CN209922387U - 一种自动上下料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动上下料系统，包括储料台、加工台、上料单元、下料单元、加工单元、控制单元、分段减速单元、第一通讯单元和第二通讯单元，上料单元、下料单元、加工单元、分段减速单元、第一通讯单元和第二通讯单元均与控制单元连接，储料台上具有一用于放置物料的上料位，加工台上具有一加工位。本实用新型上料机器人对板材进行分板、搬运、放板一系列的动作，均为机器人主动值守完成，完全不需要人力，不仅仅节省了人力资源，更保证了人身安全。

Description

一种自动上下料系统

技术领域

本实用新型涉及激光加工与智能上料技术领域，尤其涉及一种自动上下料系统。

背景技术

在工业化大规模的生产环境下，随着人力成本的不断攀升，通过自动化设备生产代替人工作业已经成为制造业发展的趋势。

激光切割作为一种自动化生产方式，广泛应用于金属钣金加工中，在钣金加工过程中，板材的上下料均通过手动方式来实现，然而，手动上下料的方式存在效率低、安全性不高且需要借助多种辅助工具的不足之处。为了克服上述不足之处，市面上开始出现半自动的板材上下料装置，虽然半自动的板材上下料装置能提高工作效率和增加安全性能，但自动化程度仍然比较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动上下料系统，旨在解决当前板材上下料自动化程度比较低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，一种自动上下料系统，包括储料台、加工台、上料单元、下料单元、加工单元、控制单元、分段减速单元、第一通讯单元和第二通讯单元，上料单元、下料单元、加工单元、分段减速单元、第一通讯单元和第二通讯单元均与控制单元连接，储料台上具有一用于放置物料的上料位，加工台上具有一加工位。

上料单元，在控制单元控制下将物料从上料位运送至加工位，并从加工位中返回至上料位。

第一通讯单元，当上料单元将物料运送至加工位后，第一通讯单元将运送到位信号传输至控制单元。

加工单元，在控制单元控制下对加工位中的物料进行加工。

下料单元，在控制单元控制下将加工后的物料从加工位中取下。

第二通讯单元，当下料单元将加工后的物料从加工位中取下后，第二通讯单元将物料取下信号传输至控制单元。

分段减速单元，包括固定设置在上料单元上的第一检测单元和第二检测单元，当上料单元从加工位返回至上料位，则第一检测单元和第二检测单元依次触发并分别将第一检测信号和第二检测信号传输至控制单元，控制单元根据第一检测信号对上料单元进行第一次减速并减速至速度V1，控制单元根据第二检测信号对上料单元进行第二次减速并减速至速度V2，速度V1大于速度V2。

进一步地，第一检测单元和第二检测单元均为摆臂开关，第一检测单元具有第一触发头，第二检测单元具有第二触发头，第一触发头相对第二触发头设置在下方位置处。

进一步地，上料单元为上料机器人，上料机器人包括本体、压簧和吸盘组件，压簧一端设置在本体上，吸盘组件设置在压簧的另一端。

更进一步地，上料单元还包括安装导轨，安装导轨固定设置在本体上，压簧一端设置在安装导轨上。

更进一步地，吸盘组件包括抖动气缸和吸盘单件，抖动气缸与吸盘单件控制连接。

进一步地，第一检测单元和第二检测单元均为光电开关。

进一步地，自动上下料系统还包括一磁力分板器，磁力分板器固定设置在储料台上且位于物料的一侧，物料为板材，磁力分板器对物料进行分张。

更进一步地，自动上下料系统还包括一吹气元件，吹气元件固定设置在储料台上且位于物料的一侧，吹气元件吹气至分张后的两个物料之间的间隙处。

进一步地，加工单元为激光切割装置。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：

1.本实用新型上料机器人对板材进行分板、搬运、放板一系列的动作，均为上料机器人主动值守完成，完全不需要人力，不仅仅节省了人力资源，更保证了人身安全。

2.本实用新型大大提升了上下料的效率，从而节省上下料时间。

3.传统人为上下料需要借助多种工具才能得以完成，例如磁铁、天车、叉车等，本实用新型无需借用工具即可完成当前需要借助多种工具才能完成的工作。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型图1中A处局部放大视图；

