CN113479624A - 一种随动式上下料系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业机器人技术领域，具体是一种随动式上下料系统，包括相互连接的上支架和下支架，所述上支架内安装有物料装卸机构，所述下支架内安装有随动机构，所述随动机构可驱动所述物料装卸机构做水平向旋转运动；所述上支架上还设置有升降驱动机构，所述升降驱动机构可驱动所述物料装卸机构做竖直向升降运动。本系统有效解决了在自动上下料过程中的定位不准的问题，同时解决了待安装工件在连续运动过程中的准确安装，不仅结构简单，易于维护，而且可以大大降低机器换人的成本、生产节拍满足产线要求、并具有高定位精度的优点。

Description

一种随动式上下料系统

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种随动式上下料系统。

背景技术

机器换人，是推动传统制造业实现产业转型升级的一项重要举措。是以现代化、自动化的装备提升传统产业，推动技术红利替代人口红利，成为新的产业优化升级和经济持续增长的动力之源。目前，在电子、机械、食品、纺织、服装、家具、鞋业、化工、物流等重复劳动特征明显、劳动强度大、有一定危险性的行业领域企业中，特别是劳动密集型企业中已全面推动实施“机器换人”。

目前，机器换人主要采用“部分环节机器换人”、“整条生产线自动化改造”、“自动化生产线+工业机器人”等形式进行，而在机器换人的执行过程中，经常会遇到企业为了降低改造成本，采用在维持现有生产设备或生产模式基础上进行机器换人，由于产线的陈旧、产品种类繁多、所用的工装夹具标准化或规范化程度低等等原因势必造成机器换人的难度大大提高。另外，对于一些自动上下料或自动组装的动作，需要在安装时工具与待安装件之间相对静止，并有较为准确的定位，这样才能保证安装的成功率和重复性，为此需要待安装工位在规定位置处于静止状态，但是，对于一些采用链条连续输送的产线，所需的执行动作要在产线中完成，而产线无法间歇停顿，若采用专机或机器人进行上下料或组装时，需要执行末端主动捕捉位置，跟随待执行位置运动，达到相对静止状态时再进行动作，如果要完成这样的动作，需要增设较多的图像识别或位置判断等传感检测系统，造成机器换人的成本增加，且节拍难以满足企业要求。

因此，急需一种技术来解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种随动式上下料系统，适用于需要在生产线上进行上下料或装配的工况，装配过程中可以是动态的或静态的，所述生产线可以采用齿轮、链轮或带轮进传动的输送带，工件在输送带中的状态可以是自由的或固定的，尤其适合有一定规律排布状态，如果是自由状态，由于工件在输送带上是随机排布，需要后续增设一些专用机构对其进行梳理或排布。通过输送线中的传动机构或固连夹具的直线运动来驱动随动机构，使随动机构做旋转运动，旋转的速度与输送线的传送速度完全匹配，物料装卸机构与随动机构做同步运动，从而可以通过产品与输送线传动机构或固连夹具的相对位置确定出工件与上下料治具之间的相对位置，在上下料或安装过程中还可以保证工件与治具之间的同步运动，从而可以实现在不需要过多位置检测或图像识别手段的情况下，准确的进行安装或上下料。

上述目的是通过以下技术方案来实现：

一种随动式上下料系统，包括相互连接的上支架和下支架，所述上支架内安装有物料装卸机构，所述下支架内安装有随动机构，所述随动机构可驱动所述物料装卸机构做水平向旋转运动；所述上支架上还设置有升降驱动机构，所述升降驱动机构可驱动所述物料装卸机构做竖直向升降运动。

进一步地，所述上支架包括上下排列相并互平行的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板与所述第二支撑板之间通过至少四根相互对称的上支撑杆连接，构成可容纳所述物料装卸机构的第一工作空间；

所述下支架包括下上排列的所述第二支撑板和第三支撑板，所述第二支撑板与所述第三支撑板之间通过至少四根相互对称的下支撑杆连接，构成可容纳所述随动机构的第二工作空间。

进一步地，所述随动机构包括安装于所述第三支撑板表面的第一轴承座，所述第一轴承座垂直套设第一转轴，以所述第一转轴为轴心，外侧套设并固接有传动部件，所述第一转轴的顶部垂直贯穿所述第二支撑板，并与所述物料装卸机构连接。

