CN113458844A - 一种输送型上下料机器人及上下料方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输送型上下料机器人及上下料方法，属于自动化技术领域，输送型上下料机器人包括传输机构和上下料机构，传输机构设有传送带，传送带上设有定位机构和保护机构，定位机构定位工件的初始位置，保护机构用于固定已加工的工件，上下料机构设有夹持机构和行进机构，夹持机构夹持工件并送至机床加工，行进机构调整加工的行进量。输送型上下料机器人设置传输机构来定位和传送工件，对常规的一次加工工件，变为上料一次进行两次加工，合理利用原材料；此类加工，受限于上下料机器人自身的活动范围，而工件往往较长，利用行进机构可以进行对工件控制工件沿其轴向行进，行进预定距离后，再换向并送至机床固定进行加工。

Description

一种输送型上下料机器人及上下料方法

技术领域

本发明涉及一种输送型上下料机器人及上下料方法，属于自动化技术领域。

背景技术

机床切削原材料常为圆柱形的工件，通常是卡盘夹取一段，对其余部分进行各个工序加工，为控制加工时的稳定性，加之圆柱形工件自身的形状，固定夹取部分通常不做变动，待加工完成后，人工收纳成品并截除多余部分，常规的上下料机器人往往控制预定尺寸的初始加工工件至机床进行加工，为了提高此类工序的效率，多是一次性加工，舍弃卡盘夹持的部分，又或者加工完后，再次人工进行换向进行加工，以提高工件的利用率。

当前铁矿等基础原料价格大幅度上涨，对于材料合理的利用尤为重要，为此需要设计一种对于工件换向加工的上下料机器人，以提高材料的利用率。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种输送型上下料机器人及上下料方法，即由常规一次性的上料加工变为上料一次进行两次加工来合理利用原材料，对于此类二次加工的工件，其长度长于预设为一次加工的工件的长度，为此在进行换向时，需要设计一种特殊换向方式，以适应上下料机器人本身活动的范围界限。

本发明采用以下技术方案来实现：一种输送型上下料机器人，包括：

传输机构，设有传送带用于传送待加工工件和已加工工件，所述传送带上设有定位机构和保护机构，所述定位机构定位待加工工件的初始位置，所述保护机构用于固定已加工工件；

上下料机构，靠近所述传输机构一侧设置，且所述上下料机构设有夹持机构和行进机构，所述行进机构辅助所述夹持机构夹持待加工工件并送至机床加工或夹持已加工工件送至所述保护机构，所述行进机构调整加工行进量。

通过上述技术方案，在加工过程中，行进机构调整加工时工件的行进量，加工完成后，夹持机构夹持已加工工件送至保护机构，保护机构对已加工物件进行保护并传送。

在进一步的实施例中，定位机构包括：

定位底板，安装在所述传送带的节板上，用于安装所述定位机构的其余部件；

两个第一定位侧板，通过轴承座对称安装在所述定位底板上，且两个第一定位侧板相对所述定位底板旋转用于形成夹角固定圆柱形工件的位置；

卡条，安装在两个所述定位侧板的外侧面，所述卡条相对所述定位侧板旋转；

两条齿条，安装在所述定位底板上且与所述卡条卡合，所述卡条在所述齿条上的不同位置的卡合用于调整所述第一定位侧板的倾斜度；

第一支撑板，弹性安装在所述定位底板且位于两个所述定位侧板之间。

通过上述技术方案，卡条在齿条上卡合，从而使两个第一定位侧板形成夹角，便于固定圆柱形的待加工工件。

在进一步的实施例中，定位机构还包括第二定位侧板，所述第二定位侧板垂直所述第一定位侧板，所述第二定位侧板定位工件的轴向位置。

通过上述技术方案，夹持机构夹取时的初始位置固定，可确定待加工工件的加工段的定长，即可以预设所需要的初次加工部分的长度为定位机构定位工件的长度。

在进一步的实施例中，保护机构包括：

安装板，安装于所述传送带的节板上，且与所述定位底板交替分布在所述传送带上，所述安装板上设有轨道；

第二支撑板，弹性连接于所述安装板，用于支撑工件的主要重量；

两个连接件，通过轴承座连接于所述第二支撑板底部；

两个挡板，与所述连接件且构成预定角度，所述挡板与所述连接件的连接处安装滑轮，所述滑轮在所述安装板的轨道上滑动，通过所述第二支撑板的下降带动两个所述挡板相向偏转形成一个用于固定圆柱形工件的机构。

