CN113231875A - 一种数控车床自动上下料装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数控车床自动上下料装置，包括机架、振动料盘、直线料盘、分料器、机械手及控制器，直线料盘用于将振动料盘运来的物料运输到分料器，所述分料器用于检测和/或旋转物料，所述机械手用于将物料从分料器的出料端运输至车床，所述控制器与振动料盘、直线料盘、分料器及机械手电性连接。本发明所述的上下料装置能够改变数控车床传统的操作模式，实现自动上下料，减少工人的工作量，且一人可以轻松开多台设备，能够优化加工过程抽检模式，提高单位时间生产率，降低安全风险，确保产品稳定质量。

Description

一种数控车床自动上下料装置

技术领域

本发明属于紧固件加工领域，尤其是涉及一种数控车床自动上下料装置。

背景技术

数字化、网络化和智能化已经成为制造业发展的重要特征，打造智能化的产业体系，实现生产效率提升，是制造企业未来发展的主要方向。制造企业为螺栓生产线设备自动化进行了有益探索，以寻求更经济、更实用，并且可行性最高的生产模式。

以往数控车床加工螺栓是需要人工通过手拿毛坯件放入弹簧夹头，然后工人启动数控车床，产品完成车削，车削结束后工人再通过手拿的方式进行产品下料，接着再重复以上过程。人工操作上下料时间需要3s，但是操作人员要一直进行较高强度的上下料作业，存在一定的安全风险，且一人最多只可操作一台或者两台。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种数控车床自动上下料装置，以降低操作人员劳动强度，实现自动化上下料，提高生产效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种数控车床自动上下料装置，包括机架、振动料盘、直线料盘、分料器、机械手及控制器，所述振动料盘、直线料盘、分料器及机械手均设于机架上，

