CN210849347U - Cnc设备自动化上下料系统的下料自动堆叠单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的CNC设备自动化上下料系统的下料自动堆叠单元，涉及自动化加工技术领域，该下料自动堆叠单元包括叠料台架、倾斜下料组件、移料组件和装料槽组件，倾斜下料组件和装料槽组件设置在叠料台架的两侧，移料组件活动设置在倾斜下料组件和装料槽组件之间；倾斜下料组件包括倾斜设置的倾斜下料座，装料槽组件包括倾斜设置的装料槽，装料槽的倾斜方向与倾斜下料座的倾斜方向平行。本实用新型通过机械设备取代人工操作，不仅能实现自动化，还能保证每个料片均能按同方向排列，避免出错，有效提高生产效率。

Description

CNC设备自动化上下料系统的下料自动堆叠单元

技术领域

本实用新型涉及自动化加工技术领域，具体是涉及一种CNC设备自动化上下料系统的下料自动堆叠单元。

背景技术

近年来，随着加工工艺升级，大尺寸的料片如铜片采用CNC数控机床进行加工的数量和种类逐渐在增多。然而，目前的CNC数控机床大多都是独立工作，每台CNC数控机床均由独立的工人进行操作，该操作包括上料、下料及清洁码垛等动作。在执行多个相同的任务时，每台CNC数控机床都需要由工人独立完成，多台CNC数控机床就需配备多个工人，这无疑会导致人力资源的严重浪费，不利于降低生产成本。

传统的CNC数控机床加工完成后，需依靠人工手动取下已加工料片，取下的料片依靠人工逐一放进装料槽内并按照同一方向排列。在生产时工人需长时间重复相同操作，很容易产生倦怠感而导致排列出错，不利于提高生产效率。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种有效提高生产效率的CNC设备自动化上下料系统的下料自动堆叠单元。

为了实现上述的目的，本实用新型提供的CNC设备自动化上下料系统的下料自动堆叠单元，包括叠料台架、倾斜下料组件、移料组件和装料槽组件，倾斜下料组件和装料槽组件设置在叠料台架的两侧，移料组件活动设置在倾斜下料组件和装料槽组件之间；倾斜下料组件包括倾斜设置的倾斜下料座，装料槽组件包括倾斜设置的装料槽，装料槽的倾斜方向与倾斜下料座的倾斜方向平行。

由上述方案可见，通过移料组件自动将倾斜下料组件内的料片转移至装料槽内，代替传统的人工操作，保证每一料片均能按照同一方向进行堆叠，有利于实现自动化加工，有效提高生产效率，避免出错返工的现象发生；通过设置装料槽的倾斜方向与倾斜下料座的倾斜方向平行平行，使得料片能倾斜方式地放入装料槽内，无需调节水平，有利于精简移料组件的结构、节省生产时间。

进一步的方案是，倾斜下料组件还包括安装座和到位传感器，倾斜下料座设置在安装座上，倾斜下料座的第一端倾斜向上设置，到位传感器设置在倾斜下料座的第二端上。

由上述方案可见，通过设置到位传感器检测料片是否落入倾斜下料座内，避免移料组件误操作。

进一步的方案是，倾斜下料座上设置有隔离条，隔离条沿倾斜下料座的长度方向设置在倾斜下料座的上表面。

由上述方案可见，通过设置隔离条将料片与倾斜下料座表面隔离，避免两者大面积接触；由于CNC数控机床加工时需向料片表面喷冷却液，冷却液自身具有一定黏度，当料片与金属材料的倾斜下料座表面接触面过大时会产生一定的下滑阻力，隔离条的设置能有效避免该种情况的发生。

进一步的方案是，倾斜下料组件还包括横向推料组件，横向推料组件包括推料板和推料驱动组件，推料板设置在倾斜下料座宽度方向的一侧上，推料驱动组件与推料板连接，推料板能沿倾斜下料座的宽度方向移动。

