CN110789995B - 一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，包括印刷机上料部分、印刷机下料部分、上料输送部分、下料输送部分和活塞摆料部分；通过上料输送部分的间歇链板式传送带传送活塞，通过上料视觉拍照相机、水平直线移动机构、竖直升降机构、第二旋转机构和夹爪气缸调整活塞角度，并将活塞移送至印刷机上料部分的活塞中转平台上，通过印刷机上料部分和印刷机下料部分的直线移动机构、旋转机构和上下料夹爪气缸实现针对印刷机的上下料，通过活塞摆料部分将印刷好的活塞移送至固化炉；采用本技术方案，保证了活塞的石墨层印刷一致性，实现了上下料自动化，提高了生产效率，保证了印刷质量，避免了工伤事故，降低了人工成本。

Description

一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置

技术领域

本发明涉及自动上下料装置技术领域，具体涉及一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置。

背景技术

汽车零部件内燃机活塞石墨层印刷是内燃机活塞生产制造过程中的重要技术环节，若石墨印刷不一致或印刷质量不合格，会增大活塞的磨损，从而导致润滑效果较差，严重时甚至会产生干摩擦，导致拉缸，对内燃机造成损坏，因此石墨层印刷的一致性尤为重要。

目前，内燃机活塞表面处理石墨印刷机的上下料方式为人工手动上下料，此种上下料方式存在如下缺点：

1）通过人工上料的活塞，其放置位置难以一致，从而导致石墨层印刷不一致；

2）活塞印刷完成后，尚未经过固化炉进行固化，若通过人工下料，则可能会造成印刷层划痕，导致印刷不合格；

3）人工上下料方式的直接动作实施者是“人”，人难免有安全疏漏，从而导致或轻或重的身体受伤；

4）人工上下料的工作效率的高低完全取决于操作人员的熟练程度，因而工作效率难以得到有效保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，用以提高生产线的自动化程度，避免人为导致的印刷缺陷，提高印刷质量，降低人工成本，提高生产效率。

要解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，包括印刷机上料部分、印刷机下料部分、上料输送部分、下料输送部分和活塞摆料部分；

所述印刷机上料部分和印刷机下料部分分别设置在靠近四工位石墨印刷机的上料工位和下料工位处，印刷机上料部分和印刷机下料部分均包括支架、直线移动机构和旋转机构，直线移动机构的固定端固定在支架上，支架固定在四工位石墨印刷机上，旋转机构的固定端固定在直线移动机构的移动端，旋转机构的转动端上设有上下料夹爪气缸；印刷机上料部分还包括活塞中转平台，活塞中转平台固定在相应的支架上，用于承载待印刷活塞；

所述上料输送部分和下料输送部分均包括上下料支架和固定在上下料支架上的间歇链板式传送带，上料输送部分的间歇链板式传送带的末端靠近印刷机上料部分，下料输送部分的间歇链板式传送带的初始端靠近印刷机下料部分，间歇链板式传送带上均布有若干活塞托盘，活塞托盘用于承载活塞；上料输送部分还包括支撑架、上料视觉拍照相机、水平直线移动机构、竖直升降机构、第二旋转机构和夹爪气缸，支撑架固定在相应的上下料支架上，上料视觉拍照相机和水平直线移动机构的固定端固定在支撑架上，竖直升降机构的固定端固定在水平直线移动机构的移动端，第二旋转机构的固定端固定在竖直升降机构的移动端上，夹爪气缸的缸体固定在第二旋转机构的转动端上；

所述活塞摆料部分包括龙门架，X轴电动执行器的固定端固定在龙门架的横梁上，Z轴电动执行器的固定端固定在X轴电动执行器的移动端，摆料气爪固定在Z轴电动执行器的移动端。

进一步地，所述印刷机上料部分和印刷机下料部分的直线移动机构为伸缩气缸，所述印刷机上料部分和印刷机下料部分的旋转机构为旋转气缸，伸缩气缸的固定端固定在支架上，旋转气缸的缸体固定在伸缩气缸的移动端，上下料夹爪气缸的缸体固定在旋转气缸的旋转杆上。

