一种工业机器人教学设备的自动上料机构的制作方法

本实用新型涉及电气设备技术领域，特别是一种工业机器人教学设备的自动上料机构。

背景技术：

随着人工智能的迅猛发展，工业机器人逐渐在工业生产中代替人类做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。然而，工业机器人教学的发展脚步明显滞后于工业机器人的行业发展。作为一个新兴的教育领域，工业机器人实训教学正面临诸多挑战。由于存在一定风险，学生没有机会做近距离的接触拆解实训，而枯燥的理论课程对提高学生实操技能的帮助很有限，学成后的学生能否胜任机器人技术相关岗位还是一个难题。工业机器人教学设备就是在此背景下迅猛发展起来的。要培养能够胜任工业机器人系统维护，系统安装调试，系统集成等应用的综合型技术人才，工业机器人实训教学设备的成熟性非常重要。对学生来说，工业机器人实训教学设备是训练实操技能的重要平台。

现有的工业机器人教学设备一般为传送模块、视觉模块、搬运模块、自动上下料模块、码垛模块等核心模块的集成操作平台。图1示出了一种常见的自动上料模块，其物料堆叠在料筒7中，最下方的物料掉落在供料平台8上，其上方的物料通过定位气缸9限位于出料口，而落在供料平台8上的物料被推料气缸10水平推离料筒7下方。最下方的物料由于承重最大，因此与其上方物料紧密接触。若物料由于长期使用发生形变或本身存在不符合规格标准的问题，则极易造成最下方的物料卡死，推料气缸10无法将物料推离料筒7下方。

通过上述分析可以看出，现有自动上料模块对物料规格的要求较为严苛，且容易出现物料卡死的现象。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有自动上料模块存在的问题，本实用新型提供一种工业机器人教学设备的自动上料机构，这种自动上料机构对物料规格要求较低，且落料流畅。

本实用新型采用的技术方案如下：一种工业机器人教学设备的自动上料机构，包括主体，所述主体具有用于承重的基座和基座上方的物料导向件，所述物料导向件内形成有落料通道，所述落料通道贯穿所述物料导向件，所述基座上开设有与落料通道配合的落料口，所述主体上还设置有用于检测物料信号的多级传感组件和根据多级传感组件的物料信号来控制物料从落料口逐个下落的多级气缸组件，所述物料导向件上开设有与多级气缸组件配合的工作窗口，所述工作窗口与落料通道连通。

由于上述结构的设置，落料通道内的物料在多级气缸组件的配合下，根据多级传感组件对物料状态的反馈信号，从基座的落料口中逐个向下滑落至传送带或其他输送机构。向下滑落的落料方式避免了由于物料变形或规格不标准引起的卡死现象，可以有效降低故障率，保障供料的流畅性。

进一步地，所述物料导向件为透明材质。

由于上述结构的设置，透明材质的物料导向件可以直观地展示落料通道内物料的移动情况，有助于及时发现落料通道内的异常情况，帮助及时排除故障。另一方面，透明材质的物料导向件可以使多级传感组件在无需其他辅助设置的情况下就可以便捷地检测到落料通道内的物料堆叠状态。

进一步地，所述多级气缸组件包括顶料气缸和位于顶料气缸下方的落料气缸，所述顶料气缸的活塞杆上设置有用于顶住物料的限位件，所述落料气缸的活塞杆上设置有用于承接物料的承接件。

由于上述结构的设置，可以实现物料的逐个下落。初始状态下，落料气缸的活塞杆为伸出状态，顶料气缸的活塞杆为回缩状态。当穿过工作窗口并伸入落料通道内的承接件上堆积若干物料后，顶料气缸的活塞杆伸出，限位件将次下方物料顶住，落料气缸的活塞杆回缩，使最下方物料从落料口自然下落至传动带或其他输送机构上。完成一次物料下落作业后，落料气缸和顶料气缸的活塞杆再次回复初始状态。整个落料过程无卡顿的隐患。