图3是本实用新型实施例1的通讯拓扑示意图；

图4是本实用新型实施例1的上料单元控制逻辑流程图；

图5是本实用新型实施例1的加工单元控制逻辑流程图。

在附图中，各附图标记表示：

10、储料台；11、上料单元；12、分段减速单元；13、物料；14、磁力分板器；15、操作单元；111、本体；112、压簧；113、吸盘组件；114、安装导轨；121、第一检测单元；122、第二检测单元；1211、第一触发头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供的一种自动上下料系统，包括储料台10、加工台、上料单元11、下料单元、加工单元、控制单元、分段减速单元12、第一通讯单元和第二通讯单元，所述上料单元11、所述下料单元、所述加工单元、所述分段减速单元12、所述第一通讯单元和所述第二通讯单元均与所述控制单元连接，所述储料台10上具有一用于放置物料13的上料位，所述加工台上具有一加工位。在本申请中，控制单元可以采用现有技术中已经技术成熟的控制微机进行预设控制程序来实现控制功能，也可以采用技术成熟的芯片控制技术，例如采用工业控制模块PLC、MCU芯片等来实现控制功能。通过进行采购相应控制单元进行装配，并在控制单元中预设相应的控制程序即可完成相应的控制功能。

所述上料单元11，在所述控制单元控制下将所述物料13从所述上料位运送至所述加工位，并从所述加工位中返回至所述上料位。本实施例中的物料13为但不局限于板材，在此不再详述。

所述第一通讯单元，当所述上料单元11将所述物料13运送至所述加工位后，所述第一通讯单元将运送到位信号传输至所述控制单元。本实施例中的第一通讯单元为机械手扩展模块。

所述加工单元，在所述控制单元控制下对所述加工位中的所述物料13进行加工。本实施例中，所述加工单元为激光切割装置，对板材进行激光切割操作，但不局限于此，在其它实施例中，还可以是焊接或者钻孔等加工单元，在此不再详述。

所述下料单元，在所述控制单元控制下将加工后的所述物料13从所述加工位中取下。本实施例中，所述下料单元可以但不局限于通过吸盘或者爪手来实现将加工后的物料13从所述加工位中取下。

所述第二通讯单元，当所述下料单元将加工后的所述物料13从所述加工位中取下后，所述第二通讯单元将物料取下信号传输至所述控制单元。本实施例中，所述第二通讯单元为切割机扩展模块。

所述分段减速单元12，包括固定设置在所述上料单元11上的第一检测单元121和第二检测单元122，当所述上料单元11从所述加工位返回至所述上料位，则所述第一检测单元121和所述第二检测单元122依次触发并分别将第一检测信号和第二检测信号传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述第一检测信号对所述上料单元11进行第一次减速并减速至速度V1，所述控制单元根据所述第二检测信号对所述上料单元11进行第二次减速并减速至速度V2，所述速度V1大于所述速度V2。

本实施例中，第二检测单元122为吸盘到位关键检测开关，该检测开关能确保吸盘组件已全部附于板材表面且每一个吸盘均由于压簧作用紧压于板材表面。

如图1和图2所示，所述第一检测单元121和所述第二检测单元122均为摆臂开关，所述第一检测单元121具有第一触发头1211，所述第二检测单元122具有第二触发头，所述第一触发头1211相对所述第二触发头设置在下方位置处，即当所述上料机器人从加工位返回至所述上料位中取料时，所述第一触发头1211会相比于第二触发头先与物料相接触，从而让第一触发头1211和第二触发头相继被触发。第一检测单元121和第二检测单元122选用摆臂开关主要可以节省成本而且灵活性强，同时摆臂角度可调、长度可调使得信号触发的间隔时间可以人为控制。

