CN109279313A - 用于板材换面的上料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于板材换面的上料装置，包括：旋转台，设置成可旋转且具有用于放置板材物料的表面；支撑架，可拆卸地安装于所述的旋转台的表面且将旋转台分割为左储料工位和右储料工位；翻转组件，可拆卸地安装于所述的支撑架的顶部，所述的翻转组件包括用于放置待换面板材的容置结构和用于翻转所述的容置结构的翻转机构，通过翻转所述的容置结构使得所述的容置结构可调节地位于左储料工位或右储料工位的上方。采用了本发明的用于板材换面的上料装置，解决了工业机器人在抓取板材物料时的翻面需求：一方面可以支持板材换面，在不改装设备和来料定义的情况下换面抓取、生产不同规格的产品，另一方面可以配合机器人抓手以最舒适的角度抓取。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化生产技术领域，尤其是涉及一种用于板材换面的上料装置。
背景技术
现有的自动化生产技术中，上料系统的设计尤为关键。根据物料本身的特性如尺寸、重量、材质以及环境敏感性，上料系统需要完成对来料的筛选、储存、姿态调整，其设计的好坏直接影响了整个系统的节拍上限。
对于一些较大尺寸的物料例如大型板材，上料系统不仅要能以合适的方式将其输送至生产线，有时还需要对其进行定位以及姿态调整。涉及板材的生产过程中往往会因生产工艺或成品性能的要求而区分板材正反面进行加工组装。当板材尺寸超出了机器人直接换面抓取的范围时，则需要相应的装置来配合换面的姿态以加快生产节拍，减少机器人的冗余运动。同时考虑到自动化生产线物料的备换问题，上料系统往往采用多个工位的轮转来消除该环节对整个生产节拍的影响。
然而较大尺寸的板材物料在单个中型工业机器人的抓取范围内要做到双工位的备换上料、定位、翻转(姿态调整)，对整体布局和空间利用提出了比较高的要求。在不增加额外设备和不占用额外空间的条件下，需要一种高度优化的上料装置解决方案来配合后续的生产活动。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够完成来料的双工位的备换、定位和多姿态抓取准备的用于板材换面的上料装置。
为了实现上述目的，本发明的用于板材换面的上料装置，具有如下构成：所述的装置包括：
旋转台，设置成可旋转且具有用于放置板材物料的表面；
支撑架，可拆卸地安装于所述的旋转台的表面且将所述的旋转台分割为左储料工位和右储料工位；
翻转组件，可拆卸地安装于所述的支撑架的顶部，所述的翻转组件包括用于放置板材的容置结构和用于翻转所述的容置结构的翻转机构，通过翻转所述的容置结构使得所述的容置结构可调节地位于左储料工位或右储料工位的上方。
较佳地，所述的翻转机构包括水平设置的转轴、与所述的转轴的一端相连接且用于驱动所述的转轴的驱动电机，所述的容置结构包括沿垂直于所述的转轴的轴向延伸的数个延伸管，相邻延伸管之间具有预设间隔距离，所述的旋转台将具有物料的储料工位旋转至机器人抓手一侧，所述的翻转机构翻转所述的容置结构至靠近机器人抓手的储料工位上方，根据所述的板材尺寸，调整容置结构相对于旋转台的角度使得所述的机器人抓手进行正向抓取或反向抓取。
较佳地，所述的转轴的另一端设置有用于限制所述的转轴的翻转角度的安全限位机构和用于将所述的容置结构限制于水平位置的水平限位机构，所述的安全限位机构包括与所述的转轴的另一端的端部相连接的限位盘、与所述的限位盘相连接的限位块；所述的水平限位机构包括滑块和与所述的滑块相连接的气缸。
较佳地，所述的限位块设置有用于在预设限位角度触发接近开关的检测板；所述的转轴设置有与所述的滑块相配合的抵挡块，所述的抵挡块为配重体。
较佳地，所述的容置结构包括用于在垂直于所述的延伸管的轴向上连接数个延伸管的横向加强梁，所述的转轴和横向加强梁之间设置有流利条；所述的数个延伸管均匀沿垂直于所述的转轴的轴向均匀分布。
较佳地，所述的容置结构包括用于定位板材的定位机构，所述的定位机构包括分别设置于最外侧延伸管的螺杆定位组件和导杆气缸组件，所述的螺杆定位组件包括沿垂直于所述的延伸管的轴向设置的螺杆和固定于所述的螺杆的定位板，所述的导杆气缸组件包括沿垂直于所述的延伸管的轴向设置的气缸和推板，所述的定位板和推板均关于延伸管的中轴面对称。
较佳地，所述的翻转组件包括安装架，所述的安装架的一端安装于所述的支撑架的顶部，所述的安装架的另一端安装有容置结构。
