CN114291472B - 一种自动上下料的多层转运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动上下料的多层转运装置，包括车体、料盘架、高度定位装置、料盘推拉结构和料盘叉取结构，高度定位装置包括固定在所述车体左侧的纵向安装板、导轨、丝杠、螺母和滑块；所述料盘推拉结构包括二级推拉机构和安装在其下方的料盘定位抓手；所述料盘叉取结构包括料盘叉架；所述料盘架安装在车体右部，料盘架为上下多层的架体，料盘架上每层用于放置一个料盘；料盘架上安装有料盘锁紧机构；在料盘架的最上层上方安装有料盘等待板。本发明实现多个料盘的同时参与，提高了上下料的工作效率；通过设置在高度定位装置上的料盘推拉结构、料盘叉取结构，实现在料盘架的多层结构中取放料盘，满足对每个料盘的自动上、下料功能。

Description

一种自动上下料的多层转运装置

技术领域

本发明属于自动上下料技术领域，具体涉及一种自动上下料的多层转运装置。

背景技术

在上下料技术领域中，传统的上料、下料是采用人工拿取待试工件逐个试验或人工将产品码好摆盘后搬运至试验台以单盘形式试验的方式，以上方式一次仅能完成一个产品或一盘产品。随着试验需求迅速增加，传统方式无法满足要求，且人工更换料盘劳动强度大，效率低，有效工作时间短。现有转运装置为手动移动小车，一次可承载若干数量的料盘，仅具备自动转运功能，不具备自动运输料盘至试验台指定区域能力，或将试验完成后的料盘自动拉回转运小车的能力；现有转运装置不具备电气系统自动连接能力，小车自身无动力系统，仅能依靠外界动力源实现动力输入；同时现有转运装置无导向定位装置和自动锁紧限位装置，无法实现转运小车和试验台的精确定位目标，即无法实现高精度的料盘推/拉功能。为解决上述问题，设计一种自动上下料的多层转运装置，以实现多层料盘的自动上下料功能、提升试验效率、降低人工劳动强度。

发明内容

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决：

一种自动上下料的多层转运装置，包括车体和料盘架，还包括高度定位装置、料盘推拉结构和料盘叉取结构，其中：

所述高度定位装置包括固定在所述车体左侧的纵向安装板、导轨、丝杠、螺母和滑块；其中，所述导轨安装在纵向安装板上，所述丝杠通过上轴承座和下轴承座安装在纵向安装板上，所述螺母通过滑块安装在导轨上且螺母套装在丝杠外，在丝杠电机的驱动下螺母能够沿导轨在竖直方向上进行升降运动；所述料盘推拉结构和料盘叉取结构均安装在螺母上且料盘叉取结构位于料盘推拉结构下方；

所述料盘推拉结构包括二级推拉机构和安装在其下方的料盘定位抓手，通过二级推拉机构实现料盘定位抓手在水平方向的移动；

所述料盘叉取结构包括料盘叉架；

所述料盘架安装在车体右部，料盘架为上下多层的架体，料盘架上每层用于放置一个料盘；所述料盘架的每层上均安装有限位销和光电传感器；所述料盘架上安装有料盘锁紧机构；在料盘架的最上层上方安装有料盘等待板。

进一步的，所述二级推拉机构为气动或电动缸体，所述缸体内设有位移传感器，缸体外表面安装有限位块。

进一步的，所述料盘定位抓手通过位移补偿机构安装在二级推拉机构下方，所述位移补偿机构通过滑动板安装在二级推拉机构的伸出杆的底部，所述滑动板能够在伸出杆的作用下沿缸体长度方向移动从而带动位移补偿机构移动。

进一步的，所述料盘锁紧机构包括气缸、导向柱和L型导向条，其中，所述L型导向条安装在导向柱上且与气缸的伸出杆顶端固连，能够在气缸的作用下沿导向柱来回移动。

进一步的，所述位移补偿机构包括弹簧、第二导轨和第二滑块，其中，所述弹簧上端固定在滑动板上端，下端与第二滑块固连，第二滑块能够沿第二导轨上下移动，所述料盘定位抓手安装在第二滑块下端。