由上述方案可见，通过设置横向推料组件，当料片落在倾斜下料座上时，推料驱动组件驱动推料板将料片推向移料组件的正下方，方便移料组件进行移料操作。

进一步的方案是，移料组件包括移料台架、纵向移动组件、倾斜升降组件和移栽吸盘组件，纵向移动组件设置在移料台架上，倾斜升降组件设置在纵向移动组件上，倾斜升降组件在倾斜下料组件和装料槽组件之间来回移动；移栽吸盘组件倾斜设置在倾斜升降组件上，移栽吸盘组件的倾斜方向与倾斜下料座的倾斜方向平行。

由上述方案可见，通过倾斜升降组件控制移栽吸盘组件的下移位移，使得移栽吸盘将料片放入装料槽内时能伸入到装料槽内，并依据装料槽内的料片数量逐次递减，有利于避免因从高处投放料片而导致料片损坏的情况发生。

进一步的方案可见，移栽吸盘组件通过微调组件与倾斜升降组件连接，微调组件与纵向移动组件平行设置。

由上述方案可见，通过设置微调组件，有利于实现移栽吸盘组件在Y方向上的位置微调，保证取料的准确性。

进一步的方案可见，装料槽组件还包括横向移动座和横向移动驱动组件，装料槽设置在横向移动座上，横向移动驱动组件与横向移动座连接，横向移动座的移动方向垂直于移料组件的移料方向。

由上述方案可见，通过将装料槽设置在横向移动座上，有利于方便装料槽下料。

进一步的方案可见，下料自动堆叠单元还包括满料检测单元，满料检测单元包括安装调节架和满料传感器，安装调节架设置在装料槽一侧，满料传感器设置在安装调节架上。

由上述方案可见，通过设置满料检测单元检测装料槽是否满载，自动化程度高。

进一步的方案可见，横向移动座上设置有两个装料槽，满料检测单元设置在其中一个装料槽的一侧上。

由上述方案可见，通过设置两个装料槽以增大其装载量，当两个装料槽均满载时，由工人分次取下所有料片，减少工人批量取下料片的次数，延长叠料时间。

附图说明

图1是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的俯视图。

图2是本实用新型实施例的结构图。

图3是本实用新型实施例倾斜下料组件的结构图。

图4是本实用新型实施例移料组件的结构图。

图5是本实用新型实施例装料槽组件的结构图。

图6是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的自动输送单元的结构图。

图7是图6中A处的局部放大图。

图8是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的上下料机械手单元的结构图。

图9是图8中B处的放大图。

图10是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的上料架的结构图。

图11是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的料仓的结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，图1是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的俯视图。本实施例的CNC设备自动化上下料系统包括控制单元、自动输送单元1、上下料机械手单元2、下料自动堆叠单元3和十二台数控机床4。控制单元分别与自动输送单元1、上下料机械手单元2、下料自动堆叠单元3和数控机床4连接。在本实施例中，将自动输送单元1的输送方向设置为Y方向，将垂直于Y方向的方向设置在X方向。上下料机械手单元2活动设置在自动输送单元1上并沿自动输送单元1的输送方向来回移动。十二台数控机床4分设在自动输送单元1输送方向的两侧上，每一台数控机床4均设置在上下料机械手单元2的工作范围内。数控机床4设有两个舱门，两个舱门对称设置在其自身的两侧，第一舱门用于上下料机械手单元2上下料，第二舱门方便工作人员进行换刀等操作，双舱门设计既有利于实现人与机器人互不干扰，同时可操作性及安全性也很好。在生产时，可根据本批次料片的生产订单量适应性地调整数控机床4的数量，即当生产订单量较少时，可启动数量较少的若干台数控机床4进行同时加工；当生产订单量较多时，可启动数量较多的数控机床4进行同时加工，既能满足客户的生产需求，又不会浪费资源，特别适用于中小批量的料片加工。

相邻两台数控机床4之间设置有上料架5，上料架5上设置有两个料仓51，两个料仓51分别对应与其相邻的数控机床4。每一料仓51均对应唯一的一台数控机床4，料仓51设置在上下料机械手单元2的工作范围内，待加工的料片放置在料仓51内，方便上下料机械手单元2抓取料片并放入对应的数控机床4内进行加工。当控制单元启动其中N台数控机床4时，该N台数控机床4分别对应的料仓51均放置有料片，控制单元控制上下料机械手单元2在该N台数控机床4及放置有料片的料仓51之间移动。下料自动堆叠单元3设置在自动输送单元1输送方向的末端，用于对成品料片进行堆叠。

