CN115385098A

CN115385098A - 一种多轴上下料机构和方法

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Publication number: CN115385098A
Application number: CN202211330567.6A
Authority: CN
Inventors: 王树锋; 梁晖; 王�华
Original assignee: Qianhai Jingfangyun Shenzhen Test Equipment Co ltd
Current assignee: Qianhai Jingfangyun Shenzhen Test Equipment Co ltd
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2022-11-25

Abstract

一种多轴上下料机构和方法，包括门架，门架上设有X轴伺服移动组件，在X轴伺服移动组件移动端上设有Y轴伺服移动组件，在Y轴伺服移动组件上固定连接有支架，支架上设有多条Z轴导轨，相邻两条Z轴导轨之间支架上安装有Z轴同步带传动机构，同步带传动机构中的正反向同步带分别通过连板与两条Z轴导轨上的滑块连接，在Z轴导轨滑块上连接有夹具。本发明用于解决现有真空吸盘上下料机构中装配多台Z轴移动组件时，采购成本较高和不利于安装和维修的问题。

Description

一种多轴上下料机构和方法

技术领域

本发明属于自动控制上下料技术领域，尤其涉及可多轴上下料机构和方法。

背景技术

现有对于真空吸盘的上下料是先由XY轴移动组件将真空吸盘移动到指定位置后，在由Z轴移动组件驱动真空吸盘上下运动，以将真空吸盘对物料进行吸附抓取，启动Z轴移动组件是采用同步带伺服驱动机构或伺服丝杠模组，当需要一次抓取多件物料时，则相对应的需要在Y轴移动组件移动端上装配多个Z轴移动组件才能完成，这样就需要准备与真空吸盘相对应数量的Z轴伺服电机，由于Z轴伺服电机数量过多，一方面是设备采购成本较高，另一方面是使得整台上下料机构结构臃肿，不利于安装和维修。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多轴上下料机构和方法，用于解决现有真空吸盘上下料机构中装配多台Z轴移动组件时，采购成本较高和不利于安装和维修的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种多轴上下料机构，包括门架，门架上设有X轴伺服移动组件，在X轴伺服移动组件移动端上设有Y轴伺服移动组件，在Y轴伺服移动组件上固定连接有支架，支架上设有多条Z轴导轨，相邻两条Z轴导轨之间支架上安装有Z轴同步带传动机构，同步带传动机构中的正反向同步带分别通过连板与两条Z轴导轨上的滑块连接，在Z轴导轨滑块上连接有夹具。

所述夹具包括折板，折板上装配有真空吸盘。

在X轴伺服移动组件中X轴导轨两端分别安装有X轴行程开关。

在Y轴伺服移动组件中Y轴导轨两端分别安装有Y轴行程开关。

一种所述多轴上下料机构的方法，包括如下步骤，X轴伺服移动组件和Y轴伺服移动组件将夹具移动到指定位置上后，Z轴同步带上下往复运动，上下往复运动的Z轴同步带带动两个夹具上的真空吸盘上下运动，由真空吸盘对指定位置上的物料进行吸取或者下料。

本发明的有益效果为：Z轴伺服电机数量与控制台数量的设计比例，该设计比例为：x=y/2+1。其中y为上下料吸盘的个数，x为Z轴伺服电机的个数，1为用于切换上下料工序时的切换吸笔的数量，相比较现有一台Z轴移动组件对应一个真空吸盘而言，简化了整台上下料机构，同时方便安装和维修。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的结构示意图，

图2为本发明Y轴伺服移动组件的结构示意图，

图3为本发明支架的局部结构示意图，

图4为本发明关于真空吸盘的气控原理图，

图5为本发明各电器件间的连接关系示意图，

图6为本发明各电器件的连接关系示意图。

图中：门架1、X轴伺服移动组件2、Y轴伺服移动组件3、支架4、X轴行程开关201、X轴导轨202、齿条203、移动箱204、X轴伺服电机205、Y轴行程开关301、Y轴同步带传动机构302、Y轴导轨303、安装板304、Z轴导轨501、真空吸盘502、折板503、Z轴同步带504、Z轴伺服电机505、连板506。