进一步地，所述承接件呈L型，所述承接件和限位件与物料接触的一侧端面上均设置有缓冲垫。由于上述结构的设置，呈L型的承接件可以在不影响落料下落的前提下为物料提供有力支撑；在物料下落的过程中，承接件和限位件的缓冲垫可以缓解对物料的碰撞，避免给物料表面的涂料带来磨损。

进一步地，所述多级传感组件包括用于检测落料通道内储料情况的第一传感器，用于检测落料通道内紧邻承接件位置的物料情况的第二传感器和用于检测落料口下方物料堆积情况的第三传感器，所述第一传感器位于第二传感器上方。第一传感器和第二传感器可以嵌入到物料导向件中，也可以通过支撑板设置在物料导向件一侧。第三传感器设置在机座底部靠近落料口的位置。

由于上述结构的设置，多级传感组件可以检测落料通道上部、落料通道内承接件的对应移动部位和落料口下方这三处位置的物料情况，多级气缸组件可以依据这三处位置物料的运动变化情况来精密配合，完成落料作业。通常情况下，落料口下方设置有传送带或者其他输送机构。初始状态下，落料气缸的活塞杆为伸出状态，顶料气缸的活塞杆为回缩状态。工业机器人将物料由物料导向件上端开口送入落料通道内，当第一传感器检测到物料信号，而第三传感器未检测到物料信号时，顶料气缸的活塞杆伸出将次下方物料顶住，落料气缸的活塞杆回缩并使最下方物料下落。此时，第二传感器的物料信号消失，第三传感器检测到物料信号，落料气缸的活塞杆再次伸出，顶料气缸的活塞杆回缩，使上方物料依次下落并堆叠在承接件上。至此，自动上料机构完成一次落料作业，当第三传感器的物料信号消失，且第一传感器的检测到物料信号时，自动开始下一轮落料作业。

进一步地，所述第一传感器与第二传感器的垂直距离大于一个物料的高度。

由于上述结构的设置，可以确保在完成一次落料作业的过程中，落料通道内至少堆叠有两个物料，避免自动上料机构空转并给工业机器人教学设备的其他功能模块制造假信号。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的物料可以在多级气缸组件和多级传感组件的精密配合下流畅地从基座的落料口中逐个向下滑落至传送带或其他输送机构，避免出现由于物料变形或规格不标准引起的卡死现象，故障率低；

2、本实用新型透明材质的物料导向件有助于及时排查落料通道内故障，另外，透明材质的物料导向件可以减少对多级传感组件传感器使用类型和设置位置的限制；

3、本实用新型的多级气缸组件通过顶料气缸和落料气缸抵接/抽离-承接/回缩的循环配合实现物料的逐个下落，可以做到整个落料过程流畅无卡顿，结构简单实用；

4、本实用新型的呈L型的承接件可以在不影响落料下落的前提下为物料提供有力支撑；在物料下落的过程中，承接件和限位件的缓冲垫可以缓解对物料的碰撞，避免给物料表面的涂料造成磨损；

5、本实用新型的多级传感组件可以检测落料通道上部、落料通道内承接件的对应移动部位和落料口下方这三处位置的物料信号，多级气缸组件可以依据这三处位置物料的运动变化情况来彼此配合并完成落料作业，多级传感组件可以有效提高多级气缸组件的配合精度；

6、限定第一传感器和第二传感器之间的垂直距离可以确保在完成一次落料作业的过程中，落料通道内至少堆叠有两个物料，避免自动上料机构空转并给工业机器人教学设备的其他功能模块制造假信号。

