CN203917689U - 温热成形生产线上料机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温热成形生产线上料机构，其特征在于所述上料机构包括：从上位工作区取料的送料装置Ⅰ；将所述送料装置Ⅰ送来的板料送入加热炉的进出炉装置；承接由进出炉装置取出加热后的板料并将板料送入模具内成形的送料装置Ⅱ；将所述模具内的成形件取出并送入下位工作区的送料装置Ⅲ；所述送料装置Ⅰ、所述进出炉装置、所述送料装置Ⅱ和所述送料装置Ⅲ均由驱动机构控制驱动。本实用新型通过合理的布局，实现板料的运输，具有运输路径简单，取、放料位置精确可控，简单易操作等优点。

Description

温热成形生产线上料机构

技术领域

本实用新型涉及一种上料机构，具体地说是一种温热成形生产线上料机构。

背景技术

温热成形的零部件从高温的加热炉中取出的过程是这一工艺的技术难点。现目前，国外大量使用的连续辊底式加热炉是将连续滚动的陶瓷辊布置于高温加热炉膛底部，板料进入加热炉后，由陶瓷辊带动从炉膛的一端滚动到另一端完成加热并出炉，该种加热炉不需要增加其他的出炉装置。近年来，逐渐兴起的板料感应加热等快速板料加温方式的实现，使得陶瓷辊式加热炉不适用于新型的加热方式，新型的加热炉不断出现，如转底式、抽屉式温热成形加热炉等，然而这些加热炉不具备自动出料功能，需要在炉膛外增加相应的热板料出炉装置以实现高温板料的转运及入模功能。通常采用多自由度工业机器人以串联或串并混联结构完成转运动作，其主要缺点包括：价格昂贵、运送距离短，机构复杂，末端精密零件较集中，不耐高温不适合进入高温炉内进行取料等。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种温热成形生产线上料机构。本实用新型所述的机械式上料机构具有工作行程长、适用性广，可针对不同加热形式及高温炉口布置，成本低廉，具有可快速换装、易维修等优点。本实用新型中采用工业装备控制成熟的PLC与传感器原件相结合的方式实现，可高效，便捷，稳定的实现对机械运动结构的控制，相对于传统继电器控制、单片机控制等方式均有较大优势，因此该实用新型具有较为普遍的使用前景。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种温热成形生产线上料机构，其特征在于所述上料机构包括：

一从上位工作区取料的送料装置Ⅰ；

一将所述送料装置Ⅰ送来的板料送入加热炉的进出炉装置；

一承接由进出炉装置取出加热后的板料并将板料送入模具内成形的送料装置Ⅱ；

一将所述模具内的成形件取出并送入下位工作区的送料装置Ⅲ；

所述送料装置Ⅰ、所述进出炉装置、所述送料装置Ⅱ和所述送料装置Ⅲ均由驱动机构控制驱动。

所述驱动机构是指通过控制台中的PLC控制电路发送的指令，控制各个部分运动完成整套上料机构运作的控制***，其中，PLC控制电路与电源、伺服电机控制器、接近开关、限位开关、操作台、指示灯等原件相连，构成整套上料机构的控制***。

进一步地，所述送料装置Ⅰ、所述送料装置Ⅱ和所述送料装置Ⅲ的结构相同，包括金属主体框架和抓料器，所述金属主体框架上设有两根用于保证所述金属主体框架水平直线运动的导轨Ⅰ和与所述导轨Ⅰ配套的滑块Ⅰ，所述金属主体框架上还设有两根用于与所述抓料器相连的、使所述抓料器可与所述金属主体框架沿同一方向做水平运动的导轨Ⅱ和与所述导轨Ⅱ配套的滑块Ⅱ；所述金属主体框架上还设有横梁，所述横梁一侧设有齿条，所述齿条与配合的齿轮装配后由驱动机构控制驱动；所述金属主体框架上还设有固定支座，所述固定支座与所述滑块Ⅰ装配后，与外部刚性结构相连。

所述金属主体框架可在其限定的范围内前进或后退；由伺服电机作为驱动机构提供源动力，通过齿轮齿条结构传动完成水平动作；抓料器可通过链轮、链条等结构与金属主体框架相连，金属主体框架带动抓料器一起运动，可以使抓料器运动距离为金属主体框架运动距离的两倍，从而增加搬运的距离；同时，由限位开关、接近开关等电控原件及可编程式或其他形式电路控制其移动距离。