进一步的，所述料盘定位抓手呈L型结构，在L型的长边和短边的底面上分别设计有凸块，所述料盘的长度、宽度方向上分别开有与料盘定位抓手上的凸块对应的凹槽。

进一步的，所述料盘等待板、料盘叉架上分别安装有流利条。

进一步的，所述车体上安装有两个串联且与回转夹紧气缸相连接的按键。

进一步的，所述车体底部安装有轴承安装板，车体停放位置地面上安装有与轴承安装板对应的导向地桩，其中，所述轴承安装板下表面边沿对称安装有两排轴承；所述导向地桩入口处为开放式结构。

进一步的，所述轴承安装板和导向地桩上分别安装有快接航插公头和快接航插母头。

相较于现有技术，本发明具有如下技术效果：

1、通过对料盘架设置多层结构，实现多个料盘的同时参与，提高了上下料的工作效率；通过设置在高度定位装置上的料盘推拉结构、料盘叉取结构，实现在料盘架的多层结构中取放料盘，满足对每个料盘的自动上、下料功能，其中，通过二级推拉机构和安装在其下方的料盘定位抓手实现料盘水平方向上的移动。

2、料盘定位抓手通过位移补偿机构安装在二级推拉机构下方，位移补偿机构中的弹簧和第二导轨和第二滑块的配合能够实现料盘定位抓手对料盘架上不同厚度的料盘自动适应，防止料盘定位抓手被损伤。

3、料盘锁紧机构和限位销可实现料盘在料盘架上的准确定位，保证推拉升降时准确获取料盘位置信息，并将料盘送至试验台指定位置。料盘锁紧机构的L型导向条在气缸和导向柱的配合下将运动到料盘边沿并将料盘一角顶住卡紧，实现对料盘的有效定位，限位销限制料盘在左右方向上的位移。

4、自动/手动功能便捷切换，快接航插连通后自动具备动力源。

5、车体由型材搭建，轻便灵活，可人工推运移动，当连接导向地桩时获取动力源，即可实现转运装置的准确定位和自动上下料功能。

6、通过串联布置的两个按键，当且仅当双手同时按下该按钮时才能解除小车的回转夹紧气缸，将小车释放成自由状态。

7、高度定位装置中丝杠电机采用步进电机，驱动电源24V，符合人体安全电压要求，设备安全可靠，无危险源。

附图说明

图1为本发明的自动上下料的多层转运装置的立体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的右视图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1的导向地桩的局部放大视图；

图6为图1的二级推拉机构的局部放大视图；

图7为图1的料盘锁紧机构和限位销的示意图；其中，(a)为料盘锁紧机构和限位销在料盘架上的安装示意图，(b)为料盘锁紧机构放大视图；

图8为图1的料盘叉架机构与二级推拉结构的结构示意图；

图中的标记分别表示：1、车体，2、把手，3、触摸显示屏，4、万向脚轮，5、单向脚轮，6、导向地桩，7、轴承，8、快接航插公头，9、丝杠，10、螺母，11、上轴承座，12、下轴承座，13、纵向安装板，14、丝杠电机，15、料盘架，16、长导向条，17、料盘锁紧机构，18、导向柱，19、短导向条，20、二级推拉机构，21、位移补偿机构，22、料盘叉架，23、流利条，24、第一导轨，25、第一滑块，26、料盘定位抓手，27、滑动板，28、防护罩，29、测控箱，30、料盘等待板，31、料盘，32、快接航插母头，33、轴承安装板，34、位移传感器，35、限位块，36、弹簧，37、第二导轨，38、第二滑块，39、限位销，40、光电传感器，41、气缸，42、回转夹紧气缸，43、按键。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明给出的一种自动上下料的多层转运装置，包括车体、高度定位装置、料盘推拉结构、料盘叉取结构和料盘架。其中：