较佳地，所述的支撑架包括竖直支撑管和与所述的竖直支撑管相连接的横向加强管。
较佳地，所述的支撑架包括4根竖直支撑管和4根横向加强管，每个横向加强管连接两个竖直支撑管。
较佳地，所述的支撑架包括用于容置导线的导线管，所述的导线管沿竖直方向设置。
采用了本发明的用于板材换面的上料装置，解决了工业机器人在抓取板材物料时的翻面需求：一方面可以支持板材换面，在不改装设备和来料定义的情况下换面抓取、生产不同规格的产品，另一方面可以配合机器人抓手以最舒适的角度抓取。同时将上料、备料、翻面等动作集成到一个功能平台上，大大节省了宝贵的生产空间，尤其是避免了较大的板材在大范围内周转可能造成的节拍延误和潜在(掉落、干涉)风险，采用模块化的设计使安装简便。
附图说明
图1为本发明的用于板材换面的上料装置的整体结构示意图。
图2为本发明的用于板材换面的上料装置的翻转组件的结构示意图。
图2A为本发明的用于板材换面的上料装置的翻转组件一端的结构示意图。
图3～6为本发明的用于板材换面的上料装置的翻转变化图。
附图标记
1 旋转台
2 支撑架
3 翻转组件
4 容置结构
5 翻转机构
6 转轴
7 驱动电机
8 延伸管
9 限位盘
10 限位块
11 滑块
12 气缸
13 检测板
14 抵挡块
15 横向加强梁
16 螺杆定位组件
17 导杆气缸组件
18 螺杆
19 定位板
20 导杆气缸
21 推板
22 安装架
23 流利条
24 竖直支撑管
25 横向加强管
26 导线管
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
如图1～6所示，为本发明的用于板材换面的上料装置的具体实施例，其中，所述的装置包括：旋转台1，设置成可旋转且具有用于放置板材物料的表面旋转台，包括双工位储料位、动力及控制总成，中心对称的双工位储料位可根据转台旋转动作完成空间位置上的互换，即通过旋转台的180度旋转动作实现在上料区域和机器人工作区域的空载/满载切换；支撑架2，可拆卸地安装于所述的旋转台的表面且将所述的旋转台分割为左储料工位和右储料工位；翻转组件3，可拆卸地安装于所述的支撑架的顶部，所述的翻转组件包括用于放置待换面板材的容置结构4和用于翻转所述的容置结构的翻转机构5，通过翻转所述的容置结构使得所述的容置结构可调节地位于左储料工位或右储料工位的上方。
本发明提供的装置可以辅助机器人完成除抓取以外的所有准备功能(上料、换面、定位)，只需要单个功能的占地面积，可应用于新建材生产行业、玻璃相关行业、钢铝型材行业、高分子新材料和包装行业。
在一种较佳地实施方式中，所述的翻转机构包括水平设置的转轴6、与所述的转轴的一端相连接且用于驱动所述的转轴的驱动电机7，所述的容置结构包括沿垂直于所述的转轴的轴向延伸的数个延伸管8，相邻延伸管之间具有预设间隔距离，所述的旋转台将具有物料的储料工位旋转至机器人抓手一侧，所述的翻转机构翻转所述的容置结构至靠近机器人抓手的储料工位上方，根据所述的板材尺寸，调整容置结构相对于旋转台的角度使得所述的机器人抓手进行正向抓取或反向抓取。
其中，转轴6的两端通过带立式轴承座安装在翻转组件的安装架上，转轴的一端穿过轴承通过膜片联轴器与伺服减速电机相连为翻转组件提供动力，转轴的另一端穿过轴承与限位盘通过三个螺纹孔连接。其中限位盘与限位块通过四个螺纹孔连接在一起，缓冲块通过螺纹孔安装在在翻转组件的支撑架的端面上，与限位块配合工作为转轴定义了最大允许角度范围。
其中，相邻延伸管之间有一定固定的距离，这样既能均匀地承载板材的重量，又能够使机器人吸盘抓手能够从反面穿过延伸管间隔抓取板材，再平行退出，完成拾取拿放动作。
如图3～6所示，显示了翻转机构翻转容置结构的翻转过程，包括：
料仓切换动作，当如图3所示面向机器人的储料工位为空、另一侧储料工位为满时，则该装置执行一次轮转上料动作：如图4所示容置结构竖起，准备切换工作象限，旋转台旋转180度，储料工位交换位置，此时面向机器人的储料工位为满、另一侧储料工位为空，调节容置结构的翻转角度，如图5～6所示，视生产要求，机器人可选择抓取一个方式抓取该完成定位的物料；此时，叉车可以可继续准备装填下一批次物料而不影响机器人的抓取和生产活动。
在翻转组件保持处于竖直状态并为储料位留出足够的动作空间时，机器人抓手可以动作，从物料堆顶抓取第一片物料，待翻转组件降下至水平位置，将板材物料放置在翻转组件上，带着物料的翻转组件由可调高度的接近开关向系统确认准备进行定位动作，在重力的作用下板材长边会向下紧贴平行于转轴的流利条，定位机构中的气缸向内动作带动推板将板材的一边抵住另一边靠在可调螺杆限位上，完成定位操作。机器人可选择抓取以下方式抓取该完成定位的物料，
