CN211805070U - 一种用于活塞环割片设备的全自动化上料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，包括底座、安装在底座上的采用双工位回转存放物料的供料装置、将供料装置上的物料推至设定位置的推料装置、从设定位置抓取物料再将物料放至另一设定位置的机器人，供料装置、推料装置和机器人通过PLC控制，协同完成取放料工作。本实用新型结构合理，其自动化程度和工作效率高，可降低人工成本，减轻工人劳动强度。

Description

一种用于活塞环割片设备的全自动化上料系统

技术领域

本实用新型属于机加工设备的上料系统，具体涉及一种用于活塞环割片设备的全自动化上料系统。

背景技术

当前内燃机用量仍然非常巨大，中国大陆境内汽车行业每年新车用量将近2000万台，再加上无数的工程机械、柴油发电机、农机，每年销售量数量惊人，另外上述车辆和设备不计其数的保有量，数量庞大的内燃机需要大修维护，因此，作为内燃机内一个重要的零件——活塞环，用量之多，不计其数。为了提高竞争力，活塞环生产企业都在为客户提供尽量减少人工干预，尽可能采用全自动化控制和全自动化上下料的设备。

活塞环割片工艺： 活塞环毛坯制造过程中，针对比较小尺寸的活塞环，通常的方法，就是将几片环铸造在一起，然后利用设备，再将毛坯分割成单体，再进行后续加工。在活塞环割片加工自动化方面，上料是一个关键环节，目前主要通过机器人上料，由高级机器人通过复杂程序，采用机器视觉技术、高精度测量技术、复杂的控制算法以及闭环控制技术，多种组合技术实现对成筐的杂乱无章的环片，每次挑选一片最方便夹取的环片，直接夹取送往割片机的上料口。由于每次只能挑选一片环，就算将机器人夹具做成多面，能够多次旋转头部，抓取够数量的环坯。但是，每次抓取，都需要检测环坯的位置，需要调整姿势，耗费比较多的时间，而且，在放置环坯的时候，又是一片一片放置，机器人放好一片，就要退出上料口，避让并做姿势调整，再放置下一片，因此，这种方式上料节奏跟不上主机的加工节拍，如果采用多台机器人联合，那么价格不菲，尽管是柔性上料，也是未来的趋势，但是，现阶段，大多数企业还是承受不了。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种性价比好、适应性强、生产效率高的用于活塞环割片设备的全自动化上料系统。

实现本实用新型目的的技术方案是：

本实用新型提供的用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，包括底座、安装在底座上的采用双工位回转存放物料的供料装置、将供料装置上的物料推至设定位置的推料装置、从设定位置抓取物料再将物料放至另一设定位置的机器人，供料装置、推料装置和机器人通过PLC控制，协同完成取放料工作。

所述推料装置包括三轴移动机构和安装在三轴移动机构上的推料机构；三轴移动机构包括设在底座上面的支架、设在支架上的Z轴升降气缸和两个Z轴升降导向轴承、与Z轴升降气缸连接的跨杆气缸、通过两个Z轴升降导向轴承与导杆相连且与跨杆气缸连接的Y轴基板、设在Y轴基板上的Y轴驱动气缸、Y轴直线导轨、与Y轴直线导轨的滑块和Y轴驱动气缸连接的X轴伺服直线模组、设在X轴伺服直线模组上的X轴模组滑台和驱动X轴模组滑台运动的X轴模组驱动伺服电机；推料机构包括设在X轴模组滑台上的安装板、设在安装板上的X轴导轨和推料压力保持气缸、设在X轴导轨上且与推料压力保持气缸连接的推料拨叉。

所述供料装置包括回转平台、设在回转平台上的垂直升料机构、设在垂直升料机构上的物料架；所述回转平台为两工位回转平台，包括安装在底座上的电机分割器组件、安装在电机分割器组件上的转盘安装座、垂直固定在转盘安装座上面的立架、设在立架上的上下排列的位置传感器；所述垂直升料机构安装在立架的前后安装面上，包括导向安装座、设在导向安装座上的导向轴和丝杠、设在导向轴上且与丝杠下端连接的升降座、设在导向轴顶部与丝杠上端连接的伺服电机；所述物料架包括固定在垂直升料机构的升降座上的料架座、成悬臂设在料架座上的上下排列的与所述位置传感器对应的料杆、设在料杆两端的内管位片和外管位片、设在料杆上的定位杆。

