CN107984445A - 一种可配置式多功能工件料架台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可配置式多功能工件料架台，用于存取工件。所述料架台主要构成为两部分：一部分是倾斜一定角度的工作托板；另一部分是限定工件在托板上放置位置的可移动限位件。

Description

一种可配置式多功能工件料架台

技术领域

本发明涉及工业生产中的工件存取领域，尤其涉及机器人对工件的自动存取，前述方法使不同形状和尺寸的工件自动定位。

背景技术

当前工件料架类型主要有栅板式和倾斜式通道型。

栅板式料架台，工件会提前被放置在固定的栅板节点，机器人通过读取该节点的位置坐标进行工件的上下料。该机器人通常配备有径向移动的夹爪，该夹爪可沿着工件上部进行夹取。

栅板式料架台存储空间未得到充分利用，需通过更换栅格料架台来解决不同尺寸工件存储的料架台空间利用问题。栅板料架台可放置不同尺寸的工件，因此每个栅格之间需要预留足够的空间以放置直径较大的工件，从而留有足够的空间给机器人夹爪在料架台上进行夹取。这意味着对于直径较小的工件而言，该网格式料架台的存储空间并未得到充分利用，因此根据最大工件设定的料架台将会占用相对较大的存储空间，而对于尺寸较小的工件，该存储空间并未得到充分利用。如果根据节点数量决定可放置工件的数量，由于该节点数量是固定的，所以放置较大或较小尺寸工件时其空间未得到充分利用。通过更换栅格料架台可以解决上述问题，因此需要有不同的栅格料架台以达到最佳的空间利用率；

使用栅板式料架台需要人工手动花较多的时间把工件放置在机器人已设定好的坐标上；

栅格料架台上的工件处于未固定状态，所以存在工件偏移机器人已知位置的风险，这种错误是有可能发生的，并会对工件和机器人造成损害。这些料架台也具有用于固定或夹紧工件两边的支撑棒。但其缺点是工件有可能会遭受支撑棒夹紧力的损害，这样会破坏已加工工件尺寸的稳定性。同时，沿着工件周围设定支撑棒的中心支撑点也需要额外的机械结构和时间；

倾斜的通道型料架台，在倾斜的底端设有挡板。工件在通道上连续堆叠成行，然后滑到最低端依靠挡板，最底下的工件紧挨着挡板，然后支撑棒通过底部通道的开口依次向上推出工件以进行进一步的加工。

倾斜的通道型料架台其不足是该通道的宽度必须与待加工工件的宽度相匹配。因此该类型的料架主要用于大批量生产同一系列的工件，因其不适用生产处理不同尺寸的小型工件。 另一个不足为工件只能在通道上堆叠一层。另一个不足是此料架不适用于放置可以相互堆叠的工件，其缺点也是其他许多料架存在的不足。

另外其他类型的料架，通过支架把每个工件固定在一个桌子上，这样更加复杂和费用更贵。

发明内容

操作人员无需做过多的工作就可以把工件放置在机器人已知的位置，由于料架台朝着支撑棒的方向倾斜，操作员会自然地沿着支撑棒的方向放置工件，倾斜的支撑棒能够使工件自动对齐在机器人运动的已知位置。这样，工件放置位置错误或是放置好之外发生意外移动的错误是不会发生的；

由于支撑棒可以根据待加工工件的尺寸和形状在倾斜的料架台上沿着XV平面移动，所以可移动的支撑棒使得料架台上的空间利用率得到最大化，由于支撑棒可以根据待加工工件的尺寸和形状在倾斜的料架台上沿着XV平面移动，所以可移动的支撑棒使得料架台上的空间利用率得到最大化，以及可以实现放置更多数量的小尺寸工件（相对与放置较大尺寸的工件），对于加工小批量不同尺寸的工件具备一定的灵活性；

