CN110589417A - 一种圆管自动化上料设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种圆管自动化上料设备，包括：规整定向装置、逐一分离装置、自下而上顶升装置以及装配机械手。规整定向装置包括：直振器、圆管收容箱、圆管抬升机构、圆管移送通道；逐一分离装置包括：水平位移驱动部、设于水平位移驱动部上的角度旋转驱动部、设于角度旋转驱动部上的圆管夹爪；自下而上顶升装置包括顶升机构及圆管爬升套筒；顶升机构和圆管爬升套筒分别位于圆管夹爪的下方和上方。本发明的圆管自动化上料设备，一方面，此种设备能够将大量的不规整的圆管逐个分离出来并输送至指定位置，另一方面，当圆管被输送至指定位置时，装配机械手能够通畅、快速、无阻碍的将圆管夹取。

Description

一种圆管自动化上料设备

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，特别是涉及一种圆管自动化上料设备。

背景技术

如图1所示，其为一种圆管10的结构图。在供应商来料的过程中，大量的圆管10被不规整的放置于收纳袋或收纳箱中。在生产装配车间内，需要将收纳袋或收纳箱中的圆管10逐个取出并装配于其他零部件上。

为了更好提升生产企业的机械自动化水平，需要设计开发一种用于对圆管10进行自动化上料的设备，一方面，此种设备需要能够将大量的不规整的圆管10逐个分离出来并输送至指定位置，另一方面，当圆管10被输送至指定位置时，装配机械手能够通畅、快速、无阻碍的将圆管10夹取。上述对圆管自动化上料设备的设计开发要求，是设计开发人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种圆管自动化上料设备，一方面，此种设备能够将大量的不规整的圆管逐个分离出来并输送至指定位置，另一方面，当圆管被输送至指定位置时，装配机械手能够通畅、快速、无阻碍的将圆管夹取。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种圆管自动化上料设备，包括：规整定向装置、逐一分离装置、自下而上顶升装置以及装配机械手；

所述规整定向装置包括：直振器、圆管收容箱、圆管抬升机构、圆管移送通道；所述圆管收容箱安装于所述直振器上，所述圆管收容箱开设有圆管收容槽，所述圆管收容槽的槽底具有与水平面成夹角的圆管倾斜引导面；所述圆管抬升机构包括圆管升降台及与所述圆管升降台驱动连接的圆管升降驱动部，所述圆管升降台穿设于所述圆管收容槽的槽底，所述圆管升降台位于所述圆管倾斜引导面的低地势处；所述圆管移送通道设于所述圆管收容箱的箱口处并位于所述圆管收容槽的上方，所述圆管移送通道沿水平方向延伸，所述圆管升降驱动部驱动所述圆管升降台沿竖直方向往复升降，以使得所述圆管升降台往复于所述圆管收容槽的槽底和所述圆管移送通道之间；

所述逐一分离装置位于所述圆管移送通道的一端口，所述逐一分离装置包括：水平位移驱动部、设于所述水平位移驱动部上的角度旋转驱动部、设于所述角度旋转驱动部上的圆管夹爪；所述水平位移驱动部驱动所述角度旋转驱动部沿水平方向往复移动，所述角度旋转驱动部驱动所述圆管夹爪旋转，所述圆管夹爪的旋转轴与水平面平行；

所述自下而上顶升装置包括顶升机构及圆管爬升套筒；所述顶升机构和所述圆管爬升套筒分别位于所述圆管夹爪的下方和上方，所述圆管爬升套筒沿竖直方向延长；所述顶升机构包括顶升杆及与所述顶升杆驱动连接的顶升驱动部，所述顶升驱动部驱动所述顶升杆沿竖直方向往复升降，以使得所述顶升杆的一端进入或脱离所述圆管爬升套筒的筒体。

在其中一个实施例中，所述圆管移送通道包括依次衔接的且沿水平方向延伸的入料聚集板、筛选独木桥杆、出料引导板；

所述入料聚集板为平面板块结构，所述入料聚集板形成入料聚集面；所述筛选独木桥杆为直线杆状结构；所述出料引导板的板面上开设有出料引导槽；所述筛选独木桥杆的一端与所述入料聚集面衔接，所述筛选独木桥杆的另一端与所述出料引导槽的一槽口衔接。

