数控冲床用钣金自动上下料装置的制作方法

本发明涉及钣金加工领域，具体涉及一种用于钣金加工数控冲床的自动上下料装置。

背景技术：

钣金加工是针对金属薄板的一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、铆接、拼接、成型等，其显著的特征就是加工出的同一钣金件厚度一致。

钣金件具有重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、大规模量产性能好等特点，在电子电器、通信、汽车工业、医疗器械等领域得到了广泛应用，例如在电脑机箱、手机中，钣金件是必不可少的组成部分。随着钣金件的应用越来越广泛，对钣金加工的要求越来越高。

现有的钣金加工大多都是通过数控机床来完成的，具有加工精度高、加工速度快等优点。其中，钣金加工的初始，需要通过数控冲床对整块金属薄板（下文简称“料板”）进行冲压、打孔。在现有技术中，需要通过人工将料板搬运至数控冲床的加工台面，不仅费时费力，且料板在加工台面的位置精度难以控制，给后续加工带来不利因素，同时还存在工人的安全隐患问题；另外，在加工完成之后，同样需要通过人工将半成品板从数控冲床的加工台面上取下，同样存在费时费力以及安全隐患高的问题。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，提高上、下料效率并消除安全隐患，便成为本发明所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种数控冲床用钣金自动上下料装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数控冲床用钣金自动上下料装置，于x轴方向对应所述数控冲床中加工台面的上、下料侧设置，并于y轴方向设置于原料架的前侧，该原料架中堆垛有数块料板；所述自动上下料装置包括一机架，以及设置在该机架中的上料台面、下料台面、原料托盘、废料托盘、吸盘架、搬运机械手以及升降行走小车；其中：

所述机架包括在y轴方向布置的前部空间和后部空间，且所述后部空间包括在z轴方向分布的上部空间和下部空间；在装置的初始状态下，所述上料台面、所述下料台面、所述废料托盘、所述搬运机械手均位于所述前部空间中；所述原料托盘以及所述吸盘架位于所述后部空间中，且原料托盘位于所述下部空间，吸盘架位于所述上部空间；

所述上料台面通过一第一驱动机构驱动，在y轴方向前后滑动设置于所述机架中；上料台面的上表面用于装载所述料板；在上料台面装载所述料板前或装载所述料板后，所述上料台面均位于所述前部空间；在上料台面进行料板的装载时，所述上料台面移动至所述后部空间；

所述下料台面通过一第二驱动机构驱动，在y轴方向前后滑动设置于所述机架中；下料台面的上表面用于装载半成品板，即经所述数控冲床加工之后的料板；在下料台面装载所述半成品板前或装载所述半成品板后，所述下料台面位于所述前部空间，且位于所述上料台面的下方；当下料台面装载有所述半成品板时，经工人处理后成为废料板，在下料台面进行所述废料板的下料时，所述下料台面朝向所述后部空间移动，下料后的废料板移至所述废料托盘中；

所述废料托盘架设于所述机架中，且位于所述下料台面的下方；废料托盘的上表面用于装载从所述下料台面中获得的所述废料板，废料托盘的下方为一行车空间，供所述升降行走小车驻留或进行位移；

所述原料托盘架设于所述机架中，原料托盘的上表面用于堆垛数块所述料板，原料托盘的下方为所述行车空间；

所述吸盘架包括一架体，该架体通过一第三驱动机构驱动，在z轴方向可升降地连设于所述机架；所述架体的底部均匀垂设有多个吸料吸盘，各所述吸料吸盘正对所述原料托盘的上方设置，用于吸附并定位原料托盘上的所述料板；

所述搬运机械手悬设于所述上料台面的上方，该机械手包括一搬运臂，该搬运臂通过一第四驱动机构驱动，在x轴方向左右滑动设置于所述机架上，用于上料搬运，即在所述料板加工前，将所述上料台面上的料板沿x轴方向送入所述数控冲床的加工台面上待加工，或用于下料搬运，即在所述料板加工成为所述半成品板后，将所述数控冲床的加工台面上的半成品板沿x轴方向送入所述下料台面上；

