CN109434444A - 一种自动化上料设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化上料设备，包括上料机架、驱动装置、定位及放料装置、定位及翻料装置和夹取及送料装置。上料时，位于第一工位的定位及放料装置将第一个六角螺母开口朝下放置在工装夹具内；然后驱动转盘转向下一工位，位于第二工位的定位及放料装置将第二个六角螺母开口朝上放置在工装夹具内，并叠在第一个六角螺母上；接着驱动转盘转向下一工位，位于第三工位的定位及翻转装置将弯管输送至抬高板上，并由翻料气缸驱动抬高板向上翻转，把弯管沿曲线穿入工装夹具的两个六角螺母内；最后驱动转盘转向下一工位，位于第四工位的夹取及送料装置将串接好的物料整体夹取下来，放入送料板内暂存并通过送料液压缸逐个送入加工工位上进行加工。

Description

一种自动化上料设备

技术领域

本发明涉及自动化制造领域，尤其涉及一种用于生产电热水器换向阀管件的自动化上料设备。

背景技术

目前，生产电热水器换向阀管件时的上料操作均采用人工方式，将三样物料(分别是两个方向相反的螺母和一根弯管)按顺序和方向串接起来，串接后放到加工设备的加工工位上进行下一步加工。由于物料的串接有顺序和方向上的要求，人工操作时容易搞混，由于生产量大，也会增大工人的劳动强度，另外上料时要放到加工设备内，容易发生安全事故，因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能够实现自动化上料的设备。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种自动化上料设备，该自动化上料设备主要包括上料机架、安装在上料机架上的驱动物料轮换的驱动装置、放置第一和第二种物料的定位及放料装置、放置第三种物料的定位及翻料装置、以及夹取串接后的物料的夹取及送料装置。所述上料机架设置在加工设备前侧。所述驱动装置安装在上料机架中部，并采用四工位轮换设计。所述定位及放料装置设为两组。两组所述定位及放料装置、定位及翻料装置、夹取及送料装置环绕驱动装置依次沿圆周方向等距离间隔设置。两组所述定位及放料装置的放料端与驱动装置连接，分别输送第一和第二种物料。所述定位及翻料装置的翻料端与驱动装置连接，输送第三种物料。所述夹取及送料装置的夹取端与驱动装置连接，将串接后的物料夹取并放到加工设备内。

具体的，所述驱动装置主要包括用于装载物料的工装夹具、用于驱动工装夹具循环轮换的转盘、驱动电机、用于分割驱动电机动力的凸轮分割器、以及用于避免物料在输送过程中移位的定位档条。所述工装夹具设为四组，分别沿圆周方向等间距安装在转盘上，其装载端朝外。所述转盘的中部与凸轮分割器的输出端连接。所述驱动电机的输出端与凸轮分割器的输入端连接，驱动凸轮分割器和转盘转动。所述定位档条位绕着转盘环绕设置，与放置在工装夹具内的物料抵接，其形状与工装夹具的运动路径平行。

进一步的，所述工装夹具主要包括工装底座和用于限定物料位置的物料模具。所述工装底座采用L形结构设计，其底部安装在转动装置上，顶部与物料模具连接。所述物料模具设置在工装底座的外侧，与工装底座一体设计，并与到位传感器相对设置，其内部设有与六角物料配套的模具缺口(该模具缺口相当于正六边形切掉相邻的两条边，从而可以纵向落料，而横向取出物料)，所述模具缺口朝外设置。

作为本发明的优选方案，为了使工装夹具内的物料在输送过程中始终保持固有姿势，本发明所述定位档条采用环形结构设计，所跨过的角度为270度。

作为本发明的优选方案，为了提高定位档条的耐磨性和使用寿命，本发明所述定位档条采用耐磨性高、自润滑的超高分子量聚乙烯材料制成。

进一步的，为了使工装夹具内的物料在移动过程中能与定位档条平滑、顺畅接触并顶紧，本发明所述定位档条初始端设有平滑进入定位档条的斜面。所述斜面位于定位档条内侧，其倾斜角度为10度以内。

该驱动装置在工作时，驱动电机输出动力到凸轮分割器，凸轮分割器将驱动电机源源不断的动力分解为间歇运动，即凸轮分割器驱动转盘每转动90度停一下，以便进行放料及夹取操作；所述工装夹具均相距90度安装，每次转动一个工位。而环状定位档条的设计是由于工装夹具内放物料的位置是缺口，横向/水平位置没有其他部件固定物料的位置，因此在转盘转动时很容易跑位，导致取料位置有所偏差，影响取料效果，定位档条的加入很好地解决了该问题，能够固定物料在工装夹具内的位置，获得理想的夹取取料效果。

下面根据自动化上料设备的四个工位分别加以说明：

第一工位为第一个六角螺母物料开口朝下放入工装夹具内。具体的，所述定位及放料装置主要包括用于释放物料的放料气缸、放料气缸座、用于输送物料的第一送料导轨、用于定位物料的放料夹爪、以及用于检测物料是否到达设定位置的到位传感器。

所述第一送料导轨的一端与装满物料的第一振动盘的输出端连接，另一端斜向下延伸至放料工位。所述放料气缸座设置在第一送料导轨另一端的一侧。所述放料气缸采用张开式气缸，并朝下安装在放料气缸座上，位于放料工位的上方。所述放料夹爪分别安装在放料气缸的两个活动端，两个放料夹爪之间组成容纳物料的空间。所述工装夹具设置在放料工位的下方。所述到位传感器位于放料工位下方，与工装夹具相对设置。

所述放料夹爪由承托物料的放料底板、与放料气缸连接的放料连接板、定位物料的放料背板组成。所述放料连接板的底部与放料底板连接，顶部与放料气缸的活动端连接，一侧与放料背板连接。

作为本发明的优选方案，为了使物料从第一振动盘到工装夹具之前保持固有姿势，避免发生旋转而不能进入工装夹具内，本发明所述第一送料导轨位于放料工位的一侧设有便于定位的凸出。所述凸出的一端设置在第一送料导轨的端部，与第一送料导轨一体设计，另一端向前延伸至放料夹爪内。