进一步地，沿所述第二支撑板的表面设置有第二轴承座，所述第二轴承座垂直套设于所述第一转轴的外侧。

进一步地，所述物料卸载机构包括一个轴心与所述第一转轴的顶部锁紧的圆柱形过渡盘，沿所述过渡盘的圆周开设有至少两个相互对称可供导柱贯穿的导孔，所述导柱的顶部均与随动架连接；

所述随动架与设置于所述第一支撑板上的升降驱动机构连接，在所述升降驱动机构的驱动下，所述导柱可在所述导孔内做竖直向升降运动。

进一步地，沿每个所述导孔的表面均设置有用于对所述导柱底端进行限位的导套。

进一步地，所述随动架由四个规格相同的支臂构成X型，四个所述支臂的端部分别设置有用于抓取物料的抓取治具；所述随动架由至少两个规格相同的支臂构成，所述支臂的端部分别设置有用于抓取物料的抓取治具；

所述升降驱动机构包括第二转轴和直线移动动力装置，所述第二转轴可贯穿设置于所述随动架的轴心位置的通孔，所述第二转轴的顶部与所述直线移动动力装置的活塞杆通过联轴器连接；所述直线移动动力装置安装于所述第一支撑板的表面，所述活塞杆贯穿所述第一支撑板。

进一步地，所述联轴器与连杆的一端垂直连接，所述连杆的另一端垂直连接有销轴，所述销轴可贯穿设置于所述第一支撑板的销轴孔。

进一步地，所述连杆与所述第一支撑板平行，所述销轴的长度不小于所述随动架与所述第一支撑板之间的长度。

进一步地，所述随动架上相邻所述支臂间的角度满足如下公式：

其中，Φ为相邻所述支臂间的角度，L为传输线上待安装或上下料工件之间的距离，R为所述支臂的长度。

有益效果

本发明所提供的一种随动式上下料系统，通过分析现有输送方式的结构特点以及工件在输送线上的排布规律，利用输送线已有的传动结构或工件的固定夹具作为随动机构的动力源，推动随动机构进行同步转动，从而可以通过产品与输送线传动机构或固连夹具的相对位置确定出工件与上下料治具之间的相对位置，在升降驱动机构驱动物料装卸机构上下料或安装过程中还可以保证工件与治具之间的同步运动，从而可以实现在不需要过多位置检测或图像识别手段的情况下，实现准确的进行安装或上下料的目的。本系统有效解决了在自动上下料过程中的定位不准的问题，同时解决了待安装工件在连续运动过程中的准确安装，不仅结构简单，易于维护，而且可以大大降低机器换人的成本、生产节拍满足产线要求、并具有高定位精度的优点。

附图说明

图1为本发明所述一种随动式上下料系统的侧视图；

图2为本发明所述一种随动式上下料系统的第一视角立体图；

图3为本发明所述一种随动式上下料系统的第二视角立体图；

图4为本发明所述一种随动式上下料系统的工作原理图。

图示标记：

1-上支架、2-下支架、3-物料装卸机构、4-随动机构、5-升降驱动机构、6-第一支撑板、7-第二支撑板、8-上支撑杆、9-第一工作空间、10-第三支撑板、11-下支撑杆、12-第二支撑空间、13-第一轴承座、14-第一转轴、15-传动部件、16-第二轴承座、17-过渡盘、18-导柱、19-导孔、20-随动架、21-导套、22-支臂、23-抓取治具、24-第二转轴、25-直线移动动力装置、26-活塞杆、27-联轴器、28-连杆、29-销轴、30-销轴孔、31-第三轴承座。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种随动式上下料系统，包括相互连接的上支架1和下支架2，所述上支架1内安装有物料装卸机构3，所述下支架2内安装有随动机构4，所述随动机构4可驱动所述物料装卸机构3做水平向旋转运动；所述上支架1上还设置有升降驱动机构5，所述升降驱动机构5可驱动所述物料装卸机构3做竖直向升降运动。

具体的，本系统主要针对需要在生产线上进行上下料或装配的工况，装配过程中可以是动态的或静态的，所述生产线可以采用齿轮、链轮或带轮进传动的输送带，工件在输送带中的状态可以是自由的或固定的，尤其适合有一定规律排布状态，如果是自由状态，由于工件在输送带上是随机排布，需要后续增设一些专用机构对其进行梳理或排布。