进一步地，所述印刷机上料部分和印刷机下料部分的伸缩气缸为无杆气缸。

进一步地，所述上料输送部分的水平直线移动机构为电动执行器。

进一步地，所述上料输送部分的竖直升降机构为抬升气缸，抬升气缸的缸体固定在水平直线移动机构的移动端，第二旋转机构的固定端固定在抬升气缸的活塞杆上。

进一步地，所述上料输送部分的第二旋转机构为第二旋转气缸，第二旋转气缸的缸体固定在竖直升降机构的移动端上，夹爪气缸的缸体固定在第二旋转气缸的旋转杆上。

进一步地，还包括上料料盘部分和上料机器人部分，所述上料机器人部分包括六轴机器人，六轴机器人位于靠近所述上料输送部分的间歇链板式传送带的初始端，六轴机器人的末端第六轴通过连接柱与连接固定板固定连接，连接固定板的下方设有2个取料气动夹爪，2个取料气动夹爪分别位于连接柱的两侧，其中一个取料气动夹爪的气缸固定在连接固定板的底部，另一个取料气动夹爪的缸体固定在第一旋转气缸的旋转杆上，第一旋转气缸的缸体固定在连接固定板上，连接固定板上还设有取料视觉拍照相机；所述上料料盘部分包括送料小车和置于送料小车上的多层料盘，料盘上设有若干阵列排列的活塞放置槽。

进一步地，所述上料机器人部分还包括真空吸盘，真空吸盘的安装支架固定在吸盘升降气缸的活塞杆上，吸盘升降气缸的缸体固定在连接固定板上；还包括空盘存放平台，空盘存放平台与上料料盘部分相邻。

进一步地，所述夹爪气缸的一对手爪夹板的内侧均固定设有手爪垫块，夹爪气缸的缸体上固定设有活塞内档矫正工装块，活塞内档矫正工装块的对称面即为一对手爪夹板的对称面。

进一步地，所述印刷机上料部分和印刷机下料部分的上下料夹爪气缸的夹板上设有夹爪工装，夹爪工装的内轮廓严格匹配活塞的外形轮廓。

本发明可以达到的有益效果为：

1）上料输送部分的上料视觉拍照相机对活塞的上料状态进行拍照，根据拍照结果，第二旋转机构将活塞的上料角度调整一致，水平直线移动机构将活塞输送至印刷机上料部分的活塞中转平台上，保证了所有至活塞中转平台上的待印刷活塞的上料角度均为一致的；

2）印刷机上料部分的旋转机构和直线移动机构协同作用将待印刷活塞放置于印刷机上，保证了上料位置的一致；

3）活塞印刷结束后，通过印刷机下料部分的旋转机构和直线移动机构协同作用将印刷好的活塞放置于下料输送部分上的活塞托盘上，活塞摆料部分将下料输送部分活塞托盘上的活塞转送至移送至固化炉的放置板上，印刷好的活塞从印刷机上下料至固化炉内，此期间无人为参与，自动化取放动作规律且平稳，大大降低了放件过程的摩擦损伤；

4）上下料过程自动化，为控制生产节拍提供了技术基础，在提高生产效率的同时，还有效保证了印刷质量，大大降低了次品率；

5）印刷机直接上下料的过程无人工参与，避免了工伤事故，同时也大大降低了人工成本，提高企业受益。

附图说明

图1是本发明实施例的结构立体图；

图2是本发明实施例中上料机器人部分的结构立体图；

图3是本发明实施例中上料机器人的局部立体图；

图4是本发明实施例中上料输送部分的结构立体图；

图5是本发明实施例中上料输送部分的局部立体图；

图6是本发明实施例中印刷机上料部分和印刷机下料部分的结构立体图；

图7是本发明实施例中活塞摆料部分的结构立体图；

图中：1-上料料盘部分，2-空盘存放平台，3-上料机器人部分，31-机器人支架，32-六轴机器人，33-连接柱，34-取料视觉拍照相机，35-吸盘升降气缸，36-真空吸盘，37-取料气动夹爪，38-第一旋转气缸，39-连接固定板，

