CN111302049B - 一种板材上下料系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板材上下料系统及其控制方法，其包括控制器、框架装置、上料装置以及下料装置，下料装置和上料装置均设置于框架装置上。框架装置上设置有叠置的第一轨道机构和第二轨道机构，第一轨道机构所在的平面和第二轨道机构所在的平面相互平行。下料装置设置于第一轨道机构上，上料装置设置于第二轨道机构上。板材上下料系统为板材加工机械自动上料和下料，降低了人工操作的危险性，提高了板材加工机械的工作效率。上料装置能够叠置于下料装置的上方，上下料装置占地面积小，工位灵活，操作方便。凹型运载机构实现了下料和毛坯物料存储功能，有效地提高了板材上下料系统的综合利用率，并且，凹型运载机构还能有效降地低设备的重心。

Description

一种板材上下料系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及激光切割领域，尤其涉及一种板材上下料系统及其控制方法。

背景技术

激光切割机具有柔性化程度高、切割速度快、生产效率高等优点，如今在工业生产中已经越来越普及。在使用激光切割机切割板材时，板材的上下料自动化程度低，严重影响了激光切割机的工作效率。对于板材幅面大和重量大的板材，上下料难度相当高，通常需要其他工程机械来辅助上下料，很容易发生安全事故。

而现有的与激光切割机配套设置的上下料系统，主要是通过板材夹持机械手单元和工业吸盘单元来实现板材的上料和下料，机械手机构复杂且适用性低，并且易存在造成板材划伤的问题，影响成品的适量。其次，若上下料系统中出现部分故障便无法完成上料和下料工作，严重影响了工作效率。另外，而现有的与激光切割机配套设置的上下料系统，其自动化程度低且机构庞大，使用过程中需要占用巨大的空间和大量的人工投入，严重影响用户的体验，不利于工业应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种板材上下料系统及其控制方法，旨在解决上下料系统自动化程度低且占地面积大的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种板材上下料系统，所述板材上下料系统包括控制器、框架装置、上料装置以及下料装置；

所述下料装置和所述上料装置均设置于所述框架装置上；

所述框架装置上设置有叠置的第一轨道机构和第二轨道机构，所述第一轨道机构所在的平面和所述第二轨道机构所在的平面相互平行；

所述下料装置包括凹型运载机构、板材下料机构以及第一升降机构，所述凹型运载机构与所述第一轨道机构滑动连接，所述板材下料机构通过所述第一升降机构与所述凹型运载机构连接；所述凹型运载机构包括凹型机架、设置于所述凹型机架内的第一行走传动组件以及设置于所述凹型机架上的用于放置板材的仓储托盘，所述第一行走传动组件能够带动所述凹型运载机构沿所述第一轨道机构移动，所述板材下料机构、所述第一升降机构以及所述第一行走传动组件均与所述控制器连接；

所述上料装置包括平板运载机构、板材抓料机构以及第二升降机构，所述平板运载机构与所述第二轨道机构滑动连接，所述板材抓料机构通过所述第二升降机构与所述平板运载机构连接，所述上料装置能够沿所述第二轨道机构移动至所述仓储托盘的上方，所述平板运载机构、所述板材抓料机构以及所述第二升降机构均与所述控制器连接。

优选地，所述框架装置包括横梁机构和多个立柱；

所述立柱的一端与地面垂直连接，所述立柱的另一端与所述横梁机构垂直连接；

所述横梁机构包括成对设置的第一横梁组件和第二横梁组件，所述第一横梁组件和所述第二横梁组件均包括多个第一轨道梁、多个第二轨道梁以及多个调整组件，所述第一轨道梁的长度小于所述第二轨道梁的长度，所述第一轨道梁通过所述调整组件与所述第二轨道梁连接；

所述立柱与所述横梁机构的连接点位于相邻的所述第一轨道梁与所述第二轨道梁的连接处，或者，所述立柱与所述横梁机构的连接点位于相邻的两个所述第二轨道梁的连接处。

优选地，所述第一轨道机构和所述第二轨道机构均包括叠置的凸型导轨和齿条，所述凸型导轨的凸出端面朝上，所述齿条的齿顶朝下；

所述凹型运载机构和所述平板运载机构均通过凹型轮与所述凸型导轨滑动连接。

优选地，所述平板运载机构包括平板框架以及设置于所述平板框架内的第二行走传动组件；

所述第一行走传动组件和所述第二行走传动组件均包括传动电机、传动减速机以及成对的传动单元，所述传动电机的输出轴与所述传动减速机的输入轴连接，所述传动单元的输入端均与所述传动减速机的输出轴通过传动轴连接，所述传动单元的输出端通过齿轮与所述齿条啮合，所述传动电机与所述控制器连接。