通过上述技术方案，已加工工件下压第二支撑板，滑轮在轨道上滑动，此时两个挡板相对移动并且与第二支撑板形成一个固定机构用于固定已加工的圆柱形工件，防止工件滚动。

在进一步的实施例中，夹持机构包括:

第一旋转台，设于所述传输机构一侧，用于旋转整个所述上下料机器人；

支撑轴，设于所述第一旋转台上，且所述支撑轴一面设有轨道，所述支撑轴用于辅助所述夹持机构的夹持部分上下移动；

第一气缸，设于所述第一旋转台上且其工作方向与所述支撑轴的轨道平行；

横向滑轨，滑动设于所述支撑轴的轨道上且所述横向滑轨连接于所述第一气缸的伸缩杆；

第一纵轨和第二纵轨，平行设于所述横向滑轨的滑轴上，所述第一纵轨和所述第二纵轨辅助所述夹持机构的夹持部件进行上下移动；

第二双向气缸，设于所述横向滑轨的滑轴上，第二双向气缸的伸缩方向与所述第一纵轨的安装方向平行用于辅助所述夹持机构的夹持部件的上下移动；

两个安装件，分别滑动安装在所述第一纵轨和所述第二纵轨的上下部位，且两个所述安装件的一侧分别安装在第二双向气缸的两个伸缩杆上，所述安装件上设有用于夹取并控制工件沿其轴向行进的行进机构。

通过上述技术方案，夹持机构能够旋转预定角度，并且进行升降对应工件的夹取，利用第二双向气缸控制安装件的相对滑动，从而夹取和放置工件。

在进一步的实施例中，行进机构包括：

第二旋转台，相对设于两个伸缩安装件上，所述第二旋转台安装行进外框，所述行进外框对应工件外形设计成v型对应圆柱形工件的夹取；

多个滚轮轴，一端通过轴承设于所述行进外框内部旋转且沿着所述进外框的中心线对称分布，多个所述滚轮轴临近端上设有斜齿轮；

连接座，安装在所述行进外框底部，且所述滚轮轴的另一端设于所述连接座旋转；

滚轮，设于所述滚轮轴上且所述滚轮有超出所述行进外框的滚动面；

传动齿轮，通过传动轴设于所述行进外框内部，且所述传动齿轮与所述斜齿轮啮合，所述传动齿轮由电机提供动能并传递动能使所述滚轮转动。

通过上述技术方案，传动齿轮与斜齿轮啮合，传动齿轮由电机提供动能，电机启动，最终使滚轮转动，此时滚轮使工件沿其轴向运动，控制机床夹取对应的位置

在进一步的实施例中，所述上下料机构还包括行进感应器，所述行进感应器设于所述第一纵轨的中间位置用于监测并记录工件的行进量，并将数据传输给计算机，计算机根据所述定位机构设定的第一次加工工段的预定长度数值，在所述第二旋转台对工件进行换向后，计算机反馈信号至所述行进机构，所述行进机构控制工件行进越过第一次加工工段并至预定位置，所述机床夹取并固定所述行进机构所夹持的工件，对工件进行二次加工。

通过上述技术方案，该行进感应器测量工件在行进机构上的位移，并通过计算机程序控制，机床夹取夹持并固定夹持机构上的工件，按照预定的工序加工，从而控制工件的加工端。

在进一步的实施例中，一项所述上下料机器人的工作方法，包括以下步骤：

步骤一、将待加工工件置于调整好的定位机构上，传输机构传送该待加工件；

步骤二、上下料机构首先旋转至与传输机构相平行位置，夹取待加工工件的预留段，上下料机构旋转至机床上，行进机构控制待加工工件沿工件轴向滑动至对应机床上的固定装置固定待加工工件，机床开始加工；

