一种多功能自动作业装置的制作方法

1.本发明属于自动化检测领域，具体涉及一种多功能自动作业装置。


背景技术：

2.随着现代社会的高速发展，人们生活的丰富绚丽，满足人们生活的各种现代产品越来越多，产品在满足人们使用功能的同时，人们对产品的质量越来越挑剔，同时越来越注重产品的体验感；当下产品的更新换代很快，生产商为了满足客户需求且保持一定的竞争力，时刻捕获市场需求采取定量及小批量生产，并且频繁的改变生产工艺以适应生产不同商品，在大量商品的生产过程中物料的反复搬运及上下料作业占据了相当多的劳动力，且这样重复性动作容易使作业者疲劳引发安全事故，尤其像片状物料这种产品，由于本身材质或生产的特点，人为搬运于设备中上下料容易对产品表面造成污渍或损伤，例如像生产中上位机是类似超声波清洗设备这种，产品从上位机出来后表面会附着有上位机中的设备液体，不经处理直接收集会对产品表面造成损伤或污染，而且人工上料或收料还无法跟上大批量流水线生产的速度，耽误生产进度，增加更多的人手，又会造成成本的增加。


技术实现要素：

3.鉴于以上，本发明提供一种多功能自动作业装置，多功能自动化作业装置可适应多种不同类型的产品，对不同上位机提供上下料作业，此自动化作业装置的适应性很强，可适合于多种场合的应用，特别适合于需要除水作业的场合，能极大的节省人力，降低劳动强度，同时能极大的提高产品的品质，减少碰刮伤，提高作业人员的劳动安全，此多功能自动化作业装置可无间隙的重复工作，能极大的提高效率。
4.具体技术方案如下：
5.一种多功能自动作业装置，其特征在于：包括
6.机架，包括上机架和下机台，用于支撑、防护其他模组；
7.多功能机械手，包括xyz三轴运动模组和设置在其上的取料盘模块与真空取产品模块，xyz三轴运动模组固定的架设在下机台表面，取料盘模块与真空取产品模块用于完成物料料盘和物料产品的转运；
8.料盘移栽模组，通过安装块固定在下机台表面，位于多功能机械手模组的下方，作为中转平台承载料盘与物料；
9.料盘转移模组，一端固定在下机台表面，位于料盘移栽模组的下方，一端延伸出下机台之外，对接上机位；
10.产品上料升降翻转模组和产品收料升降翻转模组，二者结构相同，并列的设置在料盘移栽模组的一侧，用来输送、接收物料产品。
11.进一步，xyz三轴运动模组分为x轴运动模组、y轴运动模组和z轴运动模组，y轴运动模组包括y轴安装架、固定在y轴安装架上的y轴直线滑台模组、以及与y轴直线滑台模组并列而设的y轴导轨；x轴运动模组包括x轴安装架、固定在x轴安装架上的x轴直线滑台模
组、以及与x轴直线滑台模组并列而设的x轴导轨；z轴运动模组包括z轴固定板、固定在z轴固定板上的z轴直线滑台模组、以及与z轴直线滑台模组并列而设的z轴导轨；x轴安装架设置在y轴直线滑台模组的滑台上，并可在y轴电机的作用下进行沿y轴方向的直线运动；z轴固定板固定的设置在x轴直线滑台模组的滑台上，并可在x轴电机的作用下进行沿x轴方向的直线运动；所述取料盘模块与真空取产品模块, 通过z轴连接板固定的设置在z轴直线滑台模组的滑台上，并可在z轴电机的作用下进行z轴方向的竖直直线运动。
12.进一步，所述取料盘模块包括悬臂支撑板，悬臂支撑板一端固定在所述z轴连接板上，另一端向外延伸，且底部设置有旋转气缸安装块，旋转气缸安装块表面对称的设置有两个旋转气缸，每个旋转气缸均连接设置有抓钩；
13.所述真空取产品模块包括真空吸附排水系统、吸盘和吸盘升降气缸组件，吸盘升降气缸组件固定在所述z轴连接板上，连接吸盘且带动吸盘进行升降运动；真空吸附排水系统通过真空气管与吸盘连接，真空吸附排水系统包括真空发生器和真空滤水器，吸盘通过真空气管连通真空滤水器，真空滤水器又与真空发生器通过真空气管连接，真空滤水器出水端连接出水管。
14.进一步，z轴运动模组上还设置有刻刀模块，包括刻刀升降气缸和刻刀，刻刀升降气缸设置在所述z轴连接板上，连接刻刀且能带动刻刀进行升降运动。