更巧妙的设计是，料架台的倾斜角度使工件在自身重量的作用下能够滑到支撑棒固定位置，因此更容易利用支撑棒固定工件位置；

所有支撑棒放置在孔底则不超出料架台平面，根据工件的尺寸来设定其升起以支撑工件，因为支撑棒伸出料架台的高度可调，所以料架台上的工件可以相互堆叠成一定的层数，然后根据工件堆叠的高度调节支撑棒；

根据最佳的解决方案，支撑棒固定在工件托板下方的基座上，这样可以方便地增减料架台上支撑棒数量，托板可以沿着与料架台的垂直方向移动，可以根据堆叠工件的高度来设定支撑棒伸出料架台的高度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些重要资料，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明制成的空料架的轴测示意图。

图2为根据图1中的箭头F2给出的侧视图。

图3视图如图1所示，不同之处在于图3料架上堆放了一层工件。

图4和图5展示的是根据图3的箭头F4和F5给出的俯视图和侧视图。

图6视图如图5所示，不同之处为图6处于使用状态。

图7视图如图3所示，不同之处在于两图中料架台上放置的工件尺寸不同。

图8视图如图6所示，不同之处为图8中料架台上堆叠了一定数量的工件。

图9视图如图8所示，不同之处为图9中料架台上堆叠的第一层工件已经完成加工。

图10如图4所示，不同之处在于两图中料架台上放置了不同尺寸和形状的工件。

图11显示的是根据图10中的线XI-XI作的剖视图。

图12为根据本发明扩展的多种料架台类型中的一种。

【具体实施方式】

该料架台由图1和2中的工件托板2、超出工件托板2一定长度L的可移动限位件3组成。并且限位件3处于工件托板2上承托面5的垂直方向。

如示例所示，限位棒4穿过工件托板2中的孔6向上伸出，这些可移动限位棒4的底端在工件托板2下方与固定基座7锁紧固定。

工件托板2平行于固定固定基座7，二者相对于水平方向而言都有一个倾斜角度A,工件托板2的Y-Y'倾斜方向下方朝向限位棒4。

孔6存在于工件托板2上，在上述示例中，这些孔位中心点9连起来的中心点横向串联线10与X-X'方向平行，各中心点9之间在X-X'方向上的距离为△X，在Y-Y'方向上两条中心点横向串联线10之间的距离为△Y。

用于临时放置工件11，且工件11之间具有一定间隔距离的料架台发明较简便。图3到图5对此作了说明。

限位棒4按照预先设定好的位置示意，穿过工件托板2上的孔6插好，并在固定固定基座7上锁紧固定。

限位棒4的位置是根据工件11形状和尺寸来确定的，在图中所示为直径为D的圆形盘类工件，该直径D比一倍△X距离大，但比两倍△X距离小。

示例中，限位棒4穿过孔6位于中心点横向串联线10和中心点纵向串联线8的交点上，限位棒4之间的横向距离为△X，纵向距离为△Y。

如图3和5所示，操作员把工件11放置在工件托板2上然后沿着Y-Y'方向下滑紧靠在限位棒4的外圆边线上。

由于工件托板2具有一定的倾斜角度A，所以操作员可以很快速准确地完成该操作。倾斜的角度A使工件11在其自身重量的作用下自动朝限位棒4的方向在工件托板2上滑动。

由于限位棒4相互之间具有一定的距离△X，所以工件11能够向下移动并自动对齐到已知位置然后发送给机器人。

图3中所示为盘类工件11的放置方式。每一个工件11都由两条限位棒进行限定在上述机器人已知的位置，同时防止其移动。

上述已知位置根据工件11的工件中心10位置设定，该中点位置14可通过计算两个限位棒4的直径E、工件11的直径D以及限位棒4之间的距离△X得出。

计算出的位置会发送给机器人，使其可以从料架台上逐一夹取或放置工件。例如：通过带夹爪14的夹具13夹取住工件11外圆，然后沿着垂直于工件托板2上承托面5的Z-Z'方向移动，如图6所示。

