一种条状小零件码放装置及码放方法

1.本发明涉及零件自动码放技术领域，具体涉及一种条状小零件码放装置及码放方法。


背景技术：

2.为实现自动化生产，需要对零件按照一定的规律进行码放。目前，零件的码放包括分离、位姿识别、位姿调整或分流、码垛几个过程。位姿识别大多采用传感器进行测量或通过机器视觉进行识别；位姿分流将不符合位姿要求的零件分流开，不对这些零件进行码垛；码垛大多采用机械手抓取特定位姿的零件进行码垛。零件堆垛大多采用单层堆垛，少数采用多层堆垛，为方便机械手的操作，仓位之间以及各层间距都比较大，造成极大的空间浪费，此外这种装备还存在结构复杂，制造成本高、效率低下等一系列缺点。
3.专利文献cn113023348a一种泡沫条的码放装置，其包括：输送部件，翻转部件、中转组件、堆垛部件，装置中堆垛部件中设有夹持推送组件起到搬运堆垛的关键，其结构就是类似机械爪，制作较为复杂，由于夹持推送组件工作摆动幅度较大，再加上泡沫条尺寸较小且多层摆放，就会导致尾部仓位的间距在设计时要控制较大的层间距，最终导致空间的浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便的条状小零件码放装置，该装置无需使用机械手操作，且装置中仓位之间间距得到很好的控制，能大幅度减少空间的浪费，以解决现有技术导致的缺陷。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一种条状小零件自动码放装置，包括：分离部件、输送部件以及码放部件；所述输送部件一端对接所述分离部件的出口，用于承接所述分离部件滑出的条状小零件并对其进行限位识别传送，所述码放部件对接所述输送部件的另一端；所述输送部件一侧安装有推翻组件，用于调整部分所述分离部件滑出的条状小零件位姿；所述码放部件包括三维转向移动机构、组合式多层仓储盘组件；所述三维转向移动机构安装于所述组合式多层仓储盘组件底部，驱动组合式多层仓储盘组件在x、y、z空间内平移、转动，所述组合式多层仓储盘组件包括：五号底盘，五号底盘固定于所述三维转向移动机构顶部，且五号底盘表面竖向活动间隔安装有可约束调节的多层仓储盘，所述五号底盘表面安装有驱动装置，用于给所述仓储盘提供转动动力。
6.所述分离部件包括：料桶、气动振动器，气动振动器安装于所述料桶侧壁；所述料桶通过一号支架固定支承，且所述料桶与一号支架间通过多个伸缩弹簧弹性连接，所述料桶底部还安装有出料滑道。
7.所述输送部件包括：带式流水线，带式流水线通过立杆支撑，所述带式流水线表面
横向固定有限高杆，所述限高杆面向所述码放部件一侧的带式流水线边面上固定有一对引导条板，且两块引导条板表面通过支架安装有工业相机，所述带式流水线尾端还安装有引导组件，防止条状小零件卡壳。
8.所述引导组件包括：微型推缸、垂直滑道，所述微型推缸通过t型安装板固定安装于所述带式流水线尾端的下边面，所述t型安装板上固定有倾斜滑道且倾斜滑道一端对接所述带式流水线尾端出口，另一端连接所述垂直滑道入口，所述微型推缸的活塞杆正对所述倾斜滑道上的通孔。
9.所述三维转向移动机构由上下升降组件、纵向步进组件、横向步进组件以及回转气缸叠加安装组成；所述上下升降组件包括：三号支架、多级气缸，三号支架表面阵列布置有多个直线轴承，且直线轴承中配合安装有导向杆，所述三号支架中部设有方形通孔，所述多级气缸通过支架安装于所述方形通孔中；所述纵向步进组件包括：底座，所述底座上表面两侧平行安装有一对静导轨，两根静导轨上通过滑块滑动连接有纵向驱动板，所述底座中部通过带座轴承安装有纵向丝杆，且纵向丝杆上配合安装有螺母，螺母与纵向驱动板固定连接，所述纵向丝杆一端的底座上固定有纵向步进电机，且纵向步进电机输出轴与所述纵向丝杆传动连接；所述横向步进组件与纵向步进组件结构相同，且所述纵向步进组件安装于上下升降组件顶部，横向步进组件垂直安装于纵向驱动板上，所述回转气缸安装于横向步进组件的驱动板上，且回转气缸输出轴固定连接所述五号底盘。