优选地，所述第一升降机构和所述第二升降机构均包括升降电机、升降减速机以及多个升降单元，所述升降电机与所述控制器连接；

所述升降电机的输出轴与所述升降减速机的输入轴连接，多个所述升降单元均通过传动轴与所述升降减速机的输出轴连接；

所述升降单元均包括回转链条和成对的升降链条，所述回转链条套设在一对链轮上形成闭环旋转回路，一对链轮的其中一个链轮与所述升降减速机的输出轴连接，成对的所述升降链条的一端分别绕过一组链轮后与所述回转链条连接。

优选地，所述第一升降机构还包括多个第一升降稳定单元，所述第一升降稳定单元包括第一力臂和第二力臂，所述第一力臂的一端与所述第二力臂的一端转动连接，所述第一力臂的另一端与所述凹型机架连接，所述第二力臂的另一端与所述板材下料机构连接；

所述第二升降机构还包括多个第二升降稳定单元，所述第二升降稳定单元包括第三力臂和第四力臂，所述第三力臂的一端与所述第四力臂的一端转动连接，所述第三力臂的另一端与所述平板运载机构连接，所述第四力臂的另一端与所述板材抓料机构连接。

优选地，所述板材抓料机构包括抓料机架、真空泵、真空罐、横杆以及多个真空吸盘；

所述真空泵、所述真空罐以及所述横杆均设置于所述抓料机架上，所述真空吸盘设置于所述横杆上，所述真空罐与所述真空泵连接，所述真空吸盘与所述真空罐连接；

所述真空吸盘上设置有阀门，所述阀门与所述控制器连接；

所述抓料机架与所述升降单元的所述升降链条的另一端连接。

优选地，所述上料装置还包括板材厚度测量装置和板材分离装置，所述板材厚度测量装置和所述板材分离装置均设置于所述抓料机架上；

所述板材分离装置包括掀角机构和吹气机构，所述掀角机构能够吸附并抬起板材的一角，所述吹气机构包括吹气嘴，所述吹气嘴与所述掀角机构匹配设置，所述吹气嘴吹出的气体能够沿着板材抬起的一角进入板材内部分离粘连的两块板材，所述吹气机构与压缩气体气源连接；

所述板材厚度测量装置、所述掀角机构以及所述吹气机构均与所述控制器连接。

优选地，所述板材下料机构包括下料机架、动力单元、运动横杆和叉杆，所述叉杆设置于所述运动横杆上，所述动力单元与所述控制器连接；

所述动力单元设置于所述下料机架上，所述下料机架与所述升降单元的所述升降链条的另一端连接；

所述运动横杆与所述下料机架滑动连接，所述运动横杆与所述动力单元连接，所述运动横杆能够在所述动力单元的控制下相向运动或相背运动。

进一步地，本发明还提供一种板材上下料控制方法，基于如上所述的板材上下料系统进行实施，所述板材上下料控制方法包括以下步骤：

S1、所述平板运载机构将所述板材抓料机构上升至最高位置，所述平板运载机构移动到所述凹型运载机构的上方，所述平板运载机构将所述板材抓料机构下放至第一设定位置，所述板材抓料机构抓取待加工的板材；

S2、所述板材抓料机构上升至第二设定位置，所述平板运载机构移动到加工工位上方，所述板材抓料机构下降并把待加工的板材放置于所述加工工位上；

S3、多次重复步骤S1至步骤S2后，所述板材抓料机构上升至最高位置；

S4、待板材全部加工完成后，所述凹型运载机构移动至所述加工工位上方，所述板材下料机构下降到第三设定位置，所述板材下料机构插取完成加工的板材后上升至第四设定位置；

S5、所述凹型运载机构移动至第五设定位置，所述板材下料机构下降至第六设定位置后将板材放置于所述第六设定位置上；

S6、重复步骤S3至步骤S5。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：板材上下料系统包括控制器、框架装置、上料装置以及下料装置，板材上下料系统能够为板材加工设备进行上料和下料，降低了人工操作的危险性，同时，有效地提高了板材加工设备的工作效率；