如图1和图2所示，所述上料单元11为上料机器人，所述上料机器人包括本体111、压簧112和吸盘组件113，所述压簧112一端设置在所述本体111上，所述吸盘组件113设置在所述压簧112的另一端。优选的，所述上料单元11还包括安装导轨114，所述安装导轨114固定设置在所述本体111上，所述压簧112一端设置在所述安装导轨114上。本实施例中，所述吸盘组件113为吸附板材的执行单元，主要起吸附板材作用；所述安装导轨114的设置，使吸盘组件能灵活分布，让吸盘组件整体重心与板材的重心相重合。

如图1所示，所述自动上下料系统还包括一磁力分板器14，所述磁力分板器14固定设置在所述储料台10上且位于所述物料13的一侧(右侧)，所述磁力分板器14对所述物料13进行分张。本实施例中，所述磁力分板器14为料库分板执行单元，可在市场上直接购买得到或通过现有技术获得，通过其强大的同极性磁力,使最上层板材与下层板材相互排斥而产生大间隙,以便逐层取用板材。优选的，所述自动上下料系统还包括一吹气元件，所述吹气元件固定设置在所述储料台10上且位于所述物料13的一侧(本实施例中，所述吹气元件最好和磁力分板器14设置在所述物料13的同一侧，但不局限于此，在此不再详述)，所述吹气元件吹气至分张后的两个所述物料13之间的间隙处。本实施例中，所述吹气元件可以是具有内置吹气喷嘴的元件，使用时，根据待分张板材的重量和尺寸，可将一块或多块磁力分板器14组合，用磁力分板器14将待分张板材夹住，通过永磁装置对板材进行导磁，使板材间产生相斥的作用力，再通过吹气元件，向板材间吹气，进一步提高板材的分张效果，提高了工作效率，降低了生产成本。

如图1所示，所述自动上下料系统还包括一操作单元15，为上料单元11启动、暂停、急停等运动状态的人为干预操作单元，通过该操作单元15，操作人员可在板材下料完毕后启动上料机器人进入主动值守工作状态以及上料过程暂停、急停等一系列操作。

如图3所示，为本实施例的通讯拓扑示意图，包括以下部分：

1、切割机系统：激光切割机控制单元，在本实施例中主要起上料机器人上料完成后激光切割机自启动交换工作台、自调用激光切割程序进行板材加工以及显示例如但不仅限于料库缺料等警告信息等作用。

2、切割机扩展模块：与上料机器人内的机械手系统进行信息交互的通讯单元，主要起到与上料机器人的信息传递作用。

3、机械手扩展模块：与切割机系统进行信息交互的通讯单元，主要起到与切割机系统的信息传递作用。

4、机械手系统：机器人控制单元，在本实施例中主要起到机器人主动值守、分段速寻板、切割机信息交互处理等控制。

5、交互通讯硬线：机械手扩展模块与切割机扩展模块的通讯桥梁，所有交互信号的传输均在硬线模块下进行。

6、共用通讯电源模块：由于在本实施例中，机械手扩展模块与切割机扩展模块的通讯是通过硬线传输，所以用于通讯部分的双方扩展模块电源必须共地，否则通讯异常。

如图4和图5所示，为上料单元控制逻辑流程图和加工单元控制逻辑流程图，本实施例整个动作流程为：

操作人员对已加工完成的板材下料完成以后，在操作单元中按下启动按键，上料机器人将进入主动值守状态，如下：

1、上料机器人主动判断激光切割机工作台是否已完成交换，完成则执行上料程序，未完成则处于继续值守状态。

2、上料机器人回归原点(原点为对上料机器人编程时根据实际工况决定，原点位置能确保寻板路径的准确性)。

3、上料机器人按照设定路径及设定速度主动进行高速寻板，高速寻板过程中，机器人根据分段减速单元信号反馈，判断是否该切换为低速寻板模式，高速寻板旨在提升寻板效率，低速寻板旨在确保上料单元安全性。

4、高速寻板过程中，若料库缺料，则上料单元中的第一检测单元和第二检测单元会先后被激活，被激活时，吸盘组件位置已低于料库检测最低检测点(最低检测点在上料机器人寻板编程时已根据料库实际高度限定，该点为寻板路径限位，既能保护上料机构也能作为料库缺料的判断条件之一)，低于最低检测点且两个信号被前后激活后，控制单元认为料库已缺料，此时上料机器人将重新回归原点进入值守状态等待下一启动信号并通过第二通讯模块在激光切割机装置上给出料库缺料的警告信息。