所述立架前后安装面的一侧设有立架加强板，所述位置传感器设在立架加强板的外侧面。

有益效果：

本实用新型充分利用空间，采用机器人加巧妙的机械结构，将人工间隔上料时间延长到半小时以上，能跟随主机加工节拍，且具有一定的通用性，通过更换部分治具，，可适用于多种规格尺寸的活塞环环坯上料。并且，还具有一定的经济性，也符合未来的发展趋势。

本实用新型结构合理，其自动化程度和工作效率高，可降低人工成本，减轻工人劳动强度。

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1是本实用新型的组成示意图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型中机器人的示意图。

图4是本实用新型中机器人的机器人夹具示意图。

图5是本实用新型中推料装置的示意图。

图6是推料装置中三轴移动机构的示意图。

图7是本实用新型中供料装置的示意图。

图8是供料装置中回转平台的示意图。

图9是供料装置中垂直升料机构的示意图。

图10是供料装置中物料架的示意图。

具体实施方式

见图1、图2，本实用新型提供的用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，包括底座1、安装在底座1上的采用双工位回转存放物料的供料装置4、将供料装置4上的物料推至设定位置的推料装置3、从设定位置抓取物料再将物料放至另一设定位置的机器人2，供料装置4、推料装置3和机器人2通过PLC控制，协同完成取放料工作。

见图3、图4，所述机器人2的机械手上安装有机器人夹具201，机器人夹具201包括安装在机械手上的夹爪气缸2012、设在夹爪气缸2012上的激光检测传感器2011、设在夹爪气缸2012两端活塞杆上的夹爪安装座2014、通过蝶形锁紧螺母2013安装在夹爪安装座2014的夹爪2015，夹爪气缸2012驱动夹爪2015夹取物料，松开蝶形锁紧螺母2013可以快速更换夹爪2015。

见图5、图6，所述推料装置3包括三轴移动机构和安装在三轴移动机构上的推料机构；如图6所示，三轴移动机构包括设在底座1上面的支架301、设在支架301上的Z轴升降气缸302和两个Z轴升降导向轴承303、与Z轴升降气缸302连接的跨杆气缸310、通过两个Z轴升降导向轴承303与导杆315相连且与跨杆气缸310连接的Y轴基板304、设在Y轴基板304上的Y轴驱动气缸306、Y轴直线导轨305、与Y轴直线导轨305的滑块和Y轴驱动气缸306连接的X轴伺服直线模组307、设在X轴伺服直线模组307上的X轴模组滑台308和驱动X轴模组滑台308运动的X轴模组驱动伺服电机309；推料机构包括设在X轴模组滑台308上的安装板311、设在安装板311上的X轴导轨313和推料压力保持气缸312、设在X轴导轨313上且与推料压力保持气缸312连接的推料拨叉314。

Z轴升降气缸302的活塞杆端通过浮动接头和跨杆气缸310的活塞杆相连，跨杆气缸310的尾端安装在推料Y轴基板304上。Z轴升降气缸302和跨杆气缸310的活塞杆联合上下动作，带动Y轴基板304，通过Z轴升降导向轴承303导向，使Y轴基板304上下动作，由于有两个气缸叠加，因此有两个行程，从而使得安装在Y轴基板304上的零部件上下运动有两个位置。Y轴驱动气缸306驱动X轴伺服直线模组307沿Y轴直线导轨305运动，模组驱动伺服电机309驱动X轴模组滑台308沿X轴伺服直线模组307运动，从而带动推料机构运动。推料拨叉314在推料压力保持气缸312的作用下沿X轴导轨313运动。

见图7——图10，供料装置4包括回转平台401、设在回转平台401上的垂直升料机构403、设在垂直升料机构403上的物料架402；如图8所示，回转平台401为两工位回转平台，包括安装在底座1上的电机分割器组件4011、安装在电机分割器组件4011的水平法兰端面上的转盘安装座4012、垂直固定在转盘安装座4012上面的立架4014和设在立架4014前后安装面一侧的立架加强板4013、设在立架加强板4013外侧面的上下排列的位置传感器4015；如图9所示，垂直升料机构403安装在立架4014的前后安装面上，包括导向安装座4031、设在导向安装座4031上的导向轴4032和丝杠4034、设在导向轴4032上且与丝杠4034下端连接的升降座4033、设在导向轴4032顶部与丝杠4034上端连接的伺服电机4035；如图10所示，物料架402包括固定在垂直升料机构403的升降座4033上的料架座4021、成悬臂设在料架座4021上的上下排列的4根料杆4022、设在料杆4022两端的内管位片4023和外管位片4024、设在料杆4022上的定位杆4025。

