CN108639642B - 一种自动循环料仓及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动循环料仓，解决现有技术的装置采用多层码垛方式使装置结构复杂、占用空间大等技术弊端，该装置的主要结构包括：基准板，设置在基准板上方，由金属型板形成的环形滑道，设置在环形滑道内侧且沿其传动的传动装置，通过链条带动在环形滑道内自由滑动的工件码垛装置，安装在基准板下方且对基准板起支撑作用的顶升驱动装置，用于顶升工件码垛装置；同时还提出了一种自动循环料仓的控制系统，解决了现有技术的装置输送工件码垛装置时随着时间和传送长度的增加，伺服电机或步进电机输出值会产生累计误差，无法将托板准确传送到传动链末端，主要采用了终点位置检测，避免了累计误差的产生。

Description

一种自动循环料仓及其控制系统

技术领域

本发明涉及机床上下料的工件存储料仓，属于机械自动化技术领域。

背景技术

针对机床上下料的工件存储料仓，现有技术公开的技术方案有：宁夏巨能机器人系统有限公司申请的名称为“数控机床自动料仓上下料抬升装置”，公开号为CN202240681U，公开日为2012.05.30，该装置采用伺服电机或步进电机结合托板位置检测装置，精确控制托板上升位置，电机驱动链条带动连接板及托板移动，由于使用链条传动或者是齿形带传动，传动链在传输过程中随着时间和传送长度的累计，伺服电机或步进电机输出值会产生累计误差，无法将托板准确传送到传动链末端。我公司申请的名称为“一种用于自动料仓可调托盘升降装置”的专利文件，公开号为CN205465399.U，授权公告日为2016.08.17，该装置的电机驱动滚珠丝杠副，丝杠螺母带动光轴移动，光轴顶升托板完成上下料，由于组成的顶升机构分别有动力部分、滚珠丝杠副、支撑用轴承座、顶升结构等多部分组装，结构组成的整体尺寸占用空间较大，安装不方便。除此之外，上述专利技术均采用的是多层码垛方式，分别设计有上料工位和下料工位，结构复杂。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺陷，提出了一种自动循环料仓，简化了工件码垛装置中托板工装的结构，显著增加了料仓的工位，将现有技术中的多层码垛改为单层码垛，各工件码垛装置可循环输送，装置的上料位和下料位复合设计在一起，结构简化，效率提升。

除此之外，本发明还提供了一种自动循环料仓的控制系统，对工件码垛装置实行终点位置检测，摒弃现有技术中所采用的传输长度检测方法，避免了累计误差的产生。

一种自动循环料仓，结构包括：基准板，设置在基准板上方，由金属型板形成的环形滑道，设置在环形滑道内侧且沿其传动的传动装置，通过链条带动在环形滑道内自由滑动的工件码垛装置，安装在基准板下方且对基准板起支撑作用的顶升驱动装置，用于顶升工件码垛装置。

为了使工件码垛装置在环形滑道上输送时更加平稳，增加阻力，尤其转弯处和运输终点处，优选地在所述环形滑道的内圈和外圈的上端面上铺设有耐磨条。

进一步地，所述传动装置的结构包括：安装在所述环形滑道内侧且位于金属型板空腔内的链轮，与链轮配合安装的链条，等间距地与链条连接且分布在环形滑道内的链条副板，通过链轮轴与链轮连接的电机，底部通过轴承与链轮轴连接，顶部与金属型板上表面固定连接的链轮轴支撑座，用于固定和支撑链轮轴及链轮。

进一步地，所述电机的上方设置有防水罩壳，用于电机的防水保护。

进一步地，电机带动链轮转动的过程中，为了防止托板工装卡死时，电机继续带动链轮旋转，在电机的输出轴与链轮轴之间安装步进式扭力限制器，快速将电机轴和链轮轴脱开。

进一步地，所述工件码垛装置的结构包括：与链条固定连接的托板，与托板活动连接的顶升板，其中顶升板的外轮廓大于托板的外轮廓。为确保装载工装的稳定性，所述顶升板上设置固定工件的工装，固定安装在托板上方且与顶升板配合安装的导向光轴。顶升驱动装置驱动顶升板上升时，确保顶升板始终沿导向光轴运动，上升过程中不发生偏移。

进一步地，所述托板通过销子与所述链条副板连接，且销子与所述链条副板之间有上下1.5mm的调整空间，托板沿环形滑道传输的过程中，减小托板与滑道之间的最小正压力，即降低了托板传输过程中的最小摩擦阻力。

