CN101829737B - 一种送料装置及利用其送料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种送料装置及送料方法，一种送料装置，用于输送工件通过多工位压力机，包括：两个沿Y方向设置送料横杆；两组分别设置压力机前、后立柱上的用于控制送料横杆沿X方向相向或相对运动的X方向运动机构；设置在送料横杆一端的用于控制送料横杆沿Y方向运动的Y方向运动机构；和两组分别设置压力机前、后立柱上的用于控制送料横杆沿Z方向运动的Z方向运动机构。一种送料方法，其上述送料装置完成，包括以下步骤：A、工件夹紧；B、工件抬起；C、工件送进；D、送料横杆的落下；E、工件松开；F、送料横杆的返回。本发明的有益效果：一次送料可以同时将多个工件前移一个工序，每完成一次送料压力机滑块完成一次冲压；送料过程简单，且不需要人工操作，方便实用。

Description

一种送料装置及利用其送料方法

技术领域

本发明提出了一种用于大型多工位压力机各工位自动同时送料的送料装置及利用其送料方法，适用于汽车工业、家电业等需要批量板材冲压成型的行业。

背景技术

由于金属板材冲压剪裁加工成零件过程中必要的步骤是成形步骤或冲孔步骤。目前用于冲压线上传送工件的装置是用于提起单件工件然后将工件送入压力机中，冲压完成后再从压力机中取出。目前的冲压取、送料装置主要有机械手、机器人，以上装置适合于单工位大型冲压工件，需要多台压力机、多台机械手或机器人组成生产线共同完成一个冲压零件，成批量中小型零件采用以上方式成本高、效率低。

发明内容

本发明目的之一是提供一种送料装置，能够连续的输送工件并根据需要在三个坐标方向调整工件位置，进而提供冲压生产效率。

为了实现上述目的，本发明是通过以下措施来实现的：

一种送料装置，用于输送工件通过多工位压力机，包括：两个沿Y方向设置的并设有端拾器和导向单元的送料横杆；两组分别设置压力机前、后立柱上的用于控制送料横杆沿X方向相向或相对运动的X方向运动机构，该X方向运动机构包含两个分别设置在压力机左、右立柱上的夹紧驱动单元和两个分别与送料横杆相连并由夹紧驱动单元控制沿X方向运动的夹紧单元活动体；设置在送料横杆一端的用于控制送料横杆沿Y方向运动的Y方向运动机构，该Y方向运动机构包含送进驱动单元和两个分别与送料横杆相连并由送进驱动单元控制沿Y方向运动送进单元活动体；和两组分别设置压力机前、后立柱上的用于控制送料横杆沿Z方向运动的Z方向运动机构，该Z方向运动机构包含两个分别设置在压力机左、右立柱上的经传动单元与夹紧单元活动体相连的提升驱动单元。

本发明实施例中，还包括四组用于抵消提升重量的平衡气垫结构，该平衡气垫结构具有蓄能器和与蓄能器相连接的气缸，该气缸固定在立柱上，进而增强抬起落下运动的快速和灵活性。

本发明实施例中，所述夹紧驱动单元包括安装机架、夹紧伺服电机和第一同步传动机构，所述安装机架沿X方向设置在压力机左、右立柱上，且安装机架上沿X方向设有第一导轨滑块副，所述夹紧单元活动体安装在所述第一导轨滑块副上。

本发明实施例中，所述送进驱动单元包括安装支架、送进伺服电机和第二同步传动机构，所述安装机架与压力机左、右立柱相连，且沿Y方向设有第二导轨滑块副，所述送进单元活动体安装在第二导轨滑块副上。

本发明实施例中，所述提升驱动单元包括提升伺服电机。

本发明实施例中，所述第一同步传动机构为同步带轮组件或链轮链条组件。

本发明实施例中，第二同步传动机构为同步带轮组件或链轮链条组件。

本发明实施例中，所述传动单元为滚珠丝杠副或齿轮齿条副。

考虑到送料准确和实现各个坐标轴之间协调动作，本发明实施例中其还包括同步控制装置，该同步控制装置包括用于采集到压机当前运行角度信号的主轴编码器、设置在提升伺服电机、提升伺服电机及送进伺服电机中任意一个上的用于设定压力机运行角度信号的电机编码器、设置在各个运动机构的末端用于比对采集到的信号和设定信号进行比较的反馈编码器和用于控制其他伺服电机运动的同步控制器。