5、在料库不缺料的前提下，低速寻板过程中，第二检测开关到位被激活后，上料机器人将停止寻板动作，此时吸盘组件已由于吸盘滑竿上的压簧弹力被紧压在板材表面，在第二检测开关被激活的同时，位于料库侧面且靠近板材边缘的磁力分板器开始动作，磁力分板器接触板材侧面后，最上面的第一张板材与其它板材将由于南北磁场不一出现同性互斥现象，导致最上面的第一张板材与其它板材处于分离状态，磁力分板器动作后，吸盘上的真空发生器将动作，使吸盘内部处于真空状态，由于此前吸盘组件已紧压于最上面的第一张板材表面，真空发生器动作后，板材与吸盘接触部位处于真空状态，即吸盘组件已完全吸附板材。

6、最上面的第一张板材被吸附后，通过磁力分板器和吹气元件来将其与下方的第二张板材进行分离，从而有效防止第二张板材和最上面的第一张板材同时被吸附在吸盘上。

7、之后，上料机器人将执行板材搬运程序，在搬运过程中，通过上料机器人与激光切割装置的信息交互，上料机器人将得知当前需要上料的加工台的具体位置，从而判断搬运路径终点(搬运路径终点在上料机器人搬运程序编写时已根据不同加工台的高度所限定，终点定为被搬运板材接触加工台上表面时的上料机器人搬运坐标)所在，板材被搬运到终点后，吸盘组件上的真空发生器将停止运行，吸盘与板材之间的接触部分从真空恢复为正常气压状态，从而导致吸盘组件与板材分离，由于搬运终点的精确定位，板材脱离吸盘组件前，已位于加工台的加工位上，所以不存在板材下坠导致表面刮伤或不可恢复的形变等问题，人为上料则难以保证。

8、板材放置完毕后，上料机器人将回归原点进入主动值守状态等待下一次的启动信号，同时通过第一通讯模块给出反馈信号告知激光切割机装置已上料完毕。

9、激光切割机装置收到上料完成反馈信号且对当前正加工的板材加工完毕后，将自行调用加工任务列表中的下一个加工任务，重新交换加工台并自行启动加工程序，通过机器人自动上料以及激光切割机装置自动启动功能的配合，值守式自动上料-自启动切割这一过程即能实现无人值守。

本实施例的有益效果主要体现在以下方面：

1、节省人力成本：

传统人为上料一般需要两人或以上配合才能正常上料，本实施例可以减少人力资源的持续付出，节省人力成本。

2、确保人身安全：

机器人自动上料无需人为操作，避免了操作人员因操作不当导致的的安全性问题。

3、提升工作效率：

相同工况下，人为上料一般需要20秒以上时间才能完成，机器人值守式主动上料、分段速自动寻板、快速搬运等可在10秒内完成甚至更快，大大提升上料效率。

4、保护板材完好：

人为上料容易导致刮伤板材甚至导致板材报废的情况，机器人自动上料垂直提升垂直放置板材，不会出现板材刮伤或报废的情况。

5、智能发展趋势：

机器人值守式主动上下料、激光切割机装置自启动的无人值守功能，能完全代替操作工的人为上料。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：所述第一检测单元121和所述第二检测单元122均为光电开关。光电开关可直接购买得到或者通过现有技术获得，通过光电开关来进行检测具有很容易实现且控制逻辑简单的优点。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中，所述吸盘组件113包括抖动气缸和吸盘单件，所述抖动气缸与所述吸盘单件控制连接。上料单元将上升至适当高度(该高度在上料机器人编程时已限定，限定条件为该高度能满足抖板吸盘的伸缩运动距离，以满足抖板条件)，抖动气缸带动吸盘单件进行伸缩运动(具体次数根据实际情况决定)，由于吸盘单件的伸缩运动以及板材已被吸盘单件所吸附，在伸缩过程中，板材将发生可恢复的形变，由于板材形变，假如因为板材表面油膜(在一垛板材中，每块板材表面均喷有油膜以防板材生锈，油膜过重会导致板材与板材之间形成真空气场，导致难以分板)过重，粘合在第一张板材下表面的另一张板材将下坠至料库当中，抖板动作能进一步确保被吸盘单件吸附起来的仅仅只有一张板材。