因此，要求限位棒4突出工件托板2的长度L小于工件11的高度H，工件11超出限位棒4一定的高度B，从而不会妨碍夹具13对工件顶部的夹取。

根据待加工工件11的尺寸形状以及限位棒4或其他限位件3的位置，通过软件计算，可确定工件11的位置。

图7显示的是储存直径D较大的圆形盘类工件11的配置选择，图中工件11直径D大于两倍△X距离，小于三倍△X距离。

本示例中，根据设定示意把限位棒4放间距离为两倍△X，用这种方式在工件托板2上放置的工件11尺寸较大。

图8显示的是料架1的一种扩展选项，可在料架上进行堆叠放置一定数量的工件。

本示例中的限位棒4较长，根据工件的堆叠高度可调节限位棒4超出工作托板2的长度L 。

工件托板2和固定基座7之间的距离F通过驱动装置15在与工件托板2的承托面5垂直的 Z-Z'方向移动来调节。

本料架台1的使用方法简单，在图8和9中做处了解释。

图8显示的是堆叠成四层的工件11靠在限位棒4上的情形。

限位棒4超出工件托板2的长度L小于工件11的堆叠高度S，因此工件11超出限位棒4一定的高度B。

机器人夹具13根据上述图1至6所设置方式依次逐一夹取堆叠层顶端的工件11。图1至6的夹取设置方式是基于单层堆叠的工件11。

顶部的工件被夹取之后，工件托板2也随之向上移动，在Z-Z'方向上的与固定基座7的间距增加了与一个工件11的高度H。

因此下一层的工件11会向上移动处于图9所示位置，该位置超出限位棒4高度B，机器人会使用夹具13从该已知位置夹取工件。

当工件托板2移动时，限位棒4保持不动。

上述驱动装置15动作时，机器人可同时执行动作。

图10和11展示的为具有可调节长度L的料架台也可加工彼此相互嵌套堆叠在一起的工件，通过机器人的夹具13从料架台1上夹取工件或者在Z-Z'方向上逐一堆叠放置工件。

图12为从料架台1进行待加工工件11上料和将已加工工件11在向料架台1下料的示意。

示例中工件托板2相对于固定基座7每次的移动距离等于工件11总堆叠高度S除以堆叠层数。

对于非上述圆形盘类的复杂形状工件定位，则在工件的两侧方向上分别放置限位件，工件托板2向限位件倾斜，使工件能靠在两侧方向上的限位件上，从而完成定位。

限位件3并不一定是通过工件托板2上的孔6伸出的限位棒4形式。

如果料架台1上只放置了一层工件11，则工件托板2可直接当成固定基座7使用，所以不需要调节限位棒4。

本发明不限于上述示例和图示演示的实施方案，本料架台可以各种形式和尺寸实现，都不超出发明限制范围。

Claims (17)

1.一种可配置式多功能工件料架台，其特征在于：主要构成为两部分：一部分是按照一定的工件间隔位置要求来堆叠放置工件的工作托板（2）；另一部分是根据工作托板（2）上工件位置来定位安装的可移动限位件（3）；工作托板（2）及限位件（3）沿(y-y')方向倾斜一定角度，以使工件定位在确定位置；该限位件（3）可根据待加工工件的形状和尺寸进行调整，并且在放置工件时让其紧靠倾斜的限位件（3），使工件（11）能够自动理想对位。

2.根据权利要求1所述的工件料架台，其特征在于：料架台上的角度特征为工作托板（2）的倾斜角度A，该倾斜角度A仅使工件在自身重量的作用下滑向限位件（3）方向。

3.根据权利要求1或2所述的工件料架台，其特征在于：工作托板（2）具有以下特征：工作托板（2）上有整齐排列的通孔，限位件（3）由穿过通孔伸出的圆柱棒（4）构成，这些圆柱棒（4）在工作托板（2）上的突出长度为L，根据所选的放置示意图在孔（6）上插入和取出圆柱棒（4），该放置示意图上显示了圆柱棒之间的距离(ΔX, ΔY)，该距离是根据待加工工件的形状和尺寸来确定的。

