自动上下料设备及自动化生产系统的制作方法

本实用新型涉及自动化生产设备技术领域，尤其涉及一种自动上下料设备及自动化生产系统。

背景技术：

在制造业中手机等属于精密型产品，通常需要高精度的工艺，这在手机摄像头行业更加明显。摄像头生产线上，其检测和送料工序所用的设备均需要人工上下料，这样一方面会增加人工成本；另一方面人工操作效率低下，延长生产周期；另外，由于操作人员的差异性往往导致设备良率的控制参差不齐，影响最终产品的质量；再者，组装和检测精度无法管控，也会造成最终产品良莠不齐。

为解决上述问题，亟需一种智能自动化上下料设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动上下料设备及自动化生产系统，以解决现有技术中存在的需人工送料进行检测带来的良率差、成本高、效率低的技术问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本实用新型提供了一种自动上下料设备，包括：

机架，所述机架上设置有放置托盘的放料区、待测区、合格区和不合格区；

设置在所述机架上的托盘搬运模组，所述托盘搬运模组包括多个夹紧机构和设置在所述机架下方的搬运机构，多个所述夹紧机构分别设置在所述放料区、所述待测区和所述合格区，所述搬运机构能够将所述放料区内的托盘移动到所述待测区内，以及将所述待测区内的托盘移动到所述合格区内；

机械臂，能够将所述待测区内的托盘上的产品移动到检测装置上，以及将所述检测装置上的产品移动到所述合格区和所述不合格区的托盘上。

进一步地，所述机械臂的下端设置有第一相机和一个以上用于吸附产品的吸嘴，所述第一相机与控制器连接。

进一步地，所述机械臂上设置有两个所述吸嘴，两个所述吸嘴和所述第一相机呈120°等分设置在所述机械臂的下端。

进一步地，每个所述夹紧机构包括两个相对设置的夹紧气缸以及连接在每一所述夹紧气缸的驱动端的夹紧块。

进一步地，所述搬运机构包括第一竖直运动机构和水平运动机构，所述第一竖直运动机构设置在所述放料区的正下方，并能够托持所述放料区内的托盘沿竖直方向往复运动，所述水平运动机构能够将所述第一竖直运动机构上的托盘移动到所述待测区内和所述合格区内。

进一步地，所述第一竖直运动机构包括设置在所述放料区下方的第一丝杆升降结构和连接在所述第一丝杆升降结构上端的托板；所述第一丝杆升降结构包括连接在所述机架上的第一电机和连接在所述第一电机驱动轴上的第一丝杆，所述第一丝杆上滑动配合有第一滑块，所述托板与所述第一滑块连接。

进一步地，所述水平运动机构包括连接在所述机架下方的驱动器和连接于所述驱动器驱动端的活动板，所述驱动器能够驱动所述活动板沿水平方向往复移动，所述活动板两端分别设置有第二竖直运动机构，所述第二竖直运动机构的驱动端连接有用于托持托盘的托块。

进一步地，所述合格区下方设置有第三竖直运动机构，所述第三竖直运动机构能够沿竖直方向往复移动托持托盘。

进一步地，所述机架下方还设置有水平传送机构，所述第三竖直运动机构能够下移到所述水平传送机构的下方以将托盘放置于所述水平传送机构上。

本实用新型还提供了一种自动化生产系统，包括上述任一项技术方案所述的自动上下料设备。

与现有技术相比，本实用新型提供的自动上下料设备，包括机架、机械臂和设置在机架上的托盘搬运模组，机架上设置有放置托盘的放料区、待测区、合格区和不合格区，放料区用于放置装有产品的托盘，待测区用于放置待测产品的托盘，合格区用于放置检测合格的产品的托盘，不合格区用于放置检测不合格的产品的托盘；托盘搬运模组包括多个夹紧机构和设置在机架下方搬运机构，多个夹紧机构分别设置在放料区、待测区和合格区，用于夹持各个区上的框架内的托盘；搬运机构能够托持放料区内的托盘并沿竖直方向移动，再沿水平方向移动，最后将放料区的托盘移动到待测区，同理搬运机构也能够将待测区的托盘移动到合格区；机械臂能够将待测区内的托盘上的产品移动到检测装置上，以及将检测装置上的产品移动到合格区和不合格区的托盘上，实现整个送料检测过程的自动化。本实用新型结构简单，运动可靠，能够实现整个产品送料检测工序的自动化，节省了人力，提高了检测效率和检测精度，保证了生产周期和产品质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的自动上下料设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的自动上下料设备去除机架壳的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的自动上下料设备去除机架壳和机械臂的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的自动上下料设备中的上料区及第一竖直运动机构的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中的自动上下料设备中水平运动机构托持托盘的结构示意图。