进一步地，所述顶升驱动装置的结构包括：设置在最下端的电动执行器，其功能在于为顶升驱动装置提供动力，设置在电动执行器与基准板之间，与电动执行器的抽出杆连接的抬升板，安装在抬升板四角上方的顶升光轴，该顶升光轴穿过基准板，且正对顶升板的边角处。

优选地，顶升光轴的数量为4个，其顶部为圆形定位销或者60°菱形定位销中的一种。

为了使顶升光轴上升时更加平稳、摩擦阻力较小，基准板安装顶升光轴的对应位置处安装有直线轴承，顶升光轴穿过直线轴承。

为实现电动执行器的防水，位于电动执行器的上方与抬升板的下方之间安装有沥水板。

该自动循环料仓的技术效果在于，1.设置环形滑道，使工件码垛装置实现环形循环输送，工件码垛装置不再像现有技术采用多层码垛的方式，同时将上料工位与下料工位复合设计在一起，简化了装置的结构布局，在保证电机负载安全和托板工装在滑道最小摩擦力的前提下，通过增加整体滑道长度，增加托板工装数量，可以弥补单层码垛装置搭载工件数量少的缺陷。2.使用电动执行器，配套设计顶升定位销结构，快速准确推送工件至交换位置。

本发明还提供了一种自动循环料仓的控制系统，包括：与放置在工件码垛装置最顶部的工件等高位置处设置的工件检测传感器，用于检测工件是否被顶升到机械手抓取的高度位置处，对应顶升驱动装置的位置处且位于环形滑道内侧上端面的托板到位检测传感器,用于检测到达输送终点的工件码垛装置，控制器，接收各传感器发送的信号，并基于信号做出判断指令工件抓取机械手抓取工件，以及指令工件码垛装置的停止和继续向前输送。

进一步地，当托板卡死，电机轴和链轮轴脱开后，及时停止电机的转动，在链轮轴上安装四爪检测片，用于检测电机轴与链轮轴是否脱离，在四爪检测片等高的位置处安装电机过载保护传感器，用于接收四爪检测片发送的信号，同时控制器还接收电机过载保护传感器发送的信号，基于信号做出判断指令电机停止。

由于工件码垛装置底部使用的托板，其尺寸可能存在偏差，如果位检测传感器以托板的一边为基准确定输送终点，那么当托板的宽度尺寸稍大一些时，托板输送到终点停止时，实际其上承载工件的中心位置还未到达目标终点，则机械手抓取工件时，定位就存在偏差，当托板的宽度尺寸稍小一些时，托板输送到终点停止时，实际其上承载工件的中心位置已经超越了目标终点，则机械手抓取工件时，定位也存在偏差，为了解决这一定位偏差，所述托板到位检测传感器正对工件码垛装置的一侧设置有凹槽，工件码垛装置的底部托板在传输方向前端安装有定位检测片，所述托板到位检测传感器为光感检测。

该控制系统的技术效果在于，采用托板末端检测方法，弥补大工位和超大工位料仓中因托板的装配和加工误差累计造成的工件定位误差。

附图说明

图1是一种自动循环料仓的等轴侧视图；

图2是一种自动循环料仓的俯视图；

图3是一种自动循环料仓的左视图；

图4是图2的局部结构示意图；

图5是60°菱形顶升定位销的结构示意图；

图6是圆形顶升定位销的结构示意图；

图7是图3的局部结构示意图；

图中，1.基准板，3.环形滑道，3-1.耐磨条，4-1.链轮，4-2.链条，4-3.链条副板，4-4.链轮轴，4-5.电机，4-6.链轮轴支撑座，4-7.端盖，4-8.防水罩壳，4-9.步进式扭力限制器，5-1.托板，5-2.顶升板，5-3.工装，5-4.导向光轴，5-5.销子，5-6.定位检测片，6-1.电动执行器，6-2.抬升板，6-3.顶升光轴，6-4.直线轴承，6-5.沥水板，6-6.定位销，7.工件检测传感器，8.托板到位检测传感器，8-1.凹槽，9.四爪检测片，10.电机过载保护传感器。