15.进一步，所述料盘移栽模组包括上、下两层载物平台，分别为上料盘承载治具和下料盘承载治具；下料盘承载治具通过下线轨安装块固定在下机台表面，包括下承载盘,下线轨安装块上设置有下线轨，下承载盘配合搭设在下线轨上；下料盘承载治具还包括下移栽气缸组件，固定于下机台且位于下承载盘下方，下移栽气缸组件与下承载盘连接并可以带动下承载盘沿下线轨运动；上料盘承载治具通过上线轨安装块固定在下机台表面，且架于下线轨上方，包括上承载盘,上线轨安装块上设置有上线轨，上承载盘配合搭设在上线轨上；上料盘承载治具还包括上移栽气缸组件，固定于上线轨安装块的一侧，与上承载盘连接并可以带动上承载盘沿上线轨运动；上移栽气缸组件和下移栽气缸组件的两端设置有缓冲器。
16.进一步，上承载盘和下承载盘的表面设置有凹陷的料盘位，料盘位上铺设有吸水海绵，料盘位上还开设有排水孔，连通上承载盘和下承载盘下表面的排水连接头，连接头再连接排水管；上承载盘和下承载盘的四周设置有防水槽；上承载盘运动方向的侧边上均匀的设置一排风刀。
17.进一步，所述料盘转移模组通过安装板固定在下机台，安装板两侧固定的设置有悬臂支架，呈“z”字型，悬臂支架的上横梁固定于安装板上，其上安装有直线导轨；悬臂支架的下横梁延伸出下机台之外，对接上机位；悬臂支架的下横梁底端设置有升降托板平台，升降托板平台通过导向轴与下横梁连接；所述安装板上还设置有推动气缸，位于两侧上横梁之间。
18.进一步，所述悬臂支架的下横梁和上横梁与下横梁交界处设置有滑轮，滑轮上配套设置钢丝绳，钢丝绳的一端连接升降托板平台，另一端连接线轨转接块，线轨转接块设置在上横梁的直线导轨上，并可在上横梁的直线导轨上运动；两侧悬臂支架上的线轨转接块之间架设有推动连接板，保证两侧的线轨转接块同步运动；所述推动气缸与推动连接板连接，带动推动连接板运动。
19.进一步，所述产品上料升降翻转模组包括升降组件、料仓翻转组件和输送皮带组件，翻转组件固定在升降组件上，升降组件通过连接安装板固定在下机台上，并向下机台表面下方内部延伸，输送皮带组件通过支撑腿固定在下机台表面，输送皮带组件中的皮带输送平台架设在支撑腿上，皮带输送平台输送方向的一端延伸至升降组件和料仓翻转组件的交界处。
20.进一步，所述升降组件包括导柱、导套、升降板和丝杠升降机构，导套嵌套在所述连接安装板的四角，导柱与导套间隙配合；升降板包括上升降板和下升降板，分别位于四个导柱的上端和下端；丝杠升降机构包括升降丝杠、驱动电机和减速机，升降丝杠贯穿所述连接安装板并与上升降板和下升降板连接，可在驱动电机和减速机的带动下进行升降运动；料仓翻转组件包括旋转支撑座和旋转框，旋转支撑座固定的设置在所述上升降板上，旋转框通过旋转轴设置在旋转支撑座上，旋转轴连接减速机与旋转电机，则可带动旋转框旋转90度。
21.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中进一步给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1所示为多功能自动作业装置整体结构示意图：
24.图2所示为多功能机械手整体结构示意图；
25.图3所示为取料盘模块与真空取产品模块整体结构示意图；
26.图4所示为料盘移栽模组结构示意图；
27.图5所示为料盘转移模组结构示意图；
28.图6所示为产品上料升降翻转模组结构示意图；
29.图7所示为料仓结构示意图；
30.其中，1-多功能机械手，2-料盘移栽模组，3-料盘转移模组，4-产品上料升降翻转模组，5-产品收料升降翻转模组，6-下机台，7-产品，8-料盘，9-料仓；
31.100-y轴安装架，101-y轴直线滑台模组，102-y轴导轨，103-x轴安装架，104-x轴直线滑台模组，105-x轴导轨，106-y轴电机，107-x轴电机，108-z轴电机，110-取料盘模块，120-真空取产品模块；111-悬臂支撑板，112-旋转气缸安装块，113-旋转气缸，114-抓钩，115-加强块，116-加强肋，121-吸盘，122-真空气管，123-真空发生器，124-真空滤水器，125-吸盘升降气缸，126-安装连接板，127-出水管，130-刻刀升降气缸，131-刻刀；
