CN109607075A - 一种交替式上下料设备用直线储料系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交替式上下料设备用直线储料系统及其操作方法，双向并排物料供给线设置在料仓支架上，包括双同步带、双导轨和双料盘，双同步带的传动齿轮分别经换向齿轮与装有伺服电机的减速机连接，双料盘通过不同的滑块与各自运行的导轨连接；同步带与料盘之间通过同步带固定器连接；定位锁紧装置分别与双料盘连接用于定位操作；伺服控制单元与伺服电机连接，通过安装于运动机构起点与终点位置的传感器实现伺服控制。本发明方案合理，结构简单，易于实现，能充分发挥自动化加工的高效性与智能性，提高生产效率。

Description

一种交替式上下料设备用直线储料系统及其操作方法

技术领域

本发明属于自动化加工技术领域，具体涉及一种交替式上下料设备用直线储料系统及其操作方法。

背景技术

传统的人工上下料过程中，按照生产节拍不同，每人照看若干台机床，在一台机床完成加工后，立即更换下一毛坯料，由于整个生产节奏全靠人为控制、判断，所以机床等待时间较少。随着车间自动化进程的不断加快，各种类型的自动化料仓也应运而。在制造业水平不断上升，加工效率不断提高的情况下，自动化料仓也被迫进行了一系列的升级改造，不仅要完成最基本的供料功能，还需要满足快节奏的生产节拍。

自动化加工生产体系中最重要的是提高程序自动运行的准确性，减少整个系统中的人为干预。目前大多数自动化生产体系中多采用物料托盘的形式对整套系统进行供料，采用物料托盘的形式，提高了料仓物料的容纳量，同时也提高了机械手等抓取物料的准确性，较大程度的节约了更换物料的时间，提高了机床利用率。但是在更换物料托盘时，大多数机床及其他机构几乎都处于停止、等待的状态，虽然加工过程中提高了机床的利用率，但是在更换物料托盘时却浪费了较多的时间，尤其时当托盘较重或物料较多时，浪费的时间会更多。基于此部分设计者在上料前增设了相应的预装台，来减少更换托盘所需的时间，但是采用这种方式依然无法从根本上解决机床存在等待时间这一问题，或多或少的造成机床利用率降低，影响企业效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种交替式上下料设备用直线储料系统及其操作方法，以节约自动化加工过程中由于更换毛坯料或托盘而带来的不必要的时间损耗。

本发明采用以下技术方案：

一种交替式上下料设备用直线储料系统，包括双向并排物料供给线、定位锁紧装置和伺服控制单元；

双向并排物料供给线设置在料仓支架上，包括双同步带、双导轨和双料盘，双同步带的传动齿轮分别经换向齿轮与装有伺服电机的减速机连接，双料盘通过不同的滑块与各自运行的导轨连接；同步带与料盘之间通过同步带固定器连接；

定位锁紧装置分别与双料盘连接用于定位操作；

伺服控制单元与伺服电机连接，通过安装于运动机构起点与终点位置的传感器实现伺服控制。

具体的，双料盘包括第一物料托盘和第二物料托盘；

第一物料托盘分别通过第三滑块和第四滑块与第三导轨和第四导轨相连，使第一物料托盘在第三导轨和第四导轨上运动；

第二物料托盘分别通过第一滑块和第二滑块与第一导轨和第二导轨相连，使第二物料托盘在第一导轨、第二导轨上运动。

进一步的，双同步带包括第一同步带和第二同步带，第一同步带通过第二同步带轮和第三同步带轮组成一套转动体系，第二同步带通过第一同步带轮和第四同步带轮组成另一套转动体系；换向齿轮的两个输出轴分别与第一同步带轮、第二同步带轮相连。

进一步的，第一同步带通过第一同步带轮夹紧块与第二物料托盘相连，第二同步带通过第二同步带轮夹紧块与第一物料托盘相连。

更进一步的，第一同步带轮夹紧块通过第一同步带轮夹紧块安装板设置在料仓支架上，第二同步带轮夹紧块通过第二同步带轮夹紧块安装板设置在料仓支架上。

进一步的，料仓支架的一端设置有防撞块，防撞块用于对第一物料托盘和第二物料托盘进行限位；料仓支架的另一端通过张紧板调整板与张紧板连接，张紧板分别与第一同步带和第二同步带连接。