上料装置能够叠置于下料装置的上方，上料装置和下料装置占地面积小，工位灵活，有效地提高了板材上下料系统操作多样性，提高了工作效率和设备使用的经济性；

凹型运载机构实现了下料功能和毛坯物料存储功能，预留出存储毛坯物料的空间，并且第一行走传动组件和第一升降机构合理布置在凹型运载机构内部，合理利用内部空间并且互不干涉。凹型运载机构采用凹型结构可以显著降低凹型运载机构的重心，有效地提高了下料装置运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明的板材上下料系统的整体结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明的板材上下料系统的上料装置的结构示意图；

图4为图3中B出的放大图；

图5为本发明的板材上下料系统的下料装置的结构示意图；

图6为本发明的板材上下料系统的叉杆的结构示意图；

图7为图6中A-A的截面示意图；

图8为本发明的板材上下料控制方法的流程图。

【附图标记说明】

11：凹型机架；12：仓储托盘；

21：平板框架；

31：立柱；321：第一横梁组件；322：第二横梁组件；323：调整组件；

41：第一轨道机构；42：第二轨道机构；411：凸型导轨；412：齿条；

61：升降电机；62：升降减速机；63：升降单元；631：回转链条；632：升降链条；64：第一升降稳定单元；641：第一力臂；642：第二力臂；65：第二升降稳定单元；

71：抓料机架；72：真空罐；73：横杆；74：真空吸盘；75：板材厚度测量装置；761：掀角机构；762：吹气机构；

81：下料机架；83：第一运动横杆；84：第二运动横杆；

85：叉杆；851：滚轮；852：侧板；853：同步带；854：前滚轮；855：方管；856：后滚轮。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种板材上下料系统，板材上下料系统包括控制器，框架装置、上料装置以及下料装置，如图1所示，其中，下料装置和上料装置均设置于框架装置上。上料装置和下料装置均与控制器连接，通过控制器控制上料装置或下料装置的运行状态，从而实现板材上下料系统的智能化和自动化控制。板材上下料系统能够为板材加工机械自动上料和下料，如激光切割机械，降低了人工操作的危险性，同时，提高了板材加工机械的工作效率。具体地，框架装置上设置有叠置的第一轨道机构41和第二轨道机构42，第一轨道机构41所在的平面和第二轨道机构42所在的平面相互平行。第二轨道机构42叠置于第一轨道机构41的上方，从而，上料装置能够叠置于下料装置的上方，上料装置和下料装置占地面积小，工位灵活，有效地提高了板材上下料系统操作多样性，提高了工作效率和设备使用的经济性。

进一步地，如图1所示，下料装置包括凹型运载机构、板材下料机构以及第一升降机构。凹型运载机构与第一轨道机构41滑动连接，板材下料机构通过第一升降机构与凹型运载机构连接。凹型运载机构包括凹型机架11、设置于凹型机架11内的第一行走传动组件以及设置于凹型机架11上的用于放置板材的仓储托盘12，第一行走传动组件能够带动凹型运载机构沿第一轨道机构41移动。上料装置包括平板运载机构、板材抓料机构以及第二升降机构，平板运载机构与第二轨道机构42滑动连接，板材抓料机构通过第二升降机构与平板运载机构连接，上料装置能够沿第二轨道机构42移动至仓储托盘12的上方。凹型运载机构实现了下料功能和毛坯物料存储功能，预留出存储毛坯物料的空间，并且第一行走传动组件和第一升降机构合理布置在凹型运载机构内部，合理利用内部空间并且互不干涉。凹型运载机构采用凹型结构可以显著降低凹型运载机构的重心，有效地提高了下料装置运行的稳定性。

具体地，参阅图1和图5，框架装置包括多个立柱31以及横梁机构，立柱31的一端与地面垂直连接，立柱31的另一端与横梁机构垂直连接，从而，横梁机构所在的平面平行于水平面，设置于横梁机构上的上料装置和下料装置能也沿着水平面运动。横梁机构包括成对设置的第一横梁组件321和第二横梁组件322，第一横梁组件321和第二横梁组件322均包括多个第一轨道梁、多个第二轨道梁以及多个调整组件323，第一轨道梁的长度小于第二轨道梁的长度，第一轨道梁通过调整组件323与第二轨道梁连接。立柱31与横梁机构的连接点位于两根相邻的轨道梁的连接处，也就是说，立柱31与横梁机构的连接点位于相邻的第一轨道梁与第二轨道梁的连接处，或者，立柱31与横梁机构的连接点位于相邻的两个第二轨道梁的连接处。其中，调整组件323包括连接板和调整块，连接板和调整块均设置于两根轨道横梁的连接处，采用拉紧与顶紧的结构方式保证两根轨道横梁的安装面能够重合，从而有效地保证了多个第一轨道梁和多个第二轨道梁的安装精度。

