一种自动上料装置及其上料方法与流程

本发明涉及搬运器械领域，尤其涉及一种主要用于搬运金属零件的自动上料装置及其上料方法。

背景技术：

在国内外的生产和研究中，自动上料方式有很多种，但是在这些产品中，存在着一些问题。如日本的rf20sd-or11机械手送料装置，从横向(侧面)上料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵。rf20sd-or11的结构曲柄输出轴，通过花键轴伸缩，球节部件联接机械手齿轮，由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件使机械手的夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开等动作来完成上料，另设一套独立驱动可移式输送机，通过隔料机构将工件输送至预定位置。国内有的送料机构通过连杆弹簧驱动滑块在滑道上水平滑动，将斜料道上下来的料，通过隔料机构推到模具中心，往复运动的一套机构比较简单，无输送机构，联动可靠，制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧、料道倾斜放置靠料自重滑下，如规格重量变动，则料道上工件下滑速度不一致，易产生叠料，推料机构没有将料夹紧，定位不正，增加废品率，使用也不安全。现阶段，工厂为配合自动检测机的检测上料，需安排3至5个人上料。主要存在以下问题：上料速度慢、易漏上料、耗费过多人力、工人易疲劳。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种造价较低、可以适应多种重量及多种形态的金属零件的自动上料装置；还提供稳定高效的使用所述的自动上料装置的上料方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动上料装置，包括托盘升降机构、零件搬运机构、控制系统、承载零件的托盘；

托盘升降机构包括托盘升降机构支架、托盘支撑板、导向组件、电动推杆；托盘支撑板通过导向组件在升降机构支架上沿竖直方向平移，电动推杆带动托盘支撑板平移；使用时，托盘放置在托盘支撑板上；

零件搬运机构包括零件搬运机构支架、水平固定在零件搬运机构支架上的电动滑轨、沿电动滑轨滑动的滑块；滑块上设置有用于吸取托盘支撑板上托盘的零件吸合面朝下的电磁铁；托盘支撑板、目标上料位置位于电动滑轨下方；目标上料位置低于滑块的最下端；控制系统控制电动滑轨、电动推杆、电磁铁。

采用这种结构后，结构简单，造价较低，使用电磁铁移取零件能适应多种重量及多种形态的金属零件；并且该装置上料动作简单平稳因此不容易造成失误，同时上料效率高，所需人力也比较少。

作为一种优选，托盘升降机构还包括位于电动滑轨下方的托盘滑道；电动滑轨沿左右方向设置；其中托盘滑道、目标上料位置分别位于托盘支撑板的左右两侧；托盘滑道从靠近托盘支撑板的一端朝其相对的一端倾斜向下，托盘滑道低于滑块的最下端。采用这种结构后，可直接通过滑块撞击第一层空托盘来使空托盘沿托盘滑道滑落进而完成卸载空托盘，使结构简单紧凑、操作简单。

作为一种优选，托盘为方形，托盘上设置有向下凹陷的用于限定零件位置的放置位；放置位沿托盘的长度方向设置有至少一排放置位；电磁铁吸取零件时，电磁铁的吸合面正对一排放置位。采用这种结构后，定位准确，有利于保证上料动作有序，且减少意外，节省所需的人力。

作为一种优选，托盘升降机构支架设置有导向孔；导向组件包括穿在导向孔中上下平移的导向柱，导向柱与托盘支撑板固定连接。采用这种结构后，结构简单且有效限定了托盘支撑板的运动方向为沿竖直方向平移。

作为一种优选，托盘支撑板为方形，导向柱的数量有四个，四个导向柱分别设置在托盘支撑板的四个角。采用这种结构后，有利于保证托盘沿竖直方向平稳运动。

作为一种优选，电动推杆包括底座、沿竖直方向伸缩的伸缩杆；底座设置在托盘升降机构支架的底部；伸缩杆的下端固定在底座上，上端与托盘支撑板固定连接。采用这种结构后，结构简单，容易控制。

作为一种优选，托盘升降机构还包括设置在托盘支撑板上表面的配合托盘上设置的凹陷的托盘定位柱。采用这种结构后，有利于稳定放置托盘。

作为一种优选，托盘支撑板上设置分别对应各类托盘的安装孔；托盘定位柱可拆卸式安装在安装孔中。采用这种结构后，将托盘定位柱安装在不同的安装孔中，可适应不同类型的托盘，使装置的通用性更好。