参见图2，图2是本实用新型实施例的结构图。下料自动堆叠单元3包括叠料台架31、倾斜下料组件32、移料组件33和装料槽组件34，倾斜下料组件32设置在叠料台架31Y方向的前侧，装料槽组件34设置在叠料台架31Y方向的后侧，移料组件33设置在倾斜下料组件32和装料槽组件34之间。

参见图3并结合图2，图3是本实用新型实施例倾斜下料组件的结构图。倾斜下料组件32包括安装座321、倾斜下料座322、到位传感器323和横向推料组件324。安装座321设置在叠料台架31上，倾斜下料座322倾斜设置在安装座321上，倾斜下料座322的第一端倾斜向上并与自动输送单元1的末端连接。到位传感器323设置在倾斜下料座322的第二端，到位传感器323优选为反射型满料传感器352，到位传感器323器与控制单元数据连接。倾斜下料座322上设置有三个隔离条325，隔离条325沿倾斜下料座322的长度方向设置在倾斜下料座322的表面，将落入倾斜下料座322的料片与倾斜下料座322隔离，以减小料片与倾斜下料座322的接触面积，减小摩擦力。隔离条325可采用织物制成，避免残留在料片上的部分冷却液由于其自身粘性而与隔离条325粘合，影响料片滑入倾斜下料座322。

横向推料组件324包括推料板3241和推料驱动组件，推料板3241设置在倾斜下料座322宽度方向的一侧上，推料板3241长度方向的两端分别向倾斜下料座322的第一端和第二端延伸。推料驱动组件设置在倾斜下料座322的下侧，推料驱动组件通过拨动块3242与推料板3241连接，推料驱动组件有效为双联气缸，能驱动推料板3241沿倾斜下料座322的宽度方向移动，用于将落入倾斜下料座322上的料片移动至倾斜下料座322靠近移料组件33的一侧，方便移料组件33进行移料。

参见图4并结合图2，图4是本实用新型实施例移料组件的结构图。移料组件33包括移料台架331、纵向移动组件332、倾斜升降组件333和移栽吸盘组件334。移料台架331设置在叠料台架31的一侧，纵向移动组件332沿Y方向设置在移料台架331上，纵向移动组件332的两端分别向倾斜下料组件32、装料槽组件34延伸。纵向移动组件332优选为无杆气缸，其包括滑块和导杆，滑块可沿导杆的轴向移动。移料组件33上设置有三色灯报警器，当料槽内满载料片后，移料组件33暂停移料，三色灯报警器发出警报，提醒工作人员取下所有料片。

倾斜升降组件333包括直线模组3331和取料臂3332，直线模组3331优选为同步带直线模组3331。直线模组3331倾斜地设置在纵向移动组件332的滑块上，直线模组3331的下端向倾斜下料组件32方向倾斜延伸。直线模组3331包括步进电机、滑台座和滑台，步进电机驱动滑台沿滑台座的长度方向来回移动。取料臂3332的上部通过微调组件3333设置在直线模组3331的滑台上，微调组件3333优选为滑台精密气缸，微调组件3333沿Y方向布置，用于微调取料臂3332在Y方向上的位置。移栽吸盘组件334设置在取料臂3332的下部且置于倾斜下料座322的正上方。移栽吸盘组件334与倾斜下料座322表面平行，移栽吸盘组件334上间隔均匀地设置有多个真空吸盘，多个真空吸盘分设成对称设置的两排。

