CN113118899A - 一种用于立式双端面磨床的全自动上下料设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,包括平移轨道,沿平移轨道移动的存料、备料系统、移载机、同步上料机构、立式磨床、下料系统。本发明结构合理,其自动化程度和工作效率高,可降低人工成本,减轻工人劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于磨床的上下料设备,具体涉及一种用于立式双端面磨床的全自动上下料设备。
背景技术
当前玻璃薄片类零件的表面磨削加工,比如手机、手表的玻璃面板,蓝宝石面板等等的表面加工,一般采用双端面立磨加工。由于该类件的生产量大、单个加工时间短,工人的上下料频次极高,劳动强度大,且一台磨床需2~3个工人全程在岗,人工成本高、效率低下。因此,众多的企业都希望能自动上下料。目前双端面立磨加工玻璃类薄片工件上下料基本上还是人工。如果采用机器人配吸盘方式将工件直接放入,由于工艺要求,立式磨床的送料盘是不间断转动的,待加工的产品必须源源不断的精准放到送料盘的送料口中,设备才能高效磨削,但是,目前主流的机器人的放置速度很难与送料盘的速度匹配。要实现机器人上料采取的办法一种是将送料盘的转速降低,或者间歇运转,这样加工效率又大大降低了;另一种就是采用视觉识别送料口位置,利用算法调动机器人主动跟随送料盘的运转速度,并且适当超前放料,才有可能达到精准放置到送料口的目的。这样一来,造价成本上升,程序编制困难,适应性不强。
发明内容
本发明的目的是提供一种性价比好、适应性强、生产效率高的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备。
实现本发明目的的技术方案是:
本发明提供的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,包括平移轨道,沿平移轨道移动的存料、备料系统、移载机、同步上料机构、立式磨床、下料系统;
所述存料、备料系统包括沿平移轨道运动的机架、存放待加工工件的存料机构、对待加工工件位置进行校正的校正装置、将存料机构中的待加工工件拾取放到校正装置的机器人,存料机构、机器人和校正装置均安装在机架上;
所述移载机包括将校正装置上的待加工工件送到同步上料机构的移载吸盘组;
所述同步上料机构包括同心安装相互配合的同步器和送料盘,同步器通过随动控制器与转动的送料盘间歇式连接和分离;连接时,同步器与送料盘同步转动且将由移载吸盘组送过来的待加工工件送入送料盘的送料口,分离时,同步器回转至初始位置接收待加工工件,送料盘通过送料口再将待加工工件送入立式磨床;
所述下料系统用于从立式磨床收集和整理加工好的工件。
所述平移轨道包括钢结构底座、设在钢结构底座上面的直线导轨副、设在钢结构底座端部的锁紧机构。
所述存料机构包括两套通过顶部敞开的“U”型槽存放待加工工件的存料盒、将存料盒中待加工工件顶出的托板机构和将存料盒顶部的待加工工件水平推走的推板机构、将两套存料盒、托板机构和推板机构交替换位的换位机构。
所述托板机构包括设在换位机构上的模组、设在模组上且与存料盒“U”型槽配合将待加工工件顶出的托板、驱动托板上下运动的伺服电机。
所述推板机构设有开口与存料盒的“U”型槽顶部对应,包括与开口配合将存料盒上“U”型槽顶部的待加工工件水平推走到中转区的推板、驱动推板运动的推板气缸。
所述换位机构包括固定在机架上的换位机构基座、通过轴承安装在换位机构基座上的换位机构动体、安装在换位机构基座上的换位摆动气缸,换位机构动体通过联轴器与换位摆动气缸连接,两套存料盒、托板机构和推板机构安装在换位机构动体上。
所述换位机构的换位机构动体上设有存盒腔,存料盒活动安放在存盒腔内,存料盒设置有把手,存盒腔的上下部分别设有用于固定存料盒的锁紧装置,存料盒在其上部设置有带弹簧的上活动门扣,中部设置有机械式中活动门扣。
所述校正装置包括底板、设在底板相邻两侧边的校正板、设在底板另外相邻两侧边的“L”型固定挡边、驱动校正板的校正气缸。