进一步地，所述进出炉装置包括垂直运动框架、设置在所述垂直运动框架上方的水平运动框架和设置在所述水平运动框架一端的出炉手；所述垂直运动框架包括四组导柱、设置在所述导柱上的直线轴承Ⅰ、两组丝杠和设置在所述四组导柱上端的支撑板；所述水平运动框架包括嵌套设置在所述支撑板上的四组水平导柱，所述水平导柱包括设置在外层的两组水平导柱Ⅰ和设置在内侧的、可沿所述水平导柱Ⅰ轴向移动的两组水平导柱Ⅱ，所述水平导柱Ⅰ的两端设有固定块，所述水平导柱Ⅱ的末端设有挡板，所述挡板的两端设有与所述水平导柱Ⅰ配套的直线轴承Ⅱ上，所述水平导柱Ⅱ上设有直线轴承Ⅲ，所述直线轴承Ⅲ与所述支撑板相连，所述出炉手设置在所述水平导柱Ⅱ的前端；所述垂直运动框架通过连接在外部刚性结构架上的直线轴承Ⅰ进行导向，从而保证结构刚度，连接在外部刚性结构架上的丝母座与丝杠配套，由驱动机构带动进行上下运动，进而带动垂直运动框架上下运动；所述水平运动框架通过与驱动机构连接的链轮链条驱动进行水平运动。

进一步地，所述抓料器下端连接的抓料装置为手指式抓料装置或吸盘式抓料装置。

进一步地，所述水平运动框架前端设置的出炉手为料叉式夹料装置或气动式夹料装置。

针对上述温热成形生产线上料机构有如下上料方法主要包括如下步骤：

①送料入炉：送料装置Ⅰ沿Y轴(即图1中的竖直方向)运动从上位工作区取料，将板料放置于进出炉装置上；进出炉装置沿X轴(即图1中的水平方向)运动，将板料送入加热炉中加热至预设温度；

②取料出炉：进出炉装置将加热后的板料从加热炉中取出；

③送料入模：送料装置Ⅱ将加热后的板料送入模具内成形；

④取料出模：送料装置Ⅲ将成形后的成形件从模具内取出，送至下位工作区。

进一步地，当完成步骤②的操作进行步骤③操作时，即可重复步骤①进行下一板料的上料操作。

较现有技术相比，本实用新型温热成形生产线上料机构是应用在温热成形生产线上的一整套装置，可进行包括送料入炉，取料出炉，送料入模，取料出模等功能。整套机构由送料装置和进出炉装置两种组成，两种装置均为直线式运动方式，快速完成板料进出炉，进出模具的工作，减少劳动力消耗，结构采用的同一装置同时完成冷料进炉和热料出炉的工作。

本实用新型的送料装置为配合单一炉口的加热炉所设计，以管型钢材或铝型材为主，进行螺栓连接、焊接搭建成送料装置的金属主体框架结构，作为主要运动支撑；由伺服电机驱动，通过在金属主体框架上安装齿轮、齿条，链轮，链条结构等进行传动；通过直线轴承、导柱组合方式，导轨、滑块组合方式等完成导向；通过机加工的形式加工固定支座；通过在金属主体框架上安装接近开关、限位开关并与PLC控制电路相连等对整套机构的运动进行控制，并通过计算机对运动过程进行监控。将送料装置的金属主体框架安装于外部刚性结构上，其中，送料装置可采用金属主体框架下方安装抓料器或者金属主体框架下部与滑块相连，金属主体框架上方安装抓料器两种形式，送料装置中安装电缆保护链用于安装抓料器的电路及气动线路等；PLC控制电路与电源、伺服电机控制器、接近开关、限位开关、操作台、指示灯等原件相连，构成整套上料机构的控制***。

本实用新型具有以下优点：

1、采用直线式转运方式，动作路径简单、高效，容易实现控制。

2、采用链轮、链条带动方式，可使单个机构完成长距离搬运。

3、可适应各种高温加热炉并可进入高温炉拾取高温板料。

4、通过PLC电路控制方式，上料简单易行。

基于上述理由本实用新型可在温热成形生产线等领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构布置简图。