如图4所示，工作原理：

通过分析现有输送方式的结构特点以及工件在输送线上的排布规律，利用输送线已有的传动结构或工件的固定夹具作为随动机构的动力源，推动随动机构进行转动；

随动机构的结构可以采用与输送带中的驱动机构相同的链轮、带轮、齿轮或者是拨叉等结构形式；

随动运动属于从动运动，通过输送线中的传动机构或固连夹具的直线运动来驱动随动机构，使随动机构做旋转运动，进而带动物料装卸机构的旋转，旋转的速度与输送线的传送速度完全匹配；物料装卸机构做同步运动，可以通过产品与输送线传动机构或固连夹具的相对位置确定出工件与上下料治具之间的相对位置，在上下料或安装过程中还可以保证工件与取料治具之间的同步运动，从而可以实现在不需要过多位置检测或图像识别手段的情况下，准确的进行安装或上下料。

如图2和3所示，作为本系统中所述上支架1和所述下支架2的优化，所述上支架1包括上下排列相并互平行的第一支撑板6和第二支撑板7，所述第一支撑板6与所述第二支撑板7之间通过至少四根相互对称的上支撑杆8连接，构成可容纳所述物料装卸机构3的第一工作空间9；

所述下支架2包括下上排列的所述第二支撑板7和第三支撑板10，所述第二支撑板7与所述第三支撑板10之间通过至少四根相互对称的下支撑杆11连接，构成可容纳所述随动机构4的第二工作空间12。

本实施例中，所述上支撑板8和所述下支撑杆11还可以为同一根支撑杆，上端用于支撑第一支撑板6，下端用于支撑第三支撑板10，中间段用于支撑第二支撑板7。

所述随动机构4包括安装于所述第三支撑板10表面的第一轴承座13，所述第一轴承座13垂直套设第一转轴14，以所述第一转轴14为轴心，外侧套设并固接有传动部件15，所述第一转轴14的顶部垂直贯穿所述第二支撑板7，并与所述物料装卸机构3连接。

沿所述第二支撑板7的表面设置有第二轴承座16，所述第二轴承座16垂直套设于所述第一转轴14的外侧。

如此，可确保第一转轴在第二支撑板7与第三支撑板10之间的平稳旋转。

本机构中传动部件还可以采用传动齿轮或链轮的结构形式，具体的结构形式可以根据具体的传动方式、空间位置等时间情况来确定。

所述物料卸载机构3包括一个轴心与所述第一转轴14的顶部锁紧的圆柱形过渡盘17，沿所述过渡盘17的圆周开设有至少两个相互对称可供导柱18贯穿的导孔19，所述导柱18的顶部均与随动架20连接。

再笨实施例中，所述过渡盘17的圆周开设有相互对称的四个可供导柱18贯穿的四个导孔19，四个所述导柱18的顶部均与随动架20连接；

所述随动架20与设置于所述第一支撑板6上的升降驱动机构5连接，在所述升降驱动机构5的驱动下，所述导柱18可在所述导孔19内做竖直向升降运动。

沿每个所述导孔19的表面均设置有用于对所述导柱18底端进行限位的导套21。

本实施例中，过渡盘17主要设置导向机构、锁紧机构等部分，主要作用是将随动机构4与随动架20进行连接，并对其相互位置可以进行调整，同时起到了随动架20上下移动的导向作用；锁紧机构是通过双螺母形式将过渡盘本体的圆心与第一转轴进行固定及连接。

所述随动架20由至少两个规格相同的支臂22构成，所述支臂22的端部分别设置有用于抓取物料的抓取治具23。

如图2所示，在本实施例中，所述随动架20由四个规格相同的支臂22构成X型，四个所述支臂22的端部分别设置有用于抓取物料的抓取治具23。

具体的，所述随动架20上相邻所述支臂22间的角度满足如下公式：

其中，Φ为相邻所述支臂间的角度，L为传输线上待安装或上下料工件之间的距离，R为所述支臂的长度。

本实施例中，所述抓取治具23置可采用电磁、真空吸附或机械抓取等形式，抓取治具23与随动架之间可采用刚性(螺纹连接或焊接等)或柔性(万向节或弹性材质或零件)连接，具体根据实际安装情况进行调整。