在其中一个实施例中，所述圆管移送通道还包括设于所述圆管收容槽的槽壁上的圆管掉落缓冲坡，所述圆管掉落缓冲坡位于所述筛选独木桥杆和所述圆管倾斜引导面之间。

在其中一个实施例中，所述圆管掉落缓冲坡具有掉落缓冲倾斜面，所述掉落缓冲倾斜面衔接于所述筛选独木桥杆和所述圆管倾斜引导面之间。

在其中一个实施例中，所述出料引导槽处设有圆管出料阻挡机构。

在其中一个实施例中，所述圆管出料阻挡机构包括出料阻挡块及与所述出料阻挡块驱动连接的出料阻挡气缸。

在其中一个实施例中，所述圆管升降驱动部为电机丝杆驱动结构。

在其中一个实施例中，所述水平位移驱动部为气缸驱动结构，所述角度旋转驱动部为电机驱动结构。

在其中一个实施例中，所述顶升驱动部为气缸驱动结构。

在其中一个实施例中，所述圆管自动化上料设备还包括保护柜体，所述逐一分离装置以及所述自下而上顶升装置收容于所述保护柜体内，所述圆管爬升套筒穿设于所述保护柜体的顶部。

本发明的圆管自动化上料设备，一方面，此种设备需要能够将大量的不规整的圆管逐个分离出来并输送至指定位置，另一方面，当圆管被输送至指定位置时，装配机械手能够通畅、快速、无阻碍的将圆管夹取。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一种圆管的结构图；

图2为本发明一实施例的圆管自动化上料设备的结构图；

图3为图2所示的圆管自动化上料设备的局部图；

图4为图3所示的规整定向装置的结构图；

图5为图4所示的规整定向装置的局部图；

图6为姿态各异的圆管位于入料聚集板上的示意图；

图7为图2所示的逐一分离装置和自下而上顶升装置的结构图；

图8为图7所示的逐一分离装置和顶升机构的结构图；

图9为图8所示的逐一分离装置的结构图；

图10为图8所示的顶升机构的结构图；

图11为图7所示的圆管爬升套筒的结构图；

图12为图9所示的逐一分离装置的圆管夹爪的结构图；

图13为部分圆管层叠时位于入料聚集板上的示意图(一)；

图14为部分圆管层叠时位于入料聚集板上的示意图(二)。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图2及图3所示，一种圆管自动化上料设备20，包括：规整定向装置100、逐一分离装置200、自下而上顶升装置300以及装配机械手400。

其中，规整定向装置100用于对大量的不规整的圆管10进行规整，将所有的圆管10调整成统一的姿态，为后续的圆管逐一分离作好准备；逐一分离装置200用于将调整成统一姿态的多个圆管10逐个分离并取出至指定位置；自下而上顶升装置300用于将指定位置处的圆管10进行自下而上式的推动，使得圆管10可以到达整个设备的最上方，从而为装配机械手400的夹取创造一个无阻碍的空间；装配机械手400用于对处于整个设备最上方的圆管10进行夹取并转移至另一位置处，实现零部件的装配。

下面，对规整定向装置100的具体结构进行说明，如图4所示，规整定向装置100包括：直振器110、圆管收容箱120、圆管抬升机构130、圆管移送通道140。

如图4所示，圆管收容箱120安装于直振器110上，圆管收容箱120开设有圆管收容槽121，圆管收容槽121的槽底具有与水平面成夹角的圆管倾斜引导面122。

如图4所示，圆管抬升机构130包括圆管升降台131及与圆管升降台131驱动连接的圆管升降驱动部(图未示)。圆管升降台131穿设于圆管收容槽121的槽底，圆管升降台131位于圆管倾斜引导面122的低地势处。在本实施例中，圆管升降驱动部为电机丝杆驱动结构。

如图4所示，圆管移送通道140设于圆管收容箱120的箱口处并位于圆管收容槽121的上方，圆管移送通道140沿水平方向延伸，圆管升降驱动部驱动圆管升降台131沿竖直方向往复升降，以使得圆管升降台131往复于圆管收容槽121的槽底和圆管移送通道140之间。

下面，对上述的规整定向装置100的工作原理进行说明：

将收纳袋或收纳箱中大量的圆管10倒入至圆管收容箱120的圆管收容槽121中，同时，伴随着直振器110的振动作用，圆管收容槽121中的大量的圆管10会沿着圆管倾斜引导面122不断向着地低势聚集；

