CN115196321A - 一种上下料机构及立式钻削柔性制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于零件加工设备技术领域，具体是涉及一种上下料机构及立式钻削柔性制造装置，上下料机构，包括横向移动机构、纵向移动机构、物料夹、物料架和传送机构，物料夹设置在横向移动机构和纵向移动机构上，可以通过横向移动机构和纵向移动机构在二维坐标系方向上移动，夹取原料，放置在一侧的传送机构上，运送到设定好的位置，机器人取料和上料的位置是固定的，不需要改变定位的位置，因而定位、识别原料的难度大大降低，保证了定位的准确性，立式钻削柔性制造装置，通过上下料机构将物料运送至指定位置，机械手臂只需要在设定的位置抓取物料，降低了对物料的定位、识别的复杂性和难度，大大提高了工作效率，降低了生产成本。

Description

一种上下料机构及立式钻削柔性制造装置

技术领域

本发明属于零件加工设备技术领域，具体是涉及一种上下料机构及立式钻削柔性制造装置。

背景技术

在目前的自动化机加工车削棒状原料过程中，通常采用机器人抓取原料，然后将原料放置在机床的加工位置，加工完之后，再从机床中取出加工的产品，这个过程主要通过传感器和控制程序对原料进行识别。由于原料是码放在物料架上的，原料堆放得通常比较紧密，机械手臂难以夹取，且每个原料的相对位置是不同的，因此，对原料的定位、识别的复杂性和难度非常高，容易受到环境干扰，而难以保证定位精度；同时，目前的机械手臂单次只能取送原料或取出产品，效率比较低。

发明内容

本发明提供一种上下料机构及立式钻削柔性制造装置，可以将物料运送至指定位置，机械手臂只需要在一个设定的位置抓取物料，降低了对物料的定位、识别的复杂性和难度，改善背景技术中提到的至少一个问题。