具体实施方式

以下结合附图，优选几个实施例对本发明做详细阐述。

如图1至图7所示，一种自动循环料仓，结构包括：基准板1，设置在基准板1上方，由金属型板形成的环形滑道3，设置在环形滑道3内侧且沿其传动的传动装置，通过链条带动在环形滑道3内自由滑动的工件码垛装置，安装在基准板1下方且对基准板起支撑作用的顶升驱动装置，用于顶升工件码垛装置，环形滑道的内圈和外圈的上端面上铺设有耐磨条3-1。其中，传动装置的结构包括：安装在所述环形滑道3内侧且位于金属型板空腔内的链轮4-1，与链轮4-1配合安装的链条4-2，等间距地与链条连接且分布在环形滑道3内的链条副板4-3，通过链轮轴4-4与链轮4-1连接的电机4-5，底部通过轴承与链轮轴4-4连接，顶部与金属型板上表面固定连接的链轮轴支撑座4-6，用于固定和支撑链轮轴及链轮，电机4-5的上方设置有防水罩壳4-8，用于电机的防水保护，电机4-5的输出轴与链轮轴4-4之间安装有步进式扭力限制器4-9；工件码垛装置的结构包括：与链条固定连接的托板5-1，与托板5-1活动连接的顶升板5-2，其中顶升板的外轮廓大于托板的外轮廓。为确保装载工装的稳定性，所述顶升板5-2上设置固定工件的工装5-3，固定安装在托板5-1上方且与顶升板5-2配合安装的导向光轴5-4，托板5-1通过销子5-5与所述链条副板4-3连接，且销子与所述链条副板4-3之间有上下1.5mm的调整空间；顶升驱动装置的结构包括：设置在最下端的电动执行器6-1，其功能在于为顶升驱动装置提供动力，设置在电动执行器6-1与基准板1之间，与电动执行器6-1的抽出杆连接的抬升板6-2，安装在抬升板四角上方的顶升光轴6-3，该顶升光轴6-3穿过基准板1，且正对顶升板5-2的边角处，顶升光轴6-3的数量为4个，其顶部分别安装有圆形定位销和60°菱形定位销，基准板1安装顶升光轴6-3的对应位置处安装有直线轴承6-4，顶升光轴6-3穿过直线轴承6-4，位于电动执行器6-1的上方与抬升板6-2的下方之间安装有沥水板6-5。

在该自动循环料仓上还安装有控制系统，包括：与放置在工件码垛装置最顶部的工件等高位置处设置的工件检测传感器7，用于检测工件是否被顶升到机械手抓取的高度位置处，对应顶升驱动装置的位置处且位于环形滑道3内侧上端面的托板到位检测传感器8,用于检测到达输送终点的工件码垛装置，在链轮轴4-4上安装四爪检测片9，用于检测电机轴与链轮轴是否脱离，在四爪检测片9等高的位置处安装电机过载保护传感器10，用于接收四爪检测片9发送的信号，控制器，接收各传感器发送的信号，并基于信号做出判断指令工件抓取机械手抓取工件，指令工件码垛装置的停止和继续向前输送，以及指令电机4-5停止，其中，托板到位检测传感器8正对工件码垛装置的一侧设置有凹槽8-1，工件码垛装置的底部托板在传输方向前端安装有定位检测片5-6，托板到位检测传感器8为光感检测。

该装置工作时，启动电机4-5，电机的输出轴带动链轮轴4-4转动，从而带动链轮4-1转动，链条4-2和链条副板4-3随之传动，并带动工件码垛装置的托板5-1沿环形滑道3输送，当工件码垛装置到达下料终点时，定位检测片5-6先到达托板到位检测传感器8的凹槽8-1中，阻断光感应，控制器接收到信号后，使电机停止转动，从而使工件码垛装置在目标位置处停止输送，工件检测传感器7检测工件码垛装置的顶部是否有工件，如果有工件，则机床的机械手从工件码垛装置上取走最顶部工件，如果没有工件，则启动电动执行器6-1，电动执行器6-1的伸出轴将抬升板6-2顶起，顶升光轴6-3穿过直线轴承6-4将顶升板5-2顶起，顶升板5-2上升的过程中沿导向光轴5-4向上运动，不会发生错偏，当工件检测传感器7检测到工件时，电动执行器6-1停止，机床的机械手继续抓走顶部工件，依次类推直到将工件码垛装置5上的所有工件抓取完毕，电动执行器6-1的伸出轴收缩，顶升板5-2落下，再次启动电机4-5，该工件码垛装置向前输送继续装载工件，下个工件码垛装置输送到位，重复之前的动作，在输送过程中如果工件码垛装置的托板5-1出现卡死的情况，则步进式扭力限制器4-9快速将链轮轴4-4与电机轴脱离，此时四爪检测片9检测到链轮轴4-4停止转动，电机过载保护传感器10将来自四爪检测片9的信号发送给控制器，控制器停止电机工作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，包括：

