CN110142467A - 一种循环堆料机及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种循环堆料机及控制方法，包括水平旋转装置、顶升装置、移载装置、中转区。水平旋转装置包括电机、托盘，所述电机驱动安装在水平旋转装置上的托盘按照一定轨迹低速水平旋转。所述托盘水平到位后，顶升装置抬升所述托盘向上运动，到位后移载装置将托盘内的工件抓取后放在中转区，机床夹爪抓走，同时将加工后的工件放在中转区，移载装置在将加工后的工件抓走放在顶升装置上。无需对机床进行变动，就可以解决机床夹爪短无法上下料的问题，结构简单，制造成本低。移载装置使用电缸不但节省加工和安装调整时间，而且电缸有专用的调试示教器，不需要单独编程，电气设计过程简化，工作效率提高。

Description

一种循环堆料机及控制方法

技术领域

本发明涉及一种循环堆料机结构及控制方法，尤其涉及用于滚齿加工过程中配套使用的循环堆料机及控制方法。

背景技术

循环式堆料机是数控机床加工过程中配合机械手进行自动上下料的配套设备，传统的堆料机都有上料位和下料位，通过堆料机旋转将毛坯件输送到上料位，堆料机的顶升装置将工件顶起，机械手抓走堆料机上的工件进行加工，加工完成后再由机械手将工件放置在堆料机的下料位，堆料机旋转，下一个工位旋转到机械手上料位，继续加工。而在滚齿加工、剃齿加工及特殊尺寸工件加工的过程中，数控机床回形夹爪长度较短，导致行程不够，工件不能正常夹取放置在堆料机上料位和下料位的产品；再有数控机床和堆料机的尺寸配合限制，不能增加堆料机的旋转半径，鉴于以上原因，无法达到使用要求。目前方案采用的是关节机械手或桁架机械手作为辅助进行抓取，但是成本高，控制难度较大。还有用户采用机床本身自带小型桁架弥补行程，但是这样一来机床就需要特殊设计，专机专用,通用性差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种循环堆料机，缩短机床与工件的行程，便于机床夹爪抓取。本发明解决上述技术问题所采用的一个技术方案是：

一种循环堆料机，包括支架、水平旋转装置、顶升装置、移载装置，工件，所述水平旋转装置与所述移载装置之间设有中转区，所述顶升装置位于所述水平旋转装置下方，所述移载装置位于所述水平旋转装置上方；所述水平旋转装置包括电机、传动装置、托盘，所述电机安装在所述支架上并驱动安装在传动装置上的托盘按照一定轨迹低速水平旋转；所述顶升装置与电机并排安装在所述支架下方，用于抬升所述托盘做上下往复运动；所述移载装置安装在支架上方并做水平及竖直运动。

进一步的，所述顶升装置包括并列设置的上料机和下料机，上料机对应上料位，下料机对应下料位；所述上料机与所述下料机穿过支架顶升托盘，用于工件的上料或下料。

进一步的，所述托盘至少设置两个，并通过水平旋转运动到上料位和下料位。

进一步的，所述移载装置包括水平移动装置、竖直移动装置和夹爪，用于工件的传递。

进一步的，所述的一种循环堆料机控制方法，包括：上料动作、交换动作及下料动作，所述水平旋转装置旋转到上料位后顶升装置顶升托盘，移载装置动作将托盘内工件移至中转区，机床夹爪运动至中转区取走工件并将加工后的工件留在中转区，然后移载装置再将加工后的工件取走送至顶升装置下料位。

进一步的，所述上料动作包括如下：循环堆料机自动上下料过程开始，电机启动带动托盘水平旋转，将一个毛坯工件输送到上料位，托盘减速并停止，上料机上升，利用检测装置将托盘定位，托盘在上料机的顶升下竖直向上运动，到达上限后停止上升。

进一步的，所述交换动作包括如下：水平移动装置水平移到上料位，竖直移动装置下降，夹爪夹起工件后闭合，竖直移动装置上升，上升到位后水平移动装置平移；水平移动装置平移至中转区上方，竖直移动装置下降，夹爪开合放下毛坯工件，竖直移动装置上升，上升到位后水平移动装置平移至下料位并向机床发送工件到位信号，机床夹爪运行至中转区抓走毛坯工件，同时将加工完的工件放置在中转区。

进一步的，所述下料动作包括如下：机床夹爪离开中转区后发送放料完成信号，此时水平移动装置平移至中转区上方，竖直移动装置下降，夹爪抓取加工工件，竖直移动装置上升，上升到位后，水平移动装置平移至下料位，竖直移动装置下降，下降到位后，夹爪松开加工工件，竖直移动装置上升，上升到位后，水平移动装置水平移动到上料位等待，电机开始启动，将下一个毛坯件输送至上料位，依次循环。

