一种工件自动化上下料装置的制作方法

1.本实用新型涉及自动化设备技术领域，特别是涉及一种工件自动化上下料装置。


背景技术：

2.随着数控机床加工的普及，数控机床在产品多样化生产，智能程序加工方面解放了很多人工作业。但是，在数控机床加工工件的上料和下料方面，大多还是人工操作。工件的多样性导致操作人员在作业中存在很多潜在的风险。对于高频率的上下料工作，人工操作导致加工效率的降低。此外，在工件加工之前以及加工之后需要对工件的外径进行初步测量，以确保产品加工前后的一致性，上述操作步骤全靠操作人员的自身技能和工作状态决定，如果出现偏差，会造成各种工件的浪费，增加生产加工成本。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术问题，本实用新型的目的是：提出了一种工件自动化上下料装置，能够实现工件的自动化上下料，省时省力，且在上下料过程中，能够实现工件的外径的检测，有效满足数控机床的上下料需求。
4.本实用新型的技术解决方案是这样实现的：一种工件自动化上下料装置，包括框架以及设置于框架上的仓储上料机构、仓储下料机构和抓取机构；
5.所述仓储上料机构和仓储下料机构均包括用于放置工件的托盘机构和用于检测工件外径的外径检测机构；所述托盘机构上设有至少一组第一工位；
6.所述外径检测机构上设有一组第二工位；
7.所述抓取机构用于在仓储上料机构中的第一工位和第二工位之间来回转移工件，以及用于在仓储下料机构中的第一工位和第二工位之间来回转移工件。
8.进一步的，所述抓取机构包括三轴机械手臂和设置于三轴机械手臂上用于抓取工件的抓取器。
9.进一步的，所述抓取器包括三爪气缸和设置于三爪气缸的三个驱动端上的卡爪。
10.进一步的，所述托盘机构包括底盘、设置于底盘上且绕自身中心轴线旋转的转盘、设置于底盘和转盘之间的储料组件以及用于锁紧转盘的锁紧组件；所述储料组件包括导向结构、固定轴、连接件和浮动轴；所述导向结构设置于底盘上，且沿第一方向延伸；所述固定轴设置于底盘上，且位于导向结构第二方向上的两侧；所述连接件的第一端与转盘转动连接、第二端设置所述浮动轴；所述浮动轴与导向结构沿第一方向滑动配合连接。
11.进一步的，所述第一工位形成于底盘上，且位于浮动轴与固定轴之间。
12.进一步的，所述托盘机构与框架沿第三方向滑动连接；所述框架与托盘机构之间设有锁定机构；当锁定机构位于锁定状态时，所述托盘机构不能相对框架滑动。
13.进一步的，所述锁定机构包括止动件、抵接件、摆臂和驱动组件；所述止动件设置于框架上，且位于第三方向上的一侧；所述抵接件设置于托盘机构上，且与止动件相对应；所述摆臂活动设置于止动件第三方向上的一侧；所述驱动组件用于驱动摆臂摆动；当所述
摆臂摆动到第一侧位置时，所述摆臂与止动件之间形成限位空间；当所述托盘机构滑动至预定位置时，所述抵接件进入所述限位空间中，且抵接件的第一侧与摆臂抵接，第二侧与止动件抵接。
14.进一步的，所述外径检测机构包括座体、设置于座体上的定位板、活动设置于定位板两侧的夹持件、用于驱动两侧的夹持件相互靠近或远离的直线驱动单元以及用于驱动座体水平转动的旋转驱动单元；所述第二工位形成于所述定位板上；两侧的所述夹持件相对的侧面上分别设有夹持结构；所述外径检测机构包括用于检测两侧的夹持件之间的相对距离的直线位移传感器。
15.进一步的，所述上下料装置包括六轴机械手臂和设置于六轴机械手臂上用于抓取工件的抓取部件；所述六轴机械手臂和抓取部件相互配合，用于从仓储上料机构的外径检测机构的第二工位上抓取工件以及用于移动工件至仓储下料机构的外径检测机构的第二工位上。
16.由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
17.1、本实用新型通过抓取机构、仓储上料机构以及仓储下料机构的配合使用，能够在加工前将工件从托盘机构上移至外径检测机构上，并能够在加工后将工件从外径检测机构上移至托盘机构上，通过上述方式的结合，能够实现工件的自动化上下料，省时省力，且在上下料过程中，能够实现工件的外径的检测，有效满足数控机床的上下料需求。
18.2、本实用新型通过托盘机构的配合使用，工件能够被定位于第一工位处，且定位稳定可靠。通过调节转盘位于不同旋转位置，使得浮动轴和固定轴之间的空间大小可以调节，从而适应不同外径尺寸的工件的定位需求。