4-上料输送部分，41-上下料支架，42-间歇链板式传送带，43-活塞托盘，44-支撑架，45-连接板，46-电动执行器，47-抬升气缸，48-第二旋转气缸，49-夹爪气缸，410-活塞内档矫正工装块，411-手爪夹板，412-手爪垫块，413-上料视觉拍照相机，

5-印刷机上料部分，51-支架，52-活塞中转平台，53-伸缩气缸，54-旋转气缸，55-连接板，56-上下料夹爪气缸，57-夹爪工装，

6-四工位石墨印刷机，7-印刷机下料部分，8-下料输送部分，

9-活塞摆料部分，91-固定底板，92-立柱，93-横梁，94-X轴移动板，95-Z轴电动执行器，96-X轴电动执行器，97-Z轴移动板，98-摆料气爪，99-摆料气爪工装，10-固化炉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，包括印刷机上料部分5、印刷机下料部分7、上料输送部分4、下料输送部分8、活塞摆料部分9、电气柜、气路系统和控制系统。

印刷机上料部分5和印刷机下料部分7分别设置在靠近四工位石墨印刷机6的上料工位和下料工位处，印刷机上料部分5和印刷机下料部分7均包括支架51、直线移动机构和旋转机构；关于直线移动机构的具体结构形式可以由电机、齿轮/齿条和直线导轨构成，也可以由电机、丝杠和直线导轨构成，均为本领域常见的直线移动机构，本实施例在充分考虑制造成本的基础上，将直线移动机构优选为无杆伸缩气缸53；关于旋转机构的具体结构形式，本实施例优选为旋转气缸54，伸缩气缸53的固定端固定在支架51上，支架51固定在四工位石墨印刷机6上，旋转气缸54的缸体固定在伸缩气缸53的移动端，上下料夹爪气缸56的缸体通过连接板55固定在旋转气缸54的旋转杆上，上下料夹爪气缸56的夹板上设有夹爪工装57，夹爪工装57的内轮廓严格匹配活塞的外形轮廓；印刷机上料部分5还包括活塞中转平台52，活塞中转平台52固定在相应的支架51上，用于承载待印刷活塞。

上料输送部分4和下料输送部分8均包括上下料支架41和通过连接角铝固定在上下料支架41上的间歇链板式传送带42，上下料支架41为不同长短的型材固定搭接而成的框架，间歇链板式传送带42的驱动装置为步进电机，上料输送部分4的间歇链板式传送带42的末端靠近印刷机上料部分5，下料输送部分8的间歇链板式传送带42的初始端靠近印刷机下料部分7，间歇链板式传送带42上均布有若干活塞托盘43，活塞托盘43用于承载活塞；上料输送部分4还包括支撑架44、上料视觉拍照相机413、水平直线移动机构、竖直升降机构、第二旋转机构和夹爪气缸49，水平直线移动机构具体为电动执行器46，竖直升降机构具体为抬升气缸47，第二旋转机构具体为第二旋转气缸48，支撑架44固定在相应的上下料支架41上，上料视觉拍照相机413和电动执行器46的固定端固定在支撑架44顶部的连接板45上，抬升气缸47的缸体固定在电动执行器46的移动端上，第二旋转气缸48的缸体固定在抬升气缸47的活塞杆上，夹爪气缸49的缸体固定在第二旋转气缸48的旋转杆上；夹爪气缸49的一对手爪夹板411的内侧均固定设有手爪垫块412，夹爪气缸49的缸体上固定设有活塞内档矫正工装块410，活塞内档矫正工装块410的结构与活塞的内孔结构相匹配，活塞内档矫正工装块410的对称面即为一对手爪夹板411的对称面。

