CN107627542A - 用于牙刷生产流水线装卸料的机器人 - Google Patents

Abstract

提供一种用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，具有PLC控制柜和作平台，工作平台顺次安装立柱回转、升降、水平伸缩气缸，伸缩气缸的自由端连接间歇旋转一定锐角的间歇旋转机构，间歇旋转机构具有随转轴同轴同步旋转并具有多个同心同结构上料端面的多面体上料模具，多面体上料模具的每个上料端面紧固适配安装用聚氨酯制成可替换的卡料模板，卡料模板一体注塑成型并制有多个卡接刷柄的卡槽,每个卡料模板底端安装推离刷柄的弹簧推料珠。本发明模具生产周期短，加工成本低廉，易于实现，后期运维成本较低，可在控制成本的基础上加快流水线生产进程，实现多自由度间歇旋转批量上下料功能，节约人力成本，更为经济、方便、实用，为企业经济效益增益。

Description

用于牙刷生产流水线装卸料的机器人

技术领域

本发明属上下料机械手技术领域，具体涉及一种用于牙刷生产流水线装卸料的机器人。

背景技术

目前，牙刷流水生产线包括模具开发、手柄注塑成型、刷头植毛加工、切毛磨毛加工和产品后期包装几个阶段。其中，手柄注塑成型阶段、刷头植毛加工阶段，以及产品后期包装阶段都需要人工上、下料的辅助运作，而人工上下料对于提高生产效益节约人力运维成本颇为不利，为此部分厂家引进自动化流水线生产设备来改善，然而，自动化流水线生产设备购置成本高昂，一些利用负压系统实现上下料的辅助机构，运维成本较高，均不适合普及。此外，一些利用推料气缸实现上下料的机械手又存在运动空间受限的制约，利用机械手夹具上下料的装置，只能实现单只或少量刷柄送料，对显著提高生产效率无明显收益，因此，设计一种多自由度调节，结构相对简单，易于维护，可实现批量上下料的牙刷生产流水线装卸料机器人是亟待解决的技术问题。现提出如下技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，针对各个厂家牙刷品牌的不同，所生产的注塑手柄形式不一，通过PLC控制、多自由度气缸调节、多面体上料模具、聚氨酯卡料模板、卡槽、弹簧推料珠的设置，各个厂家、不同批次的刷柄结构只需更换聚氨酯卡料模板即可实现该设备与不同型号刷柄的间歇旋转自动上下料，结构相对负压系统结构简单，运维成本低，相较抓取机械手上下料生产效率更高。

本发明采用的技术方案：用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，具有PLC控制柜，所述PLC控制柜一侧安装工作平台，所述工作平台上端安装立柱回转气缸，所述立柱回转气缸自由端连接升降气缸，所述升降气缸升降自由端连接沿水平轴伸缩的伸缩气缸，所述伸缩气缸的自由端连接间歇旋转一定锐角的间歇旋转机构，所述间歇旋转机构具有间歇旋转的转轴，以及随转轴同轴同步旋转并具有多个同心同结构上料端面的多面体上料模具，所述多面体上料模具的每个上料端面紧固适配安装用聚氨酯制成可替换的卡料模板，所述卡料模板一体注塑成型并制有多个卡接刷柄的卡槽,位于每个卡料模板底端均适配安装一次性将该上料端面的刷柄推离卡槽的弹簧推料珠。

上述技术方案中，为方便该机器人与不同厂家流水线设备安装后PLC程序的设定操作，作为优选技术方案，所述PLC控制柜具有显示屏和编程控制键盘。

上述技术方案中，为保证工作平台三自由度行程控制精度的把握，以适应不同流水线设备的适应性调节，作为优选技术方案，所述控制平台底端安装升降调平螺杆。

上述技术方案中，为通过简单的结构，精确稳定的控制实现该机器人装置360°间歇旋转上料功能，作为优选技术方案，所述间歇旋转机构由立式电动分度盘完成间歇旋转运动，所述电动分度盘的伺服电机与PLC控制柜电气连接。

上述技术方案中，为减轻间歇旋转机构自重并完善批量间歇旋转上料功能，作为优选技术方案，所述多面体上料模具的纵截面为呈中心对称的蜂窝式结构，且其由六个正六棱柱金属管绕转轴同心均布而成。