步骤三、加工预定段后，上下料机构再次夹取工件，行进机构控制工件沿加工段轴向行进预定距离，对工件进行转向，上下料机构再次送至工件至机床上的固定位置固定，机床再次对工件另一段进行加工；

步骤四、上下料机构夹取已加工件放置在保护机构上，传输机构传送已加工工件。

本发明的有益效果：针对日常机床加工，发明一种输送型上下料机器人，由常规的一次加工工件，变为上料一次进行两次加工，合理利用原材料；此类加工，受限于上下料机器人自身的活动范围，而工件往往较长，利用行进机构可以进行对工件控制工件沿其轴向行进，行进预定距离后，再换向并送至机床固定进行加工。

附图说明

图1是本发明的整体系统结构示意图。

图2是本发明的定位机构结构示意图。

图3是本发明的定位机构俯视图结构示意图。

图4是本发明的保护机构结构示意图。

图5是本发明的夹取结构示意图。

图6是本发明的行进结构示意图。

附图标记：传输机构1、传送带11、定位机构12、定位底板121、齿条122、卡条123、第一定位侧板124、第二定位侧板125、第一支撑板126、保护机构13、安装板131、连接件132、挡板133、第二支撑板134、滑轮135、上下料机构2、夹持机构21、第一旋转台211、支撑轴212、第一气缸213、横向滑轨214、第一纵轨215、第二纵轨216、第二双向气缸217、安装件218、行进机构22、第二旋转台221、行进外框222、滚轮轴223、滚轮224、斜齿轮225、齿轮226、传动轴227、电机228、连接座229、行进感应器23、机床3。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施；在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在进一步的实施例中，输送型上下料机器人包括传输机构1和上下料机构2，其中传输机构1设有传送，传送带11用于传送待加工工件和已加工工件，传送带11上设有定位机构12和保护机构13，定位机构12和保护机构13交替均匀分布，定位机构12定位待加工工件的初始位置，保护机构13用于固定已加工工件，上下料机构2靠近传输机构1一侧安装，且上下料机构2设有夹持机构21和行进机构22，夹持机构21夹持待加工工件并将工件送至机床3加工，在加工过程中，行进机构22调整加工行进量，加工完成后，夹持机构21夹持已加工工件送至保护机构13，保护机构13对已加工物件进行保护并传送。

进一步的，为提高工作效率和加工数量，可以借助在该传输机构1旁设有多个上下料机构2和对应的机床3，形成一个系统化的自动化流程。

在进一步的实施例中，定位机构12主要用于定位未加工物件的初始位置，便于夹持机构21从传送带11侧面夹取，定位机构12包括定位底板121、第一定位侧板124、卡条123、齿条122和第一支撑板126，其中定位底板121安装在传送带11的节板上，第一定位侧板124设有两个，且分别通过轴承座对称安装在定位底板121上，两个第一定位侧板124可以旋转，卡条123安装在两个定位侧板的外侧面，卡条123相对第一定位侧板124旋转，两条齿条122安装在定位底板121上，可以与卡条123卡接，第一支撑板126通过弹簧等弹性件安装在定位底板121，处于两个第一定位侧板124之间，该工件部分放置在定位机构12上，部分伸出定位机构12，夹持机构21夹取伸出的部分，因为切削的工件常为圆柱型工件，控制卡条123在齿条122上卡合的位置，从而使两个第一定位侧板124形成夹角，便于固定圆柱形的待加工工件。

在进一步的实施例中，定位机构12还包括第二定位侧板125，第二定位侧板125垂直第一定位侧板124，第二定位侧板125定位工件的轴向位置，第二定位侧板125使得工件处于定位机内的为定长，夹持机构21夹取时的初始位置固定，可确定待加工工件的定长，即可以预设第一次所需要的加工部分的长度为定位机构12定位的长度。

