CN204823231U - 一种使用机器人的自动上料设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种使用机器人的自动上料设备，用于将工件搬送至指定工位上，自动上料设备包括架台，设置在架台上的PLC控制系统、以及设置在架台上并与PLC控制系统连接的上料系统，该上料系统包括：上料机构、定位传送机构、视觉机构、真空输料机构和空盘下料机构五个部分，满载工件的托盘经上料机构传送至定位传送机构固定锁紧，真空输料机构在视觉机构的辅助下将托盘内的工件全部搬送至指定工位上，然后定位传送机构将托盘传送至空盘下料机构，并经空盘下料机构将托盘运出。与现有技术相比，本实用新型具有适应性高、通用性广，上料速度快，工件损坏风险低等优点。

Description

一种使用机器人的自动上料设备

技术领域

本实用新型涉及一种上料设备，尤其是涉及一种使用机器人的自动上料设备。

背景技术

在电子元器件、小型汽车零部件的自动生产线中，经常会使用自动上料设备将器件与零部件从零散状态或从托盘中放置到生产线的指定工位上。这种设备一般需要注意以下几个问题：一是上料过程中要避免划伤污浊零部件；二是与检测工位高精度定位对接；三是上料设备要能对应多尺寸规格的零部件，要在高速高加速度的工况下进行连续不间断地大批量生产作业。市场上针对上下料的设备主要有移载机和机器手。

如中国专利ZL201210202880.1公开了一种上下料机械手，包括旋转工件模块、上料模块、夹紧模块、下料模块和运动控制系统模块，该上下料机器手采用气爪抓取工件，要求工件是刚性物体，所能完成的动作单一，适用于无需高精度等要求的场合。中国专利200820126417.2公开了一种移送机构，包括三组吸嘴组件，所述三组吸嘴组件分别设置在各自的离合基体上，其中的一个离合基体与第一驱动件轴向伸缩杆末端相连；离合基体相互间用导杆连接，且离合基体相互间的距离通过一控制机构进行控制。该专利代替人工从三个防呆入口对手机电池上料，降低了人的工作强度，实现了手机电池检测的自动化。

但是移载机对工件位姿要求严格，要对应工件各种可能出现的位姿需要增设其他机构，这些机构不仅设计困难，而且使机器设备体积增大，提高了生产成本，大大影响了移载机的工作效率和市场竞争力。上述的移载机和简易机器手有以下不可避免的缺点：

(1)各运动机构不具备高速、高加速度运行的能力，生产效率低，影响产能；

(2)对工件刚度和位姿有一定要求，需增设矫正等机构，增加了生产成本；

(3)只适用于精度要求不高或者无精度要求的场合；

(4)没有智能识别和判断功能，工业应用范围受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用机器人的自动上料设备。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种使用机器人的自动上料设备，用于将工件搬送至指定工位上，所述的自动上料设备包括架台，设置在架台上的PLC控制系统、以及设置在架台上并与PLC控制系统连接的上料系统，该上料系统包括：

上料机构：由沿y轴前后移动的第一y向传送装置和沿z轴上下移动的第一z向传送装置组成；

定位传送机构：包括设置在架台上的托盘定位装置、托盘分离装置和托盘传送装置；

真空输料机构：包括设置在架台上的机器人，以及设置在机器人上的真空吸附装置；

视觉机构：包括检测CCD相机、定位CCD相机和识标CCD相机，所述的检测CCD相机设置在定位传送机构的正上方，所述的定位CCD相机设置在机器人上，所述的识标CCD相机设置在架台上，识别托盘内工件的标记点，并反馈信号至机器人，使其准确吸取工件，检测CCD相机检测托盘中是否有工件，若有，则真空输料机构启动，搬送工件至指定工位上，若无，则定位传送机构启动，将托盘传送至空盘下料机构，由检测CCD相机、定位CCD相机和识标CCD相机组成的高精度定位和识别视觉系统，配合高速移动的机器人，组成负反馈闭环控制系统，可以360°全方位拾取工件，视觉认识工件，无论工件处于何种姿态和位置；