进一步的，定位锁紧装置包括第一定位槽和第二定位槽，第二定位槽设置在第一物料托盘上，能够与料仓支架上设置的第二定位气缸配合使第一物料托盘在停到指定位置后完成第一物料托盘的定位；第一定位槽设置在第二物料托盘上，能够与料仓支架上的第一定位气缸配合使第二物料托盘停到指定的位置后实现第二物料托盘的定位。

具体的，减速机的输出端与换向齿轮的输入端相连，换向齿轮中设有拨叉，换向气缸与拨叉的另一端相连，换向齿轮的两个输出轴分别与双同步带的同步带轮相连，通过拨叉拨动分别传递扭矩。

具体的，料仓支架的四周设置有围挡钣金，料仓支架的腿部分别设置有脚撑，围挡钣金和脚撑能够为储料系统提供骨架、外围防护及支撑力。

本发明的另一个技术方案是，一种交替式上下料设备用直线储料系统的操作方法，包括以下步骤：

S1、伺服电机提供驱动力，通过减速机将动力传递给换向齿轮；在伺服控制单元的控制下，换向齿轮与传动齿轮啮合实现动力传递；传动齿轮传递的驱动力通过同步带传递给安装在导轨上的料盘，料盘依靠同步带的动力在导轨上往复运动实现换料；

S2、当伺服控制单元接收到料位运动到位信息后，控制定位锁紧装置的定位气缸动作，定位气缸锁紧物料托盘上的定位槽配合实现定位；

S3、当某一个料盘物料加工完成后退出加工区域，另一料盘传送到加工区域等待操作，配合双排并列物料供给线往复运动；

S4、步骤S3运行过程中，伺服控制单元进行监控，通过对每个运动机构运动信号的采集与处理，控制储料系统运行。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种交替式上下料设备用直线储料系统，采用双料位设计方案，在第一盘物料加工完成退出加工区域的同时，第二盘物料同步送入，操作人员在进行换料过程时，机床及其他机构继续对第二盘物料进行加工，等到第二盘物料加工完成退出加工区域时，第一盘物料同步送入，往复交替，模拟人工照看单套设备时机床物料的取放，减少了换料过程中机床的等待时间，提高了机床利用率，为企业创造了收益。

进一步的，采用直线导轨作为导向与支撑件，既简化了整体结构，又使得整套系统的运动平稳、可靠。

进一步的，使用同步带作为传动力介质，运动精度高。

进一步的，采用齿轮换向系统，在满足使用功能的基础上，减少了电机的数量，提高了电机的利用率，整套系统通过单个电机提供驱动力，杜绝了双电机误动作的隐患。

本发明交替式上下料设备用直线储料系统的操作方法，依靠双向并排物料供给线与加工系统组成紧凑加工单元，实现了换料过程中，机床不停机的效果，极大的提升了机床的利用率，减少时间浪费，提高整套单元的运行效率。

综上所述，本发明方案合理，结构简单，易于实现，能充分发挥自动化加工的高效性与智能性，提高生产效率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的右视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图。

其中：1.料仓支架；2.第一导轨；3.第一滑块；4.第一定位气缸；5.第一定位槽；6.第一同步带轮夹紧块安装板；7.第二导轨；8.第二滑块；9.第三导轨；10.第三滑块；11.第二同步带轮夹紧块安装板；12.第二定位槽；13.第二定位气缸；14.第二同步带轮夹紧块；15.第四滑块；16.第四导轨；17.换向气缸；18.脚撑；19.伺服电机；20.减速机；21.换向齿轮；22.防撞块；23.拨叉；24.第一同步带轮夹紧块；25.张紧板；26.张紧板调整板；27.从动轴；28.围挡钣金；29.第一同步带轮；30.第二同步带轮；31.第一物料托盘；32.第二物料托盘；33.第一同步带；34.第三同步带轮；35.第四同步带轮；36.第二同步带。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种交替式上下料设备用直线储料系统，包括双向并排物料供给线、定位锁紧装置和伺服控制单元，伺服控制单元与双向并排物料供给线连接，定位锁紧装置设置在双向并排物料供给线上。