所述同步器上设有可与送料盘的送料口对应的上料口,上料口上设有将上料口打开和关闭的释放机构,同步器将待加工工件送入送料盘的送料口时,释放机构打开,同步器回转时,释放机构关闭;所述同步器包括通过中心支座安装在送料盘中心可转动的扇形支架,固定在中心支座上的摆动气缸、设在摆动气缸的摆动杆上与扇形支架配合的电磁铁,所述随动控制器设在扇形支架上,扇形支架的底部设有上料盘,所述上料口和释放机构设在上料盘上;所述释放机构包括位于上料口下面的挡板和与挡板连接的气缸;所述随动控制器包括随动气缸、与随动气缸连接的随动插销,随动插销与送料盘上的定位座相配合,随动插销可以由随动气缸控制上下运动,插进送料盘上的定位座后即可以使得同步器与送料盘连接随送料盘转动;所述送料盘上设有一圈可与上料盘上的上料口对应的送料口。
所述下料系统包括下料输送带、下料机器人、集料盒、翻转机构、升降机构、下料系统机架;下料输送带与立式磨床的下料出口导料板衔接,下料机器人安装在下料系统机架上;翻转机构包括翻转气缸、翻转座,升降机构包括下料直线导轨副、齿轮齿条副、下料伺服电机,集料盒上设有隔板,底部设有漏液口,方便残留的磨削液的收集;集料盒安装在翻转机构的翻转座上,翻转座通过铰轴安装在升降机构的下料直线导轨副上,翻转气缸安装在下料直线导轨副上与翻转座铰接,下料机器人,翻转机构和升降机构都安装在下料系统机架上。
有益效果:
本发明使得手机玻璃面板、手表面板等玻璃薄片类工件磨削工艺实现了自动化生产,解放了劳动力,不需要专人看守设备,只需人员转运工件,一个人可以照看多台磨床,具有良好的性价比,且具有一定的通用性,通过更换上料盘、送料盘、以及中转储存装置,可适用于多种规格尺寸的玻璃薄片类零件上下料。
本发明结构合理,其自动化程度和工作效率高,可降低人工成本,减轻工人劳动强度。
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
附图说明
图1是本发明的组成示意图。
图2是本发明中平移轨道的示意图。
图3是本发明中存料、备料系统的示意图。
图4是存料、备料系统中存料机构的示意图。
图5是存料机构中存料盒和存盒腔的示意图。
图6是存料盒的示意图。
图7是存料、备料系统中SCARA机器人的示意图。
图8是存料、备料系统中校正装置的示意图。
图9是本发明中移载机的示意图。
图10是本发明中同步上料机构的示意图。
图11是同步上料机构中同步器上面的示意图。
图12是同步上料机构中同步器下面的示意图。
图13是同步器中随动控制器的示意图。
图14是本发明中立式磨床的示意图。
图15是本发明中下料系统的示意图。
图16是下料系统中翻转机构和升降机构的示意图。
图17是下料系统中集料盒的示意图。
具体实施方式
见图1,本发明提供的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,包括平移轨道1,沿平移轨道1移动的存料、备料系统2、移载机3、同步上料机构4、立式磨床5、下料系统6。
见图2,所述平移轨道1包括钢结构底座101、设在钢结构底座101上面的直线导轨副102、设在钢结构底座101端部的锁紧机构103。平移轨道1主要的作用是为了方便更换立式磨床的砂轮、更换送料盘或机床维修。当需要进行更换或者维修作业时,松开锁紧机构103,推动存料、备料系统2沿着直线导轨副102移动到左端,敞开前部进行作业。处理完成后,将存料、备料系统2沿着直线导轨副102推动到右边,紧固锁紧机构103。
见图3,所述存料、备料系统2包括存料机构201、SCARA机器人202、校正装置203和机架204。存料机构201,就是将待加工的工件存放在该机构中,并且,存料机构201还承当一部分送料的功能,每次,将工件送到中转区。中转区的工件,由SCARA机器人202拾取放到校正装置203中,SCARA机器人202夹爪部分安装有真空吸盘,能够牢牢拾取工件。校正装置203,将SCARA机器人202送过来的工件,进行位置校正,方便下一道工序准确操作。机架204安装在平移轨道1中直线导轨副102的滑车上,因此,机架204整体可以在轨道上左右运动。