所述搬运臂上沿x轴方向逐次连设有至少一个第一上料吸盘以及至少一个的第二上料吸盘，一方面用于吸附定位加工前的料板或加工后的半成品板，进行所述上料搬运或所述下料搬运，另一方面用于在所述加工台面上水平调整所述料板的位置，使料板在加工台面的位置精度符合加工要求；

其中，各所述第一上料吸盘还通过一第一气缸驱动在y轴方向做水平地伸缩运动，各所述第二上料吸盘通过一第二气缸驱动在水平方向做斜向伸缩运动，以当所述第一上料吸盘和所述第二上料吸盘吸附定位有所述料板后，对所述料板的位置进行x轴方向和y轴方向的水平调整；

所述升降行走小车通过一第五驱动机构驱动，在所述机架底部的所述行车空间中沿y轴方向前后位移，进而在所述前部空间或所述后部空间中进行位置切换；所述升降行走小车具有一可升降的载台，当升降行走小车位于所述废料托盘的下方时，所述载台用于托载所述废料托盘，以对其进行升降；而当升降行走小车位于所述原料托盘的下方时，所述载台用于托载所述原料托盘，以对其进行升降，便于更换原料托盘。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述第三驱动机构、所述第四驱动机构及所述第五驱动机构均可采用电机配链条的方式进行传动，但并不局限于此，也可使用诸如液压传动、丝杠螺母传动等其他本领域技术人员所能想到的驱动机构。

2．上述方案中，在上料台面装载所述料板后，通过所述搬运机械手将料板移至数控冲床的加工台面中，即所述上料台面起到料板的中转作用。

3．上述方案中，工人对半成品板中的多个产品进行拆卸，拆卸完成之后，半成品板成为废料板，可以通过人工搬运或机械操作的方式将废料板从下料台面移至所述废料托盘中。

4．上述方案中，还包括一卸料架，该卸料架在z轴方向可升降地连设于所述机架中，且位于所述前部空间和所述后部空间之间；

所述卸料架上沿x轴方向逐次连设有多个卸料挡块，当所述下料台面欲下料所述废料板时，所述下料台面朝向所述后部空间移动，同时所述卸料架下降，通过各所述卸料挡块将废料板阻挡并垂直下落至所述废料托盘中。

5．上述方案中，通过叉车从机架前方进入，并将多块堆叠在废料托盘上的废料板连同废料托盘一并取走。

6．上述方案中，所述升降行走小车将堆垛有料板的原料托盘从原料仓中取出，沿y轴向前搬运至所述机架中；当原料托盘上的料板用完之后，升降行走小车将空的原料托盘沿y轴向后送回原料仓中，并再取一块堆垛有料板的原料托盘放回所述机架。

7．上述方案中，所述吸盘架的工作包括取板和放板，过程如下：

（1）、取板：

首先，所述架体下降到接近所述原料托盘的位置；接着，各所述吸料吸盘下降并吸附原料托盘最上方的所述料板；然后，所述吸料吸盘将所述料板预抬起一定高度，并通过分料块对所述料板的侧边进行上下刮料，以避免多块料板相互粘贴，保证吸盘架一次仅取出一块料板；最后，所述架体及吸料吸盘上升，将所述料板从原料托盘中取出并移动至所述上部空间，等待所述上料台面进入该上部空间装载料板；

（2）、放板：

首先，所述上料台面沿y轴方向向后进入所述上部空间；然后，所述吸盘架的架体下降，并通过所述吸料吸盘将所述料板放置于上料台面上，完成上料台面的料板装载；最后，装载完成后的上料台面沿y轴方向向前回到所述前部空间，所述吸盘架可进行下一块料板的取板工作。

8．上述方案中，所述吸盘架还包括一分料块，该分料块连设于所述架体的侧部并向下垂设；并且，所述分料块通过一气缸（或电机等其他驱动机构）驱动在z轴方向做往复运动；

分料块的侧部具有数个竖直排列的分料齿，构成当所述架体的吸料吸盘吸附所述原料托盘上的料板进行抬升时，所述分料齿能够对所述料板的侧边进行上下刮料，避免由于多块料板相互粘贴而取出过多料板，保证所述吸盘架一次仅取走一块料板。