转盘安装座4012可跟随电机分割器组件4011的法兰旋转，转盘安装座4012旋转也会带动安装其上的零部件转动，立架4014有两个安装面，安装有两套垂直升料机构602和物料架603。位置传感器4015是为了显示物料架402上各料杆4022的具体位置，位置传感器4015的数量与料杆4022的数量相对应，并且位置传感器4015的位置是固定的。物料架402能随着升降座4033上下运动，料杆4021用于放置物料活塞环，内管位片4023和外管位片4024可防止活塞环掉落，定位杆4025可防止活塞环转动。伺服电机4035控制丝杠4034转动，使升降座4033沿着导向轴4032上下运动，从而带动安装在升降座4033上的零部件上下运动。

本实用新型的工作流程如下：

上料开始前，人工将活塞环从杂乱无章的物料筐中取出，初步分拣成一长串，悬挂到物料架402的8料杆4021上。供料装置4回转平台401的一个工位对着机床上料口，垂直升料机构403带动物料架402处于最高点，最下面的料杆4022正对着位置传感器4015。推料装置3中三轴移动机构的 X轴伺服直线模组307靠近料杆4021，从而使得推料拨叉314跨过最下面的料杆4021，到位后，跨杆气缸310的活塞杆缩回，使得推料拨叉314正好处于内管位片4023的上方，到位后，X轴伺服直线模组307行走一定的距离，同时推料机构的推料压力保持气缸312的活塞杆推出，使得推料拨叉314推着活塞环前进，同时给与保持力使得整串的活塞环前端紧靠外管位片4024。

机器人2开始抓料，机器人夹具201在最下面的料杆4021的外端，夹爪气缸2012驱动夹爪2015张开，夹爪2015垂直沿着料杆4021轴线方向前进，前进的距离为程序设定的活塞环的个数的高度和，到达后，夹爪气缸2012驱动夹爪2015抓料。抓完料后原路退出，空中调整姿势，到放料口放料。放完料后，夹爪2015张开，机器人夹具201又动作到最下面的料杆4021的外端待命，等待下一次抓料。

上述流程不断循环，直到机器人2将最下面的料杆4021上的料取剩下到80毫米，此数据由X轴伺服直线模组307给出，此时机器人2取料前，需要用其上的激光检测传感器2011检测剩余活塞环的尺寸，从而计算出环的数量，来调整机器人机械手的前进距离，控制机器人2将零头环取完。

机器人2将料杆4021上最后的零头环取并放完料后，推料装置3的Y轴基板304在跨杆气缸310的活塞杆伸出的作用下，由工作位置向上升起，然后Y轴驱动气缸306缩回，带动X轴伺服直线模组307沿着Y轴直线导轨305运动缩回，使得X轴伺服直线模组307离开料杆4021，从而使得推料机构上的推料拨叉314从料杆4021离开。

供料装置4的回转平台401的各部件锁定，保持不动；垂直升料机构403上的伺服电机4035驱动丝杠4034，从而带动升降座4033运动，使得其上安装的物料架402运动，按既定程序为下降一个料杆4021相隔的位置，到位后锁定。

推料装置3又发生一系列动作使得推料拨叉314到工作位，首先Y轴驱动气缸306伸出，带动X轴伺服直线模组307沿着Y轴直线导轨305运动伸出，使得 X轴伺服直线模组307靠近料杆4021，从而使得推料机构上的推料拨叉314重新跨过料杆4021骑在其上。到位后，X轴伺服直线模组307行走一定的距离，同时推料机构的推料压力保持气缸312的活塞杆推出，使得推料拨叉314推着活塞环前进，同时给与保持力使得整串的活塞环前端紧靠外管位片4024。

上述动作完成后，又重复上述工作流程，直到将4根料杆4021上的物料取完。此时机器人2回复到原位。

供料装置4中回转平台401上空了的物料架402处于最下方，首先，伺服电机4035驱动丝杠4034，带动物料架402升到最高点，到位后，电机分割器组件4011转动，带动回转平台401转动到另一个工位并自锁，又从另一个物料架402最下面的料杆4021开始，重复前面的流程，开始上料，直至将4根料杆4021上的活塞环全部取完，完成一个上料循环。