见图4——图6,所述存料机构201包括存料盒、托板机构、推板机构、换位机构、基座;存料盒、托板机构、推板机构分别分为左右存料盒2011、2011′、左右托板机构2012、2012′和左右推板机构2013、2013′,左右存料盒2011、2011′,每个存料盒相当于一个抽屉,分别安放在左存盒腔2014和右存盒腔2014′中,左右存盒腔2014、2014′固定在换位机构动体2019上,左右存料盒2011、2011′是活动体,可以分别从左右存盒腔2014、2014′中抽出,每个存料盒设有顶部敞开的“U”型槽20115,下部便于托板通过此“U”型槽20115托起工件,顶部的敞口便于工件被顶出。
见图4,左右托板机构2012、2012′的结构相同,左托板机构2012由左伺服电机2015、左模组和左托板组成,右托板机构2012′由右伺服电机2015′、右模组、右托板组成,左右模组安装在换位机构动体2019上,左右托板分别安装在垂直的左右模组的滑台上,左右伺服电机2015、2015′分别安装在左右模组顶端。左右伺服电机2015、2015′均通过联轴器分别和左右模组的丝杆相连,当伺服电机驱动模组的丝杆,带动滑台上升下降,从而带动托板上升下降。左右托板分别处于对应的左右存料盒2011、2011′的“U”型槽20115底部,托板上叠放工件,通过托板上升下降,带动工件上升下降。
见图4,左右存料盒2011、2011′的顶部还分别安装有左右推板机构,左右推板机构均设有开口a与左右存料盒的“U”型槽顶部对应,左推板机构包括与开口a配合的左推板2013和驱动左推板2013运动的左推板气缸20131,右推板机构包括开口a配合的右推板2013′和驱动右推板2013′运动的右推板气缸20131′,推板因此可以前后运动。推板每次运动一次,可以在推板机构的开口a处将存料盒上“U”型槽顶部的一片待加工工件水平推走到中转区(分为左中转区2016和右中转区2016′)。中转区的工件,会被SCARA机器人202取走。每次推板推走一片待加工工件,伺服电机驱动模组的丝杆,带动滑台运动,从而带动托板上升一片待加工工件厚度的高度,顶出一片待加工工件到待推位置,使得推板可以推动。如此循环,推板机构就不断将待加工工件推到中转区。
见图4——图6,左右存料盒2011、2011′均设置有把手20112,方便搬运;左存盒腔2014和右存盒腔2014′的上下部还分别设有上锁紧装置20111和下锁紧装置20111′,主要是方便存料盒安放到存盒腔中的可靠性,使其不容易脱落和错位;左右存料盒2011、2011′均在其上部还设置有带弹簧的上活动门扣20114,能够自动锁住上门;中部设置有机械式中活动门扣20113,主要是为了装填工件的便利性,以及使得装填后工件不容易掉落。
见图4,换位机构包括固定在机架204上的换位机构基座2018、通过轴承安装在换位机构基座2018上的换位机构动体2019、安装在换位机构基座2018上的换位摆动气缸2017,换位机构动体2019通过联轴器与换位摆动气缸2017连接,换位摆动气缸2017的摆动换位角度为180度,整个换位机构可以在换位机构基座2018上旋转。当左存料盒2011所有的工件加工完了,整套系统的控制中心,PLC发出命令,控制换位机构下方的换位摆动气缸2017旋转180度,从而使得整个换位机构旋转180度,使得右存料盒2011′旋转到工作位置。然后,右存料盒2011′的右托板机构2012′、右推板机构2013′,各司其职,将所有的工件处理完。
已经处理完工件空了的存料盒,由人工取下,人工装填工件到存料盒中,安装完毕,又将存料盒推入存盒腔中,等待下一个循环。
见图7,SCARA机器人202,该机器人臂端安装有吸盘2021,负责将工件从中转区放置到校正装置203上,机器人臂展600mm,提升高度200mm,负重5kg。
见图8,校正装置203由三个校正台组成,每个校正台都是独立的,校正台由底板2032、设在底板2032相邻两侧边的校正板2033、设在底板2032另外相邻两侧边的“L”型固定挡边2035、驱动校正板2033的校正气缸2034组成。为了减少工件底面与校正台底板2032形成真空的概率,底板2032采用了开槽结构2031,以便工件拾取;“L”型固定挡边2035及2个校正板2033,便于工件校正,保证工件的定位准确。
