CN104003090B - 一种可智能分拣的物料自动存取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可智能分拣的物料自动存取装置，包括基座和货架，所述货架上设有物料托盘并且安装于基座的两侧，所述两侧的货架之间的基座上安装有巷道机，所述的巷道机上设置有自动上料机和具有左右转向功能物料存取机器人，所述基座上一侧货架下方安装有物料输送皮带线和内置运动控制卡的工控机，内置运动控制卡的工控机用于管理与控制电机的运动，接收传感器的信号，与上位机进行数据通信，存储执行过程中的信息。这种装置具有存/取效率高、空间利用率高、按订单BOM展开并顺序出料等特点，可以有效地利用工厂仓库高度空间、缩短备料时间、防止呆滞料产生、减少物料分拣及站位错误。

Description

一种可智能分拣的物料自动存取装置

技术领域

本发明涉及SMT行业电子元器件物料的自动仓储与分拣领域，特别涉及一种SMT行业电子物料盘的全自动仓储、存取与智能分拣的设备。

背景技术

SMT（电子电路表面组装技术,Surface Mount Technology）是电子制造领域的基础性产业。目前，SMT行业在物料存储分拣方面仍然采取人工方式，物料仓储与流转包括：供应商来料首先集中堆放于大仓，然后根据排料计划，提前将物料备于线边仓库，线边物料以物料架方式存放，待产线需要物料时，再由人工到线边物料架上去寻找物料。传统的物料存储、查找、分拣模式具有以下弊端：库位底，空间利用率不足，占地面积大；作业效率低，用工多，劳动用工成本高；易出错，由于电子物料及物料盘、标识相似或相仿，一旦一种物料出错将导致整个批次的产品全部贴装错误；人工拣料不易识别同种物料生产日期，容易形成呆滞料；物料流转过程中，不便对客户的物料信息保密，客户产品或技术容易被泄露。

发明内容

本发明的目的是针对SMT企业现有物料仓储与分拣过程中存在的库位利用率低、工人多且作业效率低、人工分拣易出错、容易发生呆滞料等问题，提供一种面向SMT工厂电子可智能分拣的物料自动存取装置。

本发明的技术方案是：

一种可智能分拣的物料自动存取装置，包括基座和货架，所述货架上设有SMT物料托盘并且安装于基座的两侧，所述两侧的货架之间的基座上安装有巷道机，所述的巷道机上设置有自动上料机和具有左右转向功能物料存取机器人，所述基座上一侧货架下方安装有物料输送皮带线和内置运动控制卡的工控机，内置运动控制卡的工控机用于管理与控制电机的运动，接收传感器的信号，与上位机进行数据通信，存储执行过程中的信息。

进一步的，所述巷道机包括支撑基板，所述支撑基板上设置有自动上料机，以及水平移动模组和垂直移动模组，所述水平移动模组包括水平运动伺服电机、减速器、设于基座上的双直线导轨和传动齿轮齿条；所述垂直移动模组包括垂直安装于支撑基板的垂直支撑座、垂直于支撑座设置的运动基板、上下运动结构的光轴导轨、上下运动伺服电机和减速机，所述垂直支撑座内侧设置有双直线导轨，所述运动基板通过连接块与运动皮带连接。

进一步的，所述垂直支撑座底部设有加强筋板，所述运动基板由丝杆驱动上下运动。

进一步的，所述运动基板上安装有物料存取机器人，所述物料存取机器人包括分割器、旋转臂、旋转驱动伺服电机和安装在旋转臂上的物料存取机械执行机构。

进一步的，所述物料存取机械执行机构，包括取料机械叉手、传动皮带、带轮和驱动伺服电机，所述机械叉手通过垂直连接块与传动皮带连接。

进一步的，所述自动上料机采用层叠式上下板机结构，所述自动上下料机由两个光杆上下导向，伺服电机通过皮带连接传动丝杆。

进一步的，所述自动上料机内侧设置有层叠式物料隔板。

本发明的优点是：

该种可智能分拣的物料自动存取装置，面向SMT工厂电子物料盘批量存储、出入库管理、智能分拣的自动化仓储设备，这种装置具有存/取效率高、空间利用率高、按订单BOM展开并顺序出料等特点，可以有效地利用工厂仓库高度空间、缩短备料时间、防止呆滞料产生、减少物料分拣及站位错误。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的结构示意图；