上述技术方案中，为确保卡料模板与刷柄适配卡接上料下料过程具有足够的弹性模量，作为优选技术方案，所述每个上料端面卡料模板的卡槽至少具有8个，且卡料模板的板体厚度为3.5-6mm，所述每个卡槽横截面为U型，且卡槽拨片厚度为1.1-1.3mm。

上述技术方案中，为通过简单的结构实现刷柄的自动卸料功能，作为优选技术方案，所述弹簧推料珠具有与PLC控制柜电气连接的弹射器，所述弹射器具有垂直于上料端面安装的排式弹簧销，所述弹簧销底端固连弹簧卡扣式锁紧结构，所述弹簧销顶端固连将刷柄推离卡槽801的钢珠13，所述卡料模板以及上料端面制有与每个钢珠间隙配合的通孔。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案通过卡槽卡接，弹珠弹射推料的方式实现上下料，较负压吸风吸附上下料系统结构更为简单，机械制造成本以及后期运维成本均低，相较抓取机械手上下料生产效率更高，经济、方便、实用；

2、本方案通过卡料模板与多面体上料模具紧固安装的结构来降低模具加工更换成本，各个厂家、不同批次的刷柄结构只需仅更换氨酯卡料模板即可实现该机器人设备与不同型号刷柄的匹配性，较一体式结构的上下料装夹模具生产成本更低，更具普适性和通用性，模具生产周期短，加工成本低廉，易于实现，后期运维成本较低，可在控制成本的基础上，加快流水线生产进程，为企业经济效益增益，与各厂家不同品牌牙刷刷柄的适应性调节功能优越，易于安装和实现；

3、本方案通过多面体上料模具和间歇旋转机构实现间歇转转式批量上下料，上下料机构的空间结构更为紧凑，多自由度气缸一次调节到位配合间歇旋转机构每个旋转角度工位可实现连续多个面的自动上、下料，加快上下料生产进程，提高牙刷生成流水线加工效率，节约人力成本；

4、本方案多面体上料模具结合旋转、升降、伸缩气缸的组合设置与PLC控制结合实现了机器人装置空间内多自由度的适应性调节能力，较以单台推料气缸实现单只或少量刷柄上下料的夹具以及机械抓手设计而言，空间运动自由度更广，运行稳定，更能满足批量上下料需求，较利用负压吸附原理吸附式上下料方式简化了自动上下料装置的安装成本以及负压系统的运维成本，具备显著的经济效益，更适合推广和普及。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明旋转机构中多面体上料模具结构示意图；

图3为图2中多面体上料模具的A向结构示意图；

图4为图3的放大细节结构示意图；

图5为图4多面体上料模具退去多个刷柄后的结构示意图；

图6为弹簧推料珠弹射退料时的结构示意图；

图7为弹簧推料珠上料使用状态结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-7描述本发明的一种实施例。

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中控制电路的实现，如无特殊说明，均为常规控制方式。下述实施例中所用的部件，如无特殊说明，均为市售。

用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，(如图1所示)具有PLC控制柜1，所述PLC控制柜1一侧安装工作平台2，所述工作平台2为箱体式结构，所述工作平台2上端安装立柱回转气缸3，所述立柱回转气缸3自由端连接升降气缸4，所述升降气缸4升降自由端连接沿水平轴伸缩的伸缩气缸5，所述回转气缸3由PLC控制柜1完成机器人在水平面内的360°空间内的水平旋转运动，所述升降气缸4完成机器人在竖直平面内的一定行程范围内的竖直升降往复运动，所述伸缩气缸5完成机器人在水平方向上的伸缩调节运动。所述伸缩气缸5的自由端连接间歇旋转一定锐角的间歇旋转机构6，所述间歇旋转机构6具有间歇旋转的转轴601，以及随转轴601同轴同步旋转并具有多个同心同结构上料端面701的多面体上料模具7(如图2所示)，所述多面体上料模具7的每个上料端面701紧固适配安装用聚氨酯制成可替换的卡料模板8(如图3所示)，所述卡料模板8一体注塑成型并制有多个卡接刷柄9的卡槽801(如图5所示)，所述卡槽801外形轮廓(如图4、图5所示)与各个厂家、不同批次的刷柄9外形轮廓相匹配,且卡料模板8通过螺栓紧固件802与多面体上料模具7的每个上料端面701紧固适配安装。此外，位于每个卡料模板8底端均适配安装一次性将该上料端面的刷柄9推离卡槽801的弹簧推料珠10(如图5、图2所示)。