进一步地，如图2所示，第一轨道机构41和第二轨道机构42均包括叠置的凸型导轨411和齿条412，凸型导轨411的凸出端面朝上，齿条412的齿顶朝下。凹型运载机构和平板运载机构均通过凹型轮与凸型导轨411滑动连接，凹型轮与凸型导轨411相配合，实现支撑滚动功能的同时还可以实现导向功能。优选的实施方式中，第一横梁组件321和第二横梁组件322上均焊接有与自身长度方向平行的C型槽，采用钢板折弯的加工方式，在保证零件的强度的前提下，还能节约空间。在C型槽的上端面上设置第二轨道机构41，下端面上设置第一轨道机构42，从而有效地保证了上料装置和下料装置能够叠置运行。

更进一步地，如图3所示，平板运载机构包括平板框架21以及设置于平板框架21内的第二行走传动组件。第一行走传动组件和第二行走传动组件均包括传动电机、传动减速机以及成对的传动单元，传动电机的输出轴与传动减速机的输入轴连接，传动单元的输入端均与传动减速机的输出轴通过传动轴连接，传动单元的输出端通过齿轮与齿条412啮合，齿条412的齿顶朝下设置能够避免齿轮受到外力影响齿轮和齿条412的中心距，进而保证啮合精度。传动电机与控制器连接，通过控制器实时控制传动电机的运行状态，运行状态包括启动、关闭、正转以及反转。优选地，传动电机和传动减速机采用变频电机蜗轮蜗杆减速机，第一行走传动组件安装在凹型机架11内部，第二行走传动组件设置于平板框架21内，提供行走的动力。第一行走传动组件和第二行走传动组件均由变频电机蜗轮蜗杆减速机提供扭矩，变频电机蜗轮蜗杆减速机采用双输出轴结构形式，左右对称布置传动零件。动力传动方式包括：变频电机蜗轮蜗杆减速机的输出轴采用键连接的方式连接到万向节联轴器，万向节联轴器一端连接到传动轴上，传动轴的另一端通过另一万向节联轴器与中转轴连接，中转轴与轴承座配合固定到平板框架21上；中转轴的一端通过主动链轮和链条与安装在输出轴上的被动链轮传动连接，输出轴配合轴承座安装在平板框架21上，输出轴上还设置有齿轮，输出轴通过胀紧套胀紧齿轮，该齿轮与齿条412啮合。通过胀紧套方便调节齿轮的轴向位移，实现齿轮与齿条412的啮合。通过万向节联轴器在传递运动和扭矩的同时，可补偿由于机加工或装配或外部工作载荷变化而造成的两轴轴线的位移误差。

然后，第一升降机构和第二升降机构均包括升降电机61、升降减速机62以及升降单元63(参阅图3)。升降电机与控制器连接，通过控制器实时控制升降电机的运行状态，运行状态包括启动、关闭、正转以及反转。升降电机61的输出轴与升降减速机62的输入轴连接，多个升降单元63均通过传动轴与升降减速机62的输出轴连接。升降单元63均包括回转链条631和成对的升降链条632，回转链条631套设在一对链轮上形成闭环旋转回路，一对链轮的其中一个链轮与升降减速机62的输出轴连接，成对的升降链条632的一端分别绕过一组链轮后与回转链条631连接。优选地，升降电机61和升降减速机62采用变频电机蜗轮蜗杆减速机，变频电机蜗轮蜗杆减速机为双输出轴的机构形式，整体布局为对称布置。现在只陈述布局的一半：变频电机蜗轮蜗杆减速机安装在平板框架21上，万向联轴器连接到变频电机蜗轮蜗杆减速机的输出轴上，同时万向联轴器另一端通过法兰连接到平板框架21上的链轮上，链轮与链轮通过回转链条631连接；回转链条631上安装有连接块，升降链条632的一端通过连接块连接到回转链条631上。第一升降机构和第二升降机构的传动原理如下：控制变频电机蜗轮蜗杆减速机逆时针旋转，带动万向联轴器逆时针旋转，同时链轮逆时针旋转，回转链条631的上层链条左右移动时，通过链轮的导向作用，升降链条632的另一端实现上下运动。