9．上述方案中，所述升降行走小车的载台托载所述废料托盘，以对其进行升降，从而保证废料托盘与下料台面之间具有足够的间隙，避免干涉下料台面的移动，同时也可保持两者的落差不会太大，防止下料台面的废料板在落入废料托盘时意外滑出。

10．上述方案中，所述搬运臂中沿y轴方向连设有至少一个夹爪，该夹爪通过气缸驱动在x轴方向夹持所述料板的左侧边或右侧边，通过搬运臂的水平移动辅助完成所述上料搬运或所述下料搬运。

11．上述方案中，各所述第一上料吸盘与各所述第二上料吸盘均由一第三气缸（或电机等其他驱动机构）驱动在z轴上做升降运动，且所述第一气缸同所述第一上料吸盘一并升降，所述第二气缸同所述第二上料吸盘一并升降。

12．上述方案中，各所述第二上料吸盘水平斜向伸缩的角度具有锁定和解锁两个状态；锁定状态下，各所述第二上料吸盘用于配合各所述第一上料吸盘进行所述料板的所述上料搬运或所述下料搬运；解锁状态下，各所述第二上料吸盘配合各所述第一上料吸盘用于进行在所述加工台面上对所述料板的位置调整。

13．上述方案中，还包括一连杆，该连杆沿y轴方向设置，连杆的前端通过一转动点转动连接于所述第二气缸的壳体，连杆的后端相对所述搬运臂的水平方向固定，构成仅需通过锁定和解锁所述转动点，便可实现对所述第二上料吸盘水平斜向伸缩的角度进行锁定和解锁。

14．上述方案中，所述第一气缸、所述第二气缸和所述第三气缸也可采用电机等其他驱动机构。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明一种数控冲床用钣金自动上下料装置，包括机架，以及上料台面、下料台面、原料托盘、废料托盘、吸盘架、搬运机械手、升降行走小车；机架包括前部和后部空间，后部空间包括上部和下部空间；上料台面前后滑动于机架中，用于装载料板；下料台面前后滑动于机架中，用于装载半成品板，半成品板经处理后成为废料板；废料托盘位于下料台面的下方，用于装载废料板；原料托盘架设于下部空间中，用于堆垛数块料板；吸盘架的架体可升降地连设于机架，底部均设有多个吸料吸盘，用于吸附原料托盘上的料板；搬运机械手悬设于上料台面上方，包括左右滑动设置于机架上的搬运臂，用于上、下料搬运；搬运臂上设有第一上料吸盘及第二上料吸盘，用于上、下料搬运及料板位置的精度调整；第一上料吸盘在y轴方向水平伸缩，第二上料吸盘在水平方向斜向伸缩；升降行走小车在机架底部前后位移，具有可升降的载台，用于托载废料托盘或原料托盘。

相比现有技术而言，本发明对数控冲床的加工台面的上、下料全自动进行，不仅省时省力，并杜绝了人工操作的安全隐患，且能保证料板在加工台面上的位置精度，具有极高的工作效率，大幅降低了生产成品且良品率高、可靠性强。