圆管升降驱动部驱动圆管升降台131沿竖直方向往复升降，从而可以将圆管收容槽121中的部分圆管10抬升并移送至圆管移送通道140中；

由于圆管移送通道140设于圆管收容箱120的箱口处，即圆管移送通道140与圆管收容箱120连接形成一体，因此，直振器110的振动同时也可以带动圆管移送通道140振动，于是，通道内的圆管10便可以由圆管移送通道140的入料端到达出料端；

由此可知，圆管移送通道140内的多个圆管10可以被调整成统一的姿态，即圆管移送通道140内的多个圆管10的中心轴在同一水平直线上，从而为后续的圆管10逐一分离作好准备。

进一步的，如图5所示，圆管移送通道140包括依次衔接的且沿水平方向延伸的入料聚集板141、筛选独木桥杆142、出料引导板143。入料聚集板141为平面板块结构，入料聚集板141形成入料聚集面141a；筛选独木桥杆142为直线杆状结构；出料引导板143的板面上开设有出料引导槽143a；筛选独木桥杆142的一端与入料聚集面141a衔接，筛选独木桥杆142的另一端与出料引导槽143a的一槽口衔接。

通过上述对圆管移送通道140的结构作进一步改进，可以更好的将大量的不规整的圆管10调整成统一的姿态，从而为后续的圆管10逐一分离作好准备。具体说明如下：在圆管升降驱动部的驱动下，圆管升降台131可以将圆管收容槽121中的部分圆管10抬升并移送至入料聚集板141处；当部分圆管10到达入料聚集板141的入料聚集面141a时，此部分圆管10的姿态各异(如图6所示)，并没有被调整成统一的姿态；在直振器110的振动作用下，入料聚集面141a上的圆管10会向着筛选独木桥杆142一侧移动，由于筛选独木桥杆142为直线杆状结构，只有符合要求的圆管10将能顺利的通过而不发生掉落，即圆管10的中心轴与筛选独木桥杆142的延长线相互平行才能顺利通过，而不符合要求的圆管10则不能顺利的通过并掉落于圆管收容槽121中，即圆管10的中心轴与筛选独木桥杆142的延长线不平行则不能顺利通过；由此可知，经过筛选独木桥杆142而进入到出料引导板143的出料引导槽143a内的所有圆管10都被调整成了统一的姿态，即出料引导槽143a内的所有圆管10的中心轴均在同一直线上。

进一步的，如图5所示，圆管移送通道140还包括设于圆管收容槽121的槽壁上的圆管掉落缓冲坡144，圆管掉落缓冲坡144位于筛选独木桥杆142和圆管倾斜引导面122之间。圆管掉落缓冲坡144具有掉落缓冲倾斜面114a(如图5所示)，掉落缓冲倾斜面114a衔接于筛选独木桥杆142和圆管倾斜引导面122之间。这样，一些不符合要求的圆管10由于不能顺利通过筛选独木桥杆142而发生掉落，此些圆管10会顺着掉落缓冲倾斜面114a滑落至圆管收容槽121中，掉落缓冲倾斜面114a具有较好的缓冲作用，防止圆管10重重砸落而影响后续装配的精度。

更进一步的，出料引导槽143a处设有圆管出料阻挡机构145(如图4所示)。圆管出料阻挡机构145包括出料阻挡块及与出料阻挡块驱动连接的出料阻挡气缸。这样，圆管出料阻挡机构145会对出料引导槽143a中的圆管10进行暂时性的阻挡，只有在需要将圆管10取出时，出料阻挡气缸才会驱动出料阻挡块离开出料引导槽143a，使得圆管10从出料引导槽143a的出料口处出来。

还要特别说明的是，圆管移送通道140设于圆管收容箱120的箱口处，即圆管移送通道140与圆管收容箱120连接形成一体，因此，直振器110不但可以带动圆管收容箱120振动，而且还可以带动圆管移送通道140振动。直振器110带动圆管收容箱120振动，从而使得圆管收容槽121中的大量的圆管10会有效克服阻力并沿着圆管倾斜引导面122不断向着地低势聚集；直振器110带动圆管移送通道140振动，对圆管10进行筛选，从而将部分圆管10调整成统一的姿态，为后续的圆管10逐一分离作好准备。

