CN110883597A - 一种板材库的板材交换装置及交换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于板材库的板材交换装置及交换方法。它包括存储托盘、托盘堆垛机以及支撑架，支撑架的两侧内壁上设置一组矫正托盘导轨和一组交换托盘导轨，该组矫正托盘导轨之间安置矫正托盘，板材库的出料口内设置有出料导轨，交换托盘导轨与板材库内的出料导轨衔接并能够使板材库内的存储托盘经过出料导轨输送至交换托盘导轨上，矫正托盘上设置矫正机构，存储托盘内的板材能够通过上料机构移动至矫正托盘上利用矫正机构进行矫正。其优点是：实现了板材的位置矫正，整个板材的存储及流转、甚至是位置矫正全部采用一体化的作业，实现装夹一次到位，大大提高了生产效率，减少了人工成本，实现了与机床进行无缝衔接，降低了人工劳动强度。

Description

一种板材库的板材交换装置及交换方法

技术领域

本发明涉及一种钣金加工生产装置，具体地说是一种基于板材库的板材交换装置及交换方法。

背景技术

钣金加工或其他涉及到板材存储和流转的领域，需要板材的2条垂直边与其他设备或装置的相对位置在某一时间保持固定，以钣金加工行业为例，金属板材被放置于数控冲床的台面上用于冲孔，切边等加工，在数控冲床上会有2个或以上的夹钳用于夹紧板材，该夹钳的垂直面同时用于板材一条边的限位，板材的另一条边（该边与被挟持边垂直）被机床的挡指（挡销）限位。这样，加工每一张板材时，板材被定位的两条边相对于机床的台面位置是固定的，这样每一张板材相对于机床有着一致的基准。

现代工业即将进入4.0时代，中国也提出中国制造2025战略，以钣金加工行业为例，传统的生产方式正在被数控生产方式所取代，而数控冲床和激光切割机则是现代钣金工厂的必备生产设备。当把需要加工的板材放于机床的台面上，机床根据预先编制的程序自动加工。目前阶段下，绝大部分数控冲床和激光切割机都采用人工方式上料，操作工的劳动强度大且生产效率低，不利于设备产能的最大化。

钣金制品的发展趋势是多品种，小批量，钣金工厂之间的竞争将很大程度上是生产效率的竞争，仍然采用传统的人工上料方式是行不通的，因此，钣金加工行业对于板材自动上下料装置的需求将是非常迫切的；虽然一些进口高端机床配备了自动上下料装置，但都是专机专用，并且价格昂贵；目前第三方开发的板材自动上下料装置难以使板材一次性准确送至机床特定加工位置，具体过程是当上下料装置的吸盘将托盘上的板材取放于机床台面上后，还需要人工将板材推靠至夹钳和挡指位置才能正确定位，原因在于托盘上的板材本身就是歪斜的，上下料装置不具备板材矫正功能；因此，目前的自动上下料装置如果没有人工的干预，极有可能会导致部分零件或整板的报废甚至板材在加工过程中脱离夹钳造成机床的损坏，无法实现真正意义上的自动上料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够与机床进行无缝衔接，从而提高工作效率并能够在加工工位实现一次装夹到位，减少生产成本的板材交换装置及交换方法。

为了解决上述技术问题，本发明的板材交换装置，包括板材库内的用于存放板材的存储托盘、设置在板材库一侧的用于将板材堆垛在存储托盘内的托盘堆垛机以及设置在板材库的出料口处并与板材库进行衔接的支撑架，支撑架的两侧内壁上设置有一组矫正托盘导轨和位于矫正托盘导轨下方的一组交换托盘导轨，该组矫正托盘导轨之间安置有用于对板材进行矫正的矫正托盘，板材库的出料口内设置有出料导轨，交换托盘导轨与板材库内的出料导轨衔接并能够使板材库内的存储托盘经过出料导轨输送至交换托盘导轨上，矫正托盘上设置有能够对板材进行位置矫正的矫正机构，托盘导轨上的存储托盘内的板材能够通过上料机构移动至矫正托盘上利用矫正机构进行矫正。

所述板材库的出料口处设置有用于对交换托盘导轨上的存储托盘进行驱动的交换托盘驱动机构，所述交换托盘驱动机构能够使存储托盘在交换托盘导轨上往复移动。

所述矫正机构包括矫正托盘的其中一条侧边处安装的沿X轴方向布置的横向驱动装置、矫正托盘中与该侧边垂直的邻边处安装的沿Y轴方向布置的纵向驱动装置以及矫正托盘上设置的位于横向驱动装置对侧边缘上的横向限位块和位于纵向驱动装置对侧边缘上的纵向限位块，横向驱动装置和纵向驱动装置上分别设置有用于推动板材的推板。