附图说明

附图1为本发明实施例的立体结构示意图；

附图2为本发明实施例吸盘架的结构示意图；

附图3为本发明实施例搬运机械手的结构示意图；

附图4为本发明实施例初始状态的结构示意图（去除机架）；

附图5为本发明实施例吸盘架下降取板时的结构示意图（去除机架）；

附图6为本发明实施例吸盘架取完板时的结构示意图（去除机架）；

附图7为本发明实施例上料台面装载料板时的结构示意图（去除机架）；

附图8为本发明实施例上料台面装载料板后的结构示意图（去除机架）；

附图9为本发明实施例搬运机械手将料板送至加工台面后的结构示意图（去除机架）；

附图10为本发明实施例搬运机械手在加工台面夹取半成品板时的结构示意图（去除机架）；

附图11为本发明实施例半成品板放置于下料台面时的结构示意图（去除机架）；

附图12为本发明实施例废料板下料时的结构示意图（去除机架）；

附图13为本发明实施例废料板下料后落在废料托盘时的结构示意图（去除机架）。

以上附图中：1．料板；2．机架；3．上料台面；4．下料台面；5．原料托盘；6．废料托盘；7．吸盘架；8．升降行走小车；9．半成品板；10．废料板；11．卸料架；12．卸料挡块；13．行车空间；14．架体；15．吸料吸盘；16．分料块；17．搬运臂；18．轨道；19．第一上料吸盘；20．第二上料吸盘；21．第一气缸；22．第二气缸；23．第三气缸；24．连杆；25．转动点；26．夹爪；27．载台。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1～13所示，一种数控冲床用钣金自动上下料装置，于x轴方向对应所述数控冲床中加工台面（未附图示）的上、下料侧（右侧）设置，并于y轴方向设置于原料架（未附图示）的前侧，该原料架中堆垛有数块料板1；所述自动上下料装置包括一机架2，以及设置在该机架1中的上料台面3、下料台面4、原料托盘5、废料托盘6、吸盘架7、搬运机械手以及升降行走小车8；其中：

所述机架2包括在y轴方向布置的前部空间和后部空间，且所述后部空间包括在z轴方向分布的上部空间和下部空间；如图4所示，在装置的初始状态下（即未开始工作时），所述上料台面3、所述下料台面4、所述废料托盘6、所述搬运机械手以及所述升降行走小车8均位于所述前部空间中；所述原料托盘5以及所述吸盘架7位于所述后部空间中，且原料托盘5位于所述下部空间，吸盘架7位于所述上部空间；

所述上料台面3通过一第一电机驱动，在y轴方向通过机架2左右两内侧的上层轨道前后滑动设置于所述机架2中；上料台面3的上表面用于装载所述料板1；在上料台面3装载所述料板1前或装载所述料板1后，所述上料台面3均位于所述前部空间；在上料台面3进行料板1的装载时，所述上料台面3移动至所述后部空间，见图7，通过所述吸盘架7进行料板1的装载；在上料台面3装载所述料板1后，通过所述搬运机械手将料板1移至数控冲床的加工台面中，见图9，即所述上料台面3起到料板1的中转作用。

所述下料台面4通过一第二电机驱动，在y轴方向通过机架2左右两内侧的下层轨道前后滑动设置于所述机架2中；下料台面4的上表面用于装载半成品板9，即经所述数控冲床加工之后的料板1；在下料台面4装载所述半成品板9前或装载所述半成品板9后，所述下料台面4位于所述前部空间，且位于所述上料台面3的正下方；当下料台面4装载有所述半成品板9时，经工人处理后成为废料板10（工人对半成品板9中的多个产品进行拆卸，拆卸完成之后，半成品板9成为废料板10），在下料台面4进行所述废料板10的下料时，见图12，所述下料台面4朝向所述后部空间移动，下料后的废料板10移至所述废料托盘6中，见图13。

还包括一卸料架11，该卸料架11在z轴方向可升降地连设于所述机架2中，且位于所述前部空间和所述后部空间之间；

所述卸料架11上沿x轴方向逐次连设有多个卸料挡块12，当所述下料台面4欲下料所述废料板10时，所述下料台面4朝向所述后部空间移动，同时所述卸料架11下降，通过各所述卸料挡块12将废料板10阻挡并垂直下落至所述废料托盘6中。

所述废料托盘6架设于所述机架2中，且位于所述下料台面4的正下方；废料托盘6的上表面用于装载从所述下料台面4中获得的所述废料板10，废料托盘6的下方为一行车空间13，供所述升降行走小车8驻留或进行位移；当所述废料托盘6上的废料板10达到一定高度且无法通过所述升降行走小车8调节时，通过叉车从机架2前方进入，并将多块堆叠在废料托盘6上的废料板10连同废料托盘6一并取走。