基于上述目的本发明提供的一种上下料机构，包括：

横向移动机构，所述横向移动机构包括桁架；

纵向移动机构，所述纵向移动机构设置在横向移动机构上，并可沿着桁架移动；

物料夹，所述物料夹设置于纵向移动机构上，用于夹取原料，所述物料夹通过横向移动机构和纵向移动机构可在二维坐标系方向上移动；

物料架，所述物料架设置于物料夹得下方，用于放置原料和产品；以及

传送机构，所述传送机构设置于物料架的一端，用于将原料和产品输送到指定位置。

可选地，所述横向移动机构还包括滑动连接于桁架的安装板一及连接于安装板一上的电机一，所述电机一用于驱动安装板沿着桁架移动。

可选地，所述纵向移动机构包括安装板二、与安装板二滑动连接的竖梁及连接于安装板二上的电机二，所述电机二驱动竖梁上下移动。

可选地，所述纵向移动机构还包括刚性连接于竖梁端部的连接件及安装于横向移动机构上的导向件，所述连接件嵌设于导向件内。

可选地，所述物料夹为电磁夹爪，所述物料夹上设置有接近开关。

可选地，所述物料夹的夹取面的截面为弧形、U形或V形。

可选地，所述物料架包括原料架和产品架，所述原料架和产品架分别设置有多个分隔块一和分隔块二。

可选地，所述传送机构包括电机三、传送带一和传送带二，所述传送带一和传送带二与电机三传动连接，所述传送带一和传送带二平行设置。

可选地，所述传送带一和传送带二的间距小于原料的直径。

可选地，上下料机构还包括机械手臂，所述机械手臂上设置有夹具，用于抓取原料和产品。

可选地，所述夹具包括夹爪一、夹爪二和连接头，所述夹爪一和夹爪二组合成V字形固定于连接头上，所述连接头与机械手臂驱动连接，所述机械手臂驱动连接头转动调节角度。

一种立式钻削柔性制造装置，包括如上所述的上下料机构、机床和切削液循环机构。

本发明的有益效果是：本发明提供的上下料机构的物料夹设置在横向移动机构和纵向移动机构上，可以通过横向移动机构和纵向移动机构在二维坐标系方向上移动，来夹取下方物料架上的原料，并放置在一侧的传送机构上，运送到一个提前设定好的位置，这样机器人取料和上料的位置是固定的，不需要改变定位的位置，因而定位、识别原料的难度大大降低，保证了定位的准确性；物料夹只在平面坐标系上移动夹取原料，定位易于实现，且效率要比在三维坐标系上取料效率高；加工好的产品可以放置在传送机构上，通过传送机构反向运行，可以将产品运送至原料初始放在传送机构上的位置，通过物料夹取回物料架，且远离原料的一侧，因此，本上下料机构即可完成原料上料，又可完成产品回收，大大提高了生产效率。

一种立式钻削柔性制造装置，通过上下料机构可以将物料运送至指定位置，机械手臂只需要在一个设定的位置抓取物料，降低了对物料的定位、识别的复杂性和难度，同时，大大提高了工作效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的立式钻削柔性制造装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的上下料机构的结构示意图；

图3为图2中A区放大图；

图4为本发明实施例提供的夹具的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的物料夹的截面示意图。

图中：10、上下料机构；11、横向移动机构；111、桁架；112、安装板一；113、电机一；12、纵向移动机构；121、竖梁；122、连接件；123、导向件；124、安装板二；125、电机二；13、物料夹；14、物料架；141、原料架；142、分隔块一；143、产品架；144、分隔块二；15、传送机构；151、电机三；152、传送带一；153、传送带二；154、激光测距传感器；16、机械手臂；17、夹具；171、夹爪一；172、夹爪二；173、连接头；20、机床；30、切削液循环机构；31、水箱一；32、过滤水泵；33、水箱二；331、过滤板；34、冷却机；35、切削液水泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1-4所示，本发明提供了一种上下料机构，包括：横向移动机构11、纵向移动机构12、物料夹13、物料架14和传送机构15，其中，横向移动机构11包括桁架111，纵向移动机构12设置在横向移动机构11上，并可沿着桁架111移动，物料夹13设置于纵向移动机构12上，用于夹取原料，物料夹13通过横向移动机构11和纵向移动机构12可在二维坐标系方向上移动，物料架14设置于物料夹13的下方，用于放置原料和产品，传送机构15设置于物料架14的一端，用于将原料和产品输送到指定位置。

与现有技术相比，本发明实施例提供的上下料机构10的物料夹13设置在横向移动机构11和纵向移动机构12上，可以通过横向移动机构11和纵向移动机构12在二维坐标系方向上移动，来夹取下方物料架14上的原料，并放置在一侧的传送机构15上，运送到一个提前设定好的位置，这样机器人取料和上料的位置是固定的，不需要改变定位的位置，因而定位、识别原料的难度大大降低，保证了定位的准确性；物料夹13只在平面坐标系上移动夹取原料，定位易于实现，且效率要比在三维坐标系上取料效率高；加工好的产品可以放置在传送机构15上，通过传送机构15反向运行，可以将产品运送至原料初始放在传送机构15上的位置，通过物料夹13取回物料架14，且远离原料的一侧，因此，本上下料机构10即可完成原料上料，又可完成产品回收，大大提高了生产效率。

本实施例中，横向移动机构11还包括滑动连接于桁架111的安装板一112及连接于安装板一112上的电机一113，电机一113用于驱动安装板沿着桁架111移动。具体地，桁架111的侧面设置有相互平行的齿条和T形滑轨，在桁架111的顶部也设置有T形滑轨，安装板一112与桁架111顶部和侧面的T形滑轨嵌入式滑动连接，提高了安装板移动时的稳定性，电机一113刚性连接于安装板一112的顶部，电极一的输出轴贯穿安装板一112并转动连接，电机一113的输出轴的端部定心安装有齿轮，所述齿轮与齿条啮合，启动电极一驱动齿轮带动安装板一112沿着桁架111平移，实现物料夹13从物料架14的一端移动到另一端。