32.200-上料盘承载治具，201-上线轨安装块，202-上线轨，203-上承载盘，204-上移栽气缸组件，210-下料盘承载治具，211-下线轨安装块，212-下线轨，213-下承载盘，214-下移栽气缸组件，220-缓冲器，230-防水槽，240-风刀；
33.300-安装板，301-悬臂支架，302-直线导轨，303-升降托板平台，304-导向轴，305-推动气缸，306-滑轮，307-钢丝绳，308-线轨转接块，309-推动连接板，3011-上横梁，3012-下横梁；
34.400-连接安装板，401-导柱，402-导套，403-上升降板，404-下升降板，405-升降丝
杠，406-驱动电机，410-支撑腿，411-皮带输送平台，412-到位检测传感器，413-定位块，414-定位气缸，420-旋转支撑座，421-旋转框，422-旋转轴，423-旋转电机。
具体实施方式
35.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
37.如图1，本实施例的多功能自动作业装置，其特征在于：包括机架，包括上机架和下机台6，用于支撑、防护其他模组；
38.多功能机械手1，包括xyz三轴运动模组和设置在其上的取料盘模块110与真空取产品模块120，xyz三轴运动模组固定的架设在下机台6表面，取料盘模块110与真空取产品模块120用于完成物料料盘和物料产品的转运；
39.料盘移栽模组2，通过安装块固定在下机台6表面，位于多功能机械手模组1的下方，作为中转平台承载料盘与物料产品；
40.料盘转移模组3，一端固定在下机台6表面，位于料盘移栽模组2的下方，一端延伸出下机台6之外，对接上机位；
41.产品上料升降翻转模组4和产品收料升降翻转模组5，二者结构相同，并列的设置在料盘移栽模组2的一侧，用来输送、接收物料产品。
42.进一步参照图2，xyz三轴运动模组分为x轴运动模组、y轴运动模组和z轴运动模组，y轴运动模组包括y轴安装架100、固定在y轴安装架100上的y轴直线滑台模组101、以及与y轴直线滑台模组101并列而设的y轴导轨102；x轴运动模组包括x轴安装架103、固定在x轴安装架103上的x轴直线滑台模组104、以及与x轴直线滑台模组104并列而设的x轴导轨105；z轴运动模组包括z轴固定板、固定在z轴固定板上的z轴直线滑台模组、以及与z轴直线滑台模组并列而设的z轴导轨；x轴安装架103设置在y轴直线滑台模组101的滑台上，并可在y轴电机106的作用下进行沿y轴方向的直线运动；z轴固定板固定的设置在x轴直线滑台模组104的滑台上，并可在x轴电机107的作用下进行沿x轴方向的直线运动；取料盘模块110与真空取产品模块120，通过z轴连接板固定的设置在z轴直线滑台模组的滑台上，并可在z轴电机108的作用下进行z轴方向的竖直直线运动。
43.进一步如图3，取料盘模块110包括悬臂支撑板111，悬臂支撑板111一端固定在z轴连接板上，另一端向外延伸，且底部设置有旋转气缸安装块112，旋转气缸安装块112表面对称的设置有两个旋转气缸113，每个旋转气缸113均连接设置有抓钩114，旋转气缸113提供抓取料盘的动力，抓钩114用来抓取料盘。悬臂支撑板111上还设置有加强块115，悬臂支撑板111和旋转气缸安装块112处还设置有加强肋116，加强块115和加强肋116均起增加强度的作用。
44.另外真空取产品模块120包括真空吸附排水系统、吸盘121和吸盘升降气缸组件，吸盘升降气缸组件固定在z轴连接板上，连接吸盘121且带动吸盘121进行升降运动；真空吸