当SCARA机器人202拾取工件到校正台前,由于前道工序的工件位置不是很精确,工件拾取到校正台后放置在底板2032上,校正气缸2034动作,带动校正板2033推动工件靠近“L”型固定挡边2035,当工件两边紧贴“L”型固定挡边2035后,位置就确定下来了,从而达到工件校正定位的目的。
见图9,移载机3主要由纵向无杆气缸301、垂直导轨气缸302、移载吸盘组303、移载吸盘座304和移载安装座305组成。主要是将校正装置203上的待加工工件,一次性吸住送到同步上料机构4的上料盘。
见图10——图13,同步上料机构4包括同心安装的同步器401和送料盘402,同步器401包括安装在送料盘中心的中心支座4018、可转动设在中心支座4018上的扇形支架4014,固定在中心支座4018顶部的摆动气缸4017、设在摆动气缸4017的摆动杆上与扇形支架4014一个直边4015′配合的电磁铁4019,扇形支架4014的另一个直边4015上设有随动控制器4016,扇形支架4014的底部设有上料盘4011,上料盘4011上设有三个上料口4012,扇形支架4014上设有与三个上料口4012对应的释放机构4013;释放机构4013包括位于上料口4012下面的挡板40132和与挡板40132连接的手指气缸40131;随动控制器4016包括随动气缸40161、与随动气缸40161连接的随动插销40162,随动插销40162与送料盘402上的定位座4022相配合,随动插销40162可以由随动气缸40161控制上下运动,插进送料盘402上的定位座4022后即可以使得同步器401与送料盘402连接随送料盘402转动;送料盘402上设有一圈可与上料盘4011上的上料口4012对应的送料口4021,定位座4022设在送料盘402的中部。
上料过程开始前,见图10,送料盘402由磨床控制系统控制按照设定的转速不断匀速旋转,同步器401的随动控制器4016初始状态时,随动插销40162处于缩回状态,与送料盘402上的定位座4022脱离;同步器401上的摆动气缸4017处于上料初始位置,电磁铁4019处于通电状态,将同步器401扇形支架4014的直边4015′牢牢吸住,给同步器401强劲的约束力;此时,释放机构4013的手指气缸40131处于收拢状态,挡板 40131正好从下面挡住上料盘4011的上料口4012,整个上料机构处于静止状态,上料盘4011上的三个上料口4012位置坐标固定。
上料开始,移载机3每次将三个待加工工件一同平移到上料盘4011的三个上料口4012上方,到位后释放,三个待加工工件正好掉落在三个上料口4012中,由于底下有挡板40131正好挡住待加工工件,使得其不掉落。到位后,同步器401的电磁铁4019断电,失去吸力,使得同步器401的扇形支架4014自由。随动控制器4016的随动气缸40161驱动随动插销40162向下伸出,随着送料盘402转动,送料盘402上的定位座4022会碰到随动插销40162,从而带着同步器401与送料盘402一起同步转动,此时,上料口4012的下方,隔着挡板 40131,下方就正好是送料盘402上的三个送料口4021。同步器401上释放机构4013的手指气缸40131动作,使得挡板40131打开,待加工工件从上料口4012掉落在送料盘402的送料口4021,完成同步上料。送料盘402继续转动,带着待加工工件进入立式磨床5完成加工。
上述上料完成后,随动控制器4016的随动气缸40161驱动随动插销40162向上缩回,手指气缸40131带动挡板40131动作,又挡在上料口4012的下方。同步器401上的电磁铁4019通电,摆动气缸4017动作并复位,于是摆动气缸4017带着电磁铁409吸着扇形支架4014使上料盘4011回到了初始位置,如此循环,周而复始,实现自动同步上料。
见图14,立式磨床5一般对待加工工件的端面进行磨削加工,可以对上下两平行端面同时加工,效率比较高。立式磨床5对送料盘402送来的待加工工件进行加工后,通过下料出口导料板501将工件送至下料系统6。