作为本发明的优选方案，为了方便调整物料达到放料夹爪上的位置，更好地对准工装夹具，本发明所述放料背板上设有便于调节物料位置的螺纹孔和调节螺钉。所述螺纹孔水平贯穿放料背板。所述调节螺钉从外而内拧入螺纹孔并抵住物料。

作为本发明的优选方案，为了提高检测精度和灵敏度，本发明所述到位传感器采用光电开关或接近开关。

该定位及放料装置在工作时，第一振动盘通过震动筛选将符合设定条件的物料逐个输送至第一送料导轨上，首个物料通过第一送料导轨进入放料夹爪内，该夹爪由放料气缸控制；当检测到物料到位后，放料气缸控制放料夹爪向左右两边张开，物料在第一送料导轨的凸出的卡位下，向下竖直落入工装夹具的物料模具内，位于下方的到位传感器检测到物料到位后，完成定位及放料操作；此外，定位档条的加入能够有效避免工装夹具内的物料在输送过程中产生移位，该定位档条从第一个工位一直延伸至最后一个上料工位，从而确保每个工位下，物料的位置都能确定和保持。

第二工位为第二个六角螺母物料开口朝上放入工装夹具内，并使其压着第一个六角螺母物料。具体的，本工位同样采用定位及放料装置，其结构如第一工位所述，只是该工位要求六角螺母物料在输送到放料工位时为开口朝上。

第三工位为将弯管穿进两个六角螺母物料中，构成串接后的物料，为夹取及送料装置做准备。具体的，所述定位及翻料装置主要包括通过振动方式筛选弯管的第二振动盘、输送弯管物料的第二送料导轨、提供动力驱动的翻料气缸、送管底座、将沿翻料方向的动力输出为左右平移方向的助力换向导块、支撑助力换向导块直线运动的换向导块导杆、引导弯管物料进入工装夹具的活动导向块、与助力换向导块配合来改变运动方向的导向块安装板、支撑活动导向块直线运动的导向块导杆、将弯管抬高并翻入工装夹具内的抬高板、驱动抬高板向上翻起的托起顶块、作为翻转支点的翻转轴、以及用于安装各导杆的导杆安装座。

所述送管底座安装在上料机架上，其后侧为输送弯管物料的装置，为定位及翻料装置提供弯管物料，而前侧为夹有两种物料(方向相反的两个螺母)的工装夹具，当弯管物料输送至定位及翻料装置后，该装置将弯管物料沿曲面弧线翻入工装夹具内，并穿过两个螺母将其串住。所述导杆安装座设为四块，分别对称设置在送管底座的中部，并与送管底座一体设计。所述换向导块导杆对称安装在两导杆安装座之间，且平行于翻料方向设置。所述翻料气缸设置在上料机架上，其输出端与助力换向导块连接。所述助力换向导块安装在换向导块导杆上，由翻料气缸驱动其在换向导块导杆上往复运动，从而实现弯管物料的定位和翻料操作。所述导向块导杆对称安装在两导杆安装座之间，且垂直于翻料方向设置。所述导向块安装板对称安装在导向块导杆上，其底部与助力换向导块配合连接，由助力换向导块驱动其在导向块导杆上往复运动。所述活动导向块对称安装在导向块安装板的端部上，位于工装夹具上方，其上设有供弯管物料穿过的翻料通孔，当弯管物料被翻入翻料通孔后，便会沿着通孔插入工装夹具内。所述翻转轴安装在两导杆安装座上，位于翻料通孔之前并垂直于翻料方向。所述第二送料导轨的一端与第二振动盘的输出端连接，另一端延伸至抬高板，将挑选合格的弯管物料输送至抬高板上，等待翻料操作。所述托起顶块设置在助力换向导块中部，并与助力换向导块固定连接，因此当翻料气缸驱动助力换向导块的同时，也一并驱动托起顶块向前运动。所述抬高板的一端设置在翻转轴上，可相对翻转轴转动，另一端搭在托起顶块上，由托起顶块驱动其向上运动并将物料翻转。

进一步的，为了使翻料气缸的直线驱动分解为互相垂直的两组运动(一组为作用于助力换向导块，与翻料方向一致的直线运动；另一组为作用于两侧的导向块安装板，与翻料方向垂直的开合运动)，本发明所述助力换向导块包括助力换向底座和用于驱动导向块安装板的助力换向条。所述助力换向底座采用T形结构设计，并关于中部对称。所述助力换向条至少设为两根，且对称设置在助力换向底座上。

作为本发明的优选方案，为了使助力换向条与导向块安装板之间配合效果更好，传递效率更高，本发明所述助力换向条的横截面采用平行四边形结构设计，其轴线方向与翻转方向之间的夹角为30至60度之间，最优的，本发明设为45度。

作为本发明的优选方案，为了使助力换向底座与换向导块导杆之间装配和维护更方便快捷，本发明所述助力换向底座与换向导块导杆之间采用搭接方式连接，所述助力换向底座底部设有导杆凹槽。所述凹槽对称设置，与换向导块导杆的方向一致，且凹槽的横截面设为半圆形。

进一步的，为了使弯管物料更容易、更顺畅地进入翻料通孔，所本发明述活动导向块底部还是设有用于托住物料的导向块底板。所述导向块底板固定在活动导向块底部，且所述翻料通孔将其贯穿。所述导向块底板沿着翻料方向倾斜设计。

进一步的，为了便于弯管物料更容易进入对称设置的活动导向块内，本发明所述活动导向块上还设有便于物料对中的翻料斜面。所述翻料斜面对称设置在两活动导向块上，位于翻料通孔之前的活动导向块侧面上。即使弯管物料在输送时的姿态有所歪斜，但遇到翻料斜面后，都会沿着斜面顺利进入活动导向块内。优选的，本发明所述翻料斜面倾斜的角度设为30至60度之间。