抓取治具23在升降驱动机构5的直线移动动力装置的驱动下进行上下直线移动，动作迅速。本实施例中，所述直线移动动力装置可以为气缸、直线电机等

如图1所示，所述升降驱动机构5包括第二转轴24和直线移动动力装置25，所述第二转轴24可贯穿设置于所述随动架20的轴心位置的通孔(图中为标注)，在所述通孔的表面还设置有可套设所述第二转轴24的第三轴承座31；所述第二转轴24的顶部与所述直线移动动力装置25的活塞杆26通过联轴器27连接；所述直线移动动力装置25安装于所述第一支撑板6的表面，所述活塞杆26贯穿所述第一支撑板6。

为了确保升降驱动机构5的平稳运动，所述连杆28的另一端垂直连接有销轴29，所述销轴29可贯穿设置于所述第一支撑板6的销轴孔30。当活塞杆26驱动随动架20做竖直向升降运动时，销轴29同步在销轴孔30内做同步升降；所述连杆28与所述第一支撑板6平行，所述销轴29的长度不小于所述随动架20与所述第一支撑板6之间的长度。

在整个系统中设置了第一轴承座13、第二轴承座16和第三轴承座31三组轴承组合，起到支撑、减小摩擦等作用，轴承可采用圆柱滚子轴承、球轴承、角接触轴承，或者是滚动轴承与推力轴承的组合，以减少轴向力对旋转运动的影响；其中，第三轴承座31设置在直线移动动力装置与随动架之间，防止动力装置随转。

以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，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)

1.一种随动式上下料系统，其特征在于，包括相互连接的上支架和下支架，所述上支架内安装有物料装卸机构，所述下支架内安装有随动机构，所述随动机构可驱动所述物料装卸机构做水平向旋转运动；所述上支架上还设置有升降驱动机构，所述升降驱动机构可驱动所述物料装卸机构做竖直向升降运动。

2.根据权利要求1所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，所述上支架包括上下排列相并互平行的第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板与所述第二支撑板之间通过至少四根相互对称的上支撑杆连接，构成可容纳所述物料装卸机构的第一工作空间；

所述下支架包括下上排列的所述第二支撑板和第三支撑板，所述第二支撑板与所述第三支撑板之间通过至少四根相互对称的下支撑杆连接，构成可容纳所述随动机构的第二工作空间。

3.根据权利要求2所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，所述随动机构包括安装于所述第三支撑板表面的第一轴承座，所述第一轴承座垂直套设第一转轴，以所述第一转轴为轴心，外侧套设并固接有传动部件，所述第一转轴的顶部垂直贯穿所述第二支撑板，并与所述物料装卸机构连接。

4.根据权利要求3所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，沿所述第二支撑板的表面设置有第二轴承座，所述第二轴承座垂直套设于所述第一转轴的外侧。

5.根据权利要求3所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，所述物料卸载机构包括一个轴心与所述第一转轴的顶部锁紧的圆柱形过渡盘，沿所述过渡盘的圆周开设有至少两个相互对称可供导柱贯穿的导孔，所述导柱的顶部均与随动架连接；

所述随动架与设置于所述第一支撑板上的升降驱动机构连接，在所述升降驱动机构的驱动下，所述导柱可在所述导孔内做竖直向升降运动。

6.根据权利要求5所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，沿每个所述导孔的表面均设置有用于对所述导柱底端进行限位的导套。

7.根据权利要求5所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，所述随动架由至少两个规格相同的支臂构成，所述支臂的端部分别设置有用于抓取物料的抓取治具；

所述升降驱动机构包括第二转轴和直线移动动力装置，所述第二转轴可贯穿设置于所述随动架的轴心位置的通孔，所述第二转轴的顶部与所述直线移动动力装置的活塞杆通过联轴器连接；所述直线移动动力装置安装于所述第一支撑板的表面，所述活塞杆贯穿所述第一支撑板。

8.根据权利要求7所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，所述联轴器与连杆的一端垂直连接，所述连杆的另一端垂直连接有销轴，所述销轴可贯穿设置于所述第一支撑板的销轴孔。

9.根据权利要求8所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，所述连杆与所述第一支撑板平行，所述销轴的长度不小于所述随动架与所述第一支撑板之间的长度。

10.根据权利要求7所述的一种随动式上下料系统，其特征在于，所述随动架上相邻所述支臂间的角度满足如下公式：

其中，Φ为相邻所述支臂间的角度，L为传输线上待安装或上下料工件之间的距离，R为所述支臂的长度。

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