图4中：YA1~YA6为与真空吸盘连通电磁阀的电磁铁。

具体实施方式

如图1到6所示，一种多轴上下料机构，包括门架1，门架1上设有X轴伺服移动组件2；在X轴伺服移动组件2移动端上设有Y轴伺服移动组件3，在Y轴伺服移动组件3移动端（既Y轴滑块）上固定连接有支架4，支架4上设有多条Z轴导轨501，相邻两条Z轴导轨501之间支架4上安装有Z轴同步带传动机构，Z轴同步带传动机构包括两个Z轴同步带轮，在两个Z轴同步带轮上装配有Z轴同步带504，Z轴同步带轮与安装在支架4上的Z轴伺服电机505传动连接，Z轴同步带轮两侧Z轴同步带504分别通过连板506与两条Z轴导轨501上的Z轴滑块连接，在Z轴滑块上连接有夹具。

所述夹具包括折板503，折板503上装配有真空吸盘502。

在X轴伺服移动组件2中X轴导轨两端分别安装有X轴行程开关201；在Y轴伺服移动组件3中Y轴导轨两端分别安装有Y轴行程开关301。X轴行程开关201和Y轴行程开关301用于对X轴滑块和Y轴滑块进行限位，既X轴行程开关201和Y轴行程开关301被触发时，则PLC控制器控制X轴伺服电机和Y轴伺服电机停机或者X轴滑块和Y轴滑块反向移动。

所述X轴伺服移动组件包括固定连接在门架上齿条203和多条X轴导轨202，在X轴导轨202滑块上安装有移动箱204，移动箱204上安装有X轴伺服电机205，X轴伺服电机205通过齿轮与齿条203传动连接。这种结构能够保证移动箱稳定行走。

所述Y轴伺服移动组件包括竖直固定连接在X轴伺服移动组件2移动端上的安装板304，在安装板304侧面和下端分别装配有Y轴导轨303，在安装板304上端安装有Y轴伺服电机和Y轴同步带传动机构302，支架4装配在Y轴导轨303滑块上，Y轴伺服电机通过Y轴同步带传动机构302与支架4传动连接。两条Y轴导轨303对支架4上下方向和左右方向进行限位，保持支架4前后移动时的稳定性和可靠性。

还包括PLC控制器，X轴行程开关201和Y轴行程开关301连接PLC控制器输入端，PLC控制器控制X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机和真空吸盘502。

所述Z轴同步带传动机构包括Z轴伺服电机，Z轴伺服电机与Z轴伺服驱动器连接，Z轴伺服驱动器与PLC控制器输出端连接，Z轴伺服电机中的编码器连接PLC控制器输入端，由Z轴伺服电机编码器检测Z轴伺服电机旋转圈数，PLC控制器通过编码器传送过来的数据，确定导轨上两个真空吸盘上下位置，由此对吸笔的高低位置进行控制。

在本发明中Z轴伺服电机数量与控制台数量的设计比例，该设计比例为：x=y/2+1。其中y为上下料吸盘的个数，x为Z轴伺服电机的个数，1为用于切换上下料工序时的切换吸笔的数量。

在设置6个真空吸盘时，取4个产品--先取出2个已测试产品---放2个未测产品---移动---再取出2个已测产品---再放2个未测产品，---4个已测产品放回，并可以节省更多的取放料时间。

下面对本发明的工作过程做出如下详细描述；

如图2所示，图中显出了6个真空吸盘502，6个真空吸盘502分别设为1#、2#、3#、4#、5#和6#真空吸盘502，相对应的设置了3台Z轴伺服电机，3台Z轴伺服电机分别设为Z1、Z2和Z3伺服电机。

通过EtherCAT通讯协议，使PLC控制器与XYZ轴伺服电机中的伺服驱动器建立通讯，通过PLC添加轴运动控制库对机械手X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机进行控制。

当去某一点取放料时，通过直线插补功能库，PLC控制X Y轴伺服电机将真空吸盘502移动到指定位置。当取料时，Z1伺服电机正转，1#真空吸盘502真空打开取料，Z1伺服电机移到初始位，X Y轴伺服电机驱动2#真空吸盘502移到下一取料点，然后Z1伺服电机反转，2#真空吸盘502真空打开取料，Z1伺服电机运行到初始位，X Y轴伺服电机驱动3#真空吸盘502移到下一个取料点，Z2伺服电机正转，3#真空吸盘502取料，Z2伺服电机移到初始位，X Y轴伺服电机移到第四个取料点取料，Z2伺服电机反转，4#真空吸盘502取料，Z2伺服电机移到初始位，X Y轴伺服电机移到测试位1，Z3伺服电机正转，5#真空吸盘502取测试完料，X Y轴伺服电机驱动1#真空吸盘502移到测试位1，Z1伺服电机正转，关闭真空，把取的未测料放到工位1，Z1伺服电机移到初始位，依次去测试工位2、3、4取已测完的料和放未测得料，取完之后，1#、2#、5#、6#真空吸盘502上有已测完料，达到6个真空吸盘502能一次依次取放4个料。