下面，对逐一分离装置200的具体结构进行说明，逐一分离装置200位于圆管移送通道140的一端口，请一并参阅图7、图8及图9，逐一分离装置200包括：水平位移驱动部210、设于水平位移驱动部210上的角度旋转驱动部220、设于角度旋转驱动部220上的圆管夹爪230。水平位移驱动部210驱动角度旋转驱动部220沿水平方向往复移动，角度旋转驱动部220驱动圆管夹爪230旋转，圆管夹爪230的旋转轴与水平面平行。在本实施例中，水平位移驱动部210为气缸驱动结构，角度旋转驱动部220为电机驱动结构。

下面，对上述的逐一分离装置200的工作原理进行说明：

水平位移驱动部210驱动角度旋转驱动部220沿水平方向一侧移动，角度旋转驱动部220驱动圆管夹爪230旋转一个角度，使得圆管夹爪230可以到达圆管移送通道140的出料口处，圆管夹爪230将出料口处的圆管10夹取，此时的圆管10的中心轴与水平面平行；

当圆管夹爪230将出料口处的圆管10夹取后，水平位移驱动部210驱动角度旋转驱动部220沿水平方向另一侧移动，同时的，角度旋转驱动部220驱动圆管夹爪230反方向旋转一个角度，使得圆管夹爪230上的圆管10可以移送至指定位置处，此时的圆管10的中心轴与水平面垂直，即圆管10由平躺状态被调整至竖直状态，从而为下一步的顶升动作好准备。

下面，对自下而上顶升装置300的具体结构进行说明，如图7所示，自下而上顶升装置300包括顶升机构310及圆管爬升套筒320。顶升机构310和圆管爬升套筒320分别位于圆管夹爪230的下方和上方，圆管爬升套筒320沿竖直方向延长。如图10所示，顶升机构310包括顶升杆311及与顶升杆311驱动连接的顶升驱动部312，顶升驱动部312驱动顶升杆311沿竖直方向往复升降，以使得顶升杆311的一端进入或脱离圆管爬升套筒320(如图11所示)的筒体。在本实施例中，顶升驱动部312为气缸驱动结构。

下面，对上述的自下而上顶升装置300的工作原理进行说明：

顶升驱动部312驱动顶升杆311沿竖直方向上升，于是，顶升杆311的一端可以将圆管夹爪230上的圆管10顶出至圆管爬升套筒320的筒体内；圆管夹爪230的夹爪处可以设置有弹簧30(如图12所示)，这样，一方面，圆管10可以通过弹簧30而被夹爪夹紧，另一方面，当顶升杆311将圆管10顶出的一瞬间，由于弹簧具有较好的伸缩性，于是，圆管10可以顺畅的从夹爪处脱离出来；

由于圆管爬升套筒320沿竖直方向延长，并且，当圆管10进入到圆管爬升套筒320的筒体内时，圆管10的外侧壁与圆管爬升套筒320的筒体内侧壁过盈配合，圆管10的外侧壁与圆管爬升套筒320的筒体内侧壁会存在摩擦力，因此，圆管10不容易受到重力的影响而从圆管爬升套筒320中掉落；

圆管爬升套筒320的筒体内会依次紧邻排列有多个圆管10，顶升杆311每将一个圆管10顶入圆管爬升套筒320的筒体内，圆管爬升套筒320的筒体内所有圆管10便会上升一个高度，可知，经过连续的不断的爬升，圆管10会不断的从圆管爬升套筒320的最顶部位置冒出；

此时，圆管爬升套筒320的最顶部位置的圆管10处于开阔的无阻挡空间环境中，于是，装配机械手400能够通畅、快速、无阻碍的将圆管10夹取。

还要说明的是，圆管自动化上料设备20还包括保护柜体500(如图2所示)，逐一分离装置200以及自下而上顶升装置300收容于保护柜体500内，圆管爬升套筒320穿设于保护柜体500的顶部。这样，通过设置保护柜体500，可以有效的将逐一分离装置200和自下而上顶升装置300包裹起来，形成保护。

在此，要特别说明的是，在圆管升降驱动部的驱动下，圆管升降台131可以将圆管收容槽121中的部分圆管10抬升并移送至入料聚集板141处，当部分圆管10到达入料聚集板141的入料聚集面141a时，此部分圆管10的姿态各异，并没有被调整成统一的姿态。此时位于入料聚集面141a上的部分圆管10还有可能呈堆叠的状态(如图13及图14所示)，明显可知，虽然呈堆叠状态的部分圆管10可以顺畅的通过筛选独木桥杆142，但是此种呈堆叠状态的部分圆管10也是不符合要求的。