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

Claims (9)

1.一种自动上下料系统，其特征在于，包括储料台(10)、加工台、上料单元(11)、下料单元、加工单元、控制单元、分段减速单元(12)、第一通讯单元和第二通讯单元，所述上料单元(11)、所述下料单元、所述加工单元、所述分段减速单元(12)、所述第一通讯单元和所述第二通讯单元均与所述控制单元连接，所述储料台(10)上具有一用于放置物料(13)的上料位，所述加工台上具有一加工位；

所述上料单元(11)，在所述控制单元控制下将所述物料(13)从所述上料位运送至所述加工位，并从所述加工位中返回至所述上料位；

所述第一通讯单元，当所述上料单元(11)将所述物料(13)运送至所述加工位后，所述第一通讯单元将运送到位信号传输至所述控制单元；

所述加工单元，在所述控制单元控制下对所述加工位中的所述物料(13)进行加工；

所述下料单元，在所述控制单元控制下将加工后的所述物料(13)从所述加工位中取下；

所述第二通讯单元，当所述下料单元将加工后的所述物料(13)从所述加工位中取下后，所述第二通讯单元将物料取下信号传输至所述控制单元；

所述分段减速单元(12)，包括固定设置在所述上料单元(11)上的第一检测单元(121)和第二检测单元(122)，当所述上料单元(11)从所述加工位返回至所述上料位，则所述第一检测单元(121)和所述第二检测单元(122)依次触发并分别将第一检测信号和第二检测信号传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述第一检测信号对所述上料单元(11)进行第一次减速并减速至速度V1，所述控制单元根据所述第二检测信号对所述上料单元(11)进行第二次减速并减速至速度V2，所述速度V1大于所述速度V2。

2.如权利要求1所述的自动上下料系统，其特征在于，所述第一检测单元(121)和所述第二检测单元(122)均为摆臂开关，所述第一检测单元(121)具有第一触发头(1211)，所述第二检测单元(122)具有第二触发头，所述第一触发头(1211)相对所述第二触发头设置在下方位置处。

3.如权利要求1所述的自动上下料系统，其特征在于，所述上料单元(11)为上料机器人，所述上料机器人包括本体(111)、压簧(112)和吸盘组件(113)，所述压簧(112)一端设置在所述本体(111)上，所述吸盘组件(113)设置在所述压簧(112)的另一端。

4.如权利要求3所述的自动上下料系统，其特征在于，所述上料单元(11)还包括安装导轨(114)，所述安装导轨(114)固定设置在所述本体(111)上，所述压簧(112)一端设置在所述安装导轨(114)上。

5.如权利要求3或4所述的自动上下料系统，其特征在于，所述吸盘组件(113)包括抖动气缸和吸盘单件，所述抖动气缸与所述吸盘单件控制连接。

6.如权利要求1所述的自动上下料系统，其特征在于，所述第一检测单元(121)和所述第二检测单元(122)均为光电开关。

7.如权利要求1所述的自动上下料系统，其特征在于，所述自动上下料系统还包括一磁力分板器(14)，所述磁力分板器(14)固定设置在所述储料台(10)上且位于所述物料(13)的一侧，所述物料(13)为板材，所述磁力分板器(14)对所述物料(13)进行分张。

8.如权利要求7所述的自动上下料系统，其特征在于，所述自动上下料系统还包括一吹气元件，所述吹气元件固定设置在所述储料台(10)上且位于所述物料(13)的一侧，所述吹气元件吹气至分张后的两个所述物料(13)之间的间隙处。

9.如权利要求1所述的自动上下料系统，其特征在于，所述加工单元为激光切割装置。

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