进一步的，在实际生产中，前一个弯管物料在翻料时，由于输送物料机器的原因，有可能将下一物料也一齐输送过来，因此，为了避免这种情况的发生，本发明所述抬高板上还设有翻料时阻挡下一物料的翻料挡板。所述翻料挡板的一端与抬高板的另一端固定连接，另一端向下延伸使所述托起顶块位于抬高板内。当装置翻料时，托起顶块向前运动将抬高板向上顶起，同时翻料挡板也向上升起，挡住下一物料，当前一个物料翻料完毕后，抬高板复位，下一个物料才进入抬高板上进行下一轮翻料操作。

作为发明的优选方案，在翻料时为了避免翻料挡板的升起对下一个弯管物料的位置和姿态造成影响，本发明所述翻料挡板采用弧形结构设计。

作为本发明的优选方案，为了使翻料过程平顺不突兀，本发明所述托起顶块的顶部设为弧形斜面；所述抬高板底部与设为向下倾斜的斜面。翻料时，托起顶块向前运动，其弧形斜面与抬高板底部的斜面接触，并慢慢将抬高板向上抬起实施翻料。

进一步的，为了使导向块安装板的开合动作更顺畅无阻，本发明所述导向块安装板上还设有便于滑动的导向块轴承。所述导向块轴承设置在导向块导杆与导向块安装板的连接处。导向块轴承的加入可以减小与导向块导杆之间的摩擦力，提高导向块安装板的滑行效率和效果。

作为本发明的优选方案，为了提高助力换向导块的驱动效率和承载能力，本发明所述助力换向条设为四条，分别对称设置在助力换向底座上。

进一步的，为了摆正弯管物料方向，便于夹取及送料装置将串接好的物料夹下来，本发明所述定位及翻料装置还包括方向档条；所述方向档条设置在上料机架上，位于送管底座下方，与第三工位的工装夹具相对安装。抬高板将弯管翻入工装夹具后，驱动电机驱动转盘带着工装夹具转向下一工位，此时，弯管弯曲部分碰到方向档条，并在方向档条的作用下转过90度，从而使弯曲部分转向，为下一工序的夹取操作做好准备。

该定位及翻料装置在工作时，首先送料导轨将弯管物料从第二振动盘送至抬高板上，此时翻料气缸动作，推着助力换向导块和托起顶块共同前进；然后退器顶块将抬高板慢慢抬起，弯管物料在重力作用下滑进导向块底板，并在倾斜的导向块底板作用下滑进翻料通孔内，与此，翻料挡板也随着抬高板一齐升起将下一弯管物料挡住；与此同时，助力换向导块的前进运动在助力换向条的作用下分解为活动导向块的两侧横向张开运动，弯管物料在活动导向块张开后完全落入工装夹具内，从而完成定位及翻料操作；最后翻料气缸驱动助力换向导块向后运动，使托起顶块、抬高板、活动导向块复位，等待下一轮翻料操作。

第四工位为将串接后的物料夹取并放入加工设备的加工工位上，完成上料操作。具体的，所述夹取及送料装置主要包括用于夹取串接后的物料的夹取模块、以及将物料输送至加工工位上的送料模块。所述送料模块设置在加工工位前方，所述夹取模块设置在送料模块的一侧。

所述夹取模块包括夹取安装座、用于升降的第一气缸、用于左右移动的第二气缸、用于旋转以调整夹取位置的第三气缸、用于夹取的第四气缸、以及夹取夹爪。所述夹取安装座固定设置在送料模块的一侧。所述第一气缸竖直安装在夹取安装座上，所述第二气缸水平安装在第一气缸上，由第一气缸驱动其上下滑动。所述第三气缸安装在第二气缸上，由第二气缸驱动其横向移动。所述第四气缸安装在第三气缸上，由第三气缸驱动其竖直旋转。所述夹取夹爪安装在第四气缸的两个活塞端，由第四气缸驱动其开合。

所述送料模块包括送料液压缸和送料板。所述送料液压缸设置在加工工位的前方，其活塞端与送料板的一端相连。送料板的另一端设有与串接后的物料形状尺寸一致的第一模型凹陷。所述第一模型凹陷贯穿送料板。

进一步的，为了使串接后的物料更精准地放入加工工位上，本发明所述送料模块还包括限定串接后物料位置的对中板、引导柱、以及定位板。所述定位板和对中板上均设有串接后的物料形状尺寸一致的贯穿的第二模型凹陷，所述第一模型凹陷与第二模型凹陷的大小和尺寸一致。所述定位板安装在送料板，与第一贯穿模型凹陷相对。所述对中板位于定位板上方，通过引导柱连接。

作为本发明的优选方案，为了使串接后的物料顺利滑落定位板内，并且使送料模块成为上料前的物料暂存空间，本发明所述引导柱环绕第二模型凹陷设置，且引导柱的外壁与第二模型凹陷的边缘相切。

作为本发明的优选方案，为了确保串接后的物料被抓取后在定位并不精确的情况下也能顺利进入对中板的第二模型凹陷内，本发明所述对中板上的第二模型凹陷还包括便于串接后的物料定位对中的倒角。所述倒角设置在对中板的上表面，且环绕第二模型凹陷边缘设置。

作为本发明的优选方案，为了提高夹取效率并减小气缸所占用的空间，本发明所述第四气缸采用气动手指或张开式气缸。

进一步的，为了提高夹取夹爪的效率并获得理想的夹紧效果，本发明所述夹取夹爪采用L形结构设计，由连接部和夹取部构成。所述连接部的一端与第四气缸连接，另一端与夹取部连接。所述夹取部的夹取处采用<形向内凹陷的结构设计。

该夹取及送料装置在工作时，夹取模块控制第一气缸、第二气缸和第三气缸动作，共同调整夹取夹爪的位置，调整好后，第四气缸动作，驱动夹取夹爪对准弯管实施夹取，然后其余气缸动作并调整放料位置，使串接后的物料准确放入对中板的第二模型凹陷内；接着串接好的物料在重力作用下顺着对中板、引导柱落到定位板的第二模型凹陷内；最后由送料液压缸驱动送料板，带着串接好的物料进入加工工位内，由于加工工位向下凹陷，所以最底部的物料便留在加工工位上，其余物料随着送料液压缸的驱动而退回原位，等待下一轮取料操作。