参见图5并结合图2，图5是本实用新型实施例装料槽组件的结构图。装料槽组件34包括横向移动座341、横向移动驱动组件342和两个装料槽343。横向移动座341沿X方向设置在叠料台架31上。横向移动驱动组件342优选为气缸，该气缸设置在叠料台架31的下侧，该气缸的活塞杆通过贯穿叠料台架31的连接板与横向移动座341连接。该气缸能驱动横向移动座341沿X方向来回移动。两个装料槽343均倾斜设置在横向移动座341上，装料槽343的倾斜方向平行于倾斜下料座322的倾斜方向。

在叠料时，移料组件33将第一块料片从倾斜下料组件32移栽至装料槽343上方，然后移料组件33的倾斜升降组件333第一次下移，使得移栽吸盘组件334以及第一块料片进入装料槽343内，直至第一块料片无限接近装料槽343的槽底时释放第一块料片。当移料组件33将第二块料片移栽至装料槽343上方时，倾斜升降组件333第二次下移，第二次下移的高度比第一次下移的高度小预设高度，使得第二块料片无限接近第一块料片的上表面时释放第二块料片。以此类推，进行后续料片的堆叠作业，直至该装料槽343满载。该预设高度优选为成品料片的厚度，对于不同批次的料片，其厚度也可能不同，在加工开始前，可根据当批次成品料片的厚度自由设定倾斜升降组件333每次下移的高度，保证所有成品料片均能安全、轻巧地放入装料槽343内，避免成品料片与装料槽343之间、成品料片与成品料片之间发生大力碰撞，影响成品料片的表面质量。

叠料台架31上还设置有满料检测单元35，满料检测单元35包括安装调节架351和满料传感器352，安装调节架351设置在叠料台架31上并置于其中一个装料槽343的一侧上，优选设置靠近移料组件33一侧的装料槽343一侧。装料槽343的一侧槽壁上设置有避让槽3431，避让槽3431向装料槽343的槽底方向延伸，满料传感器352活动设置在安装调节架351上，满料传感器352正对避让槽3431设置。满料传感器352与控制单元连接，满料传感器352用于检测装料槽是否满载料片。满料传感器352优选通过延时触发向控制单元发送满载信号，即当满料传感器352在持续预设时间内检测到被遮挡物反射的光束时，触发满载信号，避免因意外触发满料传感器352导致过早地移动装料槽343的情况发生。

为了方便说明，暂将靠近移料组件33一侧的装料槽343命名为第一装料槽，另一个装料槽343命名为第二装料槽。在叠料前，第一装料槽的所在位置为叠料区，第二装料槽的所在位置为等待区。当满料检测单元35检测到第一装料槽满载时，满料传感器352向控制单元发送第一满载信号，控制单元控制横向移动驱动组件342沿X方向移动第一预设位移，使得第一装料槽移动至叠料台架31的一侧，此时第二装料槽移动至叠料区，准备进行叠料。当满料检测单元35检测到第二装料槽满载时，满料传感器352再次向控制单元发送满载信号，控制单元控制横向移动驱动组件342同方向移动第二预设位移，使得第一装料槽和第二装料槽均被移动至叠料台架31的一侧，方便人工手动取下堆叠好的料片。

参见图6至图7，图6是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的自动输送单元的结构图，图7是图6中A处的局部放大图。自动输送单元1包括五个输送架11、五条输送带12、两根导轨13和一根齿条14。五个输送架11均沿Y方向布置，五个输送架11呈一直线地连接在一起。五条输送带12分别设置在五个输送架11上，相邻的两条输送带12的端部邻接且相互连通。每一输送架11上均设置有输送驱动组件，输送驱动组件用于驱动对应输送架11上的输送带12执行输送动作。相邻两个输送架11通过连接件固定连接。各个输送带12的输送方向相同且输送速度相等。两根导轨13沿Y方向同时设置在五个输送架11上，输送带12设置在两根导轨13之间，输送带12的在竖直方向上的所在高度低于导轨13在竖直方向上的的所在高度。齿条14沿Y方向同时五个输送架11上，齿条14设置在两根导轨13之间并置于输送带12的一侧。齿条14的所在高度等于导轨13的所在高度。