见图15——图17,下料系统6包括下料输送带601、下料SCARA机器人602、集料盒603、翻转机构604、升降机构605、下料系统机架606;下料输送带601与立式磨床5的下料出口导料板501衔接,下料SCARA机器人602安装在下料系统机架606上,手臂可以覆盖下料输送带601末端区域;翻转机构604包括翻转气缸6041、翻转座6043,升降机构605包括下料直线导轨副6051、齿轮齿条副6052、下料伺服电机6053,集料盒603上设有隔板6031,底部设有漏液口6032,方便残留的磨削液的收集;集料盒603安装在翻转机构604的翻转座6043上,翻转座6043通过铰轴6042安装在升降机构605的下料直线导轨副6051上,翻转气缸6041安装在下料直线导轨副6051上与翻转座6043铰接,下料SCARA机器人602,翻转机构604和升降机构605都安装在下料系统机架606上。
当开始下料时,滑落的工件,一片一片滑落到下料输送带601上,下料输送带601将工件输送到末端,方便下料SCARA机器人602拾取。下料输送带601设计成可以左右移动,方便更换砂轮、更换送料盘或机床维修时留出维修空间。正常生产状态时,下料输送带601处于左极限位,有限位装置锁定。更换砂轮、更换送料盘或机床维修时,松开限位装置,使得下料输送带601处于右极限位。工件输送到下料输送带601末端后,下料SCARA机器人602上安装有视觉检测装置,能够分辨工件位置,引导下料SCARA机器人602吸取工件,移送到成品集料盒603。成品集料盒603工件装满一层后,升降机构605驱动成品集料盒603下降一层的高度,方便机器人取放工件。升降机构605的下料伺服电机6053通过齿轮齿条副6052驱动翻转机构604在下料直线导轨副6051的导向下上下运动。
下料系统5配有两套集料盒603,相应配套有两套翻转机构604、两套升降机构605;当一个集料盒603装满后,机器人自动切换到另一个集料盒603下料。装满工件的集料盒603,在翻转机构604的作用下翻转成水平状态,方便人工将装满工件的集料盒603取走,更换一个空的集料盒603;更换完成后,翻转机构604将集料盒603翻转90度,成初始状态。
本发明的工作流程
人工首先将工件放到存料机构201的存料盒中,每个存料盒可装工件约600片,3秒钟上料一片,可以供料30分钟左右,一台设备配置有两个存料盒,因此人工可以在一个小时左右上一次料;平均更换一个存料盒的时间不超过1分钟,因此一人可看守多台机床。
存料机构201里的工件——玻璃面板薄片,由托板托住。托板由伺服电机驱动,顶部的推板每次推走一片工件到中转区,伺服电机驱动托板上升一个工件的厚度。SCARA机器人202在中转区拾取工件,放置到定位校正装置203,校正装置203共有三个,可以校正三片工件。当三片工件全部校正后,安置于校正装置203上方的移载机3就会整体吸住三片工件,一次性移载到同步上料机构4,完成后,移载机3复位,等待下一次工作。
工件放到同步上料机构4以后,在同步器401和送料盘402和配合下,送料盘402将工件带入立式磨床5中磨削加工,加工完成后,一片一片的产品从下料出口导料板501滑落至下料输送带601,下料SCARA机器人602在视觉系统的引导下将工件拾取,轮流放置到两个集料盒603,每次收集一片后,升降机构605使得集料盒603下降一片的高度,直到收集满。一个收集盒603收集满后,自动更换另一个收集盒603收集。收满了的那个收集盒603,翻转机构604将其翻转90度,到水平位置,方便人工取出集料盒603,更换一个空的集料盒603,完成一个完整的上下料流程。
Claims (10)
1.一种用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是包括平移轨道,沿平移轨道移动的存料、备料系统、移载机、同步上料机构、立式磨床、下料系统;
所述存料、备料系统包括沿平移轨道运动的机架、存放待加工工件的存料机构、对待加工工件位置进行校正的校正装置、将存料机构中的待加工工件拾取放到校正装置的机器人,存料机构、机器人和校正装置均安装在机架上;
所述移载机包括将校正装置上的待加工工件送到同步上料机构的移载吸盘组;
所述同步上料机构包括同心安装相互配合的同步器和送料盘,同步器通过随动控制器与转动的送料盘间歇式连接和分离;连接时,同步器与送料盘同步转动且将由移载吸盘组送过来的待加工工件送入送料盘的送料口,分离时,同步器回转至初始位置接收待加工工件,送料盘通过送料口再将待加工工件送入立式磨床;