综上所述，本发明的工作过程和原理是：本发明在上料时，位于第一工位的定位及放料装置将第一个六角螺母开口朝下放置在工装夹具内；然后驱动转盘转向下一工位，位于第二工位的定位及放料装置将第二个六角螺母开口朝上放置在工装夹具内，并叠在第一个六角螺母上；接着驱动转盘转向下一工位，位于第三工位的定位及翻转装置将弯管输送至抬高板上，并由翻料气缸驱动抬高板向上翻转，把弯管沿曲线穿入工装夹具的两个六角螺母内；最后驱动转盘转向下一工位，位于第四工位的夹取及送料装置将串接好的物料整体夹取下来，放入送料板内暂存并通过送料液压缸逐个送入加工工位上进行加工。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的定位及翻料装置采用倾斜设计的助力换向条与导向块安装板之间的配合，使翻料气缸的直线运动分解为垂直和水平两个方向的运动，从而实现弯管物料的翻料及活动导向块的定位及张开操作。单一动力源牵引，实现多动作同时进行，结构紧凑节省空间，减低了材料成本，简化控制流程，提高了稳定性和工作效率。

(2)本发明所提供的定位及放料装置采用延伸到送料夹爪内的凸出来限定放料前物料的位置，通过送料夹爪背后的调节螺钉可以根据物料大小准确调整落料位置，从而获得精准的送料方向和位置，大大提高送料的准确度和效率。

(3)本发明所提供的夹取及送料装置采用三个气缸调整取料夹爪的位置，并通过取料夹爪<形结构设计，可以大大提升夹取效率，从而获得理想的夹紧和取料效果。

附图说明

图1是本发明所提供的自动化上料设备的结构示意图。

图2是本发明所提供的自动化上料设备的立体图。

图3是本发明所提供的自动化上料设备的俯视图。

图4是本发明所提供的驱动装置的立体图。

图5是本发明所提供的定位及放料装置的结构示意图。

图6是本发明所提供的定位及放料装置的立体图。

图7是本发明所提供的定位及放料装置的局部示意图。

图8是本发明所提供的工装夹具的结构示意图。

图9是本发明所提供的定位及翻料装置与其他外设连接后的示意图。

图10是本发明所提供的定位及翻料装置的立体图。

图11是本发明所提供的定位及翻料装置的俯视图。

图12是本发明所提供的助力换向导块的立体图。

图13是本发明所提供的助力换向导块的后视图。

图14是本发明所提供的定位及翻料装置的局部示意图。

图15是本发明所提供的定位及翻料装置完全打开后的示意图。

图16是本发明所提供的夹取及送料装置和加工设备的结构示意图。

图17是本发明所提供的夹取及送料装置和加工设备的立体图。

图18是本发明所提供的夹取及送料装置的结构示意图。

图19是本发明所提供的夹取及送料装置的局部示意图。

图20是本发明所提供的串接后的物料的结构示意图。

上述附图中的标号说明：

1-驱动装置，2-驱动电机，41-加工设备，42-加工工位，5-凸轮分割器，9-弯管物料；

11-第一振动盘,12-定位及放料装置，13-上料机架，14-转盘；121-工装夹具，122-放料气缸，123-放料气缸座，124-第一送料导轨，125-放料夹爪，126-到位传感器，127-定位档条，1211-工装底座，1212-物料模具，1241-凸出，1251-调节螺钉；

3-定位及翻料装置，6-第二振动盘；30-翻料气缸，31-送管底座，32-助力换向导块，33-换向导块导杆，34-活动导向块，35-导向块安装板，36-导向块导杆，37-抬高板，38-托起顶块，39-导杆安装座；321-助力换向底座，322-助力换向条，323-导杆凹槽，341-翻料通孔，342-导向块底板，343-翻料斜面，371-翻料挡板；

43-夹取及送料装置，4311-夹取安装座，4312-第一气缸，4313-第二气缸，4314-第三气缸，4315-第四气缸，4316-夹取夹爪；4321-送料液压缸，4322-送料板，4323-对中板，4324-引导柱，4325-定位板，4326-第二模型凹陷。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图3、图20所示，本实施例公开了一种自动化上料设备，该自动化上料设备主要包括上料机架13、安装在上料机架13上的驱动物料轮换的驱动装置1、放置第一和第二种物料的定位及放料装置12、放置第三种物料的定位及翻料装置3、以及夹取串接后的物料的夹取及送料装置43。所述上料机架13设置在加工设备41前侧。所述驱动装置1安装在上料机架13中部，并采用四工位轮换设计。所述定位及放料装置12设为两组。两组所述定位及放料装置12、定位及翻料装置3、夹取及送料装置43环绕驱动装置1依次沿圆周方向等距离间隔设置。两组所述定位及放料装置12的放料端与驱动装置1连接，分别输送第一和第二种物料。所述定位及翻料装置3的翻料端与驱动装置1连接，输送第三种物料。所述夹取及送料装置43的夹取端与驱动装置1连接，将串接后的物料夹取并放到加工设备41内。

具体的，如图4所示，所述驱动装置1主要包括用于装载物料的工装夹具121、用于驱动工装夹具121循环轮换的转盘14、驱动电机2、用于分割驱动电机2动力的凸轮分割器5、以及用于避免物料在输送过程中移位的定位档条127。所述工装夹具121设为四组，分别沿圆周方向等间距安装在转盘14上，其装载端朝外。所述转盘14的中部与凸轮分割器5的输出端连接。所述驱动电机2的输出端与凸轮分割器5的输入端连接，驱动凸轮分割器5和转盘14转动。所述定位档条127位绕着转盘14环绕设置，与放置在工装夹具121内的物料抵接，其形状与工装夹具121的运动路径平行。