空盘下料机构：由沿z轴上下移动的第二z向传送装置和沿y轴左右移动的第二y向传送装置组成；

工作时，满载工件的托盘经上料机构传送至定位传送机构，托盘被托盘定位装置锁定固定，然后，在定位CCD相机和识标CCD相机的辅助定位下，真空吸附装置随机器人移动至托盘内的工件上，开启真空，工件被真空吸附装置吸取，并传送至指定工位上，当检测CCD相机检测到托盘内工件传送完毕后，托盘定位装置松开，托盘经托盘传送装置传送至空盘下料机构，再移动至架台底部。

所述的第一y向传送装置包括第一固定架，以及设置在第一固定架上的第一托盘平台、第一滚珠丝杠和伺服电机，所述的第一固定架上设有沿y轴方向的第一直线滑轨，所述的第一托盘平台设置在第一直线滑轨上，并与第一滚珠丝杠连接，所述的第一传感器与第一托盘平台接触，所述的第一滚珠丝杠连接伺服电机，第一传感器为极限开关，起保护装置作用，使装置不超出其运动行程；

所述的第一z向传送装置由第一单轴机器人和第一支撑座组成，所述的第一支撑座设置在第一单轴机器人上，并沿z轴方向上下移动；

工作时，启动伺服电机，驱动第一滚珠丝杠，带动第一托盘平台沿第一直线滑轨移动，将放置在第一托盘平台上的托盘传送至第一支撑座上，然后启动第一单轴机器人，驱动第一支撑座沿z轴方向移动，将托盘传送至定位传送机构。

所述的托盘定位装置包括设置在架台上的第一固定座，以及设置在第一固定座上的定位气缸，该定位气缸连接定位块；

所述的托盘分离装置包括设置在架台上的第二固定座，以及设置在第二固定座上的分离气缸；

所述的托盘传送装置包括设置在架台上的第一传送气缸和第二直线导轨；

托盘经上料机构传送至定位传送机构，此时，托盘定位装置工作，启动定位气缸，使定位块与托盘贴合，对托盘进行锁紧定位，待托盘中工件输送完毕后，启动定位气缸，使定位块与托盘分开，启动第一传送气缸，驱动托盘沿第二直线导轨移动至空盘下料机构。

所述的定位气缸设有两个。

所述的真空吸附装置由真空轴和设置在真空轴底端的真空吸盘组成，所述的真空轴设置在机器人上，并沿机器人上下移动，所述的真空轴连接真空发生装置。

所述的视觉机构上还设有辅助检测定位的第一光源和第二光源，所述的第一光源和第二光源分别设置在定位传送机构的两端。

所述的架台顶部设有安全罩，所述的检测CCD相机设置在安全罩上，并位于定位传送机构的正上方。

所述的第二z向传送装置由第二单轴机器人和第二支撑座组成，所述的第二单轴机器人设置在第二支撑座上，并沿z轴方向上下移动；

所述的第二y向传送装置包括第二固定架，第二传送气缸、第一缓冲定位器和第二缓冲定位器，所述的第二固定架上设有沿y轴方向的第三直线滑轨，该第三直线滑轨上设有与第二传送气缸相连接的第二托盘平台，所述的第一缓冲定位器和第二缓冲定位器分别设置在第三直线滑轨的前后两端，所述的第二传送气缸与PLC控制系统相连接，第一缓冲定位器和第二缓冲定位器对第二托盘平台沿第三直线滑轨的运动起缓冲定位的作用；

工作时，空料的托盘经托盘传送装置传送到第二z向传送装置的第二支撑座上，启动第二单轴机器人，驱动第二支撑座沿z轴方向下移，将托盘传送至第二y向传送装置的第二托盘平台上，再启动第二传送气缸，驱动第二托盘平台沿y轴方向移动，从而将空料的托盘运出架台。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型使用的机器人具有极高的自由度，配以高分辨率的视觉机构，智能识别和捕捉产品特征，定位精度高，响应速度快，极大地提高了生产效率。