所述下料系统用于从立式磨床收集和整理加工好的工件。
2.根据权利要求1所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述平移轨道包括钢结构底座、设在钢结构底座上面的直线导轨副、设在钢结构底座端部的锁紧机构。
3.根据权利要求1所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述存料机构包括两套通过顶部敞开的“U”型槽存放待加工工件的存料盒、将存料盒中待加工工件顶出的托板机构和将存料盒顶部的待加工工件水平推走的推板机构、将两套存料盒、托板机构和推板机构交替换位的换位机构。
4.根据权利要求3所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述托板机构包括设在换位机构上的模组、设在模组上且与存料盒“U”型槽配合将待加工工件顶出的托板、驱动托板上下运动的伺服电机。
5.根据权利要求3或4所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述推板机构设有开口与存料盒的“U”型槽顶部对应,包括与开口配合将存料盒上“U”型槽顶部的待加工工件水平推走到中转区的推板、驱动推板运动的推板气缸。
6.根据权利要求5所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述换位机构包括固定在机架上的换位机构基座、通过轴承安装在换位机构基座上的换位机构动体、安装在换位机构基座上的换位摆动气缸,换位机构动体通过联轴器与换位摆动气缸连接,两套存料盒、托板机构和推板机构安装在换位机构动体上。
7.根据权利要求6所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述换位机构的换位机构动体上设有存盒腔,存料盒活动安放在存盒腔内,存料盒设置有把手,存盒腔的上下部分别设有用于固定存料盒的锁紧装置,存料盒在其上部设置有带弹簧的上活动门扣,中部设置有机械式中活动门扣。
8.根据权利要求1所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述校正装置包括底板、设在底板相邻两侧边的校正板、设在底板另外相邻两侧边的“L”型固定挡边、驱动校正板的校正气缸。
9.根据权利要求1所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述同步器上设有可与送料盘的送料口对应的上料口,上料口上设有将上料口打开和关闭的释放机构,同步器将待加工工件送入送料盘的送料口时,释放机构打开,同步器回转时,释放机构关闭;所述同步器包括通过中心支座安装在送料盘中心可转动的扇形支架,固定在中心支座上的摆动气缸、设在摆动气缸的摆动杆上与扇形支架配合的电磁铁,所述随动控制器设在扇形支架上,扇形支架的底部设有上料盘,所述上料口和释放机构设在上料盘上;所述释放机构包括位于上料口下面的挡板和与挡板连接的气缸;所述随动控制器包括随动气缸、与随动气缸连接的随动插销,随动插销与送料盘上的定位座相配合,随动插销可以由随动气缸控制上下运动,插进送料盘上的定位座后即可以使得同步器与送料盘连接随送料盘转动;所述送料盘上设有一圈可与上料盘上的上料口对应的送料口。
10.根据权利要求1所述的用于立式双端面磨床的全自动上下料设备,其特征是所述下料系统包括下料输送带、下料机器人、集料盒、翻转机构、升降机构、下料系统机架;下料输送带与立式磨床的下料出口导料板衔接,下料机器人安装在下料系统机架上;翻转机构包括翻转气缸、翻转座,升降机构包括下料直线导轨副、齿轮齿条副、下料伺服电机,集料盒上设有隔板,底部设有漏液口,方便残留的磨削液的收集;集料盒安装在翻转机构的翻转座上,翻转座通过铰轴安装在升降机构的下料直线导轨副上,翻转气缸安装在下料直线导轨副上与翻转座铰接,下料机器人,翻转机构和升降机构都安装在下料系统机架上。
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