图2是本实用新型送料装置Ⅰ的结构示意图一。

图3是本实用新型进出炉装置的结构示意图。

图4是本实用新型送料装置Ⅰ的结构示意图二。

图5是本实用新型中PLC逻辑控制示意图。

图中：

1、送料装置Ⅰ11、金属主体框架111、导轨Ⅰ112、滑块Ⅰ12、抓料器13、导轨Ⅱ14、滑块Ⅱ15、抓料装置16、齿条17、横梁18、固定支座

2、进出炉装置21、导柱211、直线轴承Ⅰ22、丝杠221、丝母座222、伺服电机23、支撑板24、水平导柱Ⅰ241、直线轴承Ⅱ242、固定块243、挡板25、水平导柱Ⅱ251、直线轴承Ⅲ26、出炉手

3、送料装置Ⅱ4、送料装置Ⅲ5、加热炉6、冲压机7、控制台8、上位工作区9、下位工作区

具体实施方式

如图1所示，一种温热成形生产线上料机构，所述上料机构包括：

一从上位工作区8取料的送料装置Ⅰ1；

一将所述送料装置Ⅰ1送来的板料送入加热炉5的进出炉装置2；

一承接由进出炉装置2取出加热后的板料并将板料送入模具(即冲压机6)内成形的送料装置Ⅱ3；

一将所述模具内的成形件取出并送入下位工作区9的送料装置Ⅲ4；

所述送料装置Ⅰ1、所述进出炉装置2、所述送料装置Ⅱ3和所述送料装置Ⅲ4均由驱动机构控制驱动，所述驱动机构是指由伺服电机等提供驱动动力，减速器齿轮齿条等传动的给各个运动部件提供动力的机械***，通过控制台7的核心元件PLC控制电路发送指令，控制各个部分运动完成整套上料机构运作。其中，PLC控制电路与电源、伺服电机控制器、接近开关、限位开关、操作台、指示灯等原件相连，构成整套上料机构的控制***。

所述送料装置Ⅰ1、所述送料装置Ⅱ3和所述送料装置Ⅲ4的结构相同(如图2所示)，包括金属主体框架11和抓料器12，所述抓料器12下端连接的抓料装置15为手指式抓料装置或吸盘式抓料装置；所述金属主体框架11上设有两根用于保证所述金属主体框架11水平直线运动的导轨Ⅰ111和与所述导轨Ⅰ配套的滑块Ⅰ112，所述金属主体框架11上还设有两根用于与所述抓料器12相连的、使所述抓料器12可与所述金属主体框架11沿同一方向做水平运动的导轨Ⅱ13和与所述导轨Ⅱ配套的滑块Ⅱ14；所述金属主体框架11上还设有横梁17，所述横梁17一侧设有齿条16，所述齿条16与配合的齿轮装配后由驱动机构控制驱动；所述金属主体框架11上还设有与外部刚性结构相连的固定支座18，所述固定支座18设置在滑块Ⅰ112上。外部刚性结构可以设置为可在空间上三个方向调整位置的框架体，可以使所述送料装置I可以运动到高度或宽度的模具空间内。

所述金属主体框架11可在其限定的范围内前进或后退；由伺服电机作为驱动机构提供源动力，通过齿轮齿条结构传动完成水平动作；抓料器12可通过链轮、链条等结构与金属主体框架11相连，金属主体框架11带动抓料器12一起运动，可以使抓料器12运动距离为金属主体框架11运动距离的两倍，从而增加搬运的距离；可选用不同长度的金属主体框架11，以适应送料距离和空间尺寸的要求。同时，由限位开关、接近开关等电控原件及可编程式或其他形式电路控制其移动距离与速度。

所述送料装置Ⅰ1也可依照图4所示的结构进行布置。在金属主体框架11的上方布置导轨Ⅱ13和与所述导轨Ⅱ配套的滑块Ⅱ14导向，在所述金属主体框架11上方安装抓料器12，在实际生产中，所述送料装置Ⅰ1多采用此种形式，主要可以在空间允许的范围内，最大程度的运送板料。