(2)采用真空吸附装置搬送产品，不会碎片和划伤产品外表面，减小了产品在上料过程中被损坏的风险，很大程度上杜绝了产品不良率的上升。

(3)本实用新型的自动上料设备适应性高、通用性广，可以对应不同规格尺寸的产品，只需变更托盘，制造简单、成本低，因而多尺寸多规格的产品大批量大规模的生产成本大幅度降低。

附图说明

图1为本实用新型的整机外观示意图；

图2为本实用新型的主视结构示意图；

图3为本实用新型的上料机构的结构示意图；

图4为本实用新型的定位传送机构的结构示意图；

图5为本实用新型的真空输料机构的结构示意图；

图6为本实用新型的视觉机构的结构示意图；

图7为本实用新型的空盘下料机构的结构示意图；

图中，1-上料机构，2-定位传送机构，3-视觉机构，4-真空输料机构，5-空盘下料机构，6-架台，7-托盘，8-安全罩，11-第一y向传送装置，12-第一z向传送装置，21-托盘定位装置，22-托盘分离装置，23-托盘传送装置，31-检测CCD相机，32-第一光源，33-定位CCD相机，34-第二光源，35-识标CCD相机，41-机器人，42-真空轴，43-真空吸盘，51-第二z向传送装置，52-第二y向传送装置，111-第一固定架，112-第一托盘平台，113-第一直线滑轨，114-第一传感器，115-第一滚珠丝杠，116-伺服电机，121-第一单轴机器人，122-第一支撑座，211-第一固定座，212-定位气缸，213-定位块，221-第二固定座，222-分离气缸，231-第二直线导轨，232-第一传送气缸，511-第二支撑座，512-第二单轴机器人，521-第二固定架，522-第三直线滑轨，523-第一缓冲定位器，524-第二传送气缸，525-第二缓冲定位器，526-第二托盘平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，一种使用机器人41的自动上料设备，包括架台6，设置在架台6上的PLC控制系统、以及设置在架台6上并与PLC控制系统连接的上料系统，架台6上设有安全罩8，上料系统包括：

上料机构1，其结构如图3所示：由沿y轴前后移动的第一y向传送装置11和沿z轴上下移动的第一z向传送装置12组成；第一y向传送装置11包括第一固定架111，以及设置在第一固定架111上的第一托盘平台112、第一传感器114、第一滚珠丝杠115和伺服电机116，第一固定架111上设有沿y轴方向的第一直线滑轨113，第一托盘平台112设置在第一直线滑轨113上，并与第一滚珠丝杠115连接，第一传感器114与第一托盘平台112连接，第一滚珠丝杠115连接伺服电机116；第一z向传送装置12由第一单轴机器人121和第一支撑座122组成，第一支撑座122设置在第一单轴机器人121上，并沿z轴方向上下移动；

定位传送机构2，其结构如图4所示：包括设置在架台6上的托盘定位装置21、托盘分离装置22和托盘传送装置23；托盘定位装置21包括设置在架台6上的第一固定座211，以及设置在第一固定座211上的两个定位气缸212，该定位气缸212连接定位块213；托盘分离装置22包括设置在架台6上的第二固定座221，以及设置在第二固定座221上的分离气缸222,托盘定位装置21作用于第1层TRAY盘(最上层)，定位第1层TRAY盘；在定位第1层TRAY盘的同时，托盘分离装置22作用于第2层TRAY盘(次层)，使第2层TRAY盘与第1层TRAY盘完全分离。

托盘定位装置21布置在TRAY盘左右两侧的中央，一左一右共2个，同时动作；托盘分离装置22布置在TRAY盘左右两侧的端末，一左一右共2个，同时动作；托盘传送装置23包括设置在架台6上的第一传送气缸232和第二直线导轨231；