双向并排物料供给线包括伺服电机19、换向齿轮21、双同步带、双导轨和双料盘，其中，伺服电机19与减速机20相连；减速机20与换向齿轮21固定连接；双同步带同侧的带轮下均设有传动齿轮；换向齿轮21内部通过换向气缸17可控制拨叉23使齿轮分别与同步带下的传动齿轮相啮合，双料盘通过不同的滑块与各自运行的导轨连接在一起；同步带与料盘之间通过同步带固定器连接；

定位锁紧装置包括定位气缸、定位槽，其中定位气缸安装在定位气缸安装板上；定位槽设置在料盘上；

伺服控制单元主要由程序以及各个传感器组成，不同传感器安装于各个运动机构的起点与终点位置。

请参阅图1至图3，双向并排物料供给线还包括支撑组件和驱动系统，支撑组件包括料仓支架1、围挡钣金28以及脚撑18，其中，围挡钣金28以及脚撑18均安装在料仓支架1上，为整套系统提供骨架、外围防护及支撑力；

驱动系统包括安装在减速机20上的伺服电机19，以及两套导轨、同步带轮机构，伺服电机19与减速机20相连，减速机20与料仓支架1相连，减速机20的输出端与换向齿轮21的输入端相连，换向齿轮21中设有拨叉23，换向气缸17与拨叉23的另一端相连，换向齿轮21的两个输出轴分别与第一同步带轮29、第二同步带轮30相连，通过拨叉拨动分别给不同的同步带轮传递扭矩。

第二物料托盘32通过第一滑块3、第二滑块8分别与第一导轨2、第二导轨7相连，使第二物料托盘32可在第一导轨2、第二导轨7上面来回运动，第一导轨2与第二导轨7固定在料仓支架1上，第二同步带轮30与第三同步带轮34通过第一同步带33组成一套转动体系，第三同步带轮34设置在一个从动轴27上；第一定位槽5安装在第二物料托盘32上，第一同步带33通过第一同步带轮夹紧块24与第二物料托盘32相连，将驱动力带轮上的驱动力传递给第二物料托盘32；

第一物料托盘31通过第三滑块10、第四滑块15分别与第三导轨9、第四导轨16相连，使第一物料托盘31可在第三导轨9、第四导轨16上面来回运动，第三导轨9与第四导轨16固定在料仓支架上，第一同步带轮29与第四同步带轮35通过第二同步带36组成一套转动体系，第四同步带轮35设置在另一个从动轴27上，第二定位槽12安装在第一物料托盘31上，第二同步带36通过第二同步带轮夹紧块14与第一物料托盘31相连，将驱动力带轮上的驱动力传递给第一托盘31，通过两套单独的运动体系保证上料过程中的交替性。

料仓支架1的一端设置有防撞块22，防撞块22用于对第一物料托盘31和第二物料托盘32进行限位；料仓支架1的另一端对应伺服电机19设置有张紧板25，张紧板25分别与第一同步带33和第二同步带36连接，张紧板25还和张紧板调整板26连接，提供调整张紧板25与张紧板调整板26的相对位置，使得第一同步带33与第二同步带36张紧。

定位锁紧装置也包括两套，分别对两个物料托盘进行定位操作，第一定位气缸4安装在料仓支架1上，第一定位槽5安装在第二物料托盘32上，通过第一定位气缸4与第一定位槽5的相互配合，可使第二物料托盘32停到指定的位置后实现第二物料托盘32的定位，第二定位气缸13安装在料仓支架1上，第二定位槽12安装在第一物料托盘31上，通过第二定位气缸13与第二定位槽12的相互配合，可使第一物料托盘31在停到指定位置后完成第一物料托盘31的定位功能。