如图8所示，高度定位装置包括固定在车体1左侧的纵向安装板13、导轨24、丝杠9、螺母10和滑块25；其中，导轨24安装在纵向安装板13上，丝杠9通过上轴承座11和下轴承座12安装在纵向安装板13上，螺母10通过滑块25安装在导轨24上且螺母10套装在丝杠9外，在丝杠电机14的驱动下螺母10能够沿导轨24在竖直方向上进行升降运动；料盘推拉结构、料盘叉取结构均安装在螺母10上且料盘叉取结构位于料盘推拉结构下方。在该结构设计下，料盘推拉结构、料盘叉取结构形成的整体结构在丝杠电机14的驱动下，沿导轨24上下移动。

料盘推拉结构包括二级推拉机构20和安装在其下方的料盘定位抓手26。二级推拉机构20用于驱动其下方的料盘定位抓手26实现对料盘31在水平方向的推拉动作；如图6所示，二级推拉机构20为气动或电动缸体，缸体内设有位移传感器34，缸体外表面安装有限位块35，分别用于反馈位移信息及机械限位。该结构设计中，通过二级推拉机构20实现料盘定位抓手26在水平方向的移动。优选的，料盘定位抓手26通过位移补偿机构21安装在二级推拉机构20下方，位移补偿机构21通过滑动板27安装在二级推拉机构20的伸出杆的底部，滑动板27能够在伸出杆的作用下沿缸体水平方向移动，从而带动位移补偿机构21移动。

优选的，位移补偿机构21包括弹簧36、第二导轨37和第二滑块38，其中，弹簧36上端固定在滑动板27上端，下端与第二滑块38固连，第二滑块38能够沿第二导轨37上下移动，料盘定位抓手26安装在第二滑块38下端。在该结构设计中，通过弹簧36和第二导轨37和第二滑块38的配合可实现料盘定位抓手26对料盘架15上不同厚度的料盘31自动适应，例如，在料盘架15上料盘31厚度较大时，料盘定位抓手26相对于滑动板27沿第二导轨38竖直向上移动，由弹簧36的缓冲作用防止料盘定位抓手26被料盘31损伤，因此弹簧36的设计使得料盘推拉结构能适应各种厚度的料盘31。优选的，料盘定位抓手26呈L型结构，在L型的长边和短边的底面上分别设计有凸块，同时，料盘31的长度、宽度方向上分别开有与料盘定位抓手26上的凸块对应的凹槽。

料盘叉取结构包括料盘叉架22。优选的，料盘叉架22为高强度轻质钛合金结构，用于托举料盘31；料盘叉架22上安装有流利条23，用于减小与料盘31的滑动摩擦。

料盘架15安装在车体1右部，料盘架15为上下多层的架体，料盘架15上每层用于放置一个料盘31；料盘架15的每层上均安装有限位销39和光电传感器40，用于限制料盘31在左右方向上的位移并检测该层上有无料盘31；如图7所示，料盘架15上安装有料盘锁紧机构17，用于限制料盘31在水平面内的位置。如图7所示，料盘锁紧机构17包括气缸41、导向柱18和L型导向条19，其中，L型导向条19安装在导向柱18上且与气缸41的伸出杆顶端固连，能够在气缸41的作用下沿导向柱18来回移动。当料盘31在料盘架15上相应的层放置好后，L型导向条19的短边边沿会将料盘一角顶住卡紧，实现对料盘31的有效定位。在料盘架15的最上层上方安装有料盘等待板30，作为料盘缓存和推拉至待试试验台面时的过渡位置。优选的，料盘等待板30上安装有流利条23。

优选的，车体1是由型材搭建而成的架体；车体1底部左端中部安装有万向脚轮4；车体1底部右端(前端安装有两个对称的单向脚轮5；万向脚轮4和单向脚轮5的配合方式能够实现较小的转弯半径，易于单人手动推行；车体1上安装有把手2，便于人工推运；车体1上安装有触摸显示屏3，触摸显示屏3用于点动和联动操作功能，同时显示故障状态等信息；优选的，触摸显示屏3下方安装有两个串联且与回转夹紧气缸42相连接的按键43，此按键为防呆安全设计，用于解除小车的回转夹紧气缸42从而将小车释放成自由状态，当且仅当双手同时按下该按钮时才能解除。