所述进出炉装置2(如图3所示)包括垂直运动框架、设置在所述垂直运动框架上方的水平运动框架和设置在所述水平运动框架一端的出炉手26，所述出炉手26为料叉式夹料装置或气动式夹料装置，主要用于将热的板料放入炉中和从炉中取出，将出炉手26***到板料下方，带动其进出加热炉5，出炉手26采用耐高温耐腐蚀的材质制成；所述垂直运动框架包括四组导柱21、设置在所述导柱21上的直线轴承Ⅰ211、两组丝杠22和设置在所述四组导柱21上端的支撑板23；所述水平运动框架包括嵌套设置在所述支撑板23上的四组水平导柱，所述水平导柱包括设置在外层的两组水平导柱Ⅰ24和设置在内侧的、可沿所述水平导柱Ⅰ24轴向移动的两组水平导柱Ⅱ25，所述水平导柱Ⅰ24的两端设有固定块242，所述水平导柱Ⅱ25的末端设有挡板243，所述挡板243的两端设有与所述水平导柱Ⅰ24配套的直线轴承Ⅱ251，所述水平导柱Ⅱ25上设有直线轴承Ⅲ251，所述直线轴承Ⅲ251与所述支撑板23相连，所述出炉手26设置在所述水平导柱Ⅱ25的前端；所述垂直运动框架通过连接在外部刚性结构架上的直线轴承Ⅰ211进行导向及保证结构刚度，连接在外部刚性结构架上的丝母座221与丝杠22配套，由驱动机构中的伺服电机222带动进行上下运动，进而带动垂直运动框架上下运动；所述水平运动框架通过与驱动机构连接的链轮链条驱动进行水平运动，链轮链条与挡板243相连，通过驱动机构拉动挡板243前后运动，实现水平运动框架中的两组水平导柱Ⅱ25的前后运动；通过进出炉装置2水平运动框架和垂直运动框架的上下运动和前后运动，可使出炉手26完成前后上下两个自由度的运动，完成取料动作。温热冲压生产线中的关键环节是将常温板料加热后冲压的过程，这一过程中的板料输送是热冲压生产线技术的一大难点。本实用新型的装置涉及的工作范围是，从上位工作区8获取板料开始，到板料冲压成形送至下位工作区9的过程。其流程如图1所示，包括如下步骤：

①送料入炉：送料装置Ⅰ1沿Y轴运动(图1中竖着方向)从上位工作区8抓取板料，将板料放置于进出炉装置2上；进出炉装置2沿X轴(图1中水平方向)运动，将板料送入加热炉5中加热至预设温度，即冲压所需温度，不同板料所需的冲压温度不同，根据板料特性选择设置加热温度；

②取料出炉：进出炉装置2将加热后的板料从加热炉5中取出；

③送料入模：送料装置Ⅱ3将加热后的板料送入模具(冲压机6)内成形；

④取料出模：送料装置Ⅲ4将成形后的成形件从模具内取出，送至下位工作区9。

当完成步骤②的操作进行步骤③操作时，即可重复步骤①进行下一板料的上料操作。

通过以上步骤可以完成常规的板料运送过程。在连续生产情况下，特别是炉内可以摆放多个板料的情况下，在步骤③开始后就可以开始步骤①，炉门打开后，送料装置Ⅱ3将热板料从进出炉装置2上取走时，送料装置Ⅰ1即可将常温板料放在进出炉装置2上，然后，进出炉装置2将板料送入加热炉5，炉门关闭。

送料装置的抓料器可带动高温板料完成水平及升降运动，送料装置和进出炉装置的各运动部件通过电机、齿轮、齿条、链轮、链条等结构带动，通过直线轴承、导柱、导轨等结构完成导向和定位，结构上可布置接近开关、限位开关等电器元件对结构的运动进行定位。整个机构进入加热炉的部分较少，可以防止装置进出加热炉所产生的变形，机构的长度可以加长，应对长距离的转运或深入较小的模具空隙的工作情况，整体结构均为直线式运送，运动路径简单，在PLC控制电路控制下，实时地向炉内送料、出料，并可以保证时间节拍、动作、放料取料位置精确可调。

本实用新型的控制台7包括电源、电流表、电压表、PLC控制电路、电机控制器、指示灯、开关等部件；通过安装在送料装置、进出炉装置、加热炉、模具(即冲压机)等机构上的接近开关和限位开关控制来控制上述机构的初始位置，检测其工作位置；由电机控制器向伺服电机及配套减速器发送运动信号，控制机构行程。

其中，PLC(可编程逻辑控制器)可通过直观的编程语言对各个部件的运动状态进行描述，接收各种关、按钮等提供的外部输入，经过程序控制向电机控制器、指示灯等发送输出信号。