上述技术方案中，为方便该机器人与不同厂家流水线设备安装后PLC程序的设定操作，作为优选技术方案，所述PLC控制柜1具有显示屏101和编程控制键盘102。上述技术方案中，为保证工作平台三自由度行程控制精度的把握，以适应不同流水线设备的适应性调节，作为优选技术方案，所述控制平台2底端安装升降调平螺杆202。上述技术方案中，为通过简单的结构，精确稳定的控制实现该机器人装置360°间歇旋转上料功能，作为优选技术方案，所述间歇旋转机构6由立式电动分度盘完成间歇旋转运动，所述电动分度盘的伺服电机与PLC控制柜1电气连接。上述技术方案中，(如图2所示)为减轻间歇旋转机构自重并完善批量间歇旋转上料功能，作为优选技术方案，所述多面体上料模具7的纵截面为呈中心对称的蜂窝式结构，且其由六个正六棱柱金属管绕转轴601同心均布而成。上述技术方案中，为确保卡料模板与刷柄适配卡接上料下料过程具有足够的弹性模量，作为优选技术方案，所述每个上料端面701卡料模板8的卡槽801至少具有8个，且卡料模板8的板体厚度为3.5-6mm，所述每个卡槽801横截面为U型，且卡槽801拨片厚度为1.1-1.3mm。上述技术方案中，为通过简单的结构实现刷柄的自动卸料功能，作为优选技术方案，(如图6、图7所示)所述弹簧推料珠10具有与PLC控制柜1电气连接的弹射器，所述弹射器具有垂直于上料端面701安装的排式弹簧销11，所述弹簧销11底端固连弹簧卡扣式锁紧结构12，所述弹簧销12顶端固连将刷柄推离卡槽801的钢珠13，所述卡料模板8以及上料端面701制有与每个钢珠13间隙配合的通孔14。

可见，本方案通过卡槽801卡接，弹簧推料珠10弹射推料的方式实现上下料，较负压吸风吸附上下料系统结构更为简单，运维成本低，相较抓取机械手上下料生产效率更高，经济、方便、实用；本方案通过卡料模板8与多面体上料模具7紧固安装的结构来降低刷柄模具的加工及更新、更换运维及加工成本，各个厂家、不同批次的刷柄结构只需仅更换氨酯卡料模板8即可实现该机器人设备与不同型号刷柄的匹配性，较一体式结构的上下料装夹模具生产成本更低，更具普适性和通用性，模具生产周期短，加工成本低廉，易于实现，后期运维成本较低，可在控制成本的基础上，加快流水线生产进程，为企业经济效益增益，与各厂家不同品牌牙刷刷柄9的适应性调节功能优越，易于安装和实现；本方案通过多面体上料模具7和间歇旋转机构6实现间歇转转式批量上下料，上下料机构的空间结构更为紧凑，多自由度气缸一次调节到位配合间歇旋转机构6每个旋转角度工位可实现连续多个面的自动上、下料，加快上下料生产进程，提高牙刷生成流水线加工效率，节约人力成本；本方案多面体上料模具7结合旋转、升降、伸缩气缸的组合设置与PLC控制结合实现了机器人装置空间内多自由度的适应性调节能力，较以单台推料气缸实现单只或少量刷柄上下料的夹具以及机械抓手设计而言，空间运动自由度更广，运行稳定，更能满足批量上下料需求，较利用负压吸附原理吸附式上下料方式简化了自动上下料装置的安装成本以及负压系统的运维成本，具备显著的经济效益，更适合推广和普及。