所述矫正托盘上铺设有平板，所述平板上设置有与横向驱动装置和纵向驱动装置对应的开口，所述推板伸出开口外从而能够对板材进行推动。

所述平板上排布滚珠。

所述横向驱动装置和纵向驱动装置分别设置有一个以上。

所述横向驱动装置和纵向驱动装置均为无杆气缸，所推板为L形推板。

所述横向限位块和纵向限位块上分别安装有限位螺丝。

一种基于板材库的板材交换方法，包括以下步骤：

A、将需要存入板材库的板材放置于托盘堆垛机上，托盘堆垛机将其存放于板材库的存储托盘中；

B、利用托盘驱动机构使板材库中出料口处的存储托盘经过出料导轨移动到交换托盘导轨上；

C、利用上料机构将交换托盘导轨上存储托盘内的板材移动至矫正托盘上；

D、利用横向驱动装置和纵向驱动装置上的推板推动板材向横向限位块和纵向驱动装置方向移动，板材在横向驱动装置和纵向驱动装置的驱动下靠压在横向限位块和纵向限位块上实现板材位置矫正；

E、矫正完成以后，通过上料机构将板材移动至机床加工设备上进行加工。

所述步骤C中，在上料机构进行上料的同时，利用矫正托盘驱动机构使矫正托盘移动，从而让开交换托盘导轨上存储托盘所在位置。

采用上述的结构和方法后，由于设置在板材库的出料口处并与板材库进行衔接的支撑架以及支撑架的两侧内壁上设置的放置有矫正托盘的矫正托盘导轨和放置有存储托盘的交换托盘导轨，由此利用板材库内的出料导轨与交换托盘导轨进行衔接，从而使板材库内的存储托盘经过出料导轨输送至交换托盘导轨上，与此同时，只要通过上料机构将板材放置在该矫正托盘上并利用矫正托盘的矫正机构对板材进行矫正，便可实现板材的位置精确对准，从而实现了板材的位置矫正，为后续机床精确加工提供了可靠的前提条件，整个板材的存储及流转、甚至是位置矫正全部采用一体化的作业，整个过程中不需要人工辅助，使每一张被吸放于机床台面上的板材都处于正确的位置，从而实现装夹一次到位，大大提高了生产效率，减少了人工成本，从而实现了与机床进行无缝衔接，解决了板材存储和流转以及矫正位置需要人工干预的问题，降低了人工劳动强度，还避免了传统上依靠人工将板材推靠至夹钳和挡指位置，可能导致部分零件或整板的报废，甚至板材在加工过程中脱离夹钳造成机床损坏的问题发生。

附图说明

图1为本发明板材交换装置的使用状态结构示意图；

图2为本发明中板材交换装置的立体结构示意图；

图3为本发明中矫正托盘的无平板状态的立体结构示意图；

图4为本发明中矫正托盘的覆盖有平板状态的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的板材交换装置及交换方法作进一步详细说明。

实施例一：

如图所示，本发明的板材交换装置，包括板材库1内的用于存放板材的存储托盘2、设置在板材库一侧的用于将板材堆垛在存储托盘内的托盘堆垛机3以及设置在板材库的出料口处并与板材库进行衔接的支撑架4，由图可见，支撑架4包括通过法兰安装在板材库1左侧支撑柱上的左支撑架和通过法兰安装在板材库右侧支撑柱上的右支撑架，支撑架2的两侧内壁上设置有一组矫正托盘导轨5和位于矫正托盘导轨5下方的一组交换托盘导轨6，由图可见，其中一条矫正托盘导轨5和其中一条交换托盘导轨6上下布置并安装在左支撑架的内侧壁上，另外一条矫正托盘导轨5和另外一条交换托盘导轨6上下布置并安装在右支撑架的内侧壁上，该组矫正托盘导轨5之间安置有用于对板材进行矫正的矫正托盘7，板材库1的出料口内设置有出料导轨8，交换托盘导轨6与板材库1内的出料导轨8衔接，板材库内的存储托盘2经过出料导轨输送至交换托盘导轨6上，板材库1的出料口处设置有用于对交换托盘导轨6上的存储托盘进行驱动的交换托盘驱动机构，交换托盘驱动机构能够使存储托盘在交换托盘导轨6上往复移动，矫正托盘7上设置有能够对板材进行位置矫正的矫正机构，托盘导轨6上的存储托盘内的板材能够通过上料机构移动至矫正托盘7上利用矫正机构进行矫正，另外，对于本发明中提及的上料机构可以采用常规的上料机构，该上料机构包括升降机构、水平移动机构以及吸盘，通过吸盘可以吸附板材，也就是说所采用的上料机构只要能够满足板材的移动即可，该上料机构不在本发明的保护范围之内，本实施例也不对其做详细说明。