上述全部完成后，又开始人工上料，开始上料大循环。

Claims (5)

1.一种用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，其特征是包括底座、安装在底座上的采用双工位回转存放物料的供料装置、将供料装置上的物料推至设定位置的推料装置、从设定位置抓取物料再将物料放至另一设定位置的机器人，供料装置、推料装置和机器人通过PLC控制，协同完成取放料工作。

2.根据权利要求1所述的用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，其特征是所述推料装置包括三轴移动机构和安装在三轴移动机构上的推料机构；三轴移动机构包括设在底座上面的支架、设在支架上的Z轴升降气缸和两个Z轴升降导向轴承、与Z轴升降气缸连接的跨杆气缸、通过两个Z轴升降导向轴承与导杆相连且与跨杆气缸连接的Y轴基板、设在Y轴基板上的Y轴驱动气缸、Y轴直线导轨、与Y轴直线导轨的滑块和Y轴驱动气缸连接的X轴伺服直线模组、设在X轴伺服直线模组上的X轴模组滑台和驱动X轴模组滑台运动的X轴模组驱动伺服电机；推料机构包括设在X轴模组滑台上的安装板、设在安装板上的X轴导轨和推料压力保持气缸、设在X轴导轨上且与推料压力保持气缸连接的推料拨叉。

3.根据权利要求1所述的用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，其特征是所述供料装置包括回转平台、设在回转平台上的垂直升料机构、设在垂直升料机构上的物料架；所述回转平台为两工位回转平台，包括安装在底座上的电机分割器组件、安装在电机分割器组件上的转盘安装座、垂直固定在转盘安装座上面的立架、设在立架上的上下排列的位置传感器；所述垂直升料机构安装在立架的前后安装面上，包括导向安装座、设在导向安装座上的导向轴和丝杠、设在导向轴上且与丝杠下端连接的升降座、设在导向轴顶部与丝杠上端连接的伺服电机；所述物料架包括固定在垂直升料机构的升降座上的料架座、成悬臂设在料架座上的上下排列的与所述位置传感器对应的料杆、设在料杆两端的内管位片和外管位片、设在料杆上的定位杆。

4.根据权利要求3所述的用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，其特征是所述立架前后安装面的一侧设有立架加强板，所述位置传感器设在立架加强板的外侧面。

5.一种用于活塞环割片设备的全自动化上料系统，其特征是包括底座、安装在底座上的采用双工位回转存放物料的供料装置、将供料装置上的物料推至设定位置的推料装置、从设定位置抓取物料再将物料放至另一设定位置的机器人，供料装置、推料装置和机器人通过PLC控制，协同完成取放料工作；

所述推料装置包括三轴移动机构和安装在三轴移动机构上的推料机构；三轴移动机构包括设在底座上面的支架、设在支架上的Z轴升降气缸和两个Z轴升降导向轴承、与Z轴升降气缸连接的跨杆气缸、通过两个Z轴升降导向轴承与导杆相连且与跨杆气缸连接的Y轴基板、设在Y轴基板上的Y轴驱动气缸、Y轴直线导轨、与Y轴直线导轨的滑块和Y轴驱动气缸连接的X轴伺服直线模组、设在X轴伺服直线模组上的X轴模组滑台和驱动X轴模组滑台运动的X轴模组驱动伺服电机；推料机构包括设在X轴模组滑台上的安装板、设在安装板上的X轴导轨和推料压力保持气缸、设在X轴导轨上且与推料压力保持气缸312连接的推料拨叉；

所述供料装置包括回转平台、设在回转平台上的垂直升料机构、设在垂直升料机构上的物料架；所述回转平台为两工位回转平台，包括安装在底座上的电机分割器组件、安装在电机分割器组件上的转盘安装座、垂直固定在转盘安装座上面的立架、设在立架上的上下排列的位置传感器；所述垂直升料机构安装在立架的前后安装面上，包括导向安装座、设在导向安装座上的导向轴和丝杠、设在导向轴上且与丝杠下端连接的升降座、设在导向轴顶部与丝杠上端连接的伺服电机；所述物料架包括固定在垂直升料机构的升降座上的料架座、成悬臂设在料架座上的上下排列的与所述位置传感器对应的料杆、设在料杆两端的内管位片和外管位片、设在料杆上的定位杆；

所述立架前后安装面的一侧设有立架加强板，所述位置传感器设在立架加强板的外侧面。

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