本实施例中，纵向移动机构12包括安装板二124、与安装板二124滑动连接的竖梁121及连接于安装板二124上的电机二125，电机二125驱动竖梁121上下移动。具体地，安装板二124为矩形管状结构，开口方向垂直于安装板一112移动方向，安装板二124焊接或螺栓连接于安装板一112的侧面，安装板内焊接或螺栓连接有至少一个T形滑轨，此T形滑轨的方向与安装板一112移动方向垂直，优选地，在安装板二124的内两侧对称设置两个T形滑轨，竖梁121为矩形柱状，竖梁121与此T形滑轨嵌入式滑动连接，竖梁121上固定连接有齿条，电机二125固定在安装板一112上，电机二125的输出轴贯穿安装板二124的一个侧壁，电机二125的输出轴与安装板二124转动连接，电机二125的输出轴的端部定心安装有齿轮，所述齿轮与齿条啮合，启动电极二驱动齿轮带动竖梁121沿着安装板二124平移，实现物料夹13垂直于桁架111上下移动。

在一个实施例中，纵向移动机构12还包括刚性连接于竖梁121端部的连接件122及安装于横向移动机构11上的导向件123，连接件122嵌设于导向件123内。具体地，连接件122整体呈U形，截面为矩形，连接件122具有一定的柔韧性，能够恢复自身形状，其内设置导线，导线穿过竖梁121与物料夹13电连接，导向件123为槽形件，连接件122的一端与竖梁121的顶端通过螺栓螺母固定连接，连接件122的另一端嵌设于导向件123内，导向件123垂直固定于安装板一112的顶部，在竖梁121向下移动时，连接件122也向下移动，且脱离导向件123的部分逐渐增加，在竖梁121向上移动时，连接件122也向上移动，且连接件122的逐渐嵌设进导向件123的部分增加，导向件123对连接件122起到定向作用，不会在其移动时随意摆动，挂到其他部件上，如桁架111、安装板一112和安装板二124等，而干扰到物料夹13移动。

本实施例中，物料夹13为电磁夹爪，物料夹13上设置有接近开关，当物料夹13接近原料或产品，达到接近开关探测的距离，接近开关发出信号，物料夹13通电产生磁力将原料或产品吸住，可以根据所夹取物品的尺寸设计物料夹13的夹持面的形状和大小，使物料夹13一次只能夹取一个物品，这样可以避免一次夹取多个原料，造成在转运的过程中掉落，当传送机构15上有多个原料，在放上产品后，产品不能运送到设定的位置，因为多出的原料会占据产品的设定位置，那么物料夹13就会将此原料转运至物料架14上产品摆放的位置，就需要人工将原料归位，增加了工人的工作强度，也拖慢了生产效率。

进一步地，请参阅图5，物料夹13的夹取面的截面为弧形、U形或V形，夹取面的截面最大宽度大于棒状原料的直径小于原料直径的1.5倍，如此，可以一次只能抓取一个棒状原料，避免抓取多个的情况发生。另一面，物料夹13由两个相同的电磁夹爪组成，两个电磁夹爪共同抓取一个原料，并且接近开关设置在两个电磁夹爪之间，接近开关的端部不超出电磁夹爪，如此，接近开关是从原料的那一端靠近，两个电磁夹爪其中任何一个都可抓取到原料，若接近开关是从原料的中间靠近，那么两个电磁夹爪均能抓取到原料，进而提高了物料夹13的抓取效率和适应性。

在一个实施例中，物料架14包括原料架141和产品架143，原料架141和产品架143分别设置有多个分隔块一142和分隔块二144，具体的，在原料架141的底部均匀焊接多个分隔块一142，相邻的分隔块一142之间放置一个原料作为最底部的基层，在产品架143的底部均匀焊接多个分隔块二144，相邻的分隔块二144之间放置一个产品，作为最底部的基层，如此，每个原料和产品的位置是固定的，不会发生偏移，每个原料和产品都有一个特有的坐标点，降低了定位难度，有利于准确地上下料。