所述直线料盘的进料端与振动料盘的出料端连通，直线料盘用于将振动料盘运来的物料运输到分料器，

所述分料器用于检测和/或旋转物料，所述机械手用于将物料从分料器的出料端运输至车床，

所述控制器与振动料盘、直线料盘、分料器及机械手电性连接；优选地，所述控制器为PLC；进一步优选地，所述PLC型号为FX3U-48MT或FX2N-32ER。

进一步地，所述分料器包括：

受料组件，所述受料组件用于在第一工位接收自直线料盘落下的物料，并将物料运输至第二工位；

夹持组件，所述夹持组件用于在第二工位将物料顶起并使物料保持竖直；

检测组件，所述检测组件用于检测在第三工位是否有物料和/或在第三工位检测物料参数；

运输组件，所述运输组件用于将物料从第二工位运输到第三工位；

优选地，所述物料参数包括物料的长度。

进一步地，所述受料组件包括受料支架，所述受料支架设于机架上；

分料气缸，所述分料气缸的固定端与受料支架可拆卸连接；

受料托盘，所述受料托盘与分料气缸的输出端固接，受料托盘上设有定位孔，物料的下端向下穿过所述定位孔，物料的上端架设于受料托盘上；

优选地，所述受料支架上设有第一传感器，所述第一传感器用于检测受料托盘上是否有物料，第一传感器与控制器电性连接。

进一步地，所述夹持组件包括夹持支架，所述夹持支架设于机架上；

顶升气缸，所述顶升气缸的固定端与夹持支架可拆卸连接；

顶升托板，所述顶升托板与顶升气缸的输出端固接；

夹持气缸卡爪，所述夹持气缸卡爪的固定端与顶升托板固接。

进一步地，所述检测组件包括检测支架，所述检测支架设于机架上，检测支架上设有检测孔及出料孔；

第二传感器，所述第二传感器设于检测支架上，第二传感器用于感应物料是否插入检测孔或出料孔内；

第三传感器，所述第三传感器设于检测孔下方的检测支架上，第三传感器用于在物料插入检测孔时检测物料参数。

进一步地，所述运输组件包括水平导轨，所述水平导轨设于所述机架上；

水平直线马达，所述水平直线马达设于水平导轨一端；

水平滑台，所述水平滑台与水平直线马达的输出端固接，水平滑台在水平直线马达带动下沿水平导轨滑动；

竖直导轨，所述竖直导轨固设于水平滑台上；

竖直直线马达，所述竖直直线马达设于竖直导轨一端；

竖直滑台，所述竖直滑台与竖直直线马达的输出端固接，竖直滑台在竖直直线马达带动下沿竖直导轨滑动；

平推气缸，所述平推气缸的固定端与竖直滑台固接；

取料气缸卡爪，所述取料气缸卡爪的固定端与平推气缸的输出端固接；

优选地，所述竖直滑台与平推气缸之间设有旋转气缸，所述旋转气缸的固定端与竖直滑台固接，平推气缸的固定端与旋转气缸的输出端固接。

进一步地，所述直线料盘中部设有第四传感器，所述第四传感器与振动料盘电性连接。

进一步地，所述直线料盘为振动直线送料器，直线料盘包括底板、固定导轨及活动导轨，所述固定导轨与底板一侧固接，活动导轨设于底板另一侧，活动导轨与固定导轨之间的距离可调。

进一步地，所述活动导轨底部设有螺杆，底板设有长孔，长孔的长度方向垂直于固定导轨的长度方向，螺杆穿过长孔且沿长孔滑动，螺杆下端螺纹连接有螺母使活动导轨与底板可拆卸连接。

进一步地，所述机架上可拆卸连接有回收盒及回收滑轨，所述回收滑轨呈倾斜设置，回收滑轨的进料端设于所述分料器出料端的下方。

相对于现有技术，本发明所述的数控车床自动上下料装置具有以下优势：

(1)本发明所述的上下料装置能够改变数控车床传统的操作模式，实现自动上下料，减少工人的工作量，且一人可以轻松开多台设备；

(2)本发明所述的上下料装置能够优化加工过程抽检模式，提高单位时间生产率，降低安全风险，确保产品稳定质量；

(3)本发明所述的上下料装置通过控制器及传感器实现了自动监测物料堆积情况及设备运行情况，发现问题及时停止设备运行，防止装置受损。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的振动料盘、直线料盘及分料器的连接结构示意图；

图2为本发明实施例所述的分料器与机械手的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的分料器的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的夹持组件与检测组件的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的装置的供电原理示意图；

图6为本发明实施例所述的PLC电气控制梯形图。

附图标记说明：

1、机架；2、振动料盘；3、直线料盘；4、分料器；5、机械手；6、受料支架；7、分料气缸；8、受料托盘；9、回收滑轨；10、定位孔；11、第一传感器；12、夹持支架；13、顶升气缸；14、顶升托板；15、夹持气缸卡爪；16、检测支架；17、检测孔；18、出料孔；19、第二传感器；20、水平导轨；21、水平直线马达；22、水平滑台；23、竖直导轨；24、竖直直线马达；25、竖直滑台；26、平推气缸；27、取料气缸卡爪；28、回收盒；29、手动移动导轨。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明中的数控车床自动上下料装置，包括机架1、振动料盘2、直线料盘3、分料器4、机械手5及控制器，振动料盘2、直线料盘3、分料器4及机械手5均设于机架1上，机架1为钢结构机架1，上下料装置的供电原理如图5所示，本实施例中使用的是型号为FX3U-48MT和FX2N-32ER的PLC控制器，PLC电气控制梯形图如图6所示；

本实施例中的振动料盘2为市售产品，其工作原理为：脉冲电磁铁通断电，与衔铁吸合松开，使料盘垂直方向振动。由于弹簧作用，同时产生使料盘绕其垂直方向振动。料盘内工件由于受到振动，转动至同一方向，沿螺旋轨道运送至振动料盘2出料口，与直线供料器受料口衔接。由于不同规格的工件重力不同，需要通过振动料盘2控制器调整脉冲电磁铁的输入电压，以调节振动料盘2的振幅，使其适应工件的运行速度；