10.所述推翻组件包括：四号气缸，四号气缸通过四号支架支撑，所述四号气缸的活塞杆底部距带式流水线的高度小于所述带式流水线上条状小零件宽度方向面“着地”时高度，大于所述带式流水线上条状小零件长度方向面“着地”时高度。
11.所述五号底盘表面设有多层仓储盘，底部的仓储盘一角的第二通孔与所述五号底盘一角的凸柱相配合，所述凸柱上设有五号驱动杆，五号驱动杆通过底部的盲孔安装于凸柱上的凸台，上层的仓储盘通过一角的第二通孔间隙配合安装在所述五号驱动杆上端的圆柱段，圆柱段的空腔内安装有电磁推杆，所述圆柱段上设有第一通孔，所述第二通孔侧壁上设有第三通孔，所述电磁推杆的推杆与第三通孔、第一通孔同轴设置。
12.所述驱动装置包括：五号回转气缸，两个齿轮，所述五号回转气缸固定安装于所述五号底盘表面，且一个齿轮固定安装于五号回转气缸的输出轴上，另一个齿轮过盈配合安装于底部所述五号驱动杆上，两个齿轮相互啮合。
13.所述仓储盘上成阵列布置若干个仓位。
14.一种基于上述一种条状小零件自动码放装置的使用方法，先提供一种较优的使用方法，其步骤如下：首先启动振动器使料桶中的条状小零件依次从所述料桶底部的出料滑道滑落至带式流水线上，随后经过推翻组件作用于部分不合格位姿的条状小零件并将其位姿调整合格，并经过带式流水线的限位识别运输至尾部的出口，继而被码放部件中仓储盘承接，此外仓储盘由三维转向移动机构实现其承接位置的转移，且各仓储盘可独立调控转动，便于承接条状小零件。
15.根据上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
1.本发明依据条状小零件的结构特征，并设计使用推翻组件配合带式流水线对其位姿识别并进行调整，避免采用感知设备识别条状小零件位姿进行位姿调整，造成成本高，结构复杂的不足。
16.2.装置尾部设置了引导组件对条状小零件进行自动化落仓处理，相比于传统的机械手抓取方式，本发明设计仓位时，仓位之间的间距更小，仓储盘结构更紧凑，码放效率更高。
17.3.本发明设计的组合式多层仓储盘组件中组合安装了多层的仓储盘，且每个仓储盘可被单独控制转动位移，并配合底部的三维转向移动机构运作，使得每个仓储盘都可独立处于待码放状态，可以大大减小仓储盘之间的间距，提高了空间利用率，其中多层仓储盘设计相比传统单个仓储盘，此设备一次安装即可实现多层仓储盘投入码放作业，节约了安装时间并提高了作业效率。
附图说明
18.图1为条状小零件码放装置结构示意图。
19.图2为分离部件结构示意图。
20.图3为输送部件结构示意图。
21.图4为引导组件结构示意图。
22.图5为码放部件结构示意图。
23.图6为升降组件结构示意图。
24.图7为纵向进给组件结构示意图。
25.图8为推翻组件结构示意图。
26.图9为组合式多层仓储盘组件结构示意图。
27.图10为图9的俯视图。
28.图11为图10的a-a剖视图。
29.图12为图11的b处放大图。
30.图13为仓储盘结构示意图。
31.图14为五号驱动杆结构示意图。
32.图15为电磁推杆内部结构示意图图16为电磁推杆内部结构剖视图图17为条状小零件结构示意图。
33.其中：1分离部件、2输送部件、3码放部件、4推翻组件、5组合式多层仓储盘组件、6条状小零件、101一号支架、102伸缩弹簧、103气动振动器、104料桶、104.1出料滑道、201带式流水线、202限高杆、203引导条板、203.1滚柱、204工业相机、25引导组件、251微型推缸、252t型安装板、253倾斜滑道、253.1通孔、254垂直滑道、254.1延伸板、31上下升降组件、32纵向步进组件、33横向步进组件、34回转气缸、311三号支架、312直线轴承、313导向杆、314多级气缸、321底座、322静导轨、323纵向步进电机、324带座轴承、325纵向驱动板、326纵向丝杠、327滑块、41四号支架、42四号气缸、501五号底盘、502五号回转气缸、503齿轮、504五号驱动杆、505仓储盘、506电磁推杆、501.1凸柱、501.2凸台、504.1第一通孔、504.2盲孔、504.3圆柱段、504.4空腔、504.5圆柱段、505.1第二通孔、505.2第三通孔、506.1推杆，506.2