进一步地，分隔块一142和分隔块二144的截面形状为等腰梯形或等腰三角形。

在一个实施例中，请参阅图3，传送机构15包括电机三151、传送带一152和传送带二153，其中，传送带一152和传送带二153与电机三151传动连接，传送带一152和传送带二153平行设置，两个传送带之间用于放置原料和产品，能够防止原料和产品在传送带上滚动，具体地，电机三151安装在支撑架上，支撑架固定在地面上，电机三151的输出轴驱动连接上两个同轴设置的齿盘，在支撑架的另一端设置转动连接两个同样的齿盘，传送带一152和传送带二153分别与对应的齿盘啮合，电机三151驱动齿盘带动传送带一152和传送带二153同步转动，运送原料和产品，改变电机三151的驱动方向就可以使传送带一152和传送带二153得运行方向调转。

进一步地，传送带一152和传送带二153的间距小于原料的直径，能够使原料不卡在传送带一152和传送带二153之间，优选地，传送带一152和传送带二153的间距小于原料的直径大于原料直径的二分之一，如此，原料和产品不易滚动。

在另一个实施例中，传送机构15包括电机三151和传送带，在此传送带的中间设置V形槽、矩形槽或弧形槽，用于防止原料和产品滚动。

进一步地，在支撑架的两端分别设置一个激光测距传感器154，两个激光测距传感器154测距传感器分别位于传送带的两端，当传送机构15长期运行，可能会产生运送物料到设定位置发生偏移的情况，通过激光测距传感器154起到校正的作用。

本实施例中，上下料机构10还包括机械手臂16，机械手臂16上设置有夹具17，用于抓取原料和产品，具体地，机械手臂16为一种工业机器人，机械手臂16可以驱动夹具17转动和抓取相应的原料和产品，将原料放入加工机床20的加工位置，并将加工好的产品取出，放到设定好的位置。

进一步地，夹具17包括夹爪一171、夹爪二172和连接头173，夹爪一171和夹爪二172组合成V字形固定于连接头173上，连接头173与机械手臂16驱动连接，机械手臂16驱动连接头173转动调节角度，如此，夹爪一171和夹爪二172的夹持中心线是在同一个平面上，且两者的夹角固定，因此，机械手臂16来回转动连接头173，就可将夹爪一171和夹爪二172的位置相互替换，实现夹爪一171和夹爪二172分别抓取原料和产品，优选地，夹爪一171和夹爪二172的夹角为90°，两者的夹持中心线的夹角也为90°；

使用时，当传送机构15运送原料到设定位置，夹爪一171或夹爪二172抓取原料放到机床20的加工位置，之后机械手臂16带动夹爪返回，夹爪一171或夹爪二172重复上一步操作，当前一个原料加工完成，夹爪一171和夹爪二172中没有抓取原料的那个，可以抓取产品，然后机械手臂16驱动连接头173转动，使夹爪一171和夹爪二172位置互换，这样就可先将原料放到机床20的加工位置，再返回，没抓取产品的夹爪(夹爪一171或夹爪二172)先抓取传送机构15上的原料，再将产品放到传送机构15上原料的位置，如此，反复操作，机械手臂16单次既可以取送原料，又可以取出产品，机械手臂16的工作效率提升了一倍，也大大提高了，本上下料机构10的工作效率。

夹爪一171和夹爪二172为气动夹爪或电动夹爪。

请参阅图1，一种立式钻削柔性制造装置，包括如上所述的上下料机构10、机床20和切削液循环机构30，切削液循环机构30设置于机床20背离上下料机构10的一侧，切削液循环机构30用于收集机床20在加工时，使用过的高温且含有固体杂质的切削液，通过过滤和冷却返回到机床20，再利用。

与现有技术相比，本发明实施例提供的立式钻削柔性制造装置，通过上下料机构10可以将物料运送至指定位置，机械手臂16只需要在一个设定的位置抓取物料，降低了对物料的定位、识别的复杂性和难度，同时，大大提高了工作效率，降低了生产成本。