所述原料托盘5架设于所述机架2中，原料托盘5的上表面用于堆垛数块所述料板1，原料托盘5的下方为所述行车空间13；所述升降行走小车8将堆垛有料板1的原料托盘5从原料仓中取出，沿y轴向前搬运至所述机架2中；当原料托盘5上的料板1用完之后，升降行走小车8将空的原料托盘5沿y轴向后送回原料仓中，并再取一块堆垛有料板1的原料托盘5放回所述机架2。

如图2所示，所述吸盘架7包括一架体14，该架体14通过一第三电机驱动，在z轴方向可升降地连设于所述机架2；所述架体14的底部均匀垂设有多个吸料吸盘15，各所述吸料吸盘15正对所述原料托盘5的上方设置，用于吸附并定位原料托盘5上的所述料板1；

所述吸盘架7还包括一分料块16，该分料块16连设于所述架体14的侧部并向下垂设；并且，所述分料块16通过一气缸（或电机等其他驱动机构）驱动在z轴方向做往复运动；

所述分料块16的侧部朝后设有数个竖直排列的分料齿，构成当所述架体14的吸料吸盘15吸附所述原料托盘5上的料板1进行抬升时，所述分料齿能够对所述料板1的侧边进行上下刮料，避免由于多块料板1相互粘贴而取出过多料板1，保证所述吸盘架7一次仅取走一块料板1。

所述搬运机械手悬设于所述上料台面3的上方，如图3所述，该机械手包括一搬运臂17，该搬运臂17通过一第四电机驱动，在x轴方向沿轨道18左右滑动设置于所述机架2上；可用于上料搬运，如图9所示，即在所述料板1加工前，将所述上料台面3上的料板1沿x轴方向送入所述数控冲床的加工台面上待加工，或用于下料搬运，如图10所示，即在所述料板1加工成为所述半成品板9后，将所述数控冲床的加工台面上的半成品板9沿x轴方向送入所述下料台面4上（此时上料台面3移至后部空间进行下一块料板1的装载）；

所述搬运臂17上沿x轴方向从左到右逐次连设有一个第一上料吸盘19以及两个的第二上料吸盘20，一方面用于吸附定位加工前的料板1或加工后的半成品板9，进行所述上料搬运或所述下料搬运，另一方面用于在所述加工台面上水平调整所述料板1的位置，使料板1在加工台面的位置精度符合加工要求，便于下一步数控冲床的冲压工作；

其中，所述第一上料吸盘19还通过一第一气缸21驱动在y轴方向做水平地伸缩运动，各所述第二上料吸盘20通过一第二气缸22驱动在水平方向做斜向伸缩运动，以当所述第一上料吸盘19和所述第二上料吸盘20吸附定位有所述料板1后，对所述料板1的位置进行x轴方向和y轴方向的水平调整；

所述第一上料吸盘19与各所述第二上料吸盘20均由一第三气缸23驱动在z轴上做升降运动，且所述第一气缸21同所述第一上料吸盘19一并升降，所述第二气缸22同所述第二上料吸盘20一并升降。

各所述第二上料吸盘20水平斜向伸缩的角度具有锁定和解锁两个状态；锁定状态下，各所述第二上料吸盘20用于配合所述第一上料吸盘19进行所述料板1的所述上料搬运或所述下料搬运；解锁状态下，各所述第二上料吸盘20配合各所述第一上料吸盘19用于进行在所述加工台面上对所述料板1的位置调整。

还包括一连杆24，该连杆24沿y轴方向设置，连杆24的前端通过一转动点25转动连接于所述第二气缸22的壳体，连杆24的后端相对所述搬运臂17的水平方向固定，构成仅需通过锁定和解锁所述转动点25，便可实现对所述第二上料吸盘20水平斜向伸缩的角度进行锁定和解锁。

其中，所述搬运臂17中沿y轴方向连设有至少一个夹爪26，该夹爪26通过气缸驱动在x轴方向夹持所述料板1的右侧边，通过搬运臂17的水平移动辅助完成所述上料搬运或所述下料搬运。