附图说明
19.下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
20.图1为本实用新型与数控机床相配合使用时的三维结构示意图；
21.图2为图1的俯视图结构示意图；
22.图3为本实用新型的框架、仓储上料机构、仓储下料机构以及抓取机构三维结构示意图；
23.图4为图3的另一视角的三维结构示意图；
24.图5为图3去掉框架的三维结构示意图；
25.图6为图5另一视角的三维结构示意图；
26.图7为本实用新型的托盘机构的三维结构示意图；
27.图8为图7的主视图结构示意图；
28.图9为本实用新型的锁定机构的三维结构示意图；
29.图10为本实用新型的托盘机构的三维结构示意图；
30.图11为图10的主视图剖视图；
31.图12为本实用新型的托盘机构的爆炸示图；
32.图13为本实用新型的托盘机构的浮动轴和连接件的三维结构示意图；
33.图14为为本实用新型的托盘机构在定位工件时的三维结构示意图；
34.图15为本实用新型的外径检测机构的三维结构示意图；
35.图16为图15另一视角的三维结构示意图；
36.图17为图15的主视图结构示意图；
37.图18为本实用新型的抓取机构的局部结构的三维结构示意图；
38.其中：1、框架；11、轨道机构；2、仓储上料机构；3、仓储下料机构；4、抓取机构；41、三轴机械手；42、三爪气缸；43、卡爪；5、托盘机构；51、底盘；52、转盘；53、导向结构；54、固定轴；55、连接件；56、浮动轴；561、耐磨套；57、压片；58、固定旋钮；59、转轴；510、工件；511、背板；6、外径检测机构；61、座体；62、定位板；63、夹持件；631、夹持结构；64、直线驱动单元；65、旋转驱动单元；66、直线位移传感器；67、反射传感器；7、六轴机械手臂；8、数控机床；9、止动件；91、抵接件；92、驱动组件；93、摆臂。
具体实施方式
39.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
40.如图3
‑
6所示为本实用新型所述的一种工件自动化上下料装置，包括框架1以及安装于框架1上的仓储上料机构2、仓储下料机构3和抓取机构4。该框架1采用铝合金制作而成。仓储上料机构2和仓储下料机构3并列布置于框架1上。仓储上料机构2和仓储下料机构3均包括用于放置工件510的托盘机构5和用于检测工件510外径的外径检测机构6。该外径检测机构6安装于框架1上，且位于托盘机构5的一侧。根据实际加工需求，仓储上料机构2和仓储下料机构3中的托盘机构5以及外径检测机构6分别可以布置多组。托盘机构5上形成有至少一组第一工位。工件510在该第一工位被定位。外径检测机构6上形成有一组第二工位。工件510在该第二工位上进行外径检测。抓取机构4用于在仓储上料机构2中的第一工位和第二工位之间来回转移工件510，以及用于在仓储下料机构3中的第一工位和第二工位之间来回转移工件510。在工件510上料过程中，抓取机构4从仓储上料机构2中的托盘机构5的第一工位上抓取工件510，再转移并放置于外径检测机构6的第二工位上。在工件510下料过程中，抓取机构4从仓储下料机构2中的外径检测机构6的第二工位上抓取工件510，再转移并放置于托盘机构5的第一工位上。
41.本实施例的上下料装置包括控制系统，该控制系统通过程序控制抓取机构4依次从仓储上料机构2中的托盘机构5的若干个第一工位中依次抓取工件510，或者将抓取的工件510依次放置于仓储下料机构3中的托盘机构5的第一工位上。
42.如图5、6、18所示，抓取机构4包括三轴机械手臂41和安装于三轴机械手臂41上用于抓取工件的抓取器。三轴机械手臂41为现有技术中的常规装置，其能够在x轴、y轴、z轴三个方向进行移动。抓取器通过程序控制，以执行工件510的抓取和卸下动作。该抓取器42包括安装在三轴机械手臂41上的三爪气缸42和安装于三爪气缸42的三个驱动端上的卡爪43。三爪气缸42为现有技术中的常规部件，通过气压驱动三爪气缸42的三个驱动端相互靠近或远离。本实施例的工件510位圆环形工件。在抓取器抓取时，三爪气缸42上的三个卡爪43移动至工件510的中心位置，三爪气缸42驱动卡爪43相互远离并与工件510的内周壁抵接，从而实现抓取动作。当卸下工件510时，三爪气缸42驱动卡爪43相互靠近，从而将工件510卸下。