工件自振动料盘2进入直线料盘3，本实施例中的直线料盘3为市售的直线送料器，其工作原理为：脉冲电磁铁通断电，与衔铁吸合松开,使直线送料器顶板安装的轨道产生定向平面振动。轨道内工件由于受到振动，沿轨道定向运动至分料器4第一工位，即受料位。同振动料盘2一样，由于不同规格的工件重力不同，需要通过直线送料器控制器调整脉冲电磁铁的输入电压，以调节直线送料器的振幅，使其适应工件的运行速度直线料盘3用于将振动料盘2运来的工件运输到分料器4，进一步地，直线料盘3包括底板、固定导轨及活动导轨，所述固定导轨与底板一侧固接，活动导轨设于底板另一侧，所述活动导轨底部设有螺杆，底板设有长孔，长孔的长度方向垂直于固定导轨的长度方向，螺杆穿过长孔且沿长孔滑动，螺杆下端螺纹连接有螺母使活动导轨与底板可拆卸连接，当需要加工不同规格的螺杆时，只需将螺杆沿长孔滑动，按螺栓的杆径、长度、规格调整好导轨宽度间距，使其运行流畅，最后将活动导轨手动拧紧，紧固轨道，即实现送料模式快速切换，从而适应不同规格的工件，防止工件在直线料盘3运输过程中发生偏斜，造成工件运输被挡住；

所述分料器4用于检测和/或旋转物料，所述分料器4包括：受料组件、夹持组件、检测组件、运输组件，所述受料组件用于在第一工位接收自直线料盘3落下的物料，并将物料运输至第二工位，所述夹持组件用于在第二工位将物料顶起并使物料保持竖直，所述检测组件用于检测在第三工位是否有物料和/或在第三工位检测物料参数，所述物料参数包括物料的长度，所述运输组件用于将物料从第二工位运输到第三工位。具体地，所述受料组件包括受料支架6、分料气缸7、受料托盘8，所述受料支架6设于机架1上，所述分料气缸7的固定端与受料支架6通过螺钉连接，所述受料托盘8与分料气缸7的输出端固接，受料托盘8呈水平设置，受料托盘8上设有定位孔10，当工件沿直线料盘3进入分料器4时，若定位孔10侧壁为闭合的，工件的下端向下穿过所述定位孔10，工件的上端架设于受料托盘8上，若定位孔10侧壁设有开口，工件直接穿过开口进入定位孔10，工件的上端架设于受料托盘8上，受料支架6上设有第一传感器11，第一传感器11为对射式传感器，能够检测工件的位置，当第一传感器11检测到工件进入受料托盘8上的定位孔10，则第一传感器11向控制器发送信号，控制器控制分料气缸7伸长，通过受料托盘8将工件推到第二工位；夹持组件包括夹持支架12、顶升气缸13、顶升托板14、夹持气缸卡爪15，夹持支架12设于机架1上，顶升气缸13的固定端与夹持支架12可拆卸连接，顶升托板14与顶升气缸13的输出端固接，夹持气缸卡爪15的固定端与顶升托板14固接，第一传感器11还可以检测工件是否到达第二工位，当工件到达第二工位时，第一传感器11向控制器发送信号，控制器控制夹持组件启动，具体地，首先顶升气缸13向上升起，顶升托板14与工件下端相抵，将工件顶起一段高度，之后夹持气缸卡爪15闭合，将工件中部夹紧，使工件保持竖直状态，便于运输组件夹取，然后运输组件启动将工件上端夹住，夹持气缸卡爪15打开复位，顶升气缸13下降复位，运输组件将工件运输到第三工位；