本发明目的之二是提供一种操作简单的送料方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下措施来实现的：

一种送料方法，其上述送料装置完成，包括以下步骤：

A、工件夹紧：将需要输送的工件放置在送料横杆上，根据工件的宽度大小，由夹紧驱动单元控制沿X方向运动的夹紧单元活动体带动送料横杆沿X方向相对运动，并利用端拾器拾取工件：

B、工件抬起：根据压力机工作台面的高度，利用提升驱动单元控制送料横杆沿Z方向运动，进而带动工件升至合适的位置；

C、工件送进：由送进驱动单元控制送进单元活动体沿Y方向运动，从而带动工件移动至压力机的工作台上方；

D、送料横杆的落下：利用提升驱动单元控制送料横杆沿Z方向向下运动，进而带动工件落在压力机的工作台上合适的位置；

E、工件松开：由夹紧驱动单元控制沿X方向运动的夹紧单元活动体带动送料横杆沿X方向相向运动，从而将工件松开放置在压力机的工作台上，从而实现进给自动送料；

F、送料横杆的返回：由送进驱动单元控制送进单元活动体沿Y方向运动，从而带动送料横杆返回起始位置，重复上述各个步骤，实现连续送料过程。

本发明的有益效果：

1、送料横杆配合端拾器完成送料，横杆的送料动作由X方向运动机构、Y方向运动机构、Z方向运动机构控制实现了提升、下落、夹紧、松开、送进、返回过程，进而实现了送料横杆及附件快速、准确转移工件，且各个动作均在压力机前后立柱之间完成，送料准确、动作连续可靠，一次送料可以同时将多个工件前移一个工序，每完成一次送料压力机滑块完成一次冲压。

2、根据板料大小和模具情况，送料和冲压次数可以5～30次之间自由调整，相比单台压力机单工位冲压生产效率成倍提高；各个伺服轴通过力学核算和惯量匹配，运行稳定、准确、高速，满足大型多工位压力机要求稳定、高效运的其特点。

3、送料过程简单，且不需要人工操作，方便实用。

说明书附图

图1是表示本发明选定实施例的结构示意图；

图2送进驱动单元及送进活动体结构示意图；

图3提升单元的结构示意图；

图4夹紧单元的结构示意图；

图5平衡气垫的结构示意图；

图6本发明实施例中送料控制配合原理图；

图7本发明实施例与压力机的配合布置图；

图8为各个轴的同步运动曲线图；

图9为同步控制装置原理图；

图10送料横杆示意图。

1.提升驱动单元，2.夹进驱动单元，3.送料横杆，4.送进驱动单元，5.送进单元活动体，6.夹紧单元活动体，7.平衡气垫，8.端适器，9.安装支架，10.提升伺服电机，11.气缸，12.滚珠丝杠副，13.底板，14.夹紧伺服电机，15.第一同步带轮，16.第一同步带，17.安装机架，18.蓄能器，19.拆垛装置，20.上料小车，21.过渡台，22.压力机，23.出料皮带机，24.主轴编码器，25.立柱，26.导向单元，27.送进伺服电机，28.第二同步带轮，29.第二导轨滑块副，30、第一导轨滑块副，31、第二同步带，32、伺服驱动器，33、制动器，34、温度保护器，35、电机编码器，36、反馈编码器，37、同步控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，下述说明仅是示例性的，以便于本领域人员更好理解本发明。