自动输送单元1还包括多个限高单元15和/或多个导向单元16。多个限高单元15沿Y方向间隔均匀地设置在输送带12上方，每一数控机床4加工完成的料片在输送带12上输送时至少经过一个限高单元15。每一限高单元15均垂直于自动输送单元1的输送方向，限高单元15距离输送带12表面具有预设高度。当料片在输送带12上发生上下堆叠时，在输送带12的输送作用下，堆叠在一起的两个或多个料片经过限高单元15时，在限高单元15的阻挡作用下，保证只有位于最下方的料片流过，因此可以将堆叠在一起的两个或多个料片一一平铺在输送带12上依次流出。

多个导向单元16沿自动输送单元1的输送方向设置在输送带12上方，导向条与输送带12表面邻接并相距预设安全距离。在本实施例中，导向单元16的中部设置在限高单元15的下侧，导向单元16的第一端设置有导向部161，导向部161沿输送带12的边缘向输送带12的中部延伸，用于将置于输送带12第一侧上的料片导引至输送带12的中部或第二侧。

自动输送单元1Y方向的两端上分别设置有两个液压缓冲器17，用于与上下料机械手单元2抵接。

参见图8和图9，图8是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的上下料机械手单元的结构图，图9是图8中B处的放大图。上下料机械手单元2包括移动座21、机械手22和上下料吸盘组件23，移动座21的底部与两根导轨13活动连接，移动座21的上部与机械手22的第一端连接。移动座21的内侧设置有旋转驱动组件，移动座21的底部设置有齿轮，旋转驱动组件优选为伺服电机，齿轮设置在减速电机的输出端上。齿轮与齿条14啮合连接，当旋转驱动组件驱动齿轮旋转时，在齿轮和齿条14啮合作用下，移动座21沿齿条14的长度方向移动，带动整个上下料机械手单元2沿Y方向移动。上下料机械手单元2的移动方向取决于旋转驱动组件的旋转方向。机械手22通过程序控制可实现前后、左右、上下和旋转方向的运动，以实现各个数控机床4的上料和下料。

上下料吸盘组件23设置在机械手22的第二端上。上下料吸盘组件23包括第一工作区231、第二工作区232和吹气组件233，吹气组件233设置在第一工作区231和第二工作区232之间，第一工作区231和第二工作区232上均设置有多个真空吸盘。第一工作区231用于吸附待加工的料片，进行上料，第二工作区232用于吸附加工完成的料片。吹气组件233用于在吸附加工完成的料片前，清理残留在加工完成的料片上的冷却液及废屑。吹气组件233还用于在取下已加工完成的料片后，清理残留在工装夹具上的冷却液及废屑。

参见图10和图11，图10是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的上料架的结构图，图11是应用本实用新型实施例的CNC设备自动化上下料系统的料仓的结构图。两个料仓51平行设置在上料架5上。料仓51包括第一直板511、第二直板512、承托板513和支座516，承托板513倾斜设置在支座516上，使得承托板513远离自动输送单元一侧的第一角部514倾斜向下设置，承托板513的第二角部、第三角部和第四角部的高度均大于第一角部514的高度。第一直板511和第二直板512分别与承托板513垂直设置，第一直板511和第二直板512在第一角部514上相交，第一直板511和第二直板512相交的夹角优选为直角，料片叠放在承托板513上并与第一直板511和第二直板512抵接。第一直板511的中部和第二直板512的中部均设有第一通孔，第一通孔优选为矩形，既减轻料仓51的重量，又方便工作人员观察料仓51内料片的剩余量。承托板513中部设置第二通孔，能减轻料仓51的重量。

上料架5上还设有两组控制开关组件515，两组控制开关组件515均设置在料仓51的一侧，每一组控制开关组件515与控制单元连接，控制开关组件515包括启动开关、停止开关和急停开关。两组控制开关组件515可共同设置一个急停开关，当按下急停开关时，整个CNC设备自动化上下料系统紧急停止。当按下启动开关时，料仓51和数控机床4均进入工作状态，控制单元控制上下料机械手单元2根据数控机床4的加工情况适时在料仓51内取料；当按下停止开关时，控制单元会暂时屏蔽料仓51和对应的数控机床4，使得上下料机械手单元2不会从该料仓51内取料，也不会对该数控机床4进行上料，方便数控机床4更换刀具或样品加工时可随时将该数控机床4独立出来，又不影响CNC设备自动化上下料系统的整体运行。