具体地，受料支架6上还设有多个磁感应接近传感器，当分料气缸7推动受料托盘8运动至不同工位时，均有磁感应接近传感器能够感应到分料气缸7内缸杆的位置，当受料气缸被卡住而无法到达指定工位时，磁感应接近传感器无法感知到缸杆的位置，则向控制器发送信号，控制器控制振动料盘2及直线料盘3停止运行，并发出警报，提醒维修人员进行查找及维修。

所述检测组件包括检测支架16、第二传感器19、第三传感器，所述检测支架16设于机架1上，检测支架16上设有检测孔17及出料孔18，所述第二传感器19设于检测支架16上，第二传感器19为市售的对射式传感器，当其射出的光线被工件遮挡时，第二传感器19能够感应到工件的位置，当工件由运输组件运输到第三工位时，首先运输组件松开工件将工件插入检测孔17内，第二传感器19感应到工件插入检测孔17，向控制器发送信号，同时第三传感器设于检测孔17下方的检测支架16上，第三传感器射出的光线被工件下端遮挡并反射，第三传感器可以感应工件下端与第三传感器之间的距离，从而确定工件的长度，将长度数据发送到控制器，控制器与设定范围值进行对比，如果符合设定范围值要求，则为合格品，由运输组件再次将工件夹起并运送到出料孔18中，由机械手5将合格品从分料器4的出料孔18中取出运输至车床进行加工，本实施例中使用的机械手5为FANUC六轴机器人，型号为LRMate 2000iD-7L，机械手5底部安装有手动移动导轨29，用于调整机械手5安装的位置，只有当第二传感器19感应到工件插入出料孔18时，机械手5才会启动，且第二传感器19识别工件位置发送给控制器，控制器将位置信息发送给机械手5，实现精准取件，如果不符合，则为不合格品，由运输组件再次将工件夹起并运送到分料器4一侧的回收滑轨9上，不合格品沿回收滑轨9落入回收盒28中，统一回收处理。

具体地，运输组件包括水平导轨20、水平直线马达21、水平滑台22、竖直导轨23、竖直直线马达24、竖直滑台25、平推气缸26、取料气缸卡爪27，水平导轨20呈水平设于机架1上，水平直线马达21设于水平导轨20一端，所述水平滑台22与水平直线马达21的输出端固接，水平滑台22在水平直线马达21的作用下沿水平导轨20左右滑动以与第二工位或第三工位对正，所述竖直导轨23垂直固设于水平滑台22上，竖直直线马达24设于竖直导轨23上端，竖直滑台25与竖直直线马达24的输出端固接，竖直滑台25在竖直直线马达24带动下沿竖直导轨23上下滑动以将工件抬起或放下，平推气缸26的固定端与竖直滑台25固接，取料气缸卡爪27的固定端与平推气缸26的输出端固接，取料气缸卡爪27在平推气缸26作用下在水平方向上运动，且运动方向与水平滑台22及竖直滑台25的运动方向均垂直，通过平推气缸26实现取料气缸卡爪27靠近或远离工件；进一步地，竖直滑台25与平推气缸26之间还可以设置旋转气缸，旋转气缸的固定端与竖直滑台25固接，平推气缸26的固定端与旋转气缸的输出端固接，旋转气缸的安装方式为常用方式，附图中并未示出，工件在旋转气缸作用下可以旋转至指定方向。

进一步地，所述直线料盘3靠近进料端80mm处设有第四传感器，一旦直线料盘3轨道上工件堆积过多至第四传感器，此时第四传感器发出电信号至控制器，控制器内部定时器工作，倒计时2秒后，如果第四传感器处仍有工件，则判定直线料盘3轨道上工件过多，控制器控制振动料盘2停止振动，从而工件不再从振动料盘2输送到直线料盘3，待直线料盘3中工件大部分输送至第二工位被运输组件取走加工后，第四传感器处无工件。第四传感器感知工件少，那么第四传感器发送电信号至控制器，控制器控制振动料盘2重新振动，继续将工件输送至直线料盘3。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控车床自动上下料装置，其特征在于：包括机架、振动料盘、直线料盘、分料器、机械手及控制器，所述振动料盘、直线料盘、分料器及机械手均设于机架上，