接着，如图3所示，板材抓料机构包括抓料机架71、横杆73、真空泵、真空罐72以及多个真空吸盘74。横杆73均设置于抓料机架71上，真空泵与真空罐72连接，真空吸盘74设置于横杆73上，真空吸盘74与真空罐72连接。真空泵根据真空罐72中的负压真空状态实时自动开启抽真空模式，当真空罐72内的负压低值高于设定值时，自动启动真空泵，保证真空吸盘74有足够的吸附力来吸附板材。抓料机架71与升降单元63的升降链条632的另一端连接。当真空吸盘74接触到原材料板材时，真空罐72与真空吸盘74连通，真空吸盘74吸附原材料板材并与原材料板材牢固的贴合在一起。优选的实施方式中，每个真空吸盘74上均设置有单独控制的阀门，阀门与控制器连接，控制器通过控制不同位置的真空吸盘74的开启和关闭，实现对幅面大小不同的板材的抓取。

接着，如图5所示，板材下料机构包括下料机架81、动力单元、运动横杆以及多个叉杆85。叉杆85与运动横杆固定连接，运动横杆与下料机架81滑动连接。动力单元设置于下料机架81上，下料机架81与升降单元63的升降链条632的另一端连接。动力单元与控制器连接，控制器根据运行步骤的需要实时控制动力单元的运行状态，从而实现自动化操作。运动横杆包括第一运动横杆83和第二运动横杆84，第一运动横杆83和第二运动横杆84能够在动力单元的控制下相向运动或相背运动。优选地，动力单元对第一运动横杆83和第二运动横杆84的控制方式与如上所描述的升降装置的控制方式相同，在动力单元的驱动下，第一运动横杆83和第二运动横杆84分别相向运动或相背离运动，进而实现叉杆85的开和合。

然后，第一升降机构还包括第一升降稳定单元64，第一升降稳定单元64包括第一力臂641和第二力臂642，第一力臂641的一端与第二力臂642的一端转动连接，第一力臂641的另一端与凹型机架11连接，第二力臂642的另一端与板材下料机构连接。具体地，如图5所示，第二力臂642的另一端连接于下料机架连接。第二升降机构还包括第二升降稳定单元65，第二升降稳定单元65包括第三力臂和第四力臂，第三力臂的一端与第四力臂的一端转动连接，第三力臂的另一端与平板框架21连接，第四力臂的另一端与板材抓料机构连接。具体的，第四力臂的另一端连接于抓料机架71上。第一升降稳定单元64和第二升降稳定单元65限制了板材抓料机构和板材下料机构的空间自由度，使板材抓料机构和板材下料机构只能实现上下自由度，从而有效地提高了上料装置和下料装置运行的稳定性。

最后，如图4所示，上料装置还包括板材厚度测量装置75和板材分离装置，板材厚度测量装置75和板材分离装置均设置于抓料机架71上。板材厚度测量装置75和板材分离装置均与控制器连接，板材厚度测量装置75测量抓取的板材的厚度，并将厚度数据显示给操作人员，同时将数据传输到控制器上。板材分离装置包括掀角机构761和吹气机构762，掀角机构能够吸附并抬起板材的一角，吹气机构762包括吹气嘴，吹气嘴与掀角机构匹配设置，吹气嘴吹出的气体能够沿着板材抬起的一角进入板材内部分离粘连的两块板材，吹气机构762与压缩气体气源连接。掀角机构底部配有一个吸盘，吸盘将薄板一个边角吸住，气缸向上运动时，吹气机构762向薄板长度方向吹气，加快薄板的分张速度，从而快速实现分张功能。吹气机构762与掀角机构均与控制器连接，在板材抓取过程中，控制器控制吹气机构762与掀角机构的运行来实现板材的分离。

板材上下料系统能够完成不同幅面大小和不同厚度的板材的存储、转运、上料和下料的全部功能，有效的减少了人工操作，降低了了人工操作的危险性，提高了板材加工机械的工作效率。板材上下料系统将上料装置和下料装置叠置运行，占地面积小，工位灵活，有效地提高了设备的自动化程度，提高了加工效率，从而极大地提高了客设备使用的经济性。

另外，本发明还提供了一种板材上下料控制方法，如图7所示，其包括以下步骤：

S1、平板运载机构将板材抓料机构上升至最高位置，平板运载机构移动到凹型运载机构的上方，平板运载机构将板材抓料机构下放至第一设定位置，板材抓料机构抓取待加工的板材。