1#真空吸盘502和2#真空吸盘502取料动作流程：

Z1伺服电机分别控制1#真空吸盘502和2#真空吸盘502取放料，当Z1伺服电机正转时，1#真空吸盘502下降到取料位置，1#真空吸盘502打开真空，1#真空吸盘502取到料，当Z1伺服电机反转时，1#真空吸盘502上升，2#真空吸盘502下降，2#真空吸盘502真空打开，2#真空吸盘502取到料；当XY轴伺服移动组件3需要移动时，Z1伺服电机移到初始位，1#真空吸盘502和2#真空吸盘502平齐，避开对应障碍物。

Claims

1.一种多轴上下料机构，包括门架（1），门架（1）上设有X轴伺服移动组件（2），在X轴伺服移动组件（2）移动端上设有Y轴伺服移动组件（3），其特征在于：在Y轴伺服移动组件（3）上固定连接有支架（4），支架（4）上设有多条Z轴导轨（501），相邻两条Z轴导轨（501）之间支架（4）上安装有Z轴同步带传动机构，Z轴同步带（504）通过连板（506）与两条Z轴导轨（501）上的Z轴滑块连接，在Z轴滑块上连接有夹具。

2.根据权利要求1所述的一种多轴上下料机构，其特征在于：所述夹具包括折板（503），折板（503）上装配有真空吸盘（502）。

3.根据权利要求2所述的一种多轴上下料机构，其特征在于：还包括PLC控制器，PLC控制器控制X轴伺服移动组件（2）、Y轴伺服移动组件（3）、Z轴同步带传动机构和真空吸盘（502）。

4.根据权利要求3所述的一种多轴上下料机构，其特征在于：所述Z轴同步带传动机构包括Z轴伺服电机，Z轴伺服电机与Z轴伺服驱动器连接，Z轴伺服驱动器与PLC控制器输出端连接。

5.根据权利要求1到4任一项所述的一种多轴上下料机构，其特征在于：在X轴伺服移动组件（2）中X轴导轨（202）两端分别安装有X轴行程开关（201），在Y轴伺服移动组件（3）中Y轴导轨（303）两端分别安装有Y轴行程开关（301）。

6.根据权利要求1到4任一项所述的一种多轴上下料机构，其特征在于：所述X轴伺服移动组件（2）包括固定连接在门架（1）上齿条（203）和多条X轴导轨（202），在X轴导轨（202）滑块上安装有移动箱（204），移动箱（204）上安装有X轴伺服电机（205），X轴伺服电机（205）通过齿轮与齿条（203）传动连接。

7.根据权利要求1到4任一项所述的一种多轴上下料机构，其特征在于：所述X轴伺服移动组件（2）包括竖直固定连接在X轴伺服移动组件（2）移动端上的安装板（304），在安装板（304）侧面和下端分别装配有Y轴导轨（303），在安装板（304）上端安装有Y轴伺服电机和Y轴同步带传动机构（302），支架（4）装配在Y轴导轨（303）滑块上，Y轴伺服电机通过Y轴同步带传动机构（302）与支架（4）传动连接。

8.一种使用权利要求1到4任一项所述多轴上下料机构的方法，其特征在于：包括如下步骤， X轴伺服移动组件（2）和Y轴伺服移动组件（3）将夹具移动到指定位置上后， Z轴同步带（504）上下往复运动，上下往复运动的Z轴同步带（504）带动两个夹具上下运动，由对指定位置上的物料进行上下料。

9.根据权利要求8所述一种使用多轴上下料机构的方法，其特征在于：在其中一个Z轴同步带（504）带动两个夹具对物料上料或下料完成后，Z轴同步带（504）驱动两个夹具移动至平齐，以避开对应障碍物。

10.根据权利要求8所述一种使用多轴上下料机构的方法，其特征在于：Z轴同步带（504）是由Z轴伺服电机（505）驱动上下往复运动，由Z轴伺服电机（505）中的编码器将伺服电机旋转圈数实时传输给PLC控制器，PLC控制器依据编码器传输过来的数据确定真空吸盘的上下位置。

11.根据权利要求8所述一种使用多轴上下料机构的方法，其特征在于：Z轴伺服电机（505）数量与控制台数量的设计比例，该设计比例为：x=y/2+1,其中y为上下料吸盘的个数，x为Z轴伺服电机（505）的个数，1为用于切换上下料工序时的切换吸笔的数量。