图2是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的立体结构示意图；

图3是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的巷道机的结构示意图；

图4是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的物料存取机器人的结构示意图；

图5是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的物料存取机器人的俯视结构示意图；

图6是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的自动上料机的结构示意图。

其中：1、基座，2、物料货架，3、工控机，4、巷道机，5、物料存取机器人，6、物料输送皮带线，7、自动上料机，41、直线导轨滑块，411、支撑基板，412、双直线导轨，413、传动齿轮齿条，414、水平运动伺服电机，415、拐角减速器，42、垂直支撑座，421、加强筋板，422、上下运动双直线导轨，423、模组，431、上下运动光轴导轨，432、连接基座，433、上下运动皮带，434、带轮，44、上下运动基板，435、连接块，436、上下运动伺服电机，437、减速机，51、分割器，52旋转臂，53旋转驱动伺服电机，54、机械执行机构，541、机械叉手，542、传动皮带，543、带轮，544、驱动伺服电机，711、物料隔板，712、光杆，713、丝杆，714、伺服电机，715、大小轮，716、皮带。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

结合图1-2所示，本实施例的一种可智能分拣的物料自动存取装置，包括：整机基座1、放置物料托盘的两侧物料货架2、巷道机4、随附在巷道机4上的自动上料机7、具有左右转向功能的物料存取机器人5、物料输送皮带线6、工控计算机（内置运动控制卡）3，以及外置的用于人机操作的上位机。

基座1上面铺设一定厚度的铁板，并在上面焊接三条铁条凸台，以便于安装巷道机4的双直线导轨412和传动齿轮齿条413。图3是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的巷道机的结构示意图，巷道机4包括四个直线导轨滑块41、支撑基板411、支撑基板水平运动的双直线导轨412、传动齿轮齿条413、水平运动伺服电机414、减速器415；带加强筋板421和上下运动双直线导轨422及其模组423的垂直支撑座42、上下运动光轴导轨431、光轴与支撑基板411连接的连接基座432、上下运动皮带433、带轮434，连接上下上下运动基板44与上下运动皮带433的连接块435、上下运动伺服电机436、减速机437。

巷道机4的支撑基板411通过4个直线导轨滑块41与基座1上的两条直线导轨连接；通过传动齿轮齿条413和水平运动伺服电机414驱动整个巷道机4做水平运动；垂直结构包括垂直支撑座42分立在支撑基板411的两侧，其底部设置有加强筋421，与支撑基板411通过8个螺栓连接固定。上下运动机构的导向部分通过光杆导向，光杆与支撑基板411采用支承座432连接，支承座432的法兰盘直径要大，以增大其受力支撑面。

图4和图5是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的物料存取机器人的结构示意图，物料存取机器人5安装于巷道机4的上下运动基板44上，靠上下运动光轴导轨431导向和上下运动皮带433带动上下运动。包括分割器51，旋转臂52，旋转驱动伺服电机53，物料存取机械执行机构，物料存取机械执行机构安装在旋转臂52上，包括取料机械叉手541、传动皮带542、带轮543、驱动伺服或步进电机544。

上下运动基板44在机械叉手541从物料仓格内取出物料后，由推料气缸将物料从机械叉手541上将物料推入出料传输皮带线6。

取料机械叉手541通过安装在旋转悬臂52上的带轮做伸缩动作，悬臂52的一端通过多个螺栓固定在分割器51上，伺服电机53驱动分割器51旋转，从而带动悬臂52及其上面的取料机械叉手541旋转，进而实现对左右两侧物料的取放动作。

物料存取机器人5的初始位置为面向自动上料机7并与巷道机4水平方向平行。旋转臂52依靠分割器51左右旋转，存取左侧物料时转向左边，存取右侧物料时转向右边。

图6是本发明可智能分拣的物料自动存取装置的自动上料机的结构示意图，自动上料机7安放在巷道机4的水平支撑基座411上，并且位置是固定的，以保证取料机械叉手541不与物料或隔板711发生干涉；自动上料机7可采用层叠式上/下板机结构，自动上料机的结构如专利公开号：CN202799417U的一种双轨SMT生产线供料装置，这里不再赘述。物料隔板711为层叠设置，可以放置圆盘物料，物料隔板711间距较大，以超出所需存储物料盘的最大厚度6mm以上为宜，以保证机械叉手541插入搁板711取料时不发生干涉。自动上下料机7由两个光杆712上下导向，由一个丝杆713上下提升或下降，驱动采用伺服电机714，伺服电机通过大小轮715方式通过皮带716连接上下传动丝杆713。当最上面的一盘料取出后，下面一盘物料自动上升至机械叉手541指定的插取高度。

物料输送皮带线6安装在一侧的物料架下方，驱动动力为可正反旋转的电机，以便物料可以从前端或后端出料。

工控机3内置有运动控制卡，工控机连接电气柜：主要用于管理与控制各类电机的运动，以及接受各种传感器的信号，并与上位机进行数据通信，并作为存储设备，存储设备执行过程中的信息。