实施例二：

在实施例一的基础上，矫正机构包括矫正托盘的其中一条侧边（纵向边）处安装的沿X轴方向布置的横向驱动装置9、矫正托盘中与该侧边垂直的邻边（横向边）处安装的沿Y轴方向布置的纵向驱动装置10以及矫正托盘上设置的位于横向驱动装置对侧边缘上的横向限位块11和位于纵向驱动装置对侧边缘上的纵向限位块12，横向限位块11和纵向限位块12位于相邻的且不同于横向驱动装置9和纵向驱动装置10所在位置的两条侧边上，横向限位块11和纵向限位块12分别用于限定板材的两条垂直边，具体地说，横向限位块11安装在矫正托盘的纵向边上，由于它是与横向驱动装置进行对应的，因此定义为横向限位块11，所说的纵向限位块12安装在矫正托盘的横向边上，由于它是与纵向驱动装置进行对应的，因此定义为纵向限位块12，为了便于清楚描述，对于本实施例的方位来说，矫正托盘的长度方向为纵向，即图中所示的Y轴方向，矫正托盘的宽度方向为横向，即图中所示的X轴方向，矫正托盘内设置有多条横梁和纵梁，横向驱动装置9安置在纵向边与其中一条纵梁之间（横向驱动装置的运动方向为横向），纵向驱动装置10安置在横向边与其中一条横梁之间（纵向驱动装置的运动方向为纵向），横向驱动装置9和纵向驱动装置10上分别设置有用于推动板材的推板， 横向驱动装置9的推板、纵向驱动装置10的推板与横向限位块和纵向限位块之间形成矩形的定位空间，在这个定位空间内可以放置需要矫正位置的板材，横向驱动装置9和纵向驱动装置10能够利用各自的推板推动板材5向横向限位块和纵向驱动装置方向移动，板材5能够在横向驱动装置和纵向驱动装置的驱动下靠压在横向限位块11和纵向限位块12上实现板材位置矫正。

实施例三：

在实施例一和实施例二的基础上，进一步地，在矫正托盘上铺设有平板13，平板可由金属或磨擦系数小的非金属材料制成，可以起到减少阻力和美观的作用，平板13上设置有与横向驱动装置和纵向驱动装置对应的开口14，该平板的开口位置与无杆气缸相应条件满足以不影响L形推板的运动为准，推板伸出开口外从而能够板材进行推动，当然还可以在平板13上排布滚珠15，以起到减少阻力的作用，对于滚珠来说，可以在平板上开设安置孔，在安置孔内设置用于安置滚珠的安置座，使滚珠的上半部分裸露在平板表面，。

进一步地，所说的横向驱动装置9和纵向驱动装置10分别设置有一个以上，优选地，为了保证使用的可靠性，本实施例中，横向驱动装置9沿Y轴方向（纵向边）并排设置有两个，纵向驱动装置10在X轴方向（横两边）上设置有一个，横向驱动装置9和纵向驱动装置10均为无杆气缸、普通气缸、电动推杆等推动机构，本实施例中，优选为无杆气缸，无杆气缸的滑动块上均安装L形推板，该L形推板用于推动板材运动，当然，还可以在横向限位块6和纵向限位块7上分别安装限位螺丝，可以微调位置。

另外，所说的左支撑架和右支撑架包括一对平行设置的钢架以及分别设置在两个钢架底部的支撑座，该组矫正托盘导轨5和位于矫正托盘导轨5下方的一组交换托盘导轨6设置在平行钢架上，矫正托盘以及交换托盘的两侧横向边均由槽钢制成，槽钢内分别与各自的导轨配合的滚轮或滑块，由此使得矫正托盘以及交换托盘在各自的驱动机构的驱动下可以沿着各自的导轨的轨道平面做直线运动，满足了移动要求，当然，矫正托盘以及交换托盘也可以一侧装有滚轮，另一侧则安装直线滑块，相应的平行导轨面上安装直线导轨，对于矫正托盘以及交换托盘的驱动来说，可由多种动力驱动方式驱动，比如电机带动齿轮齿条或滚珠丝杆驱动，也可由气缸驱动，本发明不对其做具体限定。