活塞摆料部分9用于将印刷好的活塞从下料输送部分8上移送至固化炉10的放置板上，活塞摆料部分9包括龙门架，龙门架包括一对立柱92和横梁93，立柱92的底部设有固定底板91，龙门架采用铝型材搭建而成，结构简单，质量轻便，稳重而不显笨重；X轴电动执行器96的固定端固定在龙门架的横梁93上，X轴移动板94固定在X轴电动执行器96的移动端，Z轴电动执行器95的固定端固定在X轴移动板94上，Z轴移动板97固定在Z轴电动执行器95的移动端，摆料气爪98的缸体固定在Z轴移动板97上，摆料气爪98的手爪上固定设有摆料气爪工装99，摆料气爪98可通过Z轴电动执行器95和X轴电动执行器96的协同作用实现X轴和Z轴的联合运动。

还包括上料料盘部分1和上料机器人部分3，此二部分可以作为自动上下料装置的选配部分，在没有此二部分的情况下，可以通过人工将活塞以全部正方的状态放置于上料输送部分4的间歇链板式传送带42上的活塞托盘43上，此人工参与过程对活塞印刷质量和生产效率的影响很小，可以忽略不计，为了进一步提高自动化程度，节省人工成本，增加了上料料盘部分1和上料机器人部分3，上料机器人部分3包括六轴机器人32，六轴机器人32固定在机器人支架31上，机器人支架31用于调整六轴机器人32的高度，使六轴机器人32的工作姿态良好，便于优化工作节拍；六轴机器人32靠近上料输送部分4的间歇链板式传送带42的初始端，六轴机器人32的末端第六轴通过连接柱33与连接固定板39固定连接，连接固定板39的下方设有2个取料气动夹爪37，2个取料气动夹爪37分别位于连接柱33的两侧，其中一个取料气动夹爪37的气缸固定在连接固定板39的底部，另一个取料气动夹爪37的缸体固定在第一旋转气缸38的旋转杆上，第一旋转气缸38的缸体固定在连接固定板39上，连接固定板39上还设有取料视觉拍照相机34；上料料盘部分1包括送料小车和置于送料小车上的10层料盘，每个料盘上设有30个阵列排列的活塞放置槽，送料小车的结构为常见的手推车结构，送料小车的底部设有刹车轮，送料小车与上料输送部分设有限位装置，例如常见的限位挡块。

为进一步提高自动化程度，实现自动取拿送料小车上的空料盘，并整齐放置于特定位置，整洁了空盘存放平台2，空盘存放平台2与上料料盘部分1相邻，空盘存放平台2的结构为很普通的框架，本领域普通人员很容易理解，为简化附图线条，故附图中未示出；相匹配地，还增加了真空吸盘36，真空吸盘36的安装支架固定在吸盘升降气缸35的活塞杆上，吸盘升降气缸35的缸体固定在连接固定板39上；还包括空盘存放平台2，空盘存放平台2与上料料盘部分1相邻。

另外，本领域技术人员还可以在现有公开技术的技术上，在本自动上下料装置的外围设置安全防护栏，并配合防护门和安全光幕协同使用，防止相关人员将手臂或头部误入至动作区域内而造成身体伤害，提高设备的安全性能。

上述六轴机器人32、间歇链板式传送带42、各视觉拍照相机、各电动执行器的动作均通过控制线由控制系统控制，上述各气缸均通过相应的电磁阀接入气路系统，控制系统通过控制气路系统的电磁阀动作，进而控制各气缸的动作。

本实施例的使用：

1）人工将装有10层料盘的送料小车推送至六轴机器人32的原点位置处，锁紧送料小车，使其位置保持固定，关闭防护门，启动自动运行模式；

2）六轴机器人32根据程序设定调整其姿态为初始原点位，取料视觉拍照相机34对即将抓取的两个活塞的状态进行拍照，并分析该两个活塞的放置状态，两个活塞的放置状态一般有如下四种：正正、正反、反正、反反，2个取料气动夹爪37抓取活塞之后，控制系统根据取料视觉拍照相机34的反馈信息，调整六轴机器人32的第六轴和第一旋转气缸38的姿态相应地为：（0°，0°）、（0°，180°）、（180°，180°）、（180°，0°）；另外，如果料盘为空时，六轴机器人32移动至坐标原点，调整姿态，通过真空吸盘36将空料盘取拿至空盘存放平台2上；