反面抓取：如图6所示，完成定位的物料为斜向上放置，例如45度，在进行抓取时，容置结构保持位置不动，机器人抓手从下方抓取面接近，穿过延伸管的空隙将吸盘组伸入，建立抓取，沿着延伸管升起的方向带着物料退出容置结构，进入下一生产环节。
正面抓取：如图5所示，完成定位的物料为水平放置，在进行抓取时，机器人抓手从定位完成的位置从上表面直接抓取。
当所处理板材物料长边尺寸已略微超出机器人抓取范围直径，此类物料无法通过机器人自身动作进行抓取和换面，也难以在空间紧张的生产现场进行大范围的周转，此时可进行反向抓取。
在一种较佳地实施方式中，所述的转轴的另一端设置有用于限制所述的转轴的翻转角度的安全限位机构和用于将所述的容置结构限制于水平位置的水平限位机构，所述的安全限位机构包括与所述的转轴的另一端的端部相连接的限位盘9、与所述的限位盘相连接的限位块10；所述的水平限位机构包括滑块11和与所述的滑块相连接的气缸12。
在一种较佳地实施方式中，所述的限位块设置有用于在预设限位角度触发接近开关的检测板13；所述的转轴设置有与所述的滑块相配合的抵挡块14，所述的抵挡块为配重体。由于板材物料尺寸较大、重量较大，相应的延伸管长度较长，二者的重心均远离转轴，对驱动系统提供的扭矩提出了较高要求。配重块的设置很大程度抵消了翻转架自身在重力因素下产生的扭矩，极大地优化了系统的动态响应和负载状况。而配重结构本身近轴端的重量对于整个底座支架和支撑机构的强度来说影响很小。配重体可以长条形钢结构，由矩管焊接在转轴方管的一面上，其伸出的长度刚好能与滑块形成干涉配合，又不至影响另一侧储料位的料堆高度。滑块靠法兰盘安装于竖直支撑管的外侧，气缸带动滑块穿过竖直支撑管向内伸出，通过限制配重体的路径来达到控制整个容置结构的工作时的受限角度。
控制系统负责翻转组件的位置反馈信息，转轴带容置结构移动并在给定高度触发接近开关，系统配备带长槽孔的安装板，允许根据需求灵活调整接近开关的高度。
在一种较佳地实施方式中，所述的容置结构包括用于在垂直于所述的延伸管的轴向上连接数个延伸管的横向加强梁15，所述的转轴和横向加强梁之间设置有流利条23；所述的数个延伸管均匀沿垂直于所述的转轴的轴向均匀分布。两根流利条分别安装在容置结构的正反面，平行于转轴，并处于转轴和加强横梁之间的位置，板材长边在重力作用下紧贴流利条。在横向加强梁以外的位置没有任何结构来连结相邻两根延伸管，该间隙保证了机器人抓手反面抓取时退出的路径。
在一种较佳地实施方式中，所述的容置结构包括用于定位容置面上的板材的定位机构，所述的定位机构包括分别设置于最外侧延伸管的螺杆定位组件16和导杆气缸组件17，所述的螺杆定位组件包括沿垂直于所述的延伸管的轴向设置的螺杆18和固定于所述的螺杆的定位板19，所述的导杆气缸组件包括沿垂直于所述的延伸管的轴向设置的导杆气缸20和推板21，所述的定位板和推板均关于延伸管的中轴面对称，因此同一套定位伸缩动作可以兼顾容置结构的正反面。螺杆定位组件和导杆气缸组件相向安置，分别安装于容置结构的两侧，动作时对向夹紧板材的短边。
在一种较佳地实施方式中，所述的翻转组件包括安装架22，所述的安装架的一端安装于所述的支撑架的顶部，所述的安装架的另一端安装有容置结构。
在一种较佳地实施方式中，所述的支撑架包括竖直支撑管24和与所述的竖直支撑管相连接的横向加强管25。
在一种较佳地实施方式中，所述的支撑架包括4根竖直支撑管和4根横向加强管，每个横向加强管连接两个竖直支撑管。支撑架的每侧的竖直支撑管的上部焊接有安装板用以承接上部的翻转组件模块。
与支撑架结构类似地，翻转组件的安装架的两侧为对称的槽钢，槽钢下部两侧各有一个安装板与支撑架上部的安装板相连。槽钢打孔通过横向的加强方管互相连结成为刚性整体。这样整个翻转组件可以在地面完成组装调试后再一起安装到旋转台和底座支架上，避免了现场兼顾翻转架轴承的安装与支撑架的安装同时进行的难点。模块化的设计还使得该系统具备一定的改装多用途潜能：未安装上层翻转组件的旋转台和支撑架装置可被用于板材的双工位成品码垛下料系统。
在一种较佳地实施方式中，所述的支撑架包括用于容置导线的导线管26，所述的导线管沿竖直方向设置，作为上层结构用气/电管线的约束布局。