进一步的，所述水平移动装置与竖直移动装置包含电缸，所述电缸自带调试示教器及软件。

进一步的，整个系统使用PLC控制，水平旋转装置采用变频减速控制，电缸与PLC采用I/O点位控制。

进一步的，所述循环堆料机控制中还包括定位检测装置，用于检测托盘位置及升降机的升降高度。

本发明公开的方面带来的有益效果至少是：在加工过程中无需对机床进行变动，就可以解决机床夹爪短无法上下料的问题，并且结构简单，制造成本低。在该发明的堆料机上，工件和机床之间可以实现自动上下料，无需人工介入，智能化程度高。并且堆料机移载装置使用电缸不但节省了加工和安装调整时间，而且电缸有专用的调试示教器和软件，不需要再单独编程，只需在调试过程中确定好定位点，通过I/O点启动停止即可。电气设计过程简化，工作效率提高，制作成本降低，并且电缸控制精度高、定位准确。

附图说明

附图1为本发明实施例提供的一种循环堆料机结构示意图；

附图2为本发明实施例提供的一种循环堆料机控制方法流程图；

附图3为本发明实施例提供的一种循环堆料机控制原理图；

附图标记：10-水平旋转装置；20-顶升装置；30-移载装置；40-中转区；50-毛坯件；60-加工件；70-支架；101-电机；102-托盘；103-定位传感器；104-传动装置；201-上料机；202-下料机；203-上料位；204-下料位；301-水平移动装置；302-竖直移动装置；303-夹爪。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

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“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；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。

请参阅附图1所示，一种循环堆料机包括支架70、水平旋转装置10、顶升装置20、移载装置30，毛坯件50，加工价60。所述水平旋转装置10与所述移载装置30之间设有中转区40，所述顶升装置20位于所述水平旋转装置10下方，所述移载装置30位于所述水平旋转装置10上方；所述水平旋转装置10包括电机101、托盘102、定位传感器103、传动装置104，所述电机101安装在所述支架70上并驱动安装在传动装置上的托盘102按照一定轨迹低速水平旋转；所述顶升装置30与电机101并排安装在所述支架70下方，用于抬升所述托盘102做上下往复运动；所述移载装置30安装在支架70上方并做水平及竖直运动。

需要说明的是定位传感器103用于托盘102水平旋转的定位检测。

顶升装置20包括并列设置的上料机201和下料机202，上料机201对应上料位203，下料机202对应下料位204；所述上料机201与所述下料机202穿过支架70顶升托盘102，用于工件的上料或下料。

需要说明的是托盘102至少设置两个，并通过水平旋转运动到上料位203或下料位204。

托盘102上可以放置多个工件。需要说明的是，设置多个托盘及每个托盘放置多个工件,循环运转,可以提高工作效率。

移载装置30包括水平移动装置301、竖直移动装置302和夹爪303，用于工件的传递。

需要说明的是,请参阅附图1所示，此实施例中前进指水平移动装置301从上料位203到中转区40；后退指水平移动装置从中转区40到下料位204。

请参阅附图2所示，本发明的一种循环堆料机控制方法，其工作过程包括：上料动作、交换动作及下料动作。水平旋转装置10旋转到上料位203后顶升装置10顶升托盘102，移载装置30动作将托盘102内工件50移至中转区40，机床夹爪运动至中转区40取走工件50并将加工后的工件60留在中转区，然后移载装置30再将加工后的工件取走送至顶升装置下料位204。

具体工作过程如下：

上料动作：循环堆料机自动上下料过程开始，电机101启动带动托盘102水平旋转，将一个毛坯工件50输送到上料位203，定位传感器103检测托盘102后水平旋转减速并到位停止。上料机201上升，托盘102在上料机201的顶升下竖直向上运动，到达上限后停止上升。

交换动作：水平移动装置301水平移到上料位203，竖直移动装置301下降，夹爪303夹起毛坯件50后闭合，竖直移动装置302上升，上升到位后水平移动装置301平移前进；水平移动装置平移至中转区40上方，竖直移动装置302下降，夹爪303开合放下毛坯工件50，竖直移动装置302上升，上升到位后水平移动装置301平移至下料位204并向机床发送工件到位信号，机床夹爪运行至中转区40抓走毛坯工件50，同时将加工完的工件60放置在中转区40。

下料动作：机床夹爪离开中转区40后发送放料完成信号，此时水平移动装置301平移至中转区40上方，竖直移动装置302下降，夹爪303抓取加工件60，竖直移动装置302上升，上升到位后，水平移动装置301后退至下料位204，竖直移动装置302下降，下降到位后，夹爪303松开加工件60，竖直移动装置302上升，上升到位后，水平移动装置301平移前进到上料位203等待。此时电机101再次启动，将下一个毛坯件50输送至上料位203，依次循环。

