方向设置于移载区内，连接供料区和回料区。移载框架42与移载导轨41滑动连接，并受驱动单元驱动运动。限位托架43设于移载框架42内侧对料盘支撑限位，其具有未对料盘支撑的收起位置和对料盘支撑的打开位置。利用移载机构4完成料盘在供料区和回料区之间的搬运工作，满足多层料盘的上料和下料需求，实现了弹夹式的上下料操作，使得整个工作过程连续性提高。

具体的，如图4所示，限位托架43包括限位导轨431和一对相对设置的限位块432。限位导轨431沿水平方向对称设置于移载框架42上。限位块432滑动设置于限位导轨431上，受限位驱动单元驱动沿水平方向在两侧的限位导轨431上相对运动；限位块432与料盘上的卡接口相配合。本实施例中的驱动单元为气缸。当限位块432彼此相互靠近运动到达打开位置时，料盘的两侧底部的卡口与限位块432相配合完成对料盘的托起动作，随即移载框架42向右平移，到达回料区上方时停止，限位块432回到打开位置将料盘释放到回料区的第一叉杆单元21上，接着移载框架42再向左平移回到上料区的上方移动下一块料盘。

将供料区的升降装置和平移装置命名为左升降装置和左平移装置，回料区的升降装置和平移装置命名为右升降装置和右平移装置，本实施例中的弹夹式上料机构的工作过程如下，

供料过程：

1.向位于上料位置的左平移装置上装载5个堆叠的有料料盘，左升降装置在第二位置等待；

2.将左平移装置推进上料区内，当到达承接位置后，左升降装置向上抬升，完成有料料盘的交接；

3.左升降装置做上升运动向移载运动，于此同时，将左平移装置向外移出供料区到达上料位置，预装下一批有料料盘，并在上料位置等待左升降装置回到第二位置；

4.左升降装置将最上层有料料盘送至移载区的移载框架中后，由机械手将有料料盘中的工件取走；

5.移载机构将取完料后的空载料盘平移放置到回料区的右升降装置上，再回到供料区上方；

6.左升降装置根据第一光电感应器的检测信号，将下一层有料料盘抬升至移载区的移载框架中后，再重复供料步骤4和供料步骤5；

7.直到左升降装置上的有料料盘全部被移载机构移至回料区后，左升降装置下降到第二位置；

8.依次重复执行供料步骤2至供料步骤7。

回料过程：

1.右升降装置在第一位置等待移载机构放置空载料盘，同时将右平移装置推送至承接位置等待右升降装置回到第二位置；

2.接着供料步骤5，右升降装置接到空载料盘后，根据第一光电感应器的检测结果下降一个料盘的高度，等待移载机构放置下一个空载料盘；

3.重复回料步骤2直到所有空载料盘均被移载机构搬运至右升降装置上，右升降装置下降至第二位置，将一叠5个空载料盘交接至右平移装置上；

4.将右平移装置移出下料区到达下料位置后，右升降装置上升返回第一位置，同时卸下右平移装置中的空载料盘；

5.将右平移装置推进下料区内到达承接位置；

6.依次重复回料步骤2至回料步骤5。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。