采用了本发明的用于板材换面的上料装置，解决了工业机器人在抓取板材物料时的翻面需求：一方面可以支持板材换面，在不改装设备和来料定义的情况下换面抓取、生产不同规格的产品，另一方面可以配合机器人抓手以最舒适的角度抓取。同时将上料、备料、翻面等动作集成到一个功能平台上，大大节省了宝贵的生产空间，尤其是避免了较大的板材在大范围内周转可能造成的节拍延误和潜在(掉落、干涉)风险，采用模块化的设计使安装简便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的保护范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与本申请的保护范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该保护范围之中。
Claims (10)
1.一种用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的装置包括：
旋转台，设置成可旋转且具有用于放置板材物料的表面；
支撑架，可拆卸地安装于所述的旋转台的表面且将所述的旋转台分割为左储料工位和右储料工位；
翻转组件，可拆卸地安装于所述的支撑架的顶部，所述的翻转组件包括用于放置板材的容置结构和用于翻转所述的容置结构的翻转机构，通过翻转所述的容置结构使得所述的容置结构可调节地位于左储料工位或右储料工位的上方。
2.根据权利要求1所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的翻转机构包括水平设置的转轴、与所述的转轴的一端相连接且用于驱动所述的转轴的驱动电机，所述的容置结构包括沿垂直于所述的转轴的轴向延伸的数个延伸管，相邻延伸管之间具有预设间隔距离，所述的旋转台将具有物料的储料工位旋转至机器人抓手一侧，所述的翻转机构翻转所述的容置结构至靠近机器人抓手的储料工位上方，根据所述的板材尺寸，调整容置结构相对于旋转台的角度使得所述的机器人抓手进行正向抓取或反向抓取。
3.根据权利要求2所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的转轴的另一端设置有用于限制所述的转轴的翻转角度的安全限位机构和用于将所述的容置结构限制于水平位置的水平限位机构，所述的安全限位机构包括与所述的转轴的另一端的端部相连接的限位盘、与所述的限位盘相连接的限位块；所述的水平限位机构包括滑块和与所述的滑块相连接的气缸。
4.根据权利要求3所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的限位块设置有用于在预设限位角度触发接近开关的检测板；所述的转轴设置有与所述的滑块相配合的抵挡块，所述的抵挡块为配重体。
5.根据权利要求2所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的容置结构包括用于在垂直于所述的延伸管的轴向上连接数个延伸管的横向加强梁，所述的转轴和横向加强梁之间设置有流利条；所述的数个延伸管均匀沿垂直于所述的转轴的轴向均匀分布。
6.根据权利要求2所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的容置结构包括用于定位板材的定位机构，所述的定位机构包括分别设置于最外侧延伸管的螺杆定位组件和导杆气缸组件，所述的螺杆定位组件包括沿垂直于所述的延伸管的轴向设置的螺杆和固定于所述的螺杆的定位板，所述的导杆气缸组件包括沿垂直于所述的延伸管的轴向设置的气缸和推板，所述的定位板和推板均关于延伸管的中轴面对称。
7.根据权利要求2所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的翻转组件包括安装架，所述的安装架的一端安装于所述的支撑架的顶部，所述的安装架的另一端安装有容置结构。
8.根据权利要求1或2所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的支撑架包括竖直支撑管和与所述的竖直支撑管相连接的横向加强管。
9.根据权利要求8所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的支撑架包括4根竖直支撑管和4根横向加强管，每个横向加强管连接两个竖直支撑管。
10.根据权利要求8所述的用于板材换面的上料装置，其特征在于，所述的支撑架包括用于容置导线的导线管，所述的导线管沿竖直方向设置。
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