一种基于板材库的板材交换方法，包括以下步骤：

A、将需要存入板材库的板材放置于托盘堆垛机上，托盘堆垛机将其存放于板材库的存储托盘中；

B、利用交换托盘驱动机构使板材库中出料口处的存储托盘经过出料导轨移动到交换托盘导轨上；

C、利用上料机构的吸盘将交换托盘导轨上存储托盘内的板材移动至矫正托盘的定位空间上；

D、利用横向驱动装置9和纵向驱动装置10上的推板推动板材的其中两条边向横向限位块和纵向驱动装置方向移动（由图可见，推板下分别沿X-和Y+方向运动，从而带动板材也沿X-和Y+方向运动），板材在横向驱动装置和纵向驱动装置的驱动下靠压在横向限位块11和纵向限位块12上实现板材位置矫正，从而保证后续板材在移动至机床上后相对于机床加工原点位置是正确的。

E、矫正完成以后，通过上料机构将板材移动至机床加工设备上进行加工。

另外，在上料机构进行上料的同时，利用矫正托盘驱动机构使矫正托盘移动，从而让开交换托盘导轨上存储托盘所在位置。

Claims (10)

1.一种板材库的板材交换装置，其特征在于：包括板材库（1）内的用于存放板材的存储托盘（2）、设置在板材库一侧的用于将板材堆垛在存储托盘内的托盘堆垛机（3）以及设置在板材库的出料口处并与进行板材库进行衔接的支撑架（4），所述支撑架（2）的两侧内壁上设置有一组矫正托盘导轨（5）和位于矫正托盘导轨（5）下方的一组交换托盘导轨（6），该组所述矫正托盘导轨（5）之间安置有用于对板材进行矫正的矫正托盘（7），所述板材库（1）的出料口内设置有出料导轨（8），所述交换托盘导轨（6）与板材库（1）内的出料导轨（8）衔接并能够使板材库内的存储托盘（2）经过出料导轨输送至交换托盘导轨（6）上，所述矫正托盘（7）上设置有能够对板材进行位置矫正的矫正机构，所述托盘导轨（6）上的存储托盘内的板材能够通过上料机构移动至矫正托盘（7）上利用矫正机构进行矫正。

2.按照权利要求1所述的板材库的板材交换装置，其特征在于：所述板材库（1）的出料口处设置有用于对交换托盘导轨（6）上的存储托盘进行驱动的交换托盘驱动机构，所述交换托盘驱动机构能够使存储托盘在交换托盘导轨（6）上往复移动。

3.按照权利要求1或2所述的板材库的板材交换装置，其特征在于：所述矫正机构包括矫正托盘的其中一条侧边处安装的沿X轴方向布置的横向驱动装置（9）、矫正托盘中与该侧边垂直的邻边处安装的沿Y轴方向布置的纵向驱动装置（10）以及矫正托盘上设置的位于横向驱动装置对侧边缘上的横向限位块（11）和位于纵向驱动装置对侧边缘上的纵向限位块（12），所述横向驱动装置（9）和纵向驱动装置（10）上分别设置有用于推动板材的推板。

4.按照权利要求3所述的板材库的板材交换装置，其特征在于：所述矫正托盘（7）上铺设有平板（13），所述平板（13）上设置有与横向驱动装置和纵向驱动装置对应的开口（14），所述推板伸出开口外从而能够对板材进行推动。

5.按照权利要求4所述的板材库的板材交换装置，其特征在于：所述平板（13）上排布滚珠（15）。

6.按照权利要求4或5所述的板材库的板材交换装置，其特征在于：所述横向驱动装置（9）和纵向驱动装置（10）分别设置有一个以上。

7.按照权利要求6所述的板材库的板材交换装置，其特征在于：所述横向驱动装置（9）和纵向驱动装置（10）均为无杆气缸，所推板为L形推板。

8.按照权利要求4、5或7所述的板材库的板材交换装置，其特征在于：所述横向限位块（11）和纵向限位块（12）上分别安装有限位螺丝。

9.一种板材库的板材交换方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将需要存入板材库的板材放置于托盘堆垛机上，托盘堆垛机将其存放于板材库的存储托盘中；

B、利用托盘驱动机构使板材库中出料口处的存储托盘经过出料导轨移动到交换托盘导轨上；

C、利用上料机构将交换托盘导轨上存储托盘内的板材移动至矫正托盘上；

D、利用横向驱动装置（9）和纵向驱动装置（10）上的推板推动板材向横向限位块和纵向驱动装置方向移动，板材在横向驱动装置和纵向驱动装置的驱动下靠压在横向限位块（11）和纵向限位块（12）上实现板材位置矫正；

E、矫正完成以后，通过上料机构将板材移动至机床加工设备上进行加工。

10.按照权利要求9所述的板材库的板材交换方法，其特征在于：所述步骤C中，在上料机构进行上料的同时，利用矫正托盘驱动机构使矫正托盘移动，从而让开交换托盘导轨上存储托盘所在位置。

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