控制台7上设置有总开关、手动自动切换开关，自动开始开关，炉门开关、各运动机构前进后退开关、以及急停开关等。手动状态下，可通过控制台7直接控制运动机构的前进后退、开启关闭、上升下降等动作。自动状态下，可通过PLC控制电路编译实际生产所需的工艺流程。控制程序可分为运动动作级、部件级和整线级，三层进行构建。运动动作级控制程序以送料装置Ⅰ为例，其逻辑运动包括如下环节：抓料器下行，抓取板料，抓料器上行，装置前进，抓料器下行，松开板料，抓料器上行，装置后退以上每一个环节均可由如图5所示的形式进行逻辑控制，通过PLC电路实现命令及反馈之间的运算，即在接收运动命令后进行位置检查步骤，检查合格后进行干涉检查步骤，否则反馈错误；干涉检查合格后运动启动，否则反馈错误。部件级的程序编写由各个动作级的环节构成，可通过串行式的方式将所需要进行的动作级环节相连，编写到PLC当中，所谓串行式即上一环节完成后自动进行下一环节。整线级的程序实现方式为：将所有的部件级的运动程序按照所需的生产工艺节拍以串行或并行的方式进行整合，实现生产线的合理安排和布置。此种方法简单易行，在生产线自动化控制上应用广泛。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种温热成形生产线上料机构，其特征在于所述上料机构包括：

一从上位工作区取料的送料装置Ⅰ；

一将所述送料装置Ⅰ送来的板料送入加热炉的进出炉装置；

一承接由进出炉装置取出加热后的板料并将板料送入模具内成形的送料装置Ⅱ；

一将所述模具内的成形件取出并送入下位工作区的送料装置Ⅲ；

所述送料装置Ⅰ、所述进出炉装置、所述送料装置Ⅱ和所述送料装置Ⅲ均由驱动机构控制驱动。

2.根据权利要求1所述的温热成形生产线上料机构，其特征在于：所述送料装置Ⅰ、所述送料装置Ⅱ和所述送料装置Ⅲ的结构相同，包括金属主体框架和抓料器，所述金属主体框架上设有两根用于保证所述金属主体框架水平直线运动的导轨Ⅰ和与所述导轨Ⅰ配套的滑块Ⅰ，所述金属主体框架上还设有两根用于与所述抓料器相连的、使所述抓料器可与所述金属主体框架沿同一方向做水平运动的导轨Ⅱ和与所述导轨Ⅱ配套的滑块Ⅱ；所述金属主体框架上还设有横梁，所述横梁一侧设有齿条，所述齿条与配合的齿轮装配后由驱动机构控制驱动；所述金属主体框架上还设有固定支座，所述固定支座与所述滑块Ⅰ装配后，与外部刚性结构相连。

3.根据权利要求1所述的温热成形生产线上料机构，其特征在于：所述进出炉装置包括垂直运动框架、设置在所述垂直运动框架上方的水平运动框架和设置在所述水平运动框架一端的出炉手；所述垂直运动框架包括四组导柱、设置在所述导柱上的直线轴承Ⅰ、两组丝杠和设置在所述四组导柱上端的支撑板；所述水平运动框架包括，嵌套设置在所述支撑板上的四组水平导柱，所述水平导柱包括设置在外层的两组水平导柱Ⅰ和设置在内侧的、可沿所述水平导柱Ⅰ轴向移动的两组水平导柱Ⅱ，所述水平导柱Ⅰ的两端设有固定块，所述水平导柱Ⅱ的末端设有挡板，所述挡板的两端设有与所述水平导柱Ⅰ配套的直线轴承Ⅱ，所述水平导柱Ⅱ上设有直线轴承Ⅲ，所述直线轴承Ⅲ与所述支撑板相连，所述出炉手设置在所述水平导柱Ⅱ的前端；所述垂直运动框架通过连接在外部刚性结构架上的直线轴承Ⅰ进行导向，连接在外部刚性结构架上的丝母座与丝杠配套，由驱动机构带动进行上下运动；所述水平运动框架通过与驱动机构连接的链轮链条驱动进行水平运动。

4.根据权利要求2所述的温热成形生产线上料机构，其特征在于：所述抓料器下端连接的抓料装置为手指式抓料装置或吸盘式抓料装置。

5.根据权利要求3所述的温热成形生产线上料机构，其特征在于：所述水平运动框架前端设置的出炉手为料叉式夹料装置或气动式夹料装置。