CNC设备自动化上下料系统的工作流程是：控制单元接收到数控机床4加工完成信号后，控制单元控制上下料机械手单元2快速移动至该数控机床4对应的料仓51一侧，待上下料机械手单元2第一工作区231上的多个真空吸盘吸起料仓51内的待加工料片，数控机床4打开第一舱门，上下料机械手单元2的吹气组件233利用压缩空气清理残留在数控机床4工装夹具和成品料片上的冷却液及废屑，然后上下料机械手单元2调整工作区，利用第二工作区232上的多个真空吸盘吸起成品料片，接着上下料机械手单元2再次调整工作区，将第一工作区231上的待加工料片放入数控机床4内的工装夹具上，然后上下料机械手单元2的上下料吸盘组件23退出数控机床4，数控机床4关闭第一舱门后进行自动加工；上下料吸盘组件23退出数控机床后，将第二工作区232的成品料片放置在自动输送单元1的输送带11上，自动输送单元1将多个成品料片输送至下料自动堆叠单元3，下料自动堆叠单元3将多个成品料片一一移栽至装料槽343内并自动进行堆叠，以完成CNC设备自动化上下料系统的自动上下料及叠料。

Claims (9)

1.CNC设备自动化上下料系统的下料自动堆叠单元，其特征在于：包括叠料台架、倾斜下料组件、移料组件和装料槽组件，所述倾斜下料组件和所述装料槽组件设置在所述叠料台架的两侧，所述移料组件活动设置在所述倾斜下料组件和所述装料槽组件之间；

所述倾斜下料组件包括倾斜设置的倾斜下料座，所述装料槽组件包括倾斜设置的装料槽，所述装料槽的倾斜方向与所述倾斜下料座的倾斜方向平行。

2.根据权利要求1所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述倾斜下料组件还包括安装座和到位传感器，所述倾斜下料座设置在所述安装座上，所述倾斜下料座的第一端倾斜向上设置，所述到位传感器设置在所述倾斜下料座的第二端上。

3.根据权利要求2所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述倾斜下料座上设置有隔离条，所述隔离条沿所述倾斜下料座的长度方向设置在所述倾斜下料座的上表面。

4.根据权利要求1至3任一项所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述倾斜下料组件还包括横向推料组件，所述横向推料组件包括推料板和推料驱动组件，所述推料板设置在所述倾斜下料座宽度方向的一侧上，所述推料驱动组件与所述推料板连接，所述推料板能沿所述倾斜下料座的宽度方向移动。

5.根据权利要求1所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述移料组件包括移料台架、纵向移动组件、倾斜升降组件和移栽吸盘组件，所述纵向移动组件设置在所述移料台架上，所述倾斜升降组件设置在所述纵向移动组件上，所述倾斜升降组件在所述倾斜下料组件和所述装料槽组件之间来回移动；

所述移栽吸盘组件倾斜设置在所述倾斜升降组件上，所述移栽吸盘组件的倾斜方向与所述倾斜下料座的倾斜方向平行。

6.根据权利要求5所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述移栽吸盘组件通过微调组件与所述倾斜升降组件连接，所述微调组件与所述纵向移动组件平行设置。

7.根据权利要求1所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述装料槽组件还包括横向移动座和横向移动驱动组件，所述装料槽设置在所述横向移动座上，所述横向移动驱动组件与所述横向移动座连接，所述横向移动座的移动方向垂直于所述移料组件的移料方向。

8.根据权利要求7所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述下料自动堆叠单元还包括满料检测单元，所述满料检测单元包括安装调节架和满料传感器，所述安装调节架设置在所述装料槽一侧，所述满料传感器设置在所述安装调节架上。

9.根据权利要求8所述的下料自动堆叠单元，其特征在于：

所述横向移动座上设置有两个所述装料槽，所述满料检测单元设置在其中一个所述装料槽的一侧上。

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