优选的，车体1底部安装有轴承安装板33，车体1停放位置地面上安装有与轴承安装板33对应的导向地桩6。其中，轴承安装板33下表面边沿对称安装有两排轴承7，每排轴承7数量不少于2个，该轴承7具有沿导向地桩6行驶方向上的导向和平滑的作用；如图5所示，导向地桩6入口处为开放式结构，便于轴承7顺利进入；轴承安装板33上安装有回转夹紧气缸42，用于到位后锁紧，从而固定车体。

优选的，轴承安装板33和导向地桩6上分别安装有快接航插公头8和快接航插母头32，人工推运车体沿导向地桩6到位后快接航插公头8和快接航插母头32对接，实现电源和气源信号的快速导通，使得本发明的转运装置自身具备动力源。

优选的，车体1上安装有测控箱29，测控箱29内部安装有上位机；

优选的，为了对设备安全和人工操作安全的全面防护，在车体1外部安装有防护罩28。

本装置中，所有气缸及其他电连接元器件均连接上位机。

本发明给出的基于自动上下料的多层转运装置的自动上料方法，包括如下步骤：

步1，将摆满产品的料盘放至料盘架的15的各层位置上；

步2，推动车体1至上料工位一侧，使其沿导向地桩运动到位，快接航插公头、母头对接成功；自动连接气源和电源；

步3，丝杠电机14驱动料盘推拉结构、料盘叉取结构形成的整体结构沿导轨24竖直向下移动至第一层料盘位(料盘架15的最下层为第一层)，使得料盘叉架22下端面高度高于料盘上表面的安全高度；

步4，二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26向料盘31水平前进，当料盘定位抓手26上的凸块与料盘31上的凹槽上下对准时，丝杠电机14驱动料盘叉架22下降至与料盘31同等高度，料盘定位抓手26和料盘31完全配合卡住；

步5，二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26反向运动直至料盘31位于料盘叉架22的上表面；丝杠电机14驱动料盘推拉结构、料盘叉取结构形成的整体结构沿导轨24竖直向上移动直至料盘架的顶层；

步6，二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26正向移动，推动料盘31从料盘叉架22推送至料盘等待板30；

步7，当产品试验完成，料盘31从满料状态变为空料状态时，二级推拉机构驱动料盘定位抓手26将料盘31从料盘等待板30拉回至料盘叉架22；丝杠电机14驱动料盘推拉结构、料盘叉取结构形成的整体结构沿导轨24竖直向下运行直至将料盘送至取出高度；二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26将空的料盘31推送回料盘架对应层；

步8，由下至上分别取装满产品的料盘并将试验后的空料盘放回料盘架的对应层，其余各层的料盘的上料工作过程同理；

步9，上料完成后，可按下双手操作防呆按键解除小车的回转夹紧气缸，将小车释放成自由状态，并推运离开当前工位。

本发明给出的基于自动上下料的多层转运装置的自动下料方法，包括如下步骤：

步1，将空料盘放至料盘架15的各层位置上；

步2，推运车体1至下料工位一侧，使其沿导向地桩运动到位，快接航插公头、母头对接成功，自动连接气源和电源；

步3，上位机控制丝杠电机14驱动料盘推拉结构、料盘叉取结构形成的整体结构沿导轨24竖直向下移动至第一层料盘位，使得料盘叉架22下端面高度高于料盘上表面的安全高度；

步4，上位机控制二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26向料盘31水平前进，当料盘定位抓手26上的凸块与料盘31上的凹槽上下对准时，二级推拉机构20驱动料盘叉架22下降至与料盘31同等高度，料盘定位抓手26和料盘31完全配合卡住；

步5，上位机控制二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26反向运动直至料盘31位于料盘叉架22的上表面；控制丝杠电机14驱动料盘推拉结构、料盘叉取结构形成的整体结构沿导轨24竖直向上移动直至料盘架的顶层；