4.根据权利要求3所述的工件料架台，其特征在于：料架台的孔（6）为上述工作托板（2）上的孔（6），此孔（6）沿着中心点横向串联线（10）分布，该中心点横向串联线（10）与上述工作托板（2）的倾斜方向(y-y')及限位件（3）垂直。

5.根据权利要求3所述的工件料架台，其特征在于：，料架台的孔图示为一个网格状的图示（ID），图示上标有网格节点的位置，该网格上的每条中心点横向串联线（10）都与上述工作托板（2）上倾斜的方向(y-y') 及限位件（3）垂直。

6.根据权利要求3至5中的其中一条，料架台中的长度L为圆柱棒（4）在工作托板（2）上伸出的长度L，此长度L根据工件（11）的堆叠高度S做出调节。

7.根据权利要求4至6中的其中一条所述的工件料架台，其特征在于：料架台的长度L为圆柱棒（4）在工作托板（2）上超出的设置长度L，此长度L应小于工件（11）堆叠高度S，以使处于最顶端的工件超出圆柱棒（4）一定的高度B。

8.根据权利要求7中的其中一条所述的工件料架台，其特征在于：，料架台上圆柱棒（4）垂直于工作托板（2）的顶部承托面5。

9.根据权利要求6所述的工件料架台，其特征在于：料架台上圆柱棒（4）的直径E与工作托板（2）上的孔（6）直径有尺寸配合。

10.根据权利要求9所述的工件料架台，其特征在于：料架台（1）中，圆柱棒（4）被固定在固定基座（7）上，该固定基座（7）在工作托板（2）下方，固定基座（7）上的圆柱棒（4）可以取出或者增加扩展。

11.根据权利要求10所述的工件料架台，其特征在于：料架台固定基座（7），圆柱棒（4）底端分别固定在其上。

12.根据权利要求10或11所述的工件料架台，其特征在于：料架台的工作托板（2）可沿着(Z-Z')方向移动，并且工作托板（2）上部的承托面（5）与(Z-Z')方向垂直；圆柱棒（4）伸出工作托板（2）的长度L通过改变工作托板（2）和固定基座（7）的距离F来调节，而攻击托板（2）和固定基座（7）的距离F通过驱动装置15来调节。

13.根据权利要求12所述的工件料架台，其特征在于：料架台固定基座（7）固定不动，工作托板（2）可由上述驱动装置15移动调节。

14.根据权利要求12所述的工件料架台，其特征在于：料架台驱动装置15可与机器人采用同一套控制系统控制运动。

15.根据权利要求14所述的工件料架台，其特征在于：料架台配备有软件，软件根据待放置工件（11）的形状和尺寸、所使用的定位排布样式以及限位件（3）的形状和尺寸决定工件（11）的位置，并输入到机器人控制器中。

16.根据权利要求14所述的工件料架台，其特征在于：料架台配备有两个不同类型的限位件（3），两个不同类型的限位件（3）都与工作托板承托面垂直。

17.根据权利要求14所述的工件料架台，其特征在于：用于放置机器人上下料工件（11）的料架台（1）使用包含以下几个方面：

- 这种用于放置机器人上下料工件（11）的料架台（1）主要构成为两部分：一部分是按照一定的工件间隔位置要求来堆叠放置工件的工作托板（2）；另一部分是根据工作托板（2）上工件位置来定位安装的可移动限位件（3）；工作托板（2）及限位件（3）沿(y-y')方向倾斜一定角度；

- 根据图示设置限位件，使其具有上述倾斜角度以支撑工件11并定位在确切位置，限位件相互之间具有一定的距离；

- 假设沿着限位件（3）上的倾斜方向(y-y')在工作托板（2）上放置工件（11），让其紧靠于限位件（3），则工件可以自动在上述要求位置自动定位。