S2、板材抓料机构上升至第二设定位置，平板运载机构移动到加工工位上方，板材抓料机构下降并把待加工的板材放置于加工工位上。

S3、多次重复步骤S1至步骤S2后，板材抓料机构上升至最高位置。

S4、待板材全部加工完成后，凹型运载机构移动至加工工位上方，板材下料机构下降到第三设定位置，板材下料机构插取完成加工的板材后上升至第四设定位置。

S5、凹型运载机构移动至第五设定位置，板材下料机构下降至第六设定位置后将板材放置于第六设定位置上。

S6、重复步骤S3至步骤S5。

具体的实施过程如下：

初始状态下，凹型运载机构停在加工工位的上方，板材下料机构上升处于收缩状态。叉车将放满毛坯板材的料盘放到凹型运载机构上，板材抓料机构上升至最高位置，平板运载机构携带板材抓料机构移动到凹型运载机构的上方。平板运载机构将板材抓料机构下放至第一设定位置，第一设定位置为真空吸盘74刚好接触到板材，真空泵72启动，板材抓料机构内部真空吸盘74将毛坯板材抓取。板材抓料机构上升至第二设定位置，第二设定位置为板材脱离料盘的位置均可，平板运载机构移动到加工工位上方，板材抓料机构下降，把毛坯板材放到加工工位上。重复上述步骤即板材抓料机构抓取板材并放置到加工工位上的操作步骤，直至所有的加工工位均放置了板材。待毛坯板材加工完成后，凹型运载机构携带处于收缩状态的板材下料机构移动到加工工位的上方，板材下料机构下降至第三位置，第三位置为叉杆85接触到板材下表面，打开叉杆85，插取切割完成的板材。板材下料机构上升至第四设定位置，第四设定位置为切割完成的板材脱离加工工位，板材下料机构移动至第五设定位置，第五设定位置为料拖放置的位置。板材下料机构下降到第六设定位置，第六设定位置为叉杆85接触到料拖上表面，板材下料机构将板材放置于料拖上。重复上述全部步骤，直至所有的板材均加工完成。

值得说明的是，上料装置还可以通过板材抓料机构抓取毛坯板材来给凹型运载机构上料，操作形式灵活，应用更广。

并且，本发明提供的板材上下料系统还提供了多种工作模式，具体如下：

工作模式1、第二行走传动组件无法运行，板材上料机构正常时，可以将凹型运载机构移动至板材上料机构的下方，从而实现上料过程。

工作模式2、第二行走传动组件和板材上料机构均无法运行，凹型运载机构和板材下料机构运行正常时。人工干预将板材上料机构处于收缩状态。将凹型运载机构移动到加工工位的上方。实现人工上料，板材下料机构下料的功能。

工作模式3、第一行走传动组件无法运行时，板材抓料机构从凹型运载机构上方抓料，实现上料功能，人工下料。诸如上述工作模式情况，不依次陈述。

双层轨道的形式决定其多样化功能特点，动作组合形式多样，占用空间少。本发明的板材上下料系统可以搭配料库系统，具有的高柔性，高精度的特点，同时实现物料的仓储功能。

另外，本发明还提供下述的优选方案：

A1、一种板材上下料系统，其中，所述叉杆包括方管和成对设置的侧板，所述方管的第一端与所述运动横杆垂直连接；

所述侧板设置于所述方管的相对的两个侧面上，所述侧板的上边缘与所述方管的上表面处于同一水平面内，所述侧板的第二端伸出于所述方管的第二端；

所述叉杆包括滚轮，所述滚轮设置于成对设置的所述侧板之间，所述滚轮位于所述侧板的第二端，所述滚轮的旋转轴线与所述侧板垂直，滚轮的顶端不高于所述侧板的顶端；

所述叉杆还包括传动件，所述传动件包括前滚轮、后滚轮、同步带以及固定件，所述前滚轮、所述后滚轮以及所述固定件设置于所述方管上，所述同步带套设于所述前滚轮和后滚轮上，所述同步带为开口同步带，所述开口同步带的接口端与所述固定件连接。

其中，叉杆85包括方管855和成对设置的侧板852，方管855的第一端与运动横杆垂直连接。侧板852设置于方管855的相对的两个侧面上，侧板852的上边缘与方管855的上表面处于同一水平面内，避免侧板852的上边缘与板材接触而划伤板材表面，侧板852的第二端伸出于方管855的第二端。叉杆85还包括滚轮851，滚轮851设置于成对设置的侧板852之间，滚轮851位于侧板852的第二端，滚轮851的旋转轴线与侧板852垂直，滚轮851的顶端不高于侧板852的顶端，避免在叉杆85将板材托起时，钢板与滚轮851直接接触。叉杆85还包括传动件，传动件安装在方管855上，传动件包括前滚轮854和后滚轮856以及套设在前滚轮854和后滚轮856上的同步带853。同步带853为开口同步带853，开口同步带853的接口端固定连接在固定件上，固定件固定连接在下料机架上。