进一步的，所述工装夹具121主要包括工装底座1211和用于限定物料位置的物料模具1212。所述工装底座1211采用L形结构设计，其底部安装在转动装置上，顶部与物料模具1212连接。所述物料模具1212设置在工装底座1211的外侧，与工装底座1211一体设计，并与到位传感器126相对设置，其内部设有与六角物料配套的模具缺口(该模具缺口相当于正六边形切掉相邻的两条边，从而可以纵向落料，而横向取出物料)，所述模具缺口朝外设置。

作为本发明的优选方案，为了使工装夹具121内的物料在输送过程中始终保持固有姿势，本发明所述定位档条127采用环形结构设计，所跨过的角度为270度。

作为本发明的优选方案，为了提高定位档条127的耐磨性和使用寿命，本发明所述定位档条127采用耐磨性高、自润滑的超高分子量聚乙烯材料制成。

进一步的，为了使工装夹具121内的物料在移动过程中能与定位档条127平滑、顺畅接触并顶紧，本发明所述定位档条127初始端设有平滑进入定位档条127的斜面。所述斜面位于定位档条127内侧，其倾斜角度为10度以内。

该驱动装置1在工作时，驱动电机2输出动力到凸轮分割器5，凸轮分割器5将驱动电机2源源不断的动力分解为间歇运动，即凸轮分割器5驱动转盘14每转动90度停一下，以便进行放料及夹取操作；所述工装夹具121均相距90度安装，每次转动一个工位。而环状定位档条127的设计是由于工装夹具121内放物料的位置是缺口，横向/水平位置没有其他部件固定物料的位置，因此在转盘14转动时很容易跑位，导致取料位置有所偏差，影响取料效果，定位档条127的加入很好地解决了该问题，能够固定物料在工装夹具121内的位置，获得理想的夹取取料效果。

下面根据自动化上料设备的四个工位分别加以说明：

第一工位为第一个六角螺母物料开口朝下放入工装夹具121内。具体的，结合图5至图8所示，所述定位及放料装置12主要包括用于释放物料的放料气缸122、放料气缸座123、用于输送物料的第一送料导轨124、用于定位物料的放料夹爪125、以及用于检测物料是否到达设定位置的到位传感器126。

所述第一送料导轨124的一端与装满物料的第一振动盘11的输出端连接，另一端斜向下延伸至放料工位。所述放料气缸座123设置在第一送料导轨124另一端的一侧。所述放料气缸122采用张开式气缸，并朝下安装在放料气缸座123上，位于放料工位的上方。所述放料夹爪125分别安装在放料气缸122的两个活动端，两个放料夹爪125之间组成容纳物料的空间。所述工装夹具121设置在放料工位的下方。所述到位传感器126位于放料工位下方，与工装夹具121相对设置。

所述放料夹爪125由承托物料的放料底板、与放料气缸122连接的放料连接板、定位物料的放料背板组成。所述放料连接板的底部与放料底板连接，顶部与放料气缸122的活动端连接，一侧与放料背板连接。

作为本发明的优选方案，为了使物料从第一振动盘11到工装夹具121之前保持固有姿势，避免发生旋转而不能进入工装夹具121内，本发明所述第一送料导轨124位于放料工位的一侧设有便于定位的凸出1241。所述凸出1241的一端设置在第一送料导轨124的端部，与第一送料导轨124一体设计，另一端向前延伸至放料夹爪125内。

作为本发明的优选方案，为了方便调整物料达到放料夹爪125上的位置，更好地对准工装夹具121，本发明所述放料背板上设有便于调节物料位置的螺纹孔和调节螺钉1251。所述螺纹孔水平贯穿放料背板。所述调节螺钉1251从外而内拧入螺纹孔并抵住物料。

作为本发明的优选方案，为了提高检测精度和灵敏度，本发明所述到位传感器126采用光电开关或接近开关。

该定位及放料装置12在工作时，第一振动盘11通过震动筛选将符合设定条件的物料逐个输送至第一送料导轨124上，首个物料通过第一送料导轨124进入放料夹爪125内，该夹爪由放料气缸122控制；当检测到物料到位后，放料气缸122控制放料夹爪125向左右两边张开，物料在第一送料导轨124的凸出1241的卡位下，向下竖直落入工装夹具121的物料模具1212内，位于下方的到位传感器126检测到物料到位后，完成定位及放料操作；此外，定位档条127的加入能够有效避免工装夹具121内的物料在输送过程中产生移位，该定位档条127从第一个工位一直延伸至最后一个上料工位，从而确保每个工位下，物料的位置都能确定和保持。

第二工位为第二个六角螺母物料开口朝上放入工装夹具121内，并使其压着第一个六角螺母物料。具体的，本工位同样采用定位及放料装置12，其结构如第一工位所述，只是该工位要求六角螺母物料在输送到放料工位时为开口朝上。

第三工位为将弯管穿进两个六角螺母物料中，构成串接后的物料，为夹取及送料装置43做准备。具体的，如图9至图15所示，所述定位及翻料装置3主要包括通过振动方式筛选弯管的第二振动盘6、输送弯管物料9的第二送料导轨、提供动力驱动的翻料气缸30、送管底座31、将沿翻料方向的动力输出为左右平移方向的助力换向导块32、支撑助力换向导块32直线运动的换向导块导杆33、引导弯管物料9进入工装夹具121的活动导向块34、与助力换向导块32配合来改变运动方向的导向块安装板35、支撑活动导向块34直线运动的导向块导杆36、将弯管抬高并翻入工装夹具121内的抬高板37、驱动抬高板37向上翻起的托起顶块38、作为翻转支点的翻转轴、以及用于安装各导杆的导杆安装座39。