参考附图1一种送料装置，包括送料横杆3、两组用于控制送料横杆3沿X方向相向或相对运动的X方向运动机构、两组用于控制送料横杆3沿Y方向运动的Y方向运动机构和两组用于控制送料横杆3沿Z方向运动的Z方向运动机构，其中所述送料横杆3为两个，且平行间隔沿Y方向设置，并设有端拾器8和导向单元26；X方向运动机构分别设置压力机前、后立柱25上，该X方向运动机构包含两个分别设置在压力机左、右立柱上的夹紧驱动单元2和两个分别与送料横杆3相连并由夹紧驱动单元2控制沿X方向运动的夹紧单元活动体6；Y方向运动机构设置在送料横杆3一端，该Y方向运动机构包含送进驱动单元4和两个分别与送料横杆3相连并由送进驱动单元4控制沿Y方向运动送进单元活动体5；Z方向运动机构分别设置压力机前、后立柱上，该Z方向运动机构包含两个分别设置在压力机左、右立柱25上的经传动单元与夹紧单元活动体6相连的提升驱动单元1。

参考附图2所述送进驱动单元4包括安装支架9、送进伺服电机27和第二同步传动机构，所述安装机架9与压力机左、右立柱25相连，且沿Y方向设有第二导轨滑块副29，所述送进单元活动体5安装在第二导轨滑块副29上。

参考附图4所述夹紧驱动单元2包括安装机架17、夹紧伺服电机14和第一同步传动机构，所述安装机架17沿X方向设置在压力机左、右立柱上，且安装机架17上沿X方向设有第一导轨滑块副30，所述夹紧单元活动体6安装在所述第一导轨滑块副30上。

参考附图3所述提升驱动单元1包括提升伺服电机14。所述传动单元为滚珠丝杠副12，当然本领域人员很容易想到传动单元可以通过齿轮齿条副代替。

如图5所示本发明装置还包括四组用于抵消提升重量的平衡气垫结构，以增强抬起落下运动的快速与灵活性，该平衡气垫结构具有蓄能器18和与蓄能器18相连接的气缸11，该气缸11固定在立柱上。

本发明实施例中所述第一同步传动机构包括两个安装在安装机架17上的第一同步带轮15和用于连接第一同步带轮15的第一同步带16，所述第二同步传动机构包括第二同步带轮28和第二同步带31，所述第一同步传动机构及第二同步传动机构可以通过链轮链条组件代替。

为了保证送料过程中精确定位，如图10所示其还包括可编程同步控制器，以及若干组与可编程同步控制器相连的编码***，所述编码***包括伺服驱动器、制动器、温度保护器、电机编码器和主编码器，所述主编码器安装在压力机主轴上，所述伺服驱动器、制动器、温度保护器、电机编码器均安装在各个驱动单元上。

实际生产过程中，所述安装机架17通过底板13固定在立柱25上，所述提升驱动单元1和平衡气垫结构均安装在安装机架17上。

各个坐标轴部件工作过程如下：

X方向运动机构：由伺服电机14驱动第一同步带轮15及第一同步带16，带动夹紧单元活动体6完成夹紧、松开动作，两根送料横杆3沿第一导轨滑块副30逆向运动，实现夹紧松开动作。其中各个电机之间采用主从联动方式，协调相互之间的配合。通过安装在压力机上的主轴编码器24，实现夹紧、松开与压力机滑块联动连锁，防止滑块与横杆相碰。

Y方向运动机构：由送进驱动电机27驱动第二同步带轮28及第二同步带31，带动送进单元活动体5沿第二导轨滑块副29往返移动，驱动送进单元活动体5跟随夹紧动作运动的夹紧单元活动体6，驱动送料横杆3实现送进、返回功能。第二导轨滑块副29与夹紧单元活动体6相连接。送进、返回行程可以根据板料大小和模具间距通过编程设定，设定送进、返回软限位和硬限位防止碰撞和损坏。

Z.方向运动机构：由提升驱动电机10通过滚珠丝杠副12带动机架17和送料横杆3升降，以上部分通过安装底板13安装在压力机立柱侧面。平衡气垫通过气缸11和蓄能器18抵消所提升重量，增强抬起落下运动的快速和灵活性。