图6为本实用新型实施例中的自动上下料设备中的机械臂的结构示意图；

图7为图6中A部的放大图；

图8为本实用新型实施例中的自动上下料设备中的第三竖直运动机构的结构示意图；

图9为本实用新型实施例中的自动上下料设备中的水平传送机构的结构示意图。

附图标记：1-机架；101-放料区；102-待测区；103-合格区；104-不合格区；2-托盘；3-夹紧机构；4-第一滑块；5-第一电机；6-第一丝杆；7-导向柱；8-托板；9-安装板；10-连接板；11-直线法兰轴承；12-滑环；13-固定板；14-滑杆；15-滑轨；16-活动板；17-竖直气缸；18-托块；19-第二丝杆；20-托架；21-传送带；22-挡板；23-机械臂；24-分叉板；25-笔形气缸；26-第一相机；27-吸嘴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种自动上下料设备，能够用于自动化生产线上，实现送料检测工序的智能化、自动化，提高生产效率。如图1-图3所示，上述自动上下料设备包括机架1、托盘搬运模组和机械臂23，机架1上设置有放置托盘2的放料区101、待测区102、合格区103和不合格区104，具体地，如图1所示，机架1自左向右依次为放料区101、待测区102和合格区103，机架1侧面水平凸设有不合格区104。其中，放料区101用于放置装有产品的托盘2，待测区102用于放置待测产品的托盘2，合格区103用于放置检测合格的产品的托盘2，不合格区104用于放置检测不合格的产品的托盘2。托盘搬运模组设置在机架1上，其包括多个夹紧机构3和设置在机架1下方的搬运机构，多个夹紧机构3分别设置在放料区101、待测区102和合格区103，用于夹持各个区上的框架内的托盘2；搬运机构能够将放料区101内的托盘2移动到待测区102内，以及将待测区102内的托盘2移动到合格区103内，具体地，搬运机构能够托持放料区101内的托盘2并沿竖直方向移动，再沿水平方向移动，最后将放料区101的托盘2移动到待测区102，同理搬运机构也能够将待测区102的托盘2移动到合格区103。机械臂23能够将待测区102内的托盘2上的产品移动到检测装置上，以及将检测装置上的产品移动到合格区103和不合格区104的托盘2上。整个机构能够实现送料检测过程的自动化，节省了人力，提高了检测效率和检测精度，保证了生产周期和产品质量。

其中，如图1所示，机架外侧设置有机架壳，形成密封型的台式机架。如图6和图7所示，机械臂23采用规格为臂长900mm、负载10kg、精度±0.02mm的立式四轴机械臂。机械臂23的下端设置有第一相机26和一个以上用于吸附产品的吸嘴27，第一相机26与控制器连接。具体地，机械臂23上设置有两个吸嘴27，两个吸嘴27和第一相机26呈120°等分设置在机械臂23的下端，这样均匀布局，使得机械臂23高速运动的过程中的负载力匀称，以保障运动精度和提高使用寿命。机械臂23的驱动端连接有一个呈120°等分的三个分叉板24，两个吸嘴27和第一相机26分别设置在三个分叉板24下端，设置吸嘴27的分叉板24上分别设置有两个笔形气缸25，每个笔形气缸25的驱动端均连接一个吸嘴27，能够实现吸嘴27的上下移动，实现吸取托盘2上的产品并上移，再在机械臂23的驱动下旋转到检测装置上。笔形气缸25的驱动杆上套设弹簧，起到缓冲作用。第一相机26用于对待测区102的托盘2上的产品的上端面进行拍照，并将照片传输给控制器；另外，机架1上、在不合格区104的相对侧设置有第二相机，第二相机具体设置在机械臂23上吸嘴27向检测装置移动时经过处的正下方，第二相机对吸嘴27吸取的产品的下端面进行拍照，并将照片传输给控制器。控制器对第一相机26和第二相机传输过来的照片进行扫描，若产品的上端面有二维码，控制器则会进行视觉运算，记录该产品的信息。在检测完成后，机械臂23将产品放置到合格区103的时候，第一相机26会进行该产品的位置记录并传输给控制器，控制器会在记忆模块中将产品信息和位置进行配对保存，以便于工作人员在客户终端输入要拿取的产品信息时，控制器能够自动识别信息驱动机械臂23取走相应的产品。