工作原理：由工作人员根据牙刷流水线设备配置位置按需安装牙刷生产流水线装卸料机器人，由技术人员根据上料仓及传送带位置、高度编辑并设定PLC控制柜1的控制程序，所述控制程序包括旋转气缸3旋转角度控制程序、升降气缸升降4及下降高度控制程序、伸缩气缸5伸缩行程控制程序。待上述气缸按预设程序完成一个设定工作行程，所述PLC控制柜1控制间歇旋转机构6中的多面体上料模具7复位：即多面体上料模具7其中一个上料端面701与水平面平行，此时，升降气缸4对正传送带上的有序刷柄9下降一定距离H使上料端面701的卡料模板8通过卡槽801一次性卡接八根刷柄9，完成第一工位的刷柄自动上料，之后，升降气缸4回复上升一定距离H的同时，所述间歇旋转机构6驱动多面体上料模具7旋转60°至下一个上料端面701工位，所述升降气缸4对正传送带上的刷柄重复下降一定距离H使该工位上料端面701的卡料模板8通过该工位上的八个卡槽801卡接该工位的八根刷柄9，卡接成功后完成该工位八根刷柄9的自动上料，之后，升降气缸4再次上升一定距离H并与此同时旋转60°至下一个上料端面701工位，并以此重复上述工序动作，直至多面体上料模具7的全部上料端面701卡满刷柄9，完成四十八根刷柄9的批量上料；批量下料时，由PLC控制柜1同样控制并带动旋转气缸3、升降气缸4、伸缩气缸5再次有序动作至流水线的下料端位置止，同理地，配合间歇旋转机构6间歇旋转，由所述弹簧推料珠10受PLC控制柜1控制循环间歇动作，完成各个上料端面701刷柄9的间歇批量下料，或在流水线的包装结束阶段，一次性完成八个面的同步下料动作。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (7)

1.用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，其特征在于：具有PLC控制柜(1)，所述PLC控制柜(1)一侧安装工作平台(2)，所述工作平台(2)上端安装立柱回转气缸(3)，所述立柱回转气缸(3)自由端连接升降气缸(4)，所述升降气缸(4)升降自由端连接沿水平轴伸缩的伸缩气缸(5)，所述伸缩气缸(5)的自由端连接间歇旋转一定锐角的间歇旋转机构(6)，所述间歇旋转机构(6)具有间歇旋转的转轴(601)，以及随转轴(601)同轴同步旋转并具有多个同心同结构上料端面(701)的多面体上料模具(7)，所述多面体上料模具(7)的每个上料端面(701)紧固适配安装用聚氨酯制成可替换的卡料模板(8)，所述卡料模板(8)一体注塑成型并制有多个卡接刷柄(9)的卡槽(801),位于每个卡料模板(8)底端均适配安装一次性将该上料端面的刷柄(9)推离卡槽(801)的弹簧推料珠(10)。

2.根据权利要求1所述的牙刷生产流水线装卸料机器人，其特征在于：所述PLC控制柜(1)具有显示屏(101)和编程控制键盘(102)。

3.根据权利要求1所述的用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，其特征在于：所述控制平台(2)底端安装升降调平螺杆(202)。

4.根据权利要求1所述的用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，其特征在于：所述间歇旋转机构(6)由立式电动分度盘完成间歇旋转运动，所述电动分度盘的伺服电机与PLC控制柜(1)电气连接。

5.根据权利要求1所述的用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，其特征在于：所述多面体上料模具(7)的纵截面为呈中心对称的蜂窝式结构，且其由六个正六棱柱金属管绕转轴(601)同心均布而成。

6.根据权利要求1所述的用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，其特征在于：所述每个上料端面(701)卡料模板(8)的卡槽(801)至少具有8个，且卡料模板(8)的板体厚度为3.5-6mm，所述每个卡槽(801)横截面为U型，且卡槽(801)拨片厚度为1.1-1.3mm。

7.根据权利要求1所述的用于牙刷生产流水线装卸料的机器人，其特征在于：所述弹簧推料珠(10)具有与PLC控制柜(1)电气连接的弹射器，所述弹射器具有垂直于上料端面(701)安装的排式弹簧销(11)，所述弹簧销(11)底端固连弹簧卡扣式锁紧结构(12)，所述弹簧销(12)顶端固连将刷柄推离卡槽(801)的钢珠(13)，所述卡料模板(8)以及上料端面(701)制有与每个钢珠(13)间隙配合的通孔(14)。