本实施例中，切削液循环机构30包括水箱一31、过滤水泵32、水箱二33、冷却机34和切削液水泵35，水箱一31为长方体状，其一端位于机床20出液口的下方，另一端连通过滤水泵32，过滤水泵32的出液口与水箱二33连通。水箱二33设置有过滤板331，水箱二33与冷却机34中的换热器连通，切削液水泵35与换热器的出口连通，如此，机床20加工的高温并含有固体杂质的切削液流到水箱一31中，大部分的固体杂质在水箱一31种沉淀，通过过滤水泵32将切削液送到水箱二33，经过过滤板331过滤去悬浮的杂质，水箱二33中的切削液经过冷却机34冷却后，通过切削液水泵35返回机床20中，继续使用。过滤水泵32本身的过滤功能，为了不阻碍液体进入，只是用于过滤较大尺寸的杂质，防止杂质对过滤水泵32造成损坏。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的保护范围限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其他变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种上下料机构，其特征在于，包括：

横向移动机构(11)，所述横向移动机构(11)包括桁架(111)；

纵向移动机构(12)，所述纵向移动机构(12)设置在横向移动机构(11)上，并可沿着桁架(111)移动；

物料夹(13)，所述物料夹(13)设置于纵向移动机构(12)上，用于夹取原料，所述物料夹(13)通过横向移动机构(11)和纵向移动机构(12)可在二维坐标系方向上移动；

物料架(14)，所述物料架(14)设置于物料夹(13)的下方，用于放置原料和产品；以及

传送机构(15)，所述传送机构(15)设置于物料架(14)的一端，用于将原料和产品输送到指定位置。

2.根据权利要求1所述的上下料机构，其特征在于，所述横向移动机构(11)还包括滑动连接于桁架(111)的安装板一(112)及连接于安装板一(112)上的电机一(113)，所述电机一(113)用于驱动安装板沿着桁架(111)移动。

3.根据权利要求1所述的上下料机构，其特征在于，所述纵向移动机构(12)包括安装板二(124)、与安装板二(124)滑动连接的竖梁(121)及连接于安装板二(124)上的电机二(125)，所述电机二(125)驱动竖梁(121)上下移动。

4.根据权利要求3所述的上下料机构，其特征在于，所述纵向移动机构(12)还包括刚性连接于竖梁(121)端部的连接件(122)及安装于横向移动机构(11)上的导向件(123)，所述连接件(122)嵌设于导向件(123)内。

5.根据权利要求1所述的上下料机构，其特征在于，所述物料夹(13)为电磁夹爪，所述物料夹(13)上设置有接近开关。

6.根据权利要求5所述的上下料机构，其特征在于，所述物料夹(13)的夹取面的截面为弧形、U形或V形。

7.根据权利要求1所述的上下料机构，其特征在于，所述物料架(14)包括原料架(141)和产品架(143)，所述原料架(141)和产品架(143)分别设置有多个分隔块一(142)和分隔块二(144)。

8.根据权利要求1所述的上下料机构，其特征在于，所述传送机构(15)包括电机三(151)、传送带一(152)和传送带二(153)，所述传送带一(152)和传送带二(153)与电机三(151)传动连接，所述传送带一(152)和传送带二(153)平行设置。

9.根据权利要求8所述的上下料机构，其特征在于，所述传送带一(152)和传送带二(153)的间距小于原料的直径。

10.根据权利要求1-9任一项所述的上下料机构，其特征在于，还包括机械手臂(16)，所述机械手臂(16)上设置有夹具(17)，用于抓取原料和产品。

11.根据权利要求10所述的上下料机构，其特征在于，所述夹具(17)包括夹爪一(171)、夹爪二(172)和连接头(173)，所述夹爪一(171)和夹爪二(172)组合成V字形固定于连接头(173)上，所述连接头(173)与机械手臂(16)驱动连接，所述机械手臂(16)驱动连接头(173)转动调节角度。

12.一种立式钻削柔性制造装置，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的上下料机构(10)、机床(20)和切削液循环机构(30)。

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