一种自动上料装置的上料方法，使用所述的一种自动上料装置移至目标上料位置，其流程为：

(1)开机，系统自动进行复位校准，首先将至少一个装有零件的托盘置于托盘支撑板上；

(2)将电磁铁移至托盘上其中一排零件上方，通过托盘升降机构将托盘上升至电磁铁吸合面，电磁铁吸取零件，再通过托盘升降机构将托盘下降使被吸取的零件完全脱离托盘，而被吸取的零件吸附有零件的随滑块移至目标上料位置的上方，电磁铁释放零件；

(3)检测第一层托盘的零件是否已经移取完；如未移取完，重复步骤(2)；如已移取完，进入步骤(4)；

(4)检测是否托盘支撑板上所有的托盘的零件已被移取完；如为否，则卸载空托盘，重复步骤(2)移取零件；如为是，则托盘支撑板复位，并提示装料；

(5)检测是否装料完成；如为否，提示装料；如为是，进入步骤(2)；

采用这种方法后，上料效率高，运行平稳，且自动化程度高可在很大程度上节省人力。

作为一种优选，卸载空托盘时，通过托盘升降机构将托盘上升至卸载位，电磁铁左移撞击空托盘，空托盘沿托盘滑道滑落；卸载位中，空托盘高于滑块的最下端，而第二层有零件的托盘低于滑块的最下端。采用这种方法后，卸载空托盘的动作简单有效，提高了整体上料效率。

总的说来，本发明具有如下优点：

本发明通过控制系统对电动滑轨、电磁铁、电动推杆进行控制，协调完成零件吸取、零件搬运、零件释放、零件上移、托盘卸载的动作；零件搬运机构与托盘升降机构是两个独立的机构，通过控制系统使两者配合完成上料功能；

本发明可通过变更托盘定位柱的安装位置可以适应不同托盘即不同零件的上料，提升了装置的通用性；本发明利用电动滑轨、电磁铁、电动推杆之间的协调运动实现零件上料，结构简单，只需通过一些简单的电动部件即可实现自动上料；

该装置工作效率高，原本人工上料速度为1pcs/s，而此套装置上料速度可达4pcs/s；该装置通用性好，现阶段可以完成两类零件的自动上料，且托盘定位方式更换方便；该装置为工厂节省了人力，人工上料方式需要3至5个人上料，而此套装置只需1人即可完成此功能。

附图说明

图1是托盘相叠时的整体示意图。

图2是零件搬运机构的结构示意图。

图3是托盘升降机构结构示意图。

图4是组装完成的自动上料装置的结构示意图。

图5是上料流程图。

图中所示：

1-零件搬运机构支架，2-电动滑轨，3-固定有电磁铁的滑块，4-托盘升降机构支架，5-电动推杆，6-托盘支撑板，7-导向柱，8-托盘定位柱，9-托盘滑道，10-控制系统，11-放置位，12-检测机进料传送带。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

一种自动上料装置，包括托盘升降机构、零件搬运机构、控制系统、承载零件的托盘。

零件搬运机构包括零件搬运机构支架、电动滑轨、沿电动滑轨滑动的滑块、电机驱动器。电机驱动器驱动滑块移动；电动滑轨通过四个螺栓沿左右方向水平地固定在零件搬运机构支架上方；滑块上设置有用于吸取零件的电磁铁；滑块的电磁铁的吸合面朝下。滑块的最下端为电磁铁的吸合面；电磁铁通电后，可吸取零件带动零件一同运动。

托盘升降机构包括托盘升降机构支架、托盘支撑板、导向柱、电动推杆、托盘滑道。

托盘支撑板为方形；托盘升降机构支架设置有导向孔，导向柱有四个，四个导向柱的上端端面通过螺栓分别与托盘支撑板的四个角固定连接，导向柱穿在导向孔中上下平移。电动推杆包括底座、沿竖直方向伸缩的伸缩杆，底座设置在托盘升降机构支架的底部；伸缩杆的下端固定在底座上，上端与托盘支撑板的下平面通过螺栓固定连接。电动推杆带动托盘支撑板通过导向组件在升降机构支架上沿竖直方向平移。