工作原理为：使用下料装置将板材叉起后卸料时，第一运动横杆和第二运动横杆在动力单元的控制下相背运动，开口同步带853的接口端与下料机架上的固定件固定连接，开口同步带853转动过程中逐步与板材脱离，实现板材的卸料，有效避免对板材造成损伤；在板材的重力作用下，随着板材卸载的进行，当叉杆85倾斜变形时，通过前置滚轮851，将原来叉杆85前端与工位上的下料平台的滑动摩擦变为滚动摩擦，一方面防止对工作台或者料台划伤，另一方面也对叉杆85的动力系统进行保护。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种板材上下料系统，其特征在于，所述板材上下料系统包括控制器、框架装置、上料装置以及下料装置；

所述下料装置和所述上料装置均设置于所述框架装置上；

所述框架装置上设置有叠置的第一轨道机构和第二轨道机构，所述第一轨道机构所在的平面和所述第二轨道机构所在的平面相互平行；

所述下料装置包括凹型运载机构、板材下料机构以及第一升降机构，所述凹型运载机构与所述第一轨道机构滑动连接，所述板材下料机构通过所述第一升降机构与所述凹型运载机构连接；所述凹型运载机构包括凹型机架、设置于所述凹型机架内的第一行走传动组件以及设置于所述凹型机架上的用于放置板材的仓储托盘，所述第一行走传动组件能够带动所述凹型运载机构沿所述第一轨道机构移动，所述板材下料机构、所述第一升降机构以及所述第一行走传动组件均与所述控制器连接；

所述上料装置包括平板运载机构、板材抓料机构以及第二升降机构，所述平板运载机构与所述第二轨道机构滑动连接，所述板材抓料机构通过所述第二升降机构与所述平板运载机构连接，所述上料装置能够沿所述第二轨道机构移动至所述仓储托盘的上方，所述平板运载机构、所述板材抓料机构以及所述第二升降机构均与所述控制器连接。

2.如权利要求1所述的板材上下料系统，其特征在于，所述框架装置包括横梁机构和多个立柱；

所述立柱的一端与地面垂直连接，所述立柱的另一端与所述横梁机构垂直连接；

所述横梁机构包括成对设置的第一横梁组件和第二横梁组件，所述第一横梁组件和所述第二横梁组件均包括多个第一轨道梁、多个第二轨道梁以及多个调整组件，所述第一轨道梁的长度小于所述第二轨道梁的长度，所述第一轨道梁通过所述调整组件与所述第二轨道梁连接；

所述立柱与所述横梁机构的连接点位于相邻的所述第一轨道梁与所述第二轨道梁的连接处，或者，所述立柱与所述横梁机构的连接点位于相邻的两个所述第二轨道梁的连接处。

3.如权利要求1所述的板材上下料系统，其特征在于，所述第一轨道机构和所述第二轨道机构均包括叠置的凸型导轨和齿条，所述凸型导轨的凸出端面朝上，所述齿条的齿顶朝下；

所述凹型运载机构和所述平板运载机构均通过凹型轮与所述凸型导轨滑动连接。

4.如权利要求3所述的板材上下料系统，其特征在于，所述平板运载机构包括平板框架以及设置于所述平板框架内的第二行走传动组件；

所述第一行走传动组件和所述第二行走传动组件均包括传动电机、传动减速机以及成对的传动单元，所述传动电机的输出轴与所述传动减速机的输入轴连接，所述传动单元的输入端均与所述传动减速机的输出轴通过传动轴连接，所述传动单元的输出端通过齿轮与所述齿条啮合，所述传动电机与所述控制器连接。

5.如权利要求1-4中任一项所述的板材上下料系统，其特征在于，所述第一升降机构和所述第二升降机构均包括升降电机、升降减速机以及多个升降单元，所述升降电机与所述控制器连接；

所述升降电机的输出轴与所述升降减速机的输入轴连接，多个所述升降单元均通过传动轴与所述升降减速机的输出轴连接；

所述升降单元均包括回转链条和成对的升降链条，所述回转链条套设在一对链轮上形成闭环旋转回路，一对链轮的其中一个链轮与所述升降减速机的输出轴连接，成对的所述升降链条的一端分别绕过一组链轮后与所述回转链条连接。