进一步地，如图2所示，夹紧机构3包括设置在放料区101上端的框架相对两侧的夹紧气缸、设置在待测区102上端的框架相对两侧的夹紧气缸、设置在合格区103上端的框架两侧的夹紧气缸以及连接在每一夹紧气缸的驱动端的夹紧块。当需要固定托盘2时，夹紧气缸会驱动夹紧块朝向托盘2伸出，对托盘2进行夹紧固定；当需要松开托盘2时，夹紧气缸会驱动夹紧块背向托盘2缩回，实现松开对托盘2的夹紧动作，从而使得下方的搬运机构能够托持上述托盘2并进行搬运。具体地，搬运机构包括第一竖直运动机构和水平运动机构，第一竖直运动机构设置在放料区101的正下方，并能够托持放料区101内的托盘2沿竖直方向往复运动，水平运动机构能够将第一竖直运动机构上的托盘2移动到待测区102内和合格区103内。

在本实施例中，如图4所示，第一竖直运动机构包括设置在放料区101下方的第一丝杆6升降结构和连接在第一丝杆6升降结构上端的托板8，第一丝杆6升降结构包括连接在机架1上的第一电机5和连接在第一电机5驱动轴上的第一丝杆6，第一丝杆6上滑动配合有第一滑块4，托板8与第一滑块4连接。具体地，机架1上、放料区101的正下方通过连接板10连接有安装板9，第一电机5安装在安装板9上，安装板9设置在托板8与第一滑块4之间，托板8和托盘2均位于安装板9的内侧，这样在移动时不会受安装板9位置的妨碍。托板8与第一滑块4通过多根导向柱7连接，安装板9的四个顶角处均安装有直线法兰轴承11，多根导向柱7滑动穿过上述直线法兰轴承11，实现了滑块带动托板8的上下移动，同时导向柱7和直线法兰轴承11的配合起到了很好的导向定位效果。

进一步地，如图3和图5所示，水平运动机构包括连接在机架1下方的驱动器和连接于驱动器驱动端的活动板16，驱动器能够驱动活动板16沿水平方向往复移动，活动板16两端分别设置有第二竖直运动机构，第二竖直运动机构的驱动端连接有用于托持托盘2的托块18。具体地，机架1下方设置有一固定板13，驱动器为水平气缸，水平气缸的驱动端连接活动板16，固定板13一侧沿水平气缸伸出的方向设置有一滑杆14，另一侧设置有与滑杆14平行的滑轨15，活动板16一侧的下端设置有与滑杆14配合滑动的滑环12，另一侧设置有与滑轨15配合滑动的滑槽。活动板16的两端分别连接有竖直气缸17，竖直气缸17的驱动端连接有托块18，水平气缸伸出时，两个竖直气缸17正好一个位于放料区101的正下方，一个位于待测区102的正下方；水平气缸缩回时，两个竖直气缸17一个位于待测区102的正下方，一个位于合格区103的正下方。且在竖直气缸17到达放料区101正下方取托盘2时，其驱动端上的托块18正好位于托板8的下方，竖直气缸17的行程超过两层托盘2的高度。