所述送管底座31安装在上料机架13上，其后侧为输送弯管物料9的装置，为定位及翻料装置3提供弯管物料9，而前侧为夹有两种物料(方向相反的两个螺母)的工装夹具121，当弯管物料9输送至定位及翻料装置3后，该装置将弯管物料9沿曲面弧线翻入工装夹具121内，并穿过两个螺母将其串住。所述导杆安装座39设为四块，分别对称设置在送管底座31的中部，并与送管底座31一体设计。所述换向导块导杆33对称安装在两导杆安装座39之间，且平行于翻料方向设置。所述翻料气缸30设置在上料机架13上，其输出端与助力换向导块32连接。所述助力换向导块32安装在换向导块导杆33上，由翻料气缸30驱动其在换向导块导杆33上往复运动，从而实现弯管物料9的定位和翻料操作。所述导向块导杆36对称安装在两导杆安装座39之间，且垂直于翻料方向设置。所述导向块安装板35对称安装在导向块导杆36上，其底部与助力换向导块32配合连接，由助力换向导块32驱动其在导向块导杆36上往复运动。所述活动导向块34对称安装在导向块安装板35的端部上，位于工装夹具121上方，其上设有供弯管物料9穿过的翻料通孔341，当弯管物料9被翻入翻料通孔341后，便会沿着通孔插入工装夹具121内。所述翻转轴安装在两导杆安装座39上，位于翻料通孔341之前并垂直于翻料方向。所述第二送料导轨的一端与第二振动盘6的输出端连接，另一端延伸至抬高板37，将挑选合格的弯管物料9输送至抬高板37上，等待翻料操作。所述托起顶块38设置在助力换向导块32中部，并与助力换向导块32固定连接，因此当翻料气缸30驱动助力换向导块32的同时，也一并驱动托起顶块38向前运动。所述抬高板37的一端设置在翻转轴上，可相对翻转轴转动，另一端搭在托起顶块38上，由托起顶块38驱动其向上运动并将物料翻转。

进一步的，为了使翻料气缸30的直线驱动分解为互相垂直的两组运动(一组为作用于助力换向导块32，与翻料方向一致的直线运动；另一组为作用于两侧的导向块安装板35，与翻料方向垂直的开合运动)，本发明所述助力换向导块32包括助力换向底座321和用于驱动导向块安装板35的助力换向条322。所述助力换向底座321采用T形结构设计，并关于中部对称。所述助力换向条322至少设为两根，且对称设置在助力换向底座321上。

作为本发明的优选方案，为了使助力换向条322与导向块安装板35之间配合效果更好，传递效率更高，本发明所述助力换向条322的横截面采用平行四边形结构设计，其轴线方向与翻转方向之间的夹角为30至60度之间，最优的，本发明设为45度。

作为本发明的优选方案，为了使助力换向底座321与换向导块导杆33之间装配和维护更方便快捷，本发明所述助力换向底座321与换向导块导杆33之间采用搭接方式连接，所述助力换向底座321底部设有导杆凹槽323。所述凹槽对称设置，与换向导块导杆33的方向一致，且凹槽的横截面设为半圆形。

进一步的，为了使弯管物料9更容易、更顺畅地进入翻料通孔341，所本发明述活动导向块34底部还是设有用于托住物料的导向块底板342。所述导向块底板342固定在活动导向块34底部，且所述翻料通孔341将其贯穿。所述导向块底板342沿着翻料方向倾斜设计。

进一步的，为了便于弯管物料9更容易进入对称设置的活动导向块34内，本发明所述活动导向块34上还设有便于物料对中的翻料斜面343。所述翻料斜面343对称设置在两活动导向块34上，位于翻料通孔341之前的活动导向块34侧面上。即使弯管物料9在输送时的姿态有所歪斜，但遇到翻料斜面343后，都会沿着斜面顺利进入活动导向块34内。优选的，本发明所述翻料斜面343倾斜的角度设为30至60度之间。

进一步的，在实际生产中，前一个弯管物料9在翻料时，由于输送物料机器的原因，有可能将下一物料也一齐输送过来，因此，为了避免这种情况的发生，本发明所述抬高板37上还设有翻料时阻挡下一物料的翻料挡板371。所述翻料挡板371的一端与抬高板37的另一端固定连接，另一端向下延伸使所述托起顶块38位于抬高板37内。当装置翻料时，托起顶块38向前运动将抬高板37向上顶起，同时翻料挡板371也向上升起，挡住下一物料，当前一个物料翻料完毕后，抬高板37复位，下一个物料才进入抬高板37上进行下一轮翻料操作。

作为发明的优选方案，在翻料时为了避免翻料挡板371的升起对下一个弯管物料9的位置和姿态造成影响，本发明所述翻料挡板371采用弧形结构设计。

作为本发明的优选方案，为了使翻料过程平顺不突兀，本发明所述托起顶块38的顶部设为弧形斜面；所述抬高板37底部与设为向下倾斜的斜面。翻料时，托起顶块38向前运动，其弧形斜面与抬高板37底部的斜面接触，并慢慢将抬高板37向上抬起实施翻料。

进一步的，为了使导向块安装板35的开合动作更顺畅无阻，本发明所述导向块安装板35上还设有便于滑动的导向块轴承。所述导向块轴承设置在导向块导杆36与导向块安装板35的连接处。导向块轴承的加入可以减小与导向块导杆36之间的摩擦力，提高导向块安装板35的滑行效率和效果。

作为本发明的优选方案，为了提高助力换向导块32的驱动效率和承载能力，本发明所述助力换向条322设为四条，分别对称设置在助力换向底座321上。

进一步的，为了摆正弯管物料9方向，便于夹取及送料装置43将串接好的物料夹下来，本发明所述定位及翻料装置3还包括方向档条；所述方向档条设置在上料机架13上，位于送管底座31下方，与第三工位的工装夹具121相对安装。抬高板37将弯管翻入工装夹具121后，驱动电机2驱动转盘14带着工装夹具121转向下一工位，此时，弯管弯曲部分碰到方向档条，并在方向档条的作用下转过90度，从而使弯曲部分转向，为下一工序的夹取操作做好准备。