托盘升降机构还包括设置在托盘支撑板上表面的配合托盘上凹陷的托盘定位柱。托盘支撑板上设置分别对应各类托盘的四个安装孔；托盘定位柱可拆卸式安装在安装孔中。将托盘定位柱安装在不同的安装孔中，可适应不同类型的托盘。

组装用于将零件移至检测机进料传送带上；电动滑轨设置在托盘升降机构和传送带的上方；其中托盘滑道、传送带分别位于托盘支撑板的左右两侧；托盘滑道从右端朝左端倾斜向下；托盘滑道、传送带皆低于滑块的最下端。

托盘为方形，托盘上设置有向下凹陷的用于限定零件位置的放置位；放置位沿托盘的长度方向设置有多排放置位；电磁铁吸取零件时，电磁铁的吸合面正对着其中一排放置位。

控制系统包括plc控制器，plc控制器分别控制电动滑轨上滑块的移动、电磁铁的电流的通断、电动推杆的伸缩运动。plc控制器对零件搬运机构及托盘升降机构进行控制，协调实现零件上料功能。

使用时，根据具体的零件托盘形状安装托盘定位柱。

其使用过程方法如下：

开机，系统自动进行复位校准，将整垛放置有零件的托盘放在托盘支撑板上；

电动滑轨上的滑块带动电磁铁移动至最上层托盘右边第一排零件的正上方，电动推杆往上伸长，将零件举升至电磁铁吸合面，电磁铁通电吸取托盘的右边第一排零件，之后电动推杆回缩让被吸取的零件完全脱离托盘，而电动滑轨上的滑块带动所吸取的零件运动到检测机进料传送带正上方，电磁铁断电释放零件，完成最上层第一排零件的上料；

从右往左依次移取每层的各排零件。其它排的零件的上料动作与右边第一排的类似，不同之处仅体现在：不同排零件的上料动作中，电动滑轨上的滑块横向移动的距离不同。

当最上层的零件都移取完成后，对空托盘进行卸载，电动推杆会举升整垛装有零件的托盘，使最上层的空托盘的高度高于电磁铁吸合面，且第二层有零件的托盘高度低于电磁铁吸合面高度，当电动推杆完成此动作后，电动滑轨上的电磁铁会左移快速撞击空托盘，使空托盘掉入托盘滑道，在重力的作用下，空托盘会沿着托盘滑道进入指定位置。

最后，当整垛零件搬运完后，系统会自动回到初始位置，并提示工人将另外一垛零件放在托盘支撑板上，如此往复。

实施例二

一种自动上料装置的上料方法，使用实施例一所述的一种自动上料装置将零件移至传送带，其流程为：

(1)开机，首先将一垛装有零件的托盘置于托盘支撑板上；

(2)将电磁铁移至托盘上的一排零件上方，通过托盘升降机构将托盘上升10mm到达至电磁铁吸合面。

(3)电磁铁通电吸取零件，再通过托盘升降机构将托盘下降10mm让零件完全脱离托盘，而吸附的零件随滑块移至目标上料位置的上方，电磁铁释放零件；

(4)检测第一层托盘的零件是否已经移取完；如未移取完，重复步骤(2)(3)；如已移取完，进入步骤(5)；

(5)检测是否整垛零件已被移取完；如为否，则卸载空托盘，卸载后将托盘上升3mm；进入步骤(3)继续移取零件；如为是，则托盘支撑板复位，并提示装料；

其中卸载空托盘时的步骤为：通过托盘升降机构将托盘上升16mm至卸载位，电磁铁左移撞击空托盘，空托盘沿托盘滑道滑落；卸载位中，空托盘高于电磁铁的吸合面，而第二层有零件的托盘低于电磁铁的吸合面。

(6)检测是否装料完成；如为否，提示装料；如为是，进入步骤(2)。

步骤(2)(3)中从右往左依次移取每层的各排零件。各排零件的上料动作类似，不同之处仅体现在：不同排零件的上料动作中，电动滑轨上的滑块横向移动的距离不同。

本发明可实现将托盘内分层包装的金属零件移至自动检测机进料传送带、卸载空托盘两大功能，有利于工厂节省人力，提高自动检测设备的检测效率。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。