所述升降行走小车8通过一第五电机驱动，在所述机架2底部的所述行车空间13中沿y轴方向通过一轨道前后位移，进而在所述前部空间或所述后部空间中进行位置切换；所述升降行走小车8具有一由液压驱动的可升降载台27（也可采用电机驱动等其他驱动方式），当升降行走小车8位于所述废料托盘6的下方时，所述载台27用于托载所述废料托盘6，以对其进行升降，从而保证废料托盘6与下料台面4之间具有足够的间隙，避免干涉下料台面4的移动，同时也可保持两者的落差不会太大，防止下料台面4的废料板10在落入废料托盘6时意外滑出；而当升降行走小车8位于所述原料托盘5的下方时，所述载台27用于托载所述原料托盘5，以对其进行升降，便于原料托盘的更换。

工作过程：

步骤一、（取料）首先，通过一原料堆垛机将多块料板1堆垛至原料架下层的原料托盘5上，该原料托盘5正对机架2的正后方；然后，所述升降行走小车8沿y轴方向向后直线位移至原料架处，载台27上升，取出装载有料板1的原料托盘5；最后，升降行走小车8载着所述原料托盘5向前直线位移至机架2中，将载有料板1的原料托盘5放置在机架2的后部空间的下部空间；

步骤二、（取板）首先，如图5所示，所述吸盘架7的架体14下降到接近所述原料托盘5的位置；接着，各所述吸料吸盘15下降并吸附原料托盘5最上方的所述料板1；然后，所述吸料吸盘15将所述料板1预抬起一定高度，并通过所述分料块16对所述料板1的侧边进行上下刮料，以避免多块料板1相互粘贴，保证吸盘架7一次仅取出一块料板1；最后，如图6所示，所述架体14及吸料吸盘15上升，将所述料板1从原料托盘5中取出并移动至所述上部空间，等待所述上料台面3进入该上部空间装载料板1；

步骤三、（放板）首先，所述上料台面3沿y轴方向向后进入所述上部空间；然后，所述吸盘架7的架体14下降，并通过所述吸料吸盘15将所述料板1放置于上料台面3上，见如图7，完成上料台面3的料板1装载；最后，如图8所示，装载完成后的上料台面3沿y轴方向向前回到所述前部空间，所述吸盘架7可进行下一块料板1的取板工作。

步骤四、（上料）首先，所述搬运机械手的搬运臂17平移至所述上料台面3的上方，通过第一上料吸盘19以及第二上料吸盘20下降并吸附上料台面3上的所述料板1，并通过所述夹爪26夹持所述料板1的侧边；然后，所述搬运臂17沿x轴方向朝向所述数控冲床移动，将所述料板1搬运至数控冲床的加工台面中，见图9；最后，通过第一上料吸盘19以及第二上料吸盘20进行至少一次地对料板1在所述加工台面上的位置进行精确调整，便于下一步数控冲床的冲压工作；与此同时，其他机构再次从步骤二开始工作；

步骤五、（下料）首先，所述搬运机械手的搬运臂17平移至所述加工台面的上方，通过所述夹爪26夹持（或直接用第一上料吸盘19及第二上料吸盘20吸附）所述半成品板9的侧边，见图10；然后，所述搬运臂17沿x轴方向朝向所述机架2移动，将所述半成品板9搬运至所述下料台面4上，见图11；此时，所述上料台面3处于步骤三，位于所述后部空间的上部空间中；

步骤六、（拆料）首先，工人对所述下料台面4上的半成品板9进行处理，将半成品板9中的多个产品取出；然后，拆卸完成之后，所述半成品板9成为废料板10；最后，所述下料台面4朝向所述后部空间移动，见图12，所述废料板10经所述卸料架11的阻挡，自由下落至所述废料托盘6上，见图13；

步骤七、（卸料）当所述废料托盘6上的废料板10数量堆积到一定程度时，通过叉车从机架2前方进入，并将多块堆叠在废料托盘6上的废料板10连同废料托盘6一并取走；至此完成单个自动上下料工作。

以上各步骤的进行在时间轴上有重叠区，借此提高时间的统筹利用率，提高生产效率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。