在进一步的实施例中，保护机构13包括安装板131、第二支撑板134、连接件132和挡板133，其中安装板131安装于传送带11的节板上与定位底板121交替分布在传送带11上，安装板131上设有轨道，用于滑轮135滑动，第二支撑板134弹性连接于安装板131，连接件132通过轴承座连接于第二支撑板134底部且可以转动，两个挡板133连接连接件132，并且构成预定夹角，挡板133与连接件132的连接处安装滑轮135，滑轮135在安装板131的轨道上滑动，当已加工的工件由夹持机构21夹取放在保护机构13上时，工件下压第二支撑板134，滑轮135在轨道上滑动，此时两个挡板133相对移动并且与第二支撑板134形成一个固定机构用于固定已加工的圆柱形工件。

在进一步的实施例中，夹持机构21包括第一旋转台211、支撑轴212、第一气缸213、横向滑轨214、第一纵轨215、第二纵轨216、第二双向气缸217和两个安装件218，其中第一旋转台211安装在传送机的构一侧，第一旋转台211控制夹持机构21的旋转，支撑轴212安装在第一旋转台211上，且支撑轴212的一面设有轨道，第一气缸213安装在第一旋转台211上且其伸缩杆工作方向与支撑轴212的轨道平行，横向滑轨214在支撑轴212的轨道上滑动，且横向滑轨214连接第一气缸213的神缩杆，即第一气缸213控制横向滑轨214在支撑轴212的轨道上滑动，第一纵轨215和第二纵轨216平行安装咋在横向滑轨214的滑轴上，第二双向气缸217安装在横向滑轨214的滑轴上，第二双向气缸217的伸缩方向与第一纵轨215平行，两个安装件218分别安装在第一纵轨215和第二纵轨216上下端，第一纵轨215和第二纵轨216协助安装件218上下滑动，同时构成井字型的稳定结构，使得夹持机构21夹持物件时能够稳定运行，两个安装件218的一侧分别安装在第二双向气缸217的两个伸缩杆上，即第二双向气缸217控制安装件218的相对滑动，从而夹取和放置工件。

在进一步的实施例中，行进机构22包括第二旋转台221、滚轮轴223、连接座229、滚轮224和传动齿轮226，其中第二旋转台221有两个分别相对设置在安装件218的端部且旋转中心处于同一直线上，第二旋转台221用于旋转工件的方向，第二旋转台221安装行进外框222，行进外框222对应工件外形设计成v型设计，对应夹取圆柱形工件，滚轮轴223有两个，一端通过轴承设于行进外框222内部，两个滚轮轴223靠近的一端上设有斜齿轮225，连接座229安装在行进外框222底部，且滚轮轴223的另一端设于连接座229旋转，连接座229为中心通孔用于穿过传动轴227，两侧对应安装轴承用于配合滚轮轴223在行进外框222内旋转，滚轮224安装滚轮轴223上且滚轮224超出行进外框222，滚轮224的转动方向为夹持机构21夹持工件的轴向，传动齿轮226通过传动轴227安装在行进外框222内部，且传动齿轮226与斜齿轮225啮合，传动齿轮226由电机228提供动能，电机228启动，最终使滚轮224转动，此时滚轮224使得工件沿其轴向运动，送至机床3夹取对应的位置。

进一步的，在机床3的自身设计内，还可以利用进行机构22对预设的工件进行两次以上的加工，即该工件的长度和直径控制在加工允许范围内，避免轴心偏转。

在进一步的实施例中，上下料机构2上还设置行进感应器23，行进感应器23安装在第一纵轨215中间位置用于监测并记录工件的行进量，计算机根据定位机构12设定的第一次加工工段的预定长度数值，在第二旋转台221对工件进行换向后，计算机反馈信号至行进机构22，行进机构22使工件行进越过第一次加工工段并至预定位置，机床3夹取并固定行进机构22所夹持的工件，对工件进行二次加工，在预设的工序中，机床3的夹取工件时的位移量是定值的，行进机构22在工件换向后配合机床3夹取工件，需要将工件控制在预定的位置，为此行进机构22使工件没有行进至预定位置时，行进感应器23传递数据至计算机，计算机及时计算差值并控制行进机构22再次调整工件至预定位置。