43.如图10
‑
14所示，托盘机构5包括底盘51、安装于底盘51上且绕自身中心轴线旋转的转盘52、安装于底盘51和转盘52之间的储料组件以及用于锁紧转盘52的锁紧组件。
44.其中，上述的底盘51采用铝合金材质。底盘51上的中心位置加工有安装孔。底盘51的背面上位于安装孔处安装有背板511。该背板511与底盘51通过螺栓连接。所述背板511上安装有转轴59。该转轴59位于安装孔中，转轴59的中心轴线与安装孔的中心轴线相重合。转盘52安装于安装孔中，其下表面与背板511的上表面相接触。转盘52上加工有轴孔，转盘52通过轴孔套装在转轴59上，从而转盘52可以绕转轴59旋转。在具体设计时，转盘52的上表面不高于底盘51的正面，以防止转盘52阻挡相关部件执行动作。转盘52采用铝合金材质。
45.储料组件包括导向结构53、固定轴54、连接件5555和浮动轴56。导向结构53位于底盘51上，且沿第一方向延伸。在本实施例中，该第一方向优选的方向为转盘52的径向。此外，为达到本实施例的相应技术效果，本领域技术人员可知，第一方向也可以是与转盘52的径向不同的方向。固定轴54沿竖直方向安装于底盘51上，且位于导向结构53第二方向上的两侧。该第二方向为在水平面内垂直于第一方向的方向。连接件555具有一定的长度，其第一端与转盘52通过销轴转动连接，从而使得连接件555能够绕该转动连接位置水平转动。浮动轴56沿竖直方向安装于连接件555的第二端。该浮动轴56可以以固定的方式与连接件555连接，也可以以绕自身中心轴线转动的方式与连接件555连接。浮动轴56与导向结构53沿第一方向滑动配合连接，从而浮动轴56可以沿第一方向移动。通过上述结构设计，当正反旋转转盘52时，浮动轴56沿第一方向移动，以靠近或远离固定轴6。
46.为满足连续储料的需求，上述的储料组件可以布置多组，圆周阵列于以转盘52的旋转中心为圆心的圆周上。本实施例中，该储料组件的数量优选为8组。
47.如图10所示，上述的导向结构53优选为滑槽结构。该滑槽沿转盘52的径向延伸。若干个滑槽以圆周阵列的方式分布于底盘51上，从而实现较佳的空间布局。上述的浮动轴56上套装有耐磨环561。该耐磨环561安装在浮动轴56的下端位置，浮动轴56通过耐磨环561与滑槽滑动配合连接。该耐磨环561能够使得浮动轴56沿滑槽移动时平稳，且有效防止在频繁移动过程中浮动轴56出现磨损。
48.如图4、8所示，上述转轴59的上端面中心位置加工有螺纹孔。当锁紧组件由转盘52的上方与螺纹孔螺纹连接时，锁紧组件具有与转盘3的上表面相抵接的抵接面。锁紧组件与螺纹孔螺纹连接，并向转盘52施加向下的作用力，以使得转盘52被压紧在背板511和锁紧组件之间。上述的锁紧组件包括固定旋钮58和压片57。固定旋钮58上具有螺杆段，固定旋钮58通过该螺杆段与转轴59上的螺纹孔螺纹连接，压片57套在螺杆段上。压片57的下表面形成抵接面。当固定旋钮58与转轴59上的螺纹孔螺纹连接时，压片57的下表面与转盘52的上表面抵接。通过旋拧固定旋钮58锁紧，以迫使压片57压紧转盘52。
49.前述的第一工位形成于底盘51上，且位于浮动轴56与固定轴54之间。
50.如图14所示，在具体使用托盘机构5时，在上料时，将待加工的工件510置于每个储料组件的固定轴54和浮动轴56之间。通过旋转转盘52，转盘52带动连接件55移动，进而带动浮动轴56沿滑槽移动，并靠近固定轴54。当工件510被夹持在固定轴54和浮动轴56之间时，通过锁紧组件把转盘52锁紧，从而位于每个储料组件中的工件510均被定位。
51.需要说明的是，工件510在托盘机构5上为初步定位。在被定位时，工件510与固定轴54和浮动轴56之间存在一定的间隙，以便于抓取机构4抓取工件510，或者将工件510置于
每组储料组件中的固定轴54和浮动轴56之间。
52.如图7
‑
9所示，上述的托盘机构5与框架1沿第三方向滑动连接。该第三方向为水平方向。框架1与托盘机构4之间安装有锁定机构。当锁定机构位于锁定状态时，托盘机构5不能相对框架1滑动。通过推动托盘机构5滑动，以进出框架1，从而便于将工件510上料到托盘机构5的第二工位上，或者将工件510从托盘机构5上卸下。