上位机采用触摸屏的方式，便于工人现场人机操作。

该装置的工作流程如下：

批量存料或取料时，各运动部件归零位自动校准，由计算机计算两侧物料仓位中空的仓位以及仓库内各库位的物料信息。

存料操作：将物料盘依次插入上板机的空格内，机械叉手插入上板机中最上面料盘的下方，上抬并托起料盘；缩回时取出料盘并经过固定式激光扫码器时扫码物料编码，并记入数据库；机械叉手托起料盘并缩回至转台臂后，开始向左或右（指定存放的空仓格所在侧边）旋转至垂直位置，与此同时，巷道机向里运动至指定空仓格水平位置的同时，抬升/下降取料机器人至指定存料空仓格所在的上下位置。当机械叉手到达并指向所在空仓格位置后，伸出机械叉手并将物料盘送入空仓格内，下移机械叉手，物料盘随之下移并被空仓格的托板托住，机械叉手缩回。该物料盘存放动作完成。与此同时，自动上料机自动上移一个单位，将下一盘物料上移至机械手取料的高度，机械叉手开始执行下一盘物料的存盘动作。依次执行，直到自动上料机中的物料存储完毕。自动上料机内的物料存储完毕后，整个巷道机退回到仓库的门口，提示进行下一批次的存料。

出料操作：可单盘出料或批量出料。人工可通过工控机输入出料规格型号及数量，或通过扫码同类物料的条码，或接受MES系统传入的订单物料（可按BOM展开），通知仓库取料。仓库在接受到取料信息后，根据后台数据库所提供的出料规则，如先进先出、尾料先出等，巷道机将取料机器人运动到指定出料的仓格位置，在取料机械手也同步运转并对准出料仓位下缘后，伸出机械手，抬升物料脱离托板，移出并缩回机械手，物料也同步被移出。如出料输送皮带线位于当前出料仓位一侧，则物料被移出后，取料机器人直接下行至底部，设置在转臂上的推杆迅速将物料推至输送皮带线并缩回，物料将随输送皮带线输出，当前物料取出过程完成。接下来执行下一盘取料动作直至取料指令中的物料全部被取出。

插取操作：即在存料过程中接受到取料指令。取料优先于存料，在一个批次的存料执行过程中，如果接受取料指令。则必须完成当前正在执行的物料存放动作。在当前物料盘存放完毕后，中断存料动作，开始执行取料动作，接受的取料数量全部被取出后，恢复存料动作。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种可智能分拣的物料自动存取装置，包括基座（1）和货架（2），其特征在于，所述货架（2）上设有SMT物料托盘并且安装于基座（1）的两侧，所述两侧的货架（2）之间的基座（1）上安装有巷道机（4），所述的巷道机（4）上设置有自动上料机（7）和具有左右转向功能物料存取机器人（5），所述基座（1）上一侧货架（2）下方安装有物料输送皮带线（6）和内置运动控制卡的工控机（3），内置运动控制卡的工控机（3）用于管理与控制电机的运动，接收传感器的信号，与上位机进行数据通信，存储执行过程中的信息；

所述巷道机（4）包括支撑基板（411），所述支撑基板（411）上设置有自动上料机（7），以及水平移动模组和垂直移动模组，所述水平移动模组包括水平运动伺服电机（414）、减速器（415）、设于基座（1）上的双直线导轨（412）和传动齿轮齿条（413）；所述垂直移动模组包括垂直安装于支撑基板（411）的垂直支撑座（42）、垂直于支撑座（42）设置的运动基板（44）、上下运动光轴导轨（431）、上下运动伺服电机（436）和减速机（437），所述垂直支撑座（42）内侧设置有双直线导轨（422），所述运动基板（44）通过连接块（435）与上下运动皮带（433）连接；所述运动基板（44）上安装有物料存取机器人（5），所述物料存取机器人（5）包括分割器（51）、旋转臂（52）、旋转驱动伺服电机（53）和安装在旋转臂（52）上的物料存取机械执行机构。

2.根据权利要求1所述的可智能分拣的物料自动存取装置，其特征在于，所述垂直支撑座（42）底部设有加强筋板（421），所述运动基板（44）由丝杆驱动上下运动。

3.根据权利要求1所述的可智能分拣的物料自动存取装置，其特征在于，所述物料存取机械执行机构包括取料机械叉手（541）、传动皮带（542）、带轮（543）和驱动伺服电机（544），所述机械叉手（541）通过垂直连接块与传动皮带（542）连接。

4.根据权利要求1所述的可智能分拣的物料自动存取装置，其特征在于，所述自动上料机（7）采用层叠式上下板机结构，所述自动上下料机（7）由两个光杆（712）上下导向，伺服电机（714）通过皮带（716）连接传动丝杆（713）。

5.根据权利要求4所述的可智能分拣的物料自动存取装置，其特征在于，所述自动上料机（7）内侧设置有层叠式物料隔板（711）。