工作原理：首先将待加工工件放置在传输机构1上的定位机构12上，定位机构12安装在传送带11的节板上，该工件部分放置在定位机构12上，部分伸出定位机构12，夹持机构21夹取伸出的部分，因为切削的工件常为圆柱型工件，卡条123在齿条122上卡合，从而使两个第一定位侧板124形成夹角，第二定位侧板125定位工件的轴向位置，工件置于第一支撑板126上，此时定位机构12固定圆柱形的待加工工件，传送带11传送定位机构12至预定位置处，上下料机构2中的夹持机构21通过第一气缸213调整高度，横向滑轨214伸长滑座最终使得安装件218对应工件伸出定位机构12的部分处，第二双向气缸217控制两个安装件218夹取工件，第一旋转台211旋转，同时第一气缸213再次调整高度，将工件旋转至机床上，调整横向滑轨214和第二旋转台221使得工件轴向端对准机床的固定装置，此时行进机构22开始工作，两个安装件218连接第二旋转台221，第二旋转台221连接行进外框222，行进外框222上设有滚轮224，滚轮224安装在滚轮轴223上，滚轮轴223一端设于行进外框222内部且滚轮轴223另一端设于连接座229上旋转，，其中行进机构22最终夹取工件，两个滚轮轴223靠近的一端上设有斜齿轮225，传动齿轮226与斜齿轮225啮合，传动齿轮226由电机228提供动能，控制电机228，最终使滚轮224转动，此时滚轮224使得工件沿其轴向运动，送至机床3固定夹取的对应的位置，初次加工后，行进机构22使得工件沿其轴向运动，取出工件，通过第二旋转台221旋转180度，进行下一次加工，加工完成后，第一旋转台211旋转，上下料机构2送工件至保护机构13上，当已加工的工件由夹持机构21夹取放在保护机构13上时，工件下压第二支撑板134，滑轮135在轨道上滑动，此时两个挡板133相对移动并且与第二支撑板134形成一个固定机构用于固定已加工的圆柱形工件。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种输送型上下料机器人，其特征在于，包括：

传输机构，设有用于传送待加工工件和已加工工件的传送带，沿传送带长度方向在传送带上交替设有若干组定位机构和保护机构，所述定位机构定位待加工工件的初始位置，所述保护机构用于固定已加工工件；

上下料机构，靠近所述传输机构一侧设置，且所述上下料机构设有夹持机构和行进机构，所述行进机构辅助所述夹持机构夹持待加工工件并送至机床加工或夹持已加工工件送至所述保护机构，所述行进机构调整加工行进量。

2.根据权利要求1所述的一种输送型上下料机器人，其特征在于，所述定位机构包括：

定位底板，安装在所述传送带的节板上，用于安装所述定位机构的其余部件；

两个第一定位侧板，通过轴承座对称安装在所述定位底板上，且两个第一定位侧板相对所述定位底板旋转用于形成夹角固定圆柱形工件的位置；

卡条，安装在两个所述定位侧板的外侧面，所述卡条相对所述定位侧板旋转；

两条齿条，安装在所述定位底板上且与所述卡条卡合，所述卡条在所述齿条上的不同位置的卡合用于调整所述第一定位侧板的倾斜度；

第一支撑板，弹性安装在所述定位底板且位于两个所述定位侧板之间。

3.根据权利要求2所述的一种输送型上下料机器人，其特征在于，所述定位机构还包括第二定位侧板，所述第二定位侧板垂直所述第一定位侧板，所述第二定位侧板定位工件的轴向位置。