附图说明

图1是现有自动上料模块的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的结构示意图；

图3是本实用新型实施例2的结构示意图；

图4是本实用新型实施例2的正视图；

图5是本实用新型实施例2的左视图；

图6是本实用新型实施例2的右视图；

图7是本实用新型实施例2的俯视图；

图中标记：1-基座；2-物料导向件；3-多级传感组件；4-多级气缸组件；5-工作窗口；6-落料通道；7-料筒；8-供料平台；9-定位气缸；10-推料气缸；3.1-第一传感器；3.2-第二传感器；3.3-第三传感器；4.1-顶料气缸；4.2-落料气缸；4.3-限位件；4.4-承接件。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图2和图3所示的一种工业机器人教学设备的自动上料机构，包括主体，所述主体包括基座1和竖直设置在基座1上的物料导向件2。所述基座1由承重台和固定在承重台底部的两个支脚组成。承重台下方通常设置有传送带或其他输送机构。物料导向件2可以与基座1一体成型，也可以通过螺栓固定在基座1的承重台上。所述物料导向件2内形成有横截面呈正方形或长方形的落料通道6，所述落料通道6贯穿所述物料导向件2，所述基座1的承重台上开设有与落料通道6配合的落料口。

本实施例中，所述主体上设置有用于检测物料信号的多级传感组件3。所述多级传感组件3包括用于检测落料通道6内储料情况的第一传感器3.1、用于检测落料通道6内紧邻承接件4.4位置的物料情况的第二传感器3.2和用于检测落料口下方物料堆积情况的第三传感器3.3，所述第一传感器3.1位于第二传感器3.2上方。第三传感器3.3固定在基座1的承重台底部。在其中一种实施方式中，第一传感器3.1和第二传感器3.2可以嵌入物料导向件1中。在另一种实施方式中，物料导向件2可以设置为透明材质，第一传感器3.1和第二传感器3.2通过竖直设置的支撑板固定在物料导向件2一侧。

本实施例中，所述主体上还设置有根据多级传感组件3的物料信号来控制物料从落料口逐个下落的多级气缸组件4，所述物料导向件2上开设有与多级气缸组件4配合的工作窗口5，所述工作窗口5与落料通道6连通。所述多级气缸组件4包括顶料气缸4.1和位于顶料气缸4.1下方的落料气缸4.2，所述顶料气缸4.1的活塞杆上设置有用于顶住物料的限位件4.3，所述落料气缸4.2的活塞杆上设置有用于承接物料的承接件4.4。伴随着顶料气缸4.1和落料气缸4.2的伸缩，限位件4.3和承接件4.4可以穿过工作窗口5进入落料通道。

本实施例中，初始状态下，落料气缸的活塞杆为伸出状态，顶料气缸的活塞杆为回缩状态。工业机器人将呈正方体或长方体的物料由物料导向件上端开口送入落料通道内，当第一传感器检测到物料信号（物料堆叠至预定数量时），而第三传感器未检测到物料信号（落料口下方的传送带或输送机构上未堆积物料）时，顶料气缸的活塞杆伸出将次下方物料顶住，落料气缸的活塞杆回缩并使最下方物料下落。此时，第二传感器的物料信号消失（最下方物料掉落），第三传感器检测到物料信号（最下方物料掉落至传送带或其他输送机构上），落料气缸的活塞杆再次伸出，顶料气缸的活塞杆回缩，使上方物料依次下落并堆叠在承接件上。至此，自动上料机构完成一次落料作业并恢复初始状态。当第三传感器的物料信号消失（传送带或其他输送机构带动物料移动），且第一传感器的检测到物料信号（物料堆叠至预定数量时）时，自动开始下一轮落料作业。

本实施例中，所述承接件4.4呈L型，L型的结构可以帮助承接件4.4更好的承重；所述承接件4.4和限位件4.3与物料接触的一侧端面上均设置有缓冲垫，缓冲垫可以缓解承接件4.4和限位件4.3对物料的碰撞，避免给物料表面的涂料造成磨损。