6.如权利要求5所述的板材上下料系统，其特征在于，所述第一升降机构还包括多个第一升降稳定单元，所述第一升降稳定单元包括第一力臂和第二力臂，所述第一力臂的一端与所述第二力臂的一端转动连接，所述第一力臂的另一端与所述凹型机架连接，所述第二力臂的另一端与所述板材下料机构连接；

所述第二升降机构还包括多个第二升降稳定单元，所述第二升降稳定单元包括第三力臂和第四力臂，所述第三力臂的一端与所述第四力臂的一端转动连接，所述第三力臂的另一端与所述平板运载机构连接，所述第四力臂的另一端与所述板材抓料机构连接。

7.如权利要求5所述的板材上下料系统，其特征在于，所述板材抓料机构包括抓料机架、真空泵、真空罐、横杆以及多个真空吸盘；

所述真空泵、所述真空罐以及所述横杆均设置于所述抓料机架上，所述真空吸盘设置于所述横杆上，所述真空罐与所述真空泵连接，所述真空吸盘与所述真空罐连接；

所述真空吸盘上设置有阀门，所述阀门与所述控制器连接；

所述抓料机架与所述升降单元的所述升降链条的另一端连接。

8.如权利要求7所述的板材上下料系统，其特征在于，所述上料装置还包括板材厚度测量装置和板材分离装置，所述板材厚度测量装置和所述板材分离装置均设置于所述抓料机架上；

所述板材分离装置包括掀角机构和吹气机构，所述掀角机构能够吸附并抬起板材的一角，所述吹气机构包括吹气嘴，所述吹气嘴与所述掀角机构匹配设置，所述吹气嘴吹出的气体能够沿着板材抬起的一角进入板材内部分离粘连的两块板材，所述吹气机构与压缩气体气源连接；

所述板材厚度测量装置、所述掀角机构以及所述吹气机构均与所述控制器连接。

9.如权利要求5所述的板材上下料系统，其特征在于，所述板材下料机构包括下料机架、动力单元、运动横杆和叉杆，所述叉杆设置于所述运动横杆上，所述动力单元与所述控制器连接；

所述动力单元设置于所述下料机架上，所述下料机架与所述升降单元的所述升降链条的另一端连接；

所述运动横杆与所述下料机架滑动连接，所述运动横杆与所述动力单元连接，所述运动横杆能够在所述动力单元的控制下相向运动或相背运动。

10.如权利要求9所述的板材上下料系统，其特征在于，所述叉杆包括方管和成对设置的侧板，所述方管的第一端与所述运动横杆垂直连接；

所述侧板设置于所述方管的相对的两个侧面上，所述侧板的上边缘与所述方管的上表面处于同一水平面内，所述侧板的第二端伸出于所述方管的第二端；

所述叉杆包括滚轮，所述滚轮设置于成对设置的所述侧板之间，所述滚轮位于所述侧板的第二端，所述滚轮的旋转轴线与所述侧板垂直，滚轮的顶端不高于所述侧板的顶端；

所述叉杆还包括传动件，所述传动件包括前滚轮、后滚轮、同步带以及固定件，所述前滚轮、所述后滚轮以及所述固定件设置于所述方管上，所述同步带套设于所述前滚轮和后滚轮上，所述同步带为开口同步带，所述开口同步带的接口端与所述固定件连接。

11.一种板材上下料控制方法，基于如权利要求1-10中任一项所述的板材上下料系统进行实施，其特征在于，所述板材上下料控制方法包括以下步骤：

S1、所述平板运载机构将所述板材抓料机构上升至最高位置，所述平板运载机构移动到所述凹型运载机构的上方，所述平板运载机构将所述板材抓料机构下放至第一设定位置，所述板材抓料机构抓取待加工的板材；

S2、所述板材抓料机构上升至第二设定位置，所述平板运载机构移动到加工工位上方，所述板材抓料机构下降并把待加工的板材放置于所述加工工位上；

S3、多次重复步骤S1至步骤S2后，所述板材抓料机构上升至最高位置；

S4、待板材全部加工完成后，所述凹型运载机构移动至所述加工工位上方，所述板材下料机构下降到第三设定位置，所述板材下料机构插取完成加工的板材后上升至第四设定位置；

S5、所述凹型运载机构移动至第五设定位置，所述板材下料机构下降至第六设定位置后将板材放置于所述第六设定位置上；

S6、重复步骤S3至步骤S5。

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