真空输料机构4，其结构如图5所示：包括设置在架台6上的机器人41，以及设置在机器人41上的真空轴42，该真空轴42底端设有真空吸盘43，真空轴42连接真空发生器；

视觉机构3，其结构如图6所示：包括检测CCD相机31、定位CCD相机33、识标CCD相机35，以及辅助检测定位的第一光源32和第二光源34，检测CCD相机31设置在安全罩8上，并位于定位传送机构2的正上方，定位CCD相机33设置在机器人41上，识标CCD相机35设置在架台6上，与定位CCD相机33一起辅助机器人41定位托盘6内的工件；

空盘下料机构5，其结构如图7所示：由沿z轴上下移动的第二z向传送装置51和沿y轴左右移动的第二y向传送装置52组成；第二z向传送装置51由第二单轴机器人512和第二支撑座511组成，第二单轴机器人512设置在第二支撑座511上，并沿z轴方向上下移动，第二单轴机器人512连接PLC控制系统；第二y向传送装置52包括第二固定架521，第二传送气缸524、第一缓冲定位器523和第二缓冲定位器525，第二固定架521上设有沿y轴方向的第三直线滑轨522，该第三直线滑轨522上设有与第二传送气缸524相连接的第二托盘平台526，第一缓冲定位器523和第二缓冲定位器525分别设置在第三直线滑轨522的前后两端，第二传送气缸524与PLC控制系统相连接。

工作时，满载工件的托盘7放置在第一托盘平台112上，启动伺服电机116，驱动第一托盘平台112沿第一直线导轨移动，将托盘7传送至第一支撑座122，然后启动第一单轴机器人121，驱动第一支撑座122沿z轴方向移动，将托盘7传送至定位传送机构2，启动定位气缸212，驱动定位块213对托盘锁紧定位，检测CCD相机31检测托盘7中有工件，启动机器人41，在定位CCD相机33和识标CCD相机35的定位作用下，将真空吸盘43移动至托盘7内的工件位置，开启真空，真空吸盘43将工件吸起，然后驱动机器人41将工件搬送至指定工位上，机器人41重复吸附工件动作直至托盘7内的工件全部被搬送完毕，此时，检测CCD相机31检测到托盘7内无工件，启动定位气缸212将托盘7松开，并由第一传送气缸232驱动托盘沿第二直线导轨231移动至空盘下料机构5的第二支撑座511上，启动第二单轴机器人512，驱动第二支撑座511沿z轴方向下移，将托盘7传送至第二y向传送装置52的第二托盘平台526上，再启动第二传送气缸524，驱动第二托盘平台526沿y轴方向移动，从而将空料的托盘7运出架台6。

Claims (8)

1.一种使用机器人的自动上料设备，用于将工件搬送至指定工位上，所述的自动上料设备包括架台(6)，设置在架台(6)上的PLC控制系统、以及设置在架台(6)上并与PLC控制系统连接的上料系统，其特征在于，该上料系统包括：

上料机构(1)：由沿y轴前后移动的第一y向传送装置(11)和沿z轴上下移动的第一z向传送装置(12)组成；

定位传送机构(2)：包括设置在架台(6)上的托盘定位装置(21)、托盘分离装置(22)和托盘传送装置(23)；

真空输料机构(4)：包括设置在架台(6)上的机器人(41)，以及设置在机器人(41)上的真空吸附装置；

视觉机构(3)：包括检测CCD相机(31)、定位CCD相机(33)和识标CCD相机(35)，所述的检测CCD相机(31)设置在定位传送机构(2)的正上方，所述的定位CCD相机(33)设置在机器人(41)上，所述的识标CCD相机(35)设置在架台(6)上；