与放置在工件码垛装置最顶部的工件等高位置处设置的工件检测传感器(7)，用于检测工件是否被顶升到机械手抓取的高度位置处；

对应顶升驱动装置的位置处且位于环形滑道(3)内侧上端面的托板到位检测传感器(8),用于检测到达输送终点的工件码垛装置，其正对工件码垛装置的一侧设置有凹槽(8-1)，工件码垛装置的底部托板在传输方向前端安装有定位检测片(5-6)；控制器，接收各传感器发送的信号，并基于信号做出判断指令工件抓取机械手抓取工件，以及指令工件码垛装置的停止和继续向前输送。

2.如权利要求1所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，还包括：安装在链轮轴(4-4)上的四爪检测片(9)，用于检测电机轴与链轮轴是否脱离；

在四爪检测片(9)等高的位置处安装的电机过载保护传感器(10)，用于接收四爪检测片(9)发送的信号；

所述控制器还接收电机过载保护传感器(10)发送的信号，基于信号做出判断指令电机(4-5)停止。

3.如权利要求1所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述托板到位检测传感器(8)为光感检测。

4.如权利要求1所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述自动循环料仓的结构包括：

基准板(1)；

设置在基准板(1)上方，由金属型板形成的环形滑道(3)；

设置在环形滑道(3)内侧且沿其传动的传动装置；

通过链条带动在环形滑道(3)内自由滑动的工件码垛装置；

安装在基准板(1)下方且对基准板起支撑作用的顶升驱动装置，用于顶升工件码垛装置。

5.如权利要求4所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述环形滑道(3)的内圈和外圈的上端面上铺设有耐磨条(3-1)。

6.如权利要求4所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述传动装置的结构包括：安装在所述环形滑道(3)内侧且位于金属型板空腔内的链轮(4-1)；

与链轮(4-1)配合安装的链条(4-2)；

等间距地与链条连接且分布在环形滑道(3)内的链条副板(4-3)；

通过链轮轴(4-4)与链轮(4-1)连接的电机(4-5)；

底部通过轴承与链轮轴(4-4)连接，顶部与金属型板上表面固定连接的链轮轴支撑座(4-6)，用于固定和支撑链轮轴及链轮。

7.如权利要求6所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述链轮轴支撑座(4-6)的顶面安装有端盖(4-7)，用于对链轮轴支撑座(4-6)外漏的轴承进行密封保护。

8.如权利要求6所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述电机(4-5)的上方设置有防水罩壳(4-8)，用于电机的防水保护。

9.如权利要求6所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述电机(4-5)的输出轴与所述链轮轴(4-4)之间通过步进式扭力限制器(4-9)连接。

10.如权利要求4所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述工件码垛装置的结构包括：与链条固定连接的托板(5-1)，与托板(5-1)活动连接的顶升板(5-2)，其中顶升板的外轮廓大于托板的外轮廓。

11.如权利要求6所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述工件码垛装置的结构包括：与链条固定连接的托板(5-1)，与托板(5-1)活动连接的顶升板(5-2)，其中顶升板的外轮廓大于托板的外轮廓。

12.如权利要求10所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述顶升板(5-2)上设置固定工件的工装(5-3)，固定安装在托板(5-1)上方且与顶升板(5-2)配合安装的导向光轴(5-4)。

13.如权利要求11所述的一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述托板(5-1)通过销子(5-5)与所述链条副板(4-3)连接，且销子与所述链条副板(4-3)之间有上下1.5mm的调整空间。

14.如权利要求4所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述顶升驱动装置的结构包括：设置在最下端的电动执行器(6-1)，其功能在于为顶升驱动装置提供动力；

设置在电动执行器(6-1)与基准板(1)之间，与电动执行器(6-1)的抽出杆连接的抬升板(6-2)；

安装在抬升板四角上方的顶升光轴(6-3)，该顶升光轴(6-3)穿过基准板(1)，且正对顶升板(5-2)的边角处。

15.如权利要求14所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述顶升光轴(6-3)的数量为4个，其顶部安装有定位销(6-6)，定位销为圆形定位销或者60°菱形定位销中的一种。

16.如权利要求14所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，所述基准板(1)安装所述顶升光轴(6-3)的对应位置处安装有直线轴承(6-4)，所述顶升光轴(6-3)穿过直线轴承(6-4)。

17.如权利要求14所述一种自动循环料仓的控制系统，其特征在于，位于所述电动执行器(6-1)的上方与所述抬升板(6-2)的下方之间安装有沥水板(6-5)。

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