步6，上位机控制二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26正向移动，推动料盘31从料盘叉架22推送至料盘等待板30；

步7，当产品试验完成，料盘31从空料状态变为满料状态时，上位机控制二级推拉机构驱动料盘定位抓手26将料盘31从料盘等待板30拉回至料盘叉架22；控制丝杠电机14驱动料盘推拉结构、料盘叉取结构形成的整体结构沿导轨24竖直向下运行直至将料盘送至取出高度；二级推拉机构20驱动料盘定位抓手26将满的料盘31推送回料盘架对应层；

步8，由下至上分别取空料盘，并将试验后的满料盘放回料盘架的对应层，其余各层的料盘的下料工作过程同理；

步9，下料完成后，可按下双手操作防呆按键解除小车的回转夹紧气缸，将小车释放成自由状态，并推运离开当前工位。

Claims (6)

1.一种自动上下料的多层转运装置，包括车体和料盘架，其特征在于，还包括高度定位装置、料盘推拉结构和料盘叉取结构，其中：

所述高度定位装置包括固定在所述车体左侧的纵向安装板、导轨、丝杠、螺母和滑块；其中，所述导轨安装在纵向安装板上，所述丝杠通过上轴承座和下轴承座安装在纵向安装板上，所述螺母通过滑块安装在导轨上且螺母套装在丝杠外，在丝杠电机的驱动下螺母能够沿导轨在竖直方向上进行升降运动；所述料盘推拉结构和料盘叉取结构均安装在螺母上且料盘叉取结构位于料盘推拉结构下方；

所述料盘推拉结构包括二级推拉机构和安装在其下方的料盘定位抓手，通过二级推拉机构实现料盘定位抓手在水平方向的移动；所述料盘定位抓手通过位移补偿机构安装在二级推拉机构下方，所述位移补偿机构通过滑动板安装在二级推拉机构的伸出杆的底部，所述滑动板能够在伸出杆的作用下沿缸体长度方向移动从而带动位移补偿机构移动；所述位移补偿机构包括弹簧、第二导轨和第二滑块，其中，所述弹簧上端固定在滑动板上端，下端与第二滑块固连，第二滑块能够沿第二导轨上下移动，所述料盘定位抓手安装在第二滑块下端；所述料盘定位抓手呈L型结构，在L型的长边和短边的底面上分别设计有凸块，所述料盘的长度、宽度方向上分别开有与料盘定位抓手上的凸块对应的凹槽；

所述料盘叉取结构包括料盘叉架；

所述料盘架安装在车体右部，料盘架为上下多层的架体，料盘架上每层用于放置一个料盘；所述料盘架的每层上均安装有限位销和光电传感器；所述料盘架上安装有料盘锁紧机构；在料盘架的最上层上方安装有料盘等待板；

所述车体底部安装有轴承安装板，车体停放位置地面上安装有与轴承安装板对应的导向地桩，其中，所述轴承安装板下表面边沿对称安装有两排轴承；所述导向地桩入口处为开放式结构。

2.如权利要求1所述的自动上下料的多层转运装置，其特征在于，所述二级推拉机构为气动或电动缸体，所述缸体内设有位移传感器，缸体外表面安装有限位块。

3.如权利要求1所述的自动上下料的多层转运装置，其特征在于，所述料盘锁紧机构包括气缸、导向柱和L型导向条，其中，所述L型导向条安装在导向柱上且与气缸的伸出杆顶端固连，能够在气缸的作用下沿导向柱来回移动。

4.如权利要求1所述的自动上下料的多层转运装置，其特征在于，所述料盘等待板、料盘叉架上分别安装有流利条。

5.如权利要求1所述的自动上下料的多层转运装置，其特征在于，所述车体上安装有两个串联且与回转夹紧气缸相连接的按键。

6.如权利要求1所述的自动上下料的多层转运装置，其特征在于，所述轴承安装板和导向地桩上分别安装有快接航插公头和快接航插母头。