为确保竖直移动装置每次下降能够准确抓取到工件，每取走一个毛坯件，上料位上升一个工件的高度。

为确保托盘定位与升降机升降高度准确，控制中还包括定位检测装置，用于检测托盘位置及升降机的升降高度。

请参照附图3所示，循环堆料机系统使用PLC控制，水平旋转装置中的电机采用变频器进行减速控制。水平移动装置301与竖直移动装置302可采用电缸驱动，电缸自带调试示教器及软件。

需要说明的是采用变频器进行减速控制，可以准确平稳控制水平旋转装置的减速停止，不会因为速度过快产生的惯性导致托盘定位不准确的问题。并且PLC与变频器采用MODBUS通讯，可以实时获取变频器的状态信息，快速准确。PLC与电缸采用I/O点位控制，可以不用额外编制软件，只需确定好启停的点位接入PLC中即可，每个位置都有独立的点位控制，不会出现干扰，过程简化，效率高。并且电缸示教器可以获取电缸的所有状态信息，实时监控电缸的运行情况。

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；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种循环堆料机，其特征在于，包括支架、水平旋转装置、顶升装置、移载装置，工件，所述水平旋转装置与所述移载装置之间设有中转区，所述顶升装置位于所述水平旋转装置下方，所述移载装置位于所述水平旋转装置上方；

所述水平旋转装置包括电机、传动装置、托盘，所述电机安装在所述支架上并驱动安装在传动装置上的托盘按照一定轨迹低速水平旋转；

所述顶升装置与电机并排安装在所述支架下方，用于抬升所述托盘做上下往复运动；

所述移载装置安装在支架上方并做水平及竖直运动，用于工件的抓取及移动。

2.根据权利要求1所述的一种循环堆料机，其特征在于，所述顶升装置包括并列设置的上料机和下料机，上料机对应上料位，下料机对应下料位；所述上料机与所述下料机穿过支架顶升托盘，用于工件的上料或下料。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种循环堆料机，其特征在于，所述托盘至少设置两个，并通过水平旋转运动到上料位或下料位。

4.根据权利要求1所述的一种循环堆料机，其特征在于，所述移载装置包括水平移动装置、竖直移动装置和夹爪，用于工件的传递。

5.一种循环堆料机控制方法，其特征在于，包括：上料动作、交换动作及下料动作，所述水平旋转装置旋转到上料位后顶升装置顶升托盘，移载装置动作将托盘内工件移至中转区，机床夹爪运动至中转区取走工件并将加工后的工件留在中转区，然后移载装置再将加工后的工件取走送至顶升装置下料位。

6.根据权利要求5所述的一种循环堆料机控制方法，其特征在于，所述上料动作包括如下：循环堆料机自动上下料过程开始，电机启动带动托盘水平旋转，将一个毛坯工件输送到上料位，托盘减速并停止，上料机上升，利用检测装置将托盘定位，托盘在上料机的顶升下竖直向上运动，到达上限后停止上升。

7.根据权利要求5所述的一种循环堆料机控制方法，其特征在于，所述交换动作包括如下：水平移动装置水平移到上料位，竖直移动装置下降，夹爪夹起工件后闭合，竖直移动装置上升，上升到位后水平移动装置平移；水平移动装置平移至中转区上方，竖直移动装置下降，夹爪开合放下毛坯工件，竖直移动装置上升，上升到位后水平移动装置平移至下料位并向机床发送工件到位信号，机床夹爪运行至中转区抓走毛坯工件，同时将加工完的工件放置在中转区。

8.根据权利要求5所述的一种循环堆料机控制方法，其特征在于，所述下料动作包括如下：机床夹爪离开中转区后发送放料完成信号，此时水平移动装置平移至中转区上方，竖直移动装置下降，夹爪抓取加工工件，竖直移动装置上升，上升到位后，水平移动装置平移至下料位，竖直移动装置下降，下降到位后，夹爪松开加工工件，竖直移动装置上升，上升到位后，水平移动装置水平移动到上料位等待，电机开始启动，将下一个毛坯件输送至上料位，依次循环。

9.根据权利要求5-8任意一项所述的一种循环堆料机控制方法，其特征在于，所述水平移动装置与竖直移动装置包含电缸，所述电缸自带调试示教器及软件。

10.根据权利要求5-8任意一项所述的一种循环堆料机控制方法，其特征在于，整个系统使用PLC控制，水平旋转装置采用变频减速控制，电缸与PLC采用I/O点位控制。