本发明交替式上下料直线储料系统的操作方法包括以下步骤：

S1、伺服电机提供驱动力，通过减速机将动力传递给换向齿轮；在伺服系统的控制下，气缸带动拨叉将传动力推向指定运动的齿轮，换向齿轮与传动齿轮相啮合(每次只能啮合一个)以实现动力传递；传动齿轮传递过来的驱动力通过同步带传递给安装在导轨上的料盘，料盘依靠同步带上传递过来的动力在导轨上进行来回的往复运动，从而实现整个料盘的换料过程；

S2、当伺服系统接收到料位运动到位的信息后，指挥定位气缸动作，定位气缸传递过来的力通过定位指夹和料仓上的定位槽进行配合，实现储料系统的定位功能；

S3、当某一个料盘物料加工完成后，即可退出加工区域，在该料盘退出加工区域后，另一个料盘立即传送到加工区域等待下层操作，双排并列物料供给线往复运动，实现机床最大的利用率；

S4、在整个系统的运行中，控制系统实施全程监控，通过对每个运动机构运动信号的采集与处理，指挥整套系统有序的进行。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的工作过程如下：

安装完成交替式上下料直线储料系统后，动作前通过调整张紧板25与张紧板调整板26的相对位置，使得第一同步带33与第二同步带36张紧；

然后在第一物料托盘32以及第二物料托盘32上装满毛坯料，伺服控制单元发出上料指令，换向气缸17动作，推动拨叉23，伺服电机19通过减速机20将驱动力输给换向齿轮21，换向齿轮21将驱动力传递给第二同步带轮30，第二同步带轮30通过第一同步带33将驱动力传递给第二物料托盘32，使得第二物料托盘32沿着第一导轨2、第二导轨7向前运动，运动到指定位置后，第一定位气缸4动作，夹紧第一定位槽5，使得第二物料托盘32完成第一次定位，上游机构对第二物料托盘32上的毛坯料进行抓取，完成加工后，第一定位气缸4松开，第二物料托盘32在第一同步带33的驱动下继续前进，运动到下一个工作位置后，第一定位气缸4夹紧第一定位槽5，完成第二次定位，往复循环，直至第二物料托盘32上的毛坯料加工完成后；

伺服电机19通过减速机20将反向转动产生的驱动力传递给换向齿轮32，换向齿轮21将驱动力传递给第二同步带轮30，第二同步带轮30通过第一同步带33将驱动力传递给第二物料托盘32，使得第二物料托盘32，沿着第一导轨2、第二导轨7向后运动，直至移动出加工区域，这时伺服控制单元继续发出上料指令，伺服电机19继续工作，换向气缸17动作，反向推动拨叉23，换向齿轮21将驱动力传递给第一同步带轮29，第一同步带轮29通过第二同步带36将驱动力传递给第一物料托盘31，使得第一物料托盘31沿着第三导轨9，第四导轨16向前运动，运动到指定位置后，第二定位气缸13动作，夹紧第二定位槽12，使得第一物料托盘31完成第一次定位，上游机构对第一物料托盘31上的毛坯料进行抓取，完成加工后，第二定位气缸13松开，第一物料托盘31在第二同步带36的驱动下继续前进，运动到下一个工作位置后，第二定位气缸13夹紧第二定位槽12，完成第二次定位，往复循环，直至第一物料托盘31上的毛坯料加工完成；

操作人员对第二物料托盘32进行上下料操作，当第一物料托盘31完成毛坯料加工后，第一物料托盘31退出，第二物料托盘32重新进入加工区域，往复循环，实现交替式上下料，提高了料仓储料容量，实现了换料过程中，机床不停机的效果，极大的提成了机床的利用率，减少时间浪费，提高整套单元的运行效率。

本发明提高了料仓储料容量，实现了换料过程中，机床不停机的效果，极大的提成了机床的利用率，减少时间浪费，提高整套单元的运行效率。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，包括双向并排物料供给线、定位锁紧装置和伺服控制单元；

双向并排物料供给线设置在料仓支架(1)上，包括双同步带、双导轨和双料盘，双同步带的传动齿轮分别经换向齿轮(21)与装有伺服电机(19)的减速机(20)连接，双料盘通过不同的滑块与各自运行的导轨连接；同步带与料盘之间通过同步带固定器连接；