该定位及翻料装置3在工作时，首先送料导轨将弯管物料9从第二振动盘6送至抬高板37上，此时翻料气缸30动作，推着助力换向导块32和托起顶块38共同前进；然后退器顶块将抬高板37慢慢抬起，弯管物料9在重力作用下滑进导向块底板342，并在倾斜的导向块底板342作用下滑进翻料通孔341内，与此，翻料挡板371也随着抬高板37一齐升起将下一弯管物料9挡住；与此同时，助力换向导块32的前进运动在助力换向条322的作用下分解为活动导向块34的两侧横向张开运动，弯管物料9在活动导向块34张开后完全落入工装夹具121内，从而完成定位及翻料操作；最后翻料气缸30驱动助力换向导块32向后运动，使托起顶块38、抬高板37、活动导向块34复位，等待下一轮翻料操作。

第四工位为将串接后的物料夹取并放入加工设备41的加工工位42上，完成上料操作。具体的，如图16至19所示，所述夹取及送料装置43主要包括用于夹取串接后的物料的夹取模块、以及将物料输送至加工工位42上的送料模块。所述送料模块设置在加工工位42前方，所述夹取模块设置在送料模块的一侧。

所述夹取模块包括夹取安装座4311、用于升降的第一气缸4312、用于左右移动的第二气缸4313、用于旋转以调整夹取位置的第三气缸4314、用于夹取的第四气缸4315、以及夹取夹爪4316。所述夹取安装座4311固定设置在送料模块的一侧。所述第一气缸4312竖直安装在夹取安装座4311上，所述第二气缸4313水平安装在第一气缸4312上，由第一气缸4312驱动其上下滑动。所述第三气缸4314安装在第二气缸4313上，由第二气缸4313驱动其横向移动。所述第四气缸4315安装在第三气缸4314上，由第三气缸4314驱动其竖直旋转。所述夹取夹爪4316安装在第四气缸4315的两个活塞端，由第四气缸4315驱动其开合。

所述送料模块包括送料液压缸4321和送料板4322。所述送料液压缸4321设置在加工工位42的前方，其活塞端与送料板4322的一端相连。送料板4322的另一端设有与串接后的物料形状尺寸一致的第一模型凹陷。所述第一模型凹陷贯穿送料板4322。

进一步的，为了使串接后的物料更精准地放入加工工位42上，本发明所述送料模块还包括限定串接后物料位置的对中板4323、引导柱4324、以及定位板4325。所述定位板4325和对中板4323上均设有串接后的物料形状尺寸一致的贯穿的第二模型凹陷4326，所述第一模型凹陷与第二模型凹陷4326的大小和尺寸一致。所述定位板4325安装在送料板4322，与第一贯穿模型凹陷相对。所述对中板4323位于定位板4325上方，通过引导柱4324连接。

作为本发明的优选方案，为了使串接后的物料顺利滑落定位板4325内，并且使送料模块成为上料前的物料暂存空间，本发明所述引导柱4324环绕第二模型凹陷4326设置，且引导柱4324的外壁与第二模型凹陷4326的边缘相切。

作为本发明的优选方案，为了确保串接后的物料被抓取后在定位并不精确的情况下也能顺利进入对中板4323的第二模型凹陷4326内，本发明所述对中板4323上的第二模型凹陷4326还包括便于串接后的物料定位对中的倒角。所述倒角设置在对中板4323的上表面，且环绕第二模型凹陷4326边缘设置。

作为本发明的优选方案，为了提高夹取效率并减小气缸所占用的空间，本发明所述第四气缸4315采用气动手指或张开式气缸。

进一步的，为了提高夹取夹爪4316的效率并获得理想的夹紧效果，本发明所述夹取夹爪4316采用L形结构设计，由连接部和夹取部构成。所述连接部的一端与第四气缸4315连接，另一端与夹取部连接。所述夹取部的夹取处采用<形向内凹陷的结构设计。

该夹取及送料装置43在工作时，夹取模块控制第一气缸4312、第二气缸4313和第三气缸4314动作，共同调整夹取夹爪4316的位置，调整好后，第四气缸4315动作，驱动夹取夹爪4316对准弯管实施夹取，然后其余气缸动作并调整放料位置，使串接后的物料准确放入对中板4323的第二模型凹陷4326内；接着串接好的物料在重力作用下顺着对中板4323、引导柱4324落到定位板4325的第二模型凹陷4326内；最后由送料液压缸4321驱动送料板4322，带着串接好的物料进入加工工位42内，由于加工工位42向下凹陷，所以最底部的物料便留在加工工位42上，其余物料随着送料液压缸4321的驱动而退回原位，等待下一轮取料操作。

综上所述，本发明的工作过程和原理是：本发明在上料时，位于第一工位的定位及放料装置12将第一个六角螺母开口朝下放置在工装夹具121内；然后驱动转盘14转向下一工位，位于第二工位的定位及放料装置12将第二个六角螺母开口朝上放置在工装夹具121内，并叠在第一个六角螺母上；接着驱动转盘14转向下一工位，位于第三工位的定位及翻转装置将弯管输送至抬高板37上，并由翻料气缸30驱动抬高板37向上翻转，把弯管沿曲线穿入工装夹具121的两个六角螺母内；最后驱动转盘14转向下一工位，位于第四工位的夹取及送料装置43将串接好的物料整体夹取下来，放入送料板4322内暂存并通过送料液压缸4321逐个送入加工工位42上进行加工。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化上料设备，其特征在于，包括上料机架、安装在上料机架上的驱动物料轮换的驱动装置、放置第一和第二种物料的定位及放料装置、放置第三种物料的定位及翻料装置、以及夹取串接后的物料的夹取及送料装置；所述上料机架设置在加工设备前侧；所述驱动装置安装在上料机架中部，并采用四工位轮换设计；所述定位及放料装置设为两组；两组所述定位及放料装置、定位及翻料装置、夹取及送料装置环绕驱动装置依次沿圆周方向等距离间隔设置；两组所述定位及放料装置的放料端与驱动装置连接，分别输送第一和第二种物料；所述定位及翻料装置的翻料端与驱动装置连接，输送第三种物料；所述夹取及送料装置的夹取端与驱动装置连接，将串接后的物料夹取并放到加工设备内。