3）六轴机器人32将抓取并调整后的两个活塞放入上料输送部分4的间歇链板式传送带42上的活塞托盘43内，步进电机带动间歇链板式传送带42动作至中转工位，此时，上料视觉拍照相机413对即将中转的活塞的角度进行拍照，根据上料视觉拍照相机413的反馈结果，第二旋转气缸48旋转一定角度，抬升气缸47下降，活塞内档矫正工装块410插入活塞的内孔，夹爪气缸49通过手爪垫块412抓取活塞，第二旋转气缸48再旋转至其原点，抬升气缸47提升，电动执行器46带动该活塞至印刷机上料部分5的活塞中转平台52上；

4）印刷机上料部分5上的无杆伸缩气缸53的初始状态为缩回，旋转气缸54的初始状态为使上下料夹爪气缸56的夹爪呈水平，要抓取活塞中转平台52上的活塞时，无杆伸缩气缸53伸出，上下料夹爪气缸56动作通过夹爪工装57抓取活塞中转平台52上的活塞，旋转气缸54旋转90°，无杆伸缩气缸53缩回复位，此时活塞套至四工位石墨印刷机6的第一工位的承托杆上，上下料夹爪气缸56复位，旋转气缸54复位；

5）印刷好的活塞在四工位石墨印刷机6上转动至第三工位，也就是下料工位；

6）印刷机下料部分7无杆伸缩气缸53的初始状态为缩回，旋转气缸54的初始状态为使上下料夹爪气缸56的夹爪呈水平，要抓取下料工位上的活塞时，旋转气缸54旋转90°，上下料夹爪气缸56动作通过夹爪工装57抓取活塞，无杆伸缩气缸53伸出，旋转气缸54旋转复位，上下料夹爪气缸56复位，此时活塞放置于下料输送部分8的间歇链板式传送带42的活塞托盘43上；

7）步进电机带动下料输送部分8的间歇链板式传送带42动作，进而带动活塞至摆料前置取料工位，活塞摆料部分9上的X轴电动执行器96和Z轴电动执行器95联动至摆料前置取料工位，摆料气爪98动作，通过摆料气爪工装99夹取活塞，并将其移送至固化炉10的放置板上。

在本发明的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语，仅是为了便于描述本发明，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。

以上所述仅是本发明的其中一种实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下所做出的若干改进和润饰均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：包括印刷机上料部分（5）、印刷机下料部分（7）、上料输送部分（4）、下料输送部分（8）和活塞摆料部分（9）；

所述印刷机上料部分（5）和印刷机下料部分（7）分别设置在靠近四工位石墨印刷机（6）的上料工位和下料工位处，印刷机上料部分（5）和印刷机下料部分（7）均包括支架（51）、直线移动机构和旋转机构，直线移动机构的固定端固定在支架（51）上，支架固定在四工位石墨印刷机（6）上，旋转机构的固定端固定在直线移动机构的移动端，旋转机构的转动端上设有上下料夹爪气缸（56）；印刷机上料部分（5）还包括活塞中转平台（52），活塞中转平台（52）固定在相应的支架（51）上，用于承载待印刷活塞；