进一步地，如图3和图8所示，合格区103下方设置有第三竖直运动机构，第三竖直运动机构能够沿竖直方向往复移动托持托盘2。具体地，第三竖直运动机构包括第二丝杆19升降机构和托架20，第二丝杆19升降机构包括第二电机和连接在第二电机驱动轴上的第二丝杆19，第二丝杆19上滑动配合有第二滑块，托架20与第二滑块固定连接，通过第二电机驱动托架20上下移动将合格区103满盘的托盘2移动到下方取走。为了实现自检测区至下一工序的自动化，如图9所示，机架1下方还设置有水平传送机构，具体地，水平传送机构为传送带21，机架1下方两侧沿长度方向设置有传送带21，托架20位于两两条传送带21的内侧，且能够移动到传送带21的下方，托架20的宽度小于托盘2的宽度，即托架20上的托盘2的两侧突出于托架20边缘，使得托盘2的两侧能够担放在传送带21上，从而将一垒满盘的托盘2放置到传送带21上。为了使得托盘2从托架20到传送带21上保证位置整齐，不会出现翻倒，传送带21的这一端两侧设置有挡板22，能够一直挡在要搬运的这一垒托盘2的两端。

本实施例提供的自动上下料设备的托盘2的移动工作过程如下：

首先，在合格区103放置一个空的托盘2，然后启动第一电机5驱动托板8上升至接触托盘2，放料区101的夹紧气缸松开，托板8托持托盘2下移一层托盘2的高度，水平气缸驱动左侧的竖直气缸17移动到放料区101的下方，右侧的竖直气缸17移动到待测区102的下方，这时，第一电机5继续驱动托盘2下移一层托盘2的高度，这时托块18托持住托盘2，第一电机5继续下移至托板8脱离托盘2时停止，同时右侧的竖直气缸17伸出两侧托盘2的高度至接触待测区102的托盘2，待测区102的夹紧气缸松开，右侧的竖直气缸17缩回带动托盘2下移，当两个竖直气缸17均托持托盘2位于机架1下方时，水平气缸缩回，左侧的竖直气缸17移动到待测区102正下方，右侧的竖直气缸17移动到合格区103正下方，此时，如果合格区103没有托盘2，则两竖直气缸17同时伸出将托盘2分别移动到待测区102和合格区103内，夹紧气缸夹紧各自的托盘2；如果合格区103还有托盘2，则右侧气缸不伸出；当合格区103的托盘2满盘后，第二电机驱动托架20上移至于合格区103的托盘2接触，合格区103的夹紧气缸松开满盘的托盘2，第二电机驱动托架20下移到右侧竖直气缸17的下方；如果托架20上的托盘2达到指定数量，则第二电机驱动托架20下移到传送带21的下方，将满盘的一垒托盘2放置到传送带21上，传动带将一垒托盘2运送到下一道工序。

进一步地，机架1上还设置有多个光电开关，用于检测各个区的托盘2的状态，机械臂23上设置有自检测结构，用于检测自身的工作状况，机架1上还设置有控制整个机构电路的电柜、显示工作状态的显示器和安装控制器的工控机，其中，显示器能够显示拍照图片、数据信息、用户终端的数据通讯以及拍照或者记忆的二维码信息等。

控制器的控制逻辑如下：

启动整个控制系统，控制器会接受和分析光电开关和机械臂23的自检测结构的检测结果判断初始条件，如果条件OK，则控制机械臂23待命，解析用户终端输入的数据命令，例如N号用户端需要对上料进行检测，则控制器控制机械臂23去相应的取料托盘2的M/M+1个格子中拍照，控制器经过分析计算精确位置后驱动机械臂23上的吸嘴27去相应的位置取料，吸嘴27再次经过第二相机进行拍照，控制器再次计算需要放置到检测装置上的精确位置，然后驱动机械臂23放置到检测装置中检测，检测结果合格则机械臂23吸取该产品到合格区103的第X个格子中，控制器对产品信息和位置进行记录，若检测不合格，则机械臂23吸取该产品到另一检测装置的另一检测区进行第二次检测，若还是不合格，则放置到NG盘的第Y个格子中；每次取料前均对吸嘴27的状态进行检测；如果初始条件不OK，则搬运机构对三个区的托盘2进行重新移动至合格区103有一空或非满状态的托盘2，待测区102放置一装有待检测产品的托盘2。

本实施例提供了一种自动化生产系统，包括上述自动上下料设备。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。