所述直线料盘的进料端与振动料盘的出料端连通，直线料盘用于将振动料盘运来的物料运输到分料器，

所述分料器用于检测和/或旋转物料，所述机械手用于将物料从分料器的出料端运输至车床，

所述控制器与振动料盘、直线料盘、分料器及机械手电性连接；优选地，所述控制器为PLC；进一步优选地，所述PLC型号为FX3U-48MT或FX2N-32ER。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分料器包括：

受料组件，所述受料组件用于在第一工位接收自直线料盘落下的物料，并将物料运输至第二工位；

夹持组件，所述夹持组件用于在第二工位将物料顶起并使物料保持竖直；

检测组件，所述检测组件用于检测在第三工位是否有物料和/或在第三工位检测物料参数；

运输组件，所述运输组件用于将物料从第二工位运输到第三工位；

优选地，所述物料参数包括物料的长度。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述受料组件包括受料支架，所述受料支架设于机架上；

分料气缸，所述分料气缸的固定端与受料支架可拆卸连接；

受料托盘，所述受料托盘与分料气缸的输出端固接，受料托盘上设有定位孔，物料的下端向下穿过所述定位孔，物料的上端架设于受料托盘上；

优选地，所述受料支架上设有第一传感器，所述第一传感器用于检测受料托盘上是否有物料，第一传感器与控制器电性连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述夹持组件包括夹持支架，所述夹持支架设于机架上；

顶升气缸，所述顶升气缸的固定端与夹持支架可拆卸连接；

顶升托板，所述顶升托板与顶升气缸的输出端固接；

夹持气缸卡爪，所述夹持气缸卡爪的固定端与顶升托板固接。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述检测组件包括检测支架，所述检测支架设于机架上，检测支架上设有检测孔及出料孔；

第二传感器，所述第二传感器设于检测支架上，第二传感器用于感应物料是否插入检测孔或出料孔内；

第三传感器，所述第三传感器设于检测孔下方的检测支架上，第三传感器用于在物料插入检测孔时检测物料参数。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述运输组件包括水平导轨，所述水平导轨设于所述机架上；

水平直线马达，所述水平直线马达设于水平导轨一端；

水平滑台，所述水平滑台与水平直线马达的输出端固接，水平滑台在水平直线马达带动下沿水平导轨滑动；

竖直导轨，所述竖直导轨固设于水平滑台上；

竖直直线马达，所述竖直直线马达设于竖直导轨一端；

竖直滑台，所述竖直滑台与竖直直线马达的输出端固接，竖直滑台在竖直直线马达带动下沿竖直导轨滑动；

平推气缸，所述平推气缸的固定端与竖直滑台固接；

取料气缸卡爪，所述取料气缸卡爪的固定端与平推气缸的输出端固接；

优选地，所述竖直滑台与平推气缸之间设有旋转气缸，所述旋转气缸的固定端与竖直滑台固接，平推气缸的固定端与旋转气缸的输出端固接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述直线料盘中部设有第四传感器，所述第四传感器与振动料盘电性连接。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述直线料盘为振动直线送料器，直线料盘包括底板、固定导轨及活动导轨，所述固定导轨与底板一侧固接，活动导轨设于底板另一侧，活动导轨与固定导轨之间的距离可调。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述活动导轨底部设有螺杆，底板设有长孔，长孔的长度方向垂直于固定导轨的长度方向，螺杆穿过长孔且沿长孔滑动，螺杆下端螺纹连接有螺母使活动导轨与底板可拆卸连接。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述机架上可拆卸连接有回收盒及回收滑轨，所述回收滑轨呈倾斜设置，回收滑轨的进料端设于所述分料器出料端的下方。

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