为了更好解决这一技术问题，圆管移送通道140还包括圆管防层叠板146(如图5所示)，圆管防层叠板146位于筛选独木桥杆142的上方。圆管防层叠板146具有防层叠引导面147(如图5所示)，沿着筛选独木桥杆142的延长线方向，防层叠引导面147由筛选独木桥杆142的一端向筛选独木桥杆142的另一端倾斜。这样，当部分圆管10发生层叠现象时，圆管防层叠板146的防层叠引导面147可以将最上层的圆管10拨出，于是，最上层的圆管10便会掉落在圆管收容槽121中。

本发明的圆管自动化上料设备，一方面，此种设备能够将大量的不规整的圆管逐个分离出来并输送至指定位置，另一方面，当圆管被输送至指定位置时，装配机械手能够通畅、快速、无阻碍的将圆管夹取。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种圆管自动化上料设备，其特征在于，包括：规整定向装置、逐一分离装置、自下而上顶升装置以及装配机械手；

所述规整定向装置包括：直振器、圆管收容箱、圆管抬升机构、圆管移送通道；所述收容箱安装于所述直振器上，所述圆管收容箱开设有圆管收容槽，所述圆管收容槽的槽底具有与水平面成夹角的圆管倾斜引导面；所述圆管抬升机构包括圆管升降台及与所述圆管升降台驱动连接的圆管升降驱动部，所述圆管升降台穿设于所述圆管收容槽的槽底，所述圆管升降台位于所述圆管倾斜引导面的低地势处；所述圆管移送通道设于所述圆管收容箱的箱口处并位于所述圆管收容槽的上方，所述圆管移送通道沿水平方向延伸，所述圆管升降驱动部驱动所述圆管升降台沿竖直方向往复升降，以使得所述圆管升降台往复于所述圆管收容槽的槽底和所述圆管移送通道之间；

所述分离装置位于所述圆管移送通道的一端口，所述逐一分离装置包括：水平位移驱动部、设于所述水平位移驱动部上的角度旋转驱动部、设于所述角度旋转驱动部上的圆管夹爪；所述水平位移驱动部驱动所述角度旋转驱动部沿水平方向往复移动，所述角度旋转驱动部驱动所述圆管夹爪旋转，所述圆管夹爪的旋转轴与水平面平行；

所述顶升装置包括顶升机构及圆管爬升套筒；所述顶升机构和所述圆管爬升套筒分别位于所述圆管夹爪的下方和上方，所述圆管爬升套筒沿竖直方向延长；所述顶升机构包括顶升杆及与所述顶升杆驱动连接的顶升驱动部，所述顶升驱动部驱动所述顶升杆沿竖直方向往复升降，以使得所述顶升杆的一端进入或脱离所述圆管爬升套筒的筒体。

2.根据权利要求1所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述圆管移送通道包括依次衔接的且沿水平方向延伸的入料聚集板、筛选独木桥杆、出料引导板；

所述入料聚集板为平面板块结构，所述入料聚集板形成入料聚集面；所述独木桥杆为直线杆状结构；所述出料引导板的板面上开设有出料引导槽；所述筛选独木桥杆的一端与所述入料聚集面衔接，所述筛选独木桥杆的另一端与所述出料引导槽的一槽口衔接。

3.根据权利要求2所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述圆管移送通道还包括设于所述圆管收容槽的槽壁上的圆管掉落缓冲坡，所述圆管掉落缓冲坡位于所述筛选独木桥杆和所述圆管倾斜引导面之间。

4.根据权利要求3所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述圆管掉落缓冲坡具有掉落缓冲倾斜面，所述掉落缓冲倾斜面衔接于所述筛选独木桥杆和所述圆管倾斜引导面之间。

5.根据权利要求2所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述出料引导槽处设有圆管出料阻挡机构。

6.根据权利要求5所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述圆管出料阻挡机构包括出料阻挡块及与所述出料阻挡块驱动连接的出料阻挡气缸。

7.根据权利要求1所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述圆管升降驱动部为电机丝杆驱动结构。

8.根据权利要求1所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述水平位移驱动部为气缸驱动结构，所述角度旋转驱动部为电机驱动结构。

9.根据权利要求1所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述顶升驱动部为气缸驱动结构。

10.根据权利要求1所述的圆管自动化上料设备，其特征在于，所述圆管自动化上料设备还包括保护柜体，所述逐一分离装置以及所述自下而上顶升装置收容于所述保护柜体内，所述圆管爬升套筒穿设于所述保护柜体的顶部。