本体、506.3电磁吸盘、506.4第二伸缩弹簧、506.5限位盘。
具体实施方式
34.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
35.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
36.如图1所示，一种条状小零件自动码放装置包括分离部件1、输送部件2、码放部件3和推翻组件4。分离部件1布置在输送部件2的前端，码放部件3布置在输送部件2的后端，推翻组件4布置在输送部件2一侧。分离部件1用于将杂乱无章堆积在一起的条状小零件6分离开来，将条状小零件6依次地从料桶104中落入输送部件2，输送部件2带动其上的条状小零件6经过推翻组件4对其进行位姿调整，最终移动至码放部件3进行码放。
37.如图2所示，分离部件1包括一号支架101、气动振动器103、料桶104，料桶104通过伸缩弹簧102安装在一号支架101的顶端，料桶104的侧壁上安装有气动振动器103，料桶104的底端安装有倾斜的出料滑道，由于出料滑道104.1的出口尺寸限制，一次只能有一只条状小零件6流出，在气动振动器103的作用下，料桶104不停地振动，从而将其中的条状小零件6通过出料滑道104.1一个接一个地振出来。
38.如图3和图17所示，输送部件2包括带式流水线201、限高杆202、引导条板203、工业相机204、引导组件25。两块引导条板203安置在带式流水线201上边面，两块引导条板203相对的一侧安装有滚柱203.1，形成准v型间隙，沿带式流水线201前进方向，间隙逐渐收缩为条状小零件6的长度l，引导条板203的厚度稍微大于条状小零件6的宽度w且小于条状小零件6的长度l（条状小零件6的长度l大于其宽度w），从分离部件1出料滑道104.1振出来的条状小零件6如果为宽度方向面“着地”，推翻组件4将其推翻，使条状小零件6变成长度方向面“着地”，限高杆202安装在两块引导条板203的中部，确保一次只能有一只条状小零件6通过，避免条状小零件6堆叠在一起的现象发生；工业相机204通过安装支架安装在两块引导条板203的尾部，用于识别条状小零件6有圆角的一面是朝上还是朝下，引导组件25安装在带式流水线201的末端，其进料口正对准两块引导条板203末端的间隙，其出料口正对准码放部件3。
39.如图4所示，引导组件25包括微型推缸251、t型安装板252、倾斜滑道253和垂直滑道254。倾斜滑道253为开口型的，倾斜滑道253安装在t型安装板252水平面中间的开口槽中，垂直滑道254的入口和倾斜滑道253的出口连接在一起，垂直滑道254入口端一侧的延伸板254.1长度等于或稍小于条状小零件6的高度h，微型推缸251安装在t型安装板252的垂直面上，其活塞杆正对准倾斜滑道253的通孔253.1，当条状小零件6从倾斜滑道253下滑，进入垂直滑道254时，微型推缸251的活塞杆伸出，推动条状小零件6，以避免条状小零件6卡死在垂直滑道254中。
40.如图5所示，码放部件3包括上下升降组件31、纵向步进组件32、横向步进组件33、
回转气缸34。纵向步进组件32安装在上下升降组件31顶端，横向步进组件33安装在纵向步进组件32的纵向驱动板上，回转气缸34安装在横向步进组件33的横向驱动板上，组合式多层仓储盘组件5安装在回转气缸34的回转轴端面上，组合式多层仓储盘组件5的仓储盘505成阵列布置若干个仓位，用于码放条状小零件6。组合式多层仓储盘组件5在上下升降组件31、纵向步进组件32、横向步进组件33、回转气缸34的驱动下，可以上下移动、纵向进给运行、横向进给运动和回转运动，使其空仓位正好位于引导组件25的垂直滑道254正下方，以使条状小零件6落入空仓位中。