本实施例中，所述第一传感器3.1与第二传感器3.2的垂直距离大于一个物料的高度。限定第一传感器和第二传感器之间的垂直距离可以确保在完成一次落料作业的过程中，落料通道内至少堆叠有两个物料，避免自动上料机构空转并给工业机器人教学设备的其他功能模块制造假信号。

实施例2

如图3-7所示的一种工业机器人教学设备的自动上料机构，包括主体，所述主体包括基座1和竖直设置在基座1上的物料导向件2。所述基座1为平板状的承重台。承重台下方通常设置有传送带或其他输送机构。物料导向件2可以与基座1一体成型，也可以通过螺栓固定在基座1的承重台上。所述物料导向件2内形成有横截面呈圆形或椭圆形的落料通道6，所述落料通道6贯穿所述物料导向件2，所述基座1的承重台上开设有与落料通道6配合的落料口。

本实施例中，所述主体上设置有用于检测物料信号的多级传感组件3。所述多级传感组件3包括用于检测落料通道6内储料情况的第一传感器3.1、用于检测落料通道6内紧邻承接件4.4位置的物料情况的第二传感器3.2和用于检测落料口下方物料堆积情况的第三传感器3.3，所述第一传感器3.1位于第二传感器3.2上方。第三传感器3.3固定在基座1的承重台底部。在其中一种实施方式中，第一传感器3.1和第二传感器3.2可以嵌入物料导向件1中。在另一种实施方式中，物料导向件2可以设置为透明材质，第一传感器3.1和第二传感器3.2通过竖直设置的支撑板固定在物料导向件2一侧。

本实施例中，所述主体上还设置有根据多级传感组件3的物料信号来控制物料从落料口逐个下落的多级气缸组件4，所述物料导向件2上开设有与多级气缸组件4配合的工作窗口5，所述工作窗口5与落料通道6连通。所述多级气缸组件4包括顶料气缸4.1和位于顶料气缸4.1下方的落料气缸4.2，所述顶料气缸4.1的活塞杆上设置有用于顶住物料的限位件4.3，所述落料气缸4.2的活塞杆上设置有用于承接物料的承接件4.4。伴随着顶料气缸4.1和落料气缸4.2的伸缩，限位件4.3和承接件4.4可以穿过工作窗口5进入落料通道。

本实施例中，初始状态下，落料气缸的活塞杆为伸出状态，顶料气缸的活塞杆为回缩状态。工业机器人将呈正方体或长方体的物料由物料导向件上端开口送入落料通道内，当第一传感器检测到物料信号（物料堆叠至预定数量时），而第三传感器未检测到物料信号（落料口下方的传送带或输送机构上未堆积物料）时，顶料气缸的活塞杆伸出将次下方物料顶住，落料气缸的活塞杆回缩并使最下方物料下落。此时，第二传感器的物料信号消失（最下方物料掉落），第三传感器检测到物料信号（最下方物料掉落至传送带或其他输送机构上），落料气缸的活塞杆再次伸出，顶料气缸的活塞杆回缩，使上方物料依次下落并堆叠在承接件上。至此，自动上料机构完成一次落料作业并恢复初始状态。当第三传感器的物料信号消失（传送带或其他输送机构带动物料移动），且第一传感器的检测到物料信号（物料堆叠至预定数量时）时，自动开始下一轮落料作业。

本实施例中，所述承接件4.4呈L型，L型的结构可以帮助承接件4.4更好的承重；所述承接件4.4和限位件4.3与物料接触的一侧端面上均设置有缓冲垫，缓冲垫可以缓解承接件4.4和限位件4.3对物料的碰撞，避免给物料表面的涂料造成磨损。

本实施例中，所述第一传感器3.1与第二传感器3.2的垂直距离大于一个物料的高度。限定第一传感器和第二传感器之间的垂直距离可以确保在完成一次落料作业的过程中，落料通道内至少堆叠有两个物料，避免自动上料机构空转并给工业机器人教学设备的其他功能模块制造假信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。