2.根据权利要求1所述的自动化上料设备，其特征在于，所述驱动装置包括用于装载物料的工装夹具、用于驱动工装夹具循环轮换的转盘、驱动电机、用于分割驱动电机动力的凸轮分割器、以及用于避免物料在输送过程中移位的定位档条；所述工装夹具设为四组，分别沿圆周方向等间距安装在转盘上，其装载端朝外；所述转盘的中部与凸轮分割器的输出端连接；所述驱动电机的输出端与凸轮分割器的输入端连接，驱动凸轮分割器和转盘转动；所述定位档条位绕着转盘环绕设置，与放置在工装夹具内的物料抵接，其形状与工装夹具的运动路径平行。

3.根据权利要求2所述的自动化上料设备，其特征在于，所述定位及放料装置包括用于释放物料的放料气缸、放料气缸座、用于输送物料的第一送料导轨、用于装载及筛选物料的第一振动盘、用于定位物料的放料夹爪、以及用于检测物料是否到达设定位置的到位传感器；

所述第一送料导轨的一端与装满物料的第一振动盘的输出端连接，另一端斜向下延伸至放料工位；所述放料气缸座设置在第一送料导轨另一端的一侧；所述放料气缸采用张开式气缸，并朝下安装在放料气缸座上，位于放料工位的上方；所述放料夹爪分别安装在放料气缸的两个活动端，两个放料夹爪之间组成容纳物料的空间；所述工装夹具位于在放料工位的下方；所述到位传感器位于放料工位下方，与工装夹具相对设置。

4.根据权利要求2所述的自动化上料设备，其特征在于，所述定位及翻料装置包括第二振动盘、第二送料导轨、翻料气缸、送管底座、助力换向导块、换向导块导杆、活动导向块、导向块安装板、导向块导杆、抬高板、托起顶块、翻转轴、以及导杆安装座；

所述送管底座安装在上料机架上；所述导杆安装座设为四块，分别对称设置在送管底座的中部，并与送管底座一体设计；所述换向导块导杆对称安装在两导杆安装座之间，且平行于翻料方向设置；所述翻料气缸设置在上料机架上，其输出端与助力换向导块连接；所述助力换向导块安装在换向导块导杆上，由翻料气缸驱动其在换向导块导杆上往复运动；所述导向块导杆对称安装在两导杆安装座之间，且垂直于翻料方向设置；所述导向块安装板对称安装在导向块导杆上，其底部与助力换向导块配合连接，由助力换向导块驱动其在导向块导杆上往复运动；所述活动导向块对称安装在导向块安装板的端部上，位于工装夹具上方，其上设有供弯管物料穿过的翻料通孔；所述翻转轴安装在两导杆安装座上，位于翻料通孔之前并垂直于翻料方向；所述第二送料导轨的一端与第二振动盘的输出端连接，另一端延伸至抬高板；所述托起顶块设置在助力换向导块中部，并与助力换向导块固定连接；所述抬高板的一端设置在翻转轴上，可相对翻转轴转动，另一端搭在托起顶块上，由托起顶块驱动其向上运动并将物料翻转。

5.根据权利要求2所述的自动化上料设备，其特征在于，所述夹取及送料装置包括用于夹取串接后的物料的夹取模块、以及将物料输送至加工工位上的送料模块；所述送料模块设置在加工工位前方，所述夹取模块设置在送料模块的一侧；

所述夹取模块包括夹取安装座、用于升降的第一气缸、用于左右移动的第二气缸、用于旋转以调整夹取位置的第三气缸、用于夹取的第四气缸、以及夹取夹爪；所述夹取安装座固定设置在送料模块的一侧；所述第一气缸竖直安装在夹取安装座上，所述第二气缸水平安装在第一气缸上，由第一气缸驱动其上下滑动；所述第三气缸安装在第二气缸上，由第二气缸驱动其横向移动；所述第四气缸安装在第三气缸上，由第三气缸驱动其竖直旋转；所述夹取夹爪安装在第四气缸的两个活塞端，由第四气缸驱动其开合；

所述送料模块包括送料液压缸和送料板；所述送料液压缸设置在加工工位的前方，其活塞端与送料板的一端相连；送料板的另一端设有与串接后的物料形状尺寸一致的第一模型凹陷；所述第一模型凹陷贯穿送料板。

6.根据权利要求2所述的自动化上料设备，其特征在于，所述工装夹具包括工装底座和用于限定物料位置的物料模具；所述工装底座采用L形结构设计，其底部安装在转盘上，顶部与物料模具连接；所述物料模具设置在工装底座的外侧，与工装底座一体设计，其内部设有与六角物料配套的模具缺口，所述模具缺口朝外设置。

7.根据权利要求4所述的自动化上料设备，其特征在于，所述助力换向导块包括助力换向底座和用于驱动导向块安装板的助力换向条；所述助力换向底座采用T形结构设计，并关于中部对称；所述助力换向条至少设为两根，对称且倾斜设置在助力换向底座上；所述导向块安装板底部设有与助力换向条配合的助力换向凹槽；所述助力换向凹槽从导向块安装板的一侧面沿着助力换向条方向贯穿至另一侧面，所述助力换向凹槽卡设在助力换向条上。

8.根据权利要求5所述的自动化上料设备，其特征在于，所述送料模块还包括限定串接后物料位置的对中板、引导柱、以及定位板；所述定位板和对中板上均设有串接后的物料形状尺寸一致的贯穿的第二模型凹陷，所述第一模型凹陷与第二模型凹陷的大小和尺寸一致；所述定位板安装在送料板，与第一贯穿模型凹陷相对；所述对中板位于定位板上方，通过引导柱连接。

9.根据权利要求7所述的自动化上料设备，其特征在于，所述助力换向底座与换向导块导杆之间采用搭接方式连接，所述助力换向底座底部设有导杆凹槽；所述凹槽对称设置，与换向导块导杆的方向一致，且凹槽的横截面设为半圆形。

10.根据权利要求4所述的自动化上料设备，其特征在于，所述活动导向块底部还是设有用于托住物料的导向块底板；所述导向块底板固定在活动导向块底部，且所述翻料通孔将其贯穿；所述导向块底板沿着翻料方向倾斜设计。