4.根据权利要求1所述的一种输送型上下料机器人，所述保护机构包括：

安装板，安装于所述传送带的节板上，且与所述定位底板交替分布在所述传送带上，所述安装板上设有轨道；

第二支撑板，弹性连接于所述安装板，用于支撑工件的主要重量；

两个连接件，通过轴承座连接于所述第二支撑板底部；

两个挡板，与所述连接件且构成预定角度，所述挡板与所述连接件的连接处安装滑轮，所述滑轮在所述安装板的轨道上滑动，通过所述第二支撑板的下降带动两个所述挡板相向偏转形成一个用于固定圆柱形工件的机构。

5.根据权利要求1所述的一种输送型上下料机器人，其特征在于，所述夹持机构包括:

第一旋转台，设于所述传输机构一侧，用于旋转整个所述上下料机器人；

支撑轴，设于所述第一旋转台上，且所述支撑轴一面设有轨道，所述支撑轴用于辅助所述夹持机构的夹持部分上下移动；

第一气缸，设于所述第一旋转台上且其工作方向与所述支撑轴的轨道平行；

横向滑轨，滑动设于所述支撑轴的轨道上且所述横向滑轨连接于所述第一气缸的伸缩杆；

第一纵轨和第二纵轨，平行设于所述横向滑轨的滑轴上，所述第一纵轨和所述第二纵轨辅助所述夹持机构的夹持部件进行上下移动；

第二双向气缸，设于所述横向滑轨的滑轴上，第二双向气缸的伸缩方向与所述第一纵轨的安装方向平行用于辅助所述夹持机构的夹持部件的上下移动；

两个安装件，分别滑动安装在所述第一纵轨和所述第二纵轨的上下部位，且两个所述安装件的一侧分别安装在第二双向气缸的两个伸缩杆上，所述安装件上设有用于夹取并控制工件沿其轴向行进的行进机构。

6.根据权利要求5所述的一种输送型上下料机器人，其特征在于，所述行进机构包括：

第二旋转台，相对设于两个伸缩安装件上，所述第二旋转台安装行进外框，所述行进外框对应工件外形设计成v型对应圆柱形工件的夹取；

多个滚轮轴，一端通过轴承设于所述行进外框内部旋转且沿着所述进外框的中心线对称分布，多个所述滚轮轴临近端上设有斜齿轮；

连接座，安装在所述行进外框底部，且所述滚轮轴的另一端设于所述连接座旋转；

滚轮，设于所述滚轮轴上且所述滚轮有超出所述行进外框的滚动面；

传动齿轮，通过传动轴设于所述行进外框内部，且所述传动齿轮与所述斜齿轮啮合，所述传动齿轮由电机提供动能并传递动能使所述滚轮转动。

7.根据权利要求1所述的一种输送型上下料机器人，其特征在于，所述上下料机构还包括行进感应器，所述行进感应器设于所述第一纵轨中间位置用于监测并记录工件的行进量，并将数据传输给计算机，计算机根据所述定位机构设定的第一次加工工段的预定长度数值，在所述第二旋转台对工件进行换向后，计算机反馈信号至所述行进机构，所述行进机构控制工件行进越过第一次加工工段并至预定位置，所述机床夹取并固定所述行进机构所夹持的工件，对工件进行二次加工。

8.基于权利要求1至7任一项所述上下料机器人的上下料方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将待加工工件置于调整好的定位机构上，传输机构传送该待加工件；

步骤二、上下料机构首先旋转至与传输机构相平行位置，夹取待加工工件的预留段，上下料机构旋转至机床上，行进机构控制待加工工件沿工件轴向滑动至对应机床上的固定装置固定待加工工件，机床开始加工；

步骤三、加工预定段后，上下料机构再次夹取工件，行进机构控制工件沿加工段轴向行进预定距离，对工件进行转向，上下料机构再次送至工件至机床上的固定位置固定，机床再次对工件另一段进行加工；

步骤四、上下料机构夹取已加工件放置在保护机构上，传输机构传送已加工工件。

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