41.如图6所示，上下升降组件31包括三号支架311、直线轴承312、导向杆313和多级气缸314，在三号支架311的顶面成阵列布置四只直线轴承312，四只导向杆313分别与四只直线轴承312配合安装，三号支架311的顶面中间位置加工有长方形通孔，多级气缸314通过安装支架安装在三号支架311的顶面长方形通孔中，纵向步进组件32的底座与导向杆313的法兰端相连接，同时与多级气缸314的活塞杆末端相连接，当多级气缸314的活塞杆伸缩时，带动纵向步进组件32上下移动。
42.如图7所示，纵向进给组件32包括底座321、静导轨322、纵向步进电机323、带座轴承324、纵向驱动板325、纵向丝杠326、滑块327。纵向丝杠326通过带座轴承324安装底座321中间位置，两根静导轨322相互平行地安装在底座321上，两根静导轨322对称地位于纵向丝杠326的两侧，纵向步进电机323安装在底座321中间位置的顶部，纵向步进电机323的输出轴与纵向丝杠326通过联轴器传动连接，纵向丝杠326上配合安装有螺母（图中省略未画），静导轨322上配合安装有滑块327，纵向驱动板325安装在滑块327上，同时与纵向丝杠326配合安装的螺母相固连，当纵向步进电机323转动时，通过丝杠螺母机构带动纵向驱动板325沿静导轨322纵向移动，横向进给组件33与纵向进给组件32结构相同。横向进给组件33通过其底座安装在纵向进给组件32的纵向驱动板325上，当纵向驱动板325在纵向步进电机323驱动下纵向运动时，带动横向进给组件33做纵向运动。
43.如图8所示，推翻组件4包括四号支架41和四号气缸42，四号气缸42安装在四号支架41的顶面上，四号气缸42活塞杆末端下边缘稍高于位于带式流水线201上长度方向面“着地”的条状小零件6的上边缘，且低于位于带式流水线201上宽度方向面“着地”的条状小零件6的上边缘，当条状小零件6经过推翻组件4处，四号气缸42的活塞杆伸出，如果条状小零件6为宽度方向面“着地”，活塞杆伸出将推翻条状小零件6，使条状小零件6变成长度方向面“着地”，如果条状小零件6为长度方向面“着地”，活塞杆伸出对条状小零件6不产生影响，条状小零件6继续保持长度方向面“着地”继续随带式流水线前移。
44.如图9至图14所示，组合式多层仓储盘组件5包括五号底盘501、五号回转气缸502、齿轮503、五号驱动杆504、仓储盘505、电磁推杆506。底层的仓储盘505安置在五号底盘501的上表面，其一角的第二通孔505.1与五号底盘501一角的凸柱501.1相配合，五号驱动杆504通过底部的盲孔504.2安装在五号底盘501一角的凸台501.2上，五号驱动杆504底部的盲孔504.2与五号底盘501一角的凸台501.2之间为间隙配合，五号回转气缸502安装在五号底盘501的上表面，五号回转气缸502输出轴上固定安装有齿轮503，五号驱动杆504通过过盈配合套装有齿轮503，安装在五号回转气缸502输出轴上的齿轮503与套装在五号驱动杆504上的齿轮503相啮合，且其传动比为1:1，当五号回转气缸502输出轴摆动时，通过齿轮机构带动五号驱动杆504绕五号底盘501一角的凸台501.2转动。中层的仓储盘505通过其一角
的第二通孔505.1以间隙配合空套在五号驱动杆504上端的圆柱段504.5上，电磁推杆506安装在五号驱动杆504上端的空腔504.4内，五号驱动杆504上端的圆柱段504.5设有第一通孔504.1，当电磁推杆506得电时，其推杆506.1伸出，穿过五号驱动杆504上端圆柱段504.5的第一通孔504.1和仓储盘505一角的第三通孔505.2，此时，如五号驱动杆504转动，则带动仓储盘505转动；当电磁推杆506失电时，其推杆506.1缩回，此时，即使五号驱动杆504转动，仓储盘505仍然保持不动。根据实际需要，可以将多个五号驱动杆504串联在一起，在每个五号驱动杆504上端圆柱段504.5上通过间隙配合分别套装一个仓储盘505，在每个五号驱动杆504上端的空腔504.4内安装一只电磁推杆506，形成多层结构的仓储盘组件，五号驱动杆504底部的盲孔504.2与相邻串联的五号驱动杆504上端的圆柱段504.3均为过盈配合，当最下面一只五号驱动杆504在五号回转气缸502驱动下转动时，串联在一起的其他五号驱动杆504也一起转动。通过分别控制五号驱动杆504上端的空腔504.4内的电磁推杆506得电或失电，从而分别控制仓储盘505的转动。