53.上述锁定机构包括止动件9、抵接件91、摆臂93和驱动组件9。止动件9安装于框架1上，且位于前述第三方向(托盘机构5的滑动方向)上的一侧。抵接件91安装于托盘机构5上，且与止动件9相对应。在本实施例中，该抵接件91安装于托盘机构5的底盘51上。摆臂93活动安装于止动件9第三方向上的一侧。驱动组件92安装于框架1上，其与摆臂93的一端连接，用于驱动摆臂93摆动。通过该驱动组件92的驱动，摆臂93远离驱动组件92的一端可以靠近或远离止动件9。当摆臂93摆动到第一侧位置时，摆臂93与止动件9之间形成限位空间。托盘机构5由摆臂93一侧滑动并靠近止动件9，当托盘机构5滑动至预定位置时，抵接件91进入到摆臂93和止动件9之间，通过驱动摆臂93摆动，使得抵接件91位于上述形成的限位空间中，且抵接件91的第一侧与摆臂93抵接，第二侧与止动件9抵接。通过上述方式，抵接件91在托盘机构5的滑动方向上被限位，从而限制托盘机构5滑动。
54.如图15、16、17所示，外径检测机构6包括座体61、安装于座体61上的定位板62、安装于定位板62两侧的夹持件63、用于驱动两侧的夹持件63相互靠近或远离的直线驱动单元64以及用于驱动座体61水平转动的旋转驱动单元65。前述的第二工位形成于定位板62上。上述的夹持件63通过导轨滑块机构与座体61滑动连接，使得两侧的夹持件63能够相互靠近或相互远离。两侧的夹持件63相对的侧面上分别加工有夹持结构631。该夹持机构631为v形结构。通过直线驱动单元64的驱动，两侧的夹持件63相互靠近，从而将位于定位板62上的工件510夹持住。该直线驱动单元64优选为电动推杆。定位板62上安装有反射传感器67。该反射传感器67安装于定位板62上，且对应第二工位布置。当第二工位上存在工件时，该反射传感器67输出感应信号。该反射传感器67优选为为反射型红外传感器。外径检测机构包括用于检测两侧的夹持件63之间的相对距离的直线位移传感器66。该直线位移传感器66安装于其中一侧的夹持件63上，其检测端面向另外一侧的夹持件63布置。当两侧的夹持件63相互靠近或远离时，该直线位移传感器66检测两侧的夹持件63之间的距离。当两侧夹持件63被夹持时，该直线位移传感器66检测的距离数值为最小值，其将检测到的距离数值输出到控制系统中，并通过算法换算后，获得工件510的外径数值。该直线位移传感器66优选为拉杆式电子尺，该拉杆式电子尺的一端与一侧的夹持件63固定，其移动端与另外一侧的夹持件63抵接。旋转驱动单元65优选为现有技术中的回转气缸。通过该旋转驱动单元65的驱动，使得定位板62能够在框架1的内外两侧之间移动。
55.如图1、2所示，数控机床8布置在预定位置。本实施例的上下料装置包括六轴机械手臂7和安装于六轴机械手臂7上用于抓取工件510的抓取部件。六轴机械手臂7为现有技术中的常规部件，在工业领域中应用普遍。六轴机械手臂7和抓取部件相互配合，用于从仓储上料机构2的外径检测机构的第二工位上抓取工件以及用于移动工件至仓储下料机构3的外径检测机构的第二工位上。在具体使用时，该六轴机械手臂7和抓取部件从仓储上料机构2的外径检测机构的第二工位上抓取工件并移动至数控机床8中的预定位置。当工件通过数控机床8加工完毕后，该六轴机械手臂7和抓取部件抓取加工好的工件，并移动至仓储下料
机构3的外径检测机构的第二工位上。
56.具体操作流程：抽出仓储上料机构2中的托盘机构5，将待加工的工件上料到托盘机构5的第一工位中。推动托盘机构5，使得其被对应位置的锁定机构锁定。抓取机构4依次抓取第一工位中的工件，并移至外径检测机构的第二工位上进行外径检测。外径检测合格后，由六轴机械手臂7移至数控机床8中进行加工。工件加工完毕后，六轴机械手臂7将加工好的工件移动至仓储下料机构3的外径检测机构的第二工位上。工件再次进行外径检测后，由抓取机构4移动至仓储下料机构3的托盘机构5的第一工位中。抽出仓储下料机构3中的托盘机构5，以将加工好的工件拿出。
57.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。