定位锁紧装置分别与双料盘连接用于定位操作；

伺服控制单元与伺服电机(19)连接，通过安装于运动机构起点与终点位置的传感器实现伺服控制。

2.根据权利要求1所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，双料盘包括第一物料托盘(31)和第二物料托盘(32)；

第一物料托盘(31)分别通过第三滑块(10)和第四滑块(15)与第三导轨(9)和第四导轨(16)相连，使第一物料托盘(31)在第三导轨(9)和第四导轨(16)上运动；

第二物料托盘(32)分别通过第一滑块(3)和第二滑块(8)与第一导轨(2)和第二导轨(7)相连，使第二物料托盘(32)在第一导轨(2)、第二导轨(7)上运动。

3.根据权利要求2所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，双同步带包括第一同步带(33)和第二同步带(36)，第一同步带(33)通过第二同步带轮(30)和第三同步带轮(34)组成一套转动体系，第二同步带(36)通过第一同步带轮(29)和第四同步带轮(35)组成另一套转动体系；换向齿轮(21)的两个输出轴分别与第一同步带轮(29)、第二同步带轮(30)相连。

4.根据权利要求3所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，第一同步带(33)通过第一同步带轮夹紧块(24)与第二物料托盘(32)相连，第二同步带(36)通过第二同步带轮夹紧块(14)与第一物料托盘(31)相连。

5.根据权利要求4所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，第一同步带轮夹紧块(24)通过第一同步带轮夹紧块安装板(6)设置在料仓支架(1)上，第二同步带轮夹紧块(14)通过第二同步带轮夹紧块安装板(11)设置在料仓支架(1)上。

6.根据权利要求3所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，料仓支架(1)的一端设置有防撞块(22)，防撞块(22)用于对第一物料托盘(31)和第二物料托盘(32)进行限位；料仓支架(1)的另一端通过张紧板调整板(26)与张紧板(25)连接，张紧板(25)分别与第一同步带(33)和第二同步带(36)连接。

7.根据权利要求2所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，定位锁紧装置包括第一定位槽(5)和第二定位槽(12)，第二定位槽(12)设置在第一物料托盘(31)上，能够与料仓支架(1)上设置的第二定位气缸(13)配合使第一物料托盘(31)在停到指定位置后完成第一物料托盘(31)的定位；第一定位槽(5)设置在第二物料托盘(32)上，能够与料仓支架(1)上的第一定位气缸(4)配合使第二物料托盘(32)停到指定的位置后实现第二物料托盘(32)的定位。

8.根据权利要求1所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，减速机(20)的输出端与换向齿轮(21)的输入端相连，换向齿轮(21)中设有拨叉(23)，换向气缸(17)与拨叉(23)的另一端相连，换向齿轮(21)的两个输出轴分别与双同步带的同步带轮相连，通过拨叉(23)拨动分别传递扭矩。

9.根据权利要求1所述的交替式上下料设备用直线储料系统，其特征在于，料仓支架(1)的四周设置有围挡钣金(28)，料仓支架(1)的腿部分别设置有脚撑(18)，围挡钣金(28)和脚撑(18)能够为储料系统提供骨架、外围防护及支撑力。

10.一种根据权利要求1所述交替式上下料设备用直线储料系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、伺服电机提供驱动力，通过减速机将动力传递给换向齿轮；在伺服控制单元的控制下，换向齿轮与传动齿轮啮合实现动力传递；传动齿轮传递的驱动力通过同步带传递给安装在导轨上的料盘，料盘依靠同步带的动力在导轨上往复运动实现换料；

S2、当伺服控制单元接收到料位运动到位信息后，控制定位锁紧装置的定位气缸动作，定位气缸锁紧物料托盘上的定位槽配合实现定位；

S3、当某一个料盘物料加工完成后退出加工区域，另一料盘传送到加工区域等待操作，配合双排并列物料供给线往复运动；

S4、步骤S3运行过程中，伺服控制单元进行监控，通过对每个运动机构运动信号的采集与处理，控制储料系统运行。