45.如图15和图16所示，电磁推杆506包括推杆506.1、本体506.2、电磁吸盘506.3、第二伸缩弹簧506.4、限位盘506.5。推杆506.1材料为铜，限位盘506.5材料为45号钢，推杆506.1的一端和限位盘506.5通过螺纹相连接，本体506.2一侧内壁上设有沉孔，且电磁吸盘506.3抵接于沉孔的底壁，电磁吸盘506.3上加工有第四通孔，推杆506.1上套装有第二伸缩弹簧506.4，推杆506.1的另一端依次穿过电磁吸盘506.3的第四通孔和本体506.2中的沉孔。当电磁吸盘506.3得电时，在电磁吸盘506.3吸附力的作用下，推杆506.1伸出；当电磁吸盘506.3失电时，在伸缩弹簧506.4作用力下，推杆506.1缩回。
46.一种条状小零件码放装置工作过程如下：1.在气动振动器103的作用下，料桶104不停地振动，从而将其中的条状小零件6通过出料滑道104.1一个接一个地振出来，条状小零件6依次滑落到输送部件2的带式流水线201上。
47.2. 当条状小零件6经过推翻组件4时，四号气缸42的活塞杆伸出，如果条状小零件6为宽度方向面“着地”，活塞杆伸出将推翻条状小零件6，使条状小零件6变成长度方向面“着地”，如果条状小零件6为长度方向面“着地”，活塞杆伸出对条状小零件6不产生影响，条状小零件6继续保持长度方向面“着地”继续随带式流水线201前移。
48.3. 在输送部件2的引导条板203的引导下，长度方向面“着地”的条状小零件6流向工业相机204处，工业相机204抓拍条状小零件6，识别条状小零件6有圆角的一面是朝上还是朝下，并将识别结果发给控制器。
49.4. 当条状小零件6移动带式流水线201的末端，在自身重力的作用下，条状小零件6滑落到沿引导组件25中。
50.5. 当条状小零件6从倾斜滑道253下滑，进入垂直滑道254时，微型推缸251的活塞杆伸出，穿过倾斜滑道253的通孔253.1，推动条状小零件6，条状小零件6滑落进垂直滑道254中。
51.6. 如果条状小零件6有圆角的一面是朝上，码放部件3的回转气缸34旋转180度，带动组合式多层仓储盘组件5旋转180度；如果条状小零件6有圆角的一面是朝下，码放部件3的回转气缸34不动作。
52.7. 纵向步进组件32、横向步进组件33的电机启动，驱动组合式多层仓储盘组件5
做纵向和横向进给运动，使其空仓位正好位于引导组件25的垂直滑道254正下方，升降组件31的多级气缸314的活塞杆伸出时，驱动组合式多层仓储盘组件5上移，使组合式多层仓储盘组件5的仓储盘505的上表面接近垂直滑道254出口的下表面，条状小零件6落入仓位中。
53.8. 升降组件31的多级气缸314的活塞杆缩回时，驱动组合式多层仓储盘组件5下移，使组合式多层仓储盘组件5的仓储盘505的上表面远离垂直滑道254出口。
54.9. 当组合式多层仓储盘组件5最上面一层的仓储盘505的所有仓位都码放了条状小零件6，安装在最上面一层的五号驱动杆504上端的空腔504.4内的电磁推杆506得电，其推杆506.1伸出，穿过最上面一层的五号驱动杆504上端圆柱段504.5的第一通孔504.1和最上面一层的仓储盘505一角的第三通孔505.2，五号回转气缸502输出轴摆动，通过齿轮机构带动所有串联的五号驱动杆504绕五号底盘501一角的凸台501.2转动，由于其他各层的五号驱动杆504上端的空腔504.4内的电磁推杆506处于失电状态，因此只有最上面一层的仓储盘505随之旋转，其他各层的仓储盘505保持不动。这样下一层的仓储盘505将被用来码放接下来的条状小零件6，等这一层的仓储盘505的所有仓位都码放了条状小零件6，再按照同样的方法对再下层的仓储盘505进行条状小零件6的码放。
55.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。