空盘下料机构(5)：由沿z轴上下移动的第二z向传送装置(51)和沿y轴左右移动的第二y向传送装置(52)组成。

2.根据权利要求1所述的一种使用机器人的自动上料设备，其特征在于，所述的第一y向传送装置(11)包括第一固定架(111)，以及设置在第一固定架(111)上的第一托盘平台(112)、第一传感器(114)、第一滚珠丝杠(115)和伺服电机(116)，所述的第一固定架(111)上设有沿y轴方向的第一直线滑轨(113)，所述的第一托盘平台(112)设置在第一直线滑轨(113)上，并与第一滚珠丝杠(115)连接，所述的第一传感器(114)与第一托盘平台(112)接触，所述的第一滚珠丝杠(115)连接伺服电机(116)；

所述的第一z向传送装置(12)由第一单轴机器人(121)和第一支撑座(122)组成，所述的第一支撑座(122)设置在第一单轴机器人(121)上，并沿z轴方向上下移动；

工作时，启动伺服电机(116)，驱动第一滚珠丝杠(115)，带动第一托盘平台(112)沿第一直线滑轨(113)移动，将放置在第一托盘平台(112)上的托盘(7)传送至第一支撑座(122)上，然后启动第一单轴机器人(121)，驱动第一支撑座(122)沿z轴方向移动，将托盘(7)传送至定位传送机构(2)。

3.根据权利要求1所述的一种使用机器人的自动上料设备，其特征在于，所述的托盘定位装置(21)包括设置在架台(6)上的第一固定座(211)，以及设置在第一固定座(211)上的定位气缸(212)，该定位气缸(212)连接定位块(213)；

所述的托盘分离装置(22)包括设置在架台(6)上的第二固定座(221)，以及设置在第二固定座(221)上的分离气缸(222)；

所述的托盘传送装置(23)包括设置在架台(6)上的第一传送气缸(232)和第二直线导轨(231)；

托盘(7)经上料机构(1)传送至定位传送机构(2)，此时，托盘定位装置(21)工作，启动定位气缸(212)，使定位块(213)与托盘(7)贴合，对托盘(6)进行锁紧定位，待托盘(6)中工件输送完毕后，启动定位气缸(212)，使定位块(213)与托盘(7)分开，启动第一传送气缸(232)，驱动托盘(7)沿第二直线导轨(231)移动至空盘下料机构(5)。

4.根据权利要求3所述的一种使用机器人的自动上料设备，其特征在于，所述的定位气缸(212)设有两个。

5.根据权利要求1所述的一种使用机器人的自动上料设备，其特征在于，所述的真空吸附装置由真空轴(42)和设置在真空轴(42)底端的真空吸盘(43)组成，所述的真空轴(42)设置在机器人(41)上，并沿机器人(41)上下移动，所述的真空轴(42)连接真空发生装置。

6.根据权利要求1所述的一种使用机器人的自动上料设备，其特征在于，所述的视觉机构(3)上还设有辅助检测定位的第一光源(32)和第二光源(34)，所述的第一光源(32)和第二光源(34)分别设置在定位传送机构(2)的两端。

7.根据权利要求1所述的一种使用机器人的自动上料设备，其特征在于，所述的架台(6)顶部设有安全罩(8)，所述的检测CCD相机(31)设置在安全罩(8)上，并位于定位传送机构(2)的正上方。

8.根据权利要求1所述的一种使用机器人的自动上料设备，其特征在于，所述的第二z向传送装置(51)由第二单轴机器人(512)和第二支撑座(511)组成，所述的第二单轴机器人(512)设置在第二支撑座(511)上，并沿z轴方向上下移动

所述的第二y向传送装置(52)包括第二固定架(521)，第二传送气缸(524)、第一缓冲定位器(523)和第二缓冲定位器(525)，所述的第二固定架(521)上设有沿y轴方向的第三直线滑轨(522)，该第三直线滑轨(522)上设有与第二传送气缸(524)相连接的第二托盘平台(526)，所述的第一缓冲定位器(523)和第二缓冲定位器(525)分别设置在第三直线滑轨(522)的前后两端。