三个坐标轴方向各个部件之间的联动：

三个坐标轴动作，通过编程控制适应板料尺寸变化、模具变化及速度匹配。送料***本身的运动部件及工件的尺寸大、重量沉，要求运动速度高、定位准、无振动，所采用伺服***，为大功率、高性能伺服控制***，在伺服控制器中采用电子凸轮控制技术，送料装置按电子凸轮产生的曲线运动，保证送料***在高速运动中精确定位、无振动的要求。

编程控制采用可编程同步控制器做控制核心，伺服驱动器作为驱动元件，使用提升伺服电机10、提升伺服电机14、送进伺服电机27作为执行元件实现运动控制，作为主轴的压力机22需要和可编程同步控制器进行实时通讯，使得可编程同步控制器能够采集到压机当前位置(运行角度)信号，这个信号来源于安装在压机上的主轴编码器24，该主轴编码器24的电气安装位置可以选择任意一个伺服驱动器接入到X4接口，如图9所示从左到右分别为各个伺服驱动器32、制动器33、温度保护器34和电机编码器3(以上装在电机本体上)，主轴编码器通过定制的通讯电缆连接到伺服驱动器的X4接口上(X4为第二编码器接口)。在整个同步控制中这个编码器就作为主轴，其它从轴跟随这个主轴按照编辑的同步曲线运动。

如图4所示为详细的主从轴关系，RM代表压机主轴，是一个实轴。VM是虚拟主轴，当与压机同步运行时，RM与VM耦合；当送料机构单独运行时，RM与VM解耦合。VX，VY，VZ等代表送料伺服机构的送进，提升等运动方向的虚拟轴，当自动或单次循环运行时，VX与VM按照事先编制的凸轮曲线同步运行，实现送料机构的连续运动；当手动方式调整送料机构的各个轴时，VX等与VM解耦合。X1，X2等与VX始终保持线性同步，保证多个电机在同一个运动方向上的同步性。夹紧/倾斜的位置根据压力机电子凸轮的角度在运动曲线中完全自由可编程。

图8所示为通过软件制作的运动曲线，曲线中的横坐标为主轴角度，纵坐标为从轴位置，通过不同的同步曲线实现了送料机构各个运动方向与压力机的可编程运动控制。从轴不跟随主轴运动，从轴跟随主轴做先加速后匀速再减速的五次方运动曲线，实现了完整的同步运动。这条曲线就是VX，VY等与VM之间同步运动所需要的曲线，为VX，VY，VZ，VA，VB分别编制的同步曲线。

一种利用所述送料装置完成送料的方法，包括以下步骤：

A、工件夹紧：将需要输送的工件放置在送料横杆3上，根据工件的宽度大小，由夹紧驱动单元2控制沿X方向运动的夹紧单元活动体6带动送料横杆3沿X方向相对运动，并利用端拾器25拾取工件：

B、工件抬起：根据压力机22工作台面的高度，利用提升驱动单元1控制送料横杆3沿Z方向运动，进而带动工件升至合适的位置；

C、工件送进：由送进驱动单元4控制送进单元活动体5沿Y方向运动，从而带动工件移动至压力机22的工作台上方；

D、送料横杆的落下：利用提升驱动单元1控制送料横杆3沿Z方向向下运动，进而带动工件落在压力机22的工作台上合适的位置；

E、工件松开：由夹紧驱动单元2控制沿X方向运动的夹紧单元活动体6带动送料横杆3沿X方向相向运动，从而将工件松开放置在压力机22的工作台上，从而实现进给自动送料；

F、送料横杆的返回：由送进驱动单元4控制送进单元活动体5沿Y方向运动，从而带动送料横杆返回起始位置，重复上述各个步骤，实现连续送料过程。

参考附图7，本发明装置与拆垛装置19及压力机22共同实现了大型多工位压力机的主体功能，垛料小车20上放置垛料后，拆垛装置19中的机械手从垛料上抓取板料，并放置在过渡台上21，接着经压力机22及送料装置将零件送到出料皮带机23，经检验后完成零件生产的过程。

Claims (6)