所述上料输送部分（4）和下料输送部分（8）均包括上下料支架（41）和固定在上下料支架（41）上的间歇链板式传送带（42），上料输送部分（4）的间歇链板式传送带（42）的末端靠近印刷机上料部分（5），下料输送部分（8）的间歇链板式传送带（42）的初始端靠近印刷机下料部分（7），间歇链板式传送带（42）上均布有若干活塞托盘（43），活塞托盘（43）用于承载活塞；上料输送部分（4）还包括支撑架（44）、上料视觉拍照相机（413）、水平直线移动机构、竖直升降机构、第二旋转机构和夹爪气缸（49），支撑架（44）固定在相应的上下料支架（41）上，上料视觉拍照相机（413）和水平直线移动机构的固定端固定在支撑架（44）上，竖直升降机构的固定端固定在水平直线移动机构的移动端，第二旋转机构的固定端固定在竖直升降机构的移动端上，夹爪气缸（49）的缸体固定在第二旋转机构的转动端上；

所述活塞摆料部分（9）包括龙门架，X轴电动执行器（96）的固定端固定在龙门架的横梁（93）上，Z轴电动执行器（95）的固定端固定在X轴电动执行器（96）的移动端，摆料气爪（98）固定在Z轴电动执行器（95）的移动端；

所述上料输送部分（4）的水平直线移动机构为电动执行器（46）；

所述夹爪气缸（49）的一对手爪夹板（411）的内侧均固定设有手爪垫块（412），夹爪气缸（49）的缸体上固定设有活塞内档矫正工装块（410），活塞内档矫正工装块（410）的对称面即为一对手爪夹板（411）的对称面。

2.根据权利要求1所述的用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：所述印刷机上料部分（5）和印刷机下料部分（7）的直线移动机构为伸缩气缸（53），所述印刷机上料部分（5）和印刷机下料部分（7）的旋转机构为旋转气缸（54），伸缩气缸（53）的固定端固定在支架上，旋转气缸（54）的缸体固定在伸缩气缸（53）的移动端，上下料夹爪气缸（56）的缸体固定在旋转气缸（54）的旋转杆上。

3.根据权利要求2所述的用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：所述印刷机上料部分（5）和印刷机下料部分（7）的伸缩气缸（53）为无杆气缸。

4.根据权利要求1所述的用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：所述上料输送部分（4）的竖直升降机构为抬升气缸（47），抬升气缸（47）的缸体固定在水平直线移动机构的移动端，第二旋转机构的固定端固定在抬升气缸（47）的活塞杆上。

5.根据权利要求1所述的用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：所述上料输送部分（4）的第二旋转机构为第二旋转气缸（48），第二旋转气缸（48）的缸体固定在竖直升降机构的移动端上，夹爪气缸（49）的缸体固定在第二旋转气缸（48）的旋转杆上。

6.根据权利要求1所述的用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：还包括上料料盘部分（1）和上料机器人部分（3），所述上料机器人部分（3）包括六轴机器人（32），六轴机器人（32）位于靠近所述上料输送部分（4）的间歇链板式传送带（42）的初始端，六轴机器人（32）的末端第六轴通过连接柱（33）与连接固定板（39）固定连接，连接固定板（39）的下方设有2个取料气动夹爪（37），2个取料气动夹爪（37）分别位于连接柱（33）的两侧，其中一个取料气动夹爪（37）的气缸固定在连接固定板（39）的底部，另一个取料气动夹爪（37）的缸体固定在第一旋转气缸（38）的旋转杆上，第一旋转气缸（38）的缸体固定在连接固定板（39）上，连接固定板（39）上还设有取料视觉拍照相机（34）；所述上料料盘部分（1）包括送料小车和置于送料小车上的多层料盘，料盘上设有若干阵列排列的活塞放置槽。

7.根据权利要求6所述的用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：所述上料机器人部分（3）还包括真空吸盘（36），真空吸盘（36）的安装支架固定在吸盘升降气缸（35）的活塞杆上，吸盘升降气缸（35）的缸体固定在连接固定板（39）上；还包括空盘存放平台（2），空盘存放平台（2）与上料料盘部分（1）相邻。

8.根据权利要求1所述的用于四工位石墨印刷机的自动上下料装置，其特征是：所述印刷机上料部分（5）和印刷机下料部分（7）的上下料夹爪气缸（56）的夹板上设有夹爪工装（57），夹爪工装（57）的内轮廓严格匹配活塞的外形轮廓。