1.一种送料装置，用于输送工件通过多工位压力机，其特征在于：包括两个沿Y方向设置的并设有端拾器(8)和导向单元的送料横杆(3)；

两组分别设置压力机前、后立柱上的用于控制送料横杆(3)沿X方向相向或相对运动的X方向运动机构，该X方向运动机构包含两个分别设置在压力机左、右立柱上的夹紧驱动单元(2)和两个分别与送料横杆(3)相连并由夹紧驱动单元(2)控制沿X方向运动的夹紧单元活动体(6)；

设置在送料横杆(3)一端的用于控制送料横杆(3)沿Y方向运动的Y方向运动机构，该Y方向运动机构包含送进驱动单元(4)和两个分别与送料横杆(3)相连并由送进驱动单元(4)控制沿Y方向运动送进单元活动体(5)；和

两组分别设置压力机前、后立柱上的用于控制送料横杆(3)沿Z方向运动的Z方向运动机构，该Z方向运动机构包含两个分别设置在压力机左、右立柱上的经传动单元与夹紧单元活动体(6)相连的提升驱动单元(1)，该提升驱动单元(1)包括提升伺服电机(10)；

所述夹紧驱动单元(2)包括安装机架(17)、夹紧伺服电机(14)和第一同步传动机构，所述安装机架(17)沿X方向设置在压力机左、右立柱上，且安装机架(17)上沿X方向设有第一导轨滑块副，所述夹紧单元活动体(6)安装在所述第一导轨滑块副上；

所述送进驱动单元(4)包括安装支架(9)、送进伺服电机(27)和第二同步传动机构，所述安装支架(9)与压力机左、右立柱相连，且沿Y方向设有第二导轨滑块副，所述送进单元活动体(5)安装在第二导轨滑块副上；

其还包括同步控制装置，该同步控制装置包括用于采集到压机当前运行角度信号的主轴编码器(24)、设置在提升伺服电机(10)、夹紧伺服电机(14)及送进伺服电机(27)中任意一个上的用于设定压力机运行角度信号的电机编码器(35)、设置在各个运动机构的末端用于比对采集到的信号和设定信号进行比较的反馈编码器(36)和用于控制其他伺服电机运动的同步控制器(37)。

2.根据权利要求1所述送料装置，其特征在于：其还包括四组用于抵消提升重量的平衡气垫结构，该平衡气垫结构具有蓄能器(18)和与蓄能器(18)相连接的气缸(11)，该气缸(11)固定在立柱上。

3.根据权利要求1所述送料装置，其特征在于：所述第一同步传动机构为同步带轮组件或链轮链条组件。

4.根据权利要求1所述送料装置，其特征在于：第二同步传动机构为同步带轮组件或链轮链条组件。

5.根据权利要求1所述送料装置，其特征在于：所述传动单元为滚珠丝杠副或齿轮齿条副。

6.一种送料方法，其特征在于：利用权利要求1至5任意一项所述送料装置完成，包括以下步骤：

A、工件夹紧：将需要输送的工件放置在送料横杆(3)上，根据工件的宽度大小，由夹紧驱动单元(2)控制沿X方向运动的夹紧单元活动体(6)带动送料横杆(3)沿X方向相对运动，并利用端拾器(8)拾取工件：

B、工件抬起：根据压力机(22)工作台面的高度，利用提升驱动单元(1)控制送料横杆(3)沿Z方向运动，进而带动工件升至合适的位置；

C、工件送进：由送进驱动单元(4)控制送进单元活动体(5)沿Y方向运动，从而带动工件移动至压力机(22)的工作台上方；

D、送料横杆的落下：利用提升驱动单元(1)控制送料横杆(3)沿Z方向向下运动，进而带动工件落在压力机(22)的工作台上合适的位置；

E、工件松开：由夹紧驱动单元(2)控制沿X方向运动的夹紧单元活动体(6)带动送料横杆(3)沿X方向相向运动，从而将工件松开放置在压力机(22)的工作台上，从而实现进给自动送料；

F、送料横杆的返回：由送进驱动单元(4)控制送进单元活动体(5)沿Y方向运动，从而带动送料横杆返回起始位置，重复上述各个步骤，实现连续送料过程。

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