附排水系统通过真空气管122与吸盘121连接，真空吸附排水系统包括真空发生器123和真空滤水器124，吸盘121通过真空气管122连通真空滤水器124，真空滤水器124又与真空发生器123通过真空气管122连接，真空滤水器124出水端连接出水管127。真空吸附排水系统连接吸盘121，为吸盘吸附产品提供吸力，同时还具有滤除吸盘吸入气体中的水分的作用。吸盘升降气缸组件包括吸盘升降气缸125和安装连接盘126，安装连接盘126连接吸盘121与吸盘升降气缸125，对吸盘121起固定作用。
45.进一步，z轴运动模组上还设置有刻刀模块，包括刻刀升降气缸130和刻刀131，刻刀升降气缸130设置在z轴连接板上，连接刻刀131且能带动刻刀131进行升降运动。刻刀131可以在产品的相应位置进行刻画标记。
46.进一步如图4，料盘移栽模组包括上、下两层载物平台，分别为上料盘承载治具200和下料盘承载治具210；下料盘承载治具210包括下承载盘213，通过下线轨安装块211固定在下机台6表面，下线轨安装块211上设置有下线轨212，下承载盘213配合搭设在下线轨212上，下料盘承载治,210还包括下移栽气缸组件214，固定于下机台6且位于下承载盘213下方，下移栽气缸组件214与下承载盘213连接并可以带动下承载盘213沿下线轨212运动。上料盘承载治具200通过包括上承载盘203，通过上线轨安装块201固定在下机台6表面，且架于下线轨212上方，上线轨安装块201上设置有上线轨202，上承载盘203配合搭设在上线轨202上；上料盘承载治具200还包括上移栽气缸组件204，固定于上线轨安装块201的一侧，与上承载盘203连接并可以带动上承载盘203沿上线轨202运动；上移栽气缸组件204和下移栽气缸组件214的两端设置有缓冲器。下移栽气缸组件214和上移栽气缸组件204优选无杆气缸组件。
47.优选的，上承载盘203和下承载盘213的表面设置有凹陷的料盘位，应用于盛放料盘和产品，料盘位上铺设有吸水海绵，料盘位上还开设有排水孔，连通上承载盘和下承载盘下表面的排水连接头，连接头再连接排水管；上承载盘和下承载盘的四周设置有防水槽；上承载盘203运动方向的侧边上均匀的设置一排风刀240。其中吸水海绵的设置可以吸收掉产品下表面的水珠，排水管、排水孔的设置可以排除上承载盘203和下承载盘213中积蓄的水，防水槽可防止水溢出。风刀240则可以吹除下承载盘213中产品上表面的水珠或灰尘等污渍。此处设置除尘、除水设施，极大的保证了产品在上位机操作后收回时的表面洁净、干爽，从而在产品收集堆叠时无需担心表面残留污渍的污染。
48.进一步如图5，料盘转移模组3通过安装板300固定在下机台6表面，安装板300两侧固定的设置有悬臂支架301，呈“z”字型，悬臂支架301的上横梁3011固定于安装板300上，其上安装有直线导轨302；悬臂支架301的下横梁3012延伸出下机台6之外，对接上机位；悬臂支架301的下横梁3012底端设置有升降托板平台303，升降托板平台303通过导向轴304与下横梁3012连接，悬臂支架301的下横梁3012和上横梁3011与下横梁3012交界处设置有滑轮306，滑轮306上配套设置钢丝绳307，钢丝绳307的一端连接升降托板平台303，另一端连接线轨转接块308，线轨转接块308设置在上横梁3011的直线导轨302上，并可在上横梁3011的直线导轨302上运动。两侧悬臂支架301上的线轨转接块308之间架设有推动连接板309，保证两侧的线轨转接块308同步运动。安装板300上还设置有推动气缸305，位于两侧上横梁3011之间，推动气缸305与推动连接板连接309，带动推动连接板309运动。
49.如图6，产品上料升降翻转模组4包括升降组件、料仓翻转组件和输送皮带组件，翻
转组件固定在升降组件上，升降组件通过连接安装板400固定在下机台6上，并向下机台6表面下方内部延伸，输送皮带组件通过支撑腿410固定在下机台6表面，输送皮带组件中的皮带输送平台411架设在支撑腿410上，皮带输送平台411输送方向的一端延伸至升降组件和料仓翻转组件的交界处。皮带输送平台411顶端还设置到位检测传感器412，检测产品是否到位，皮带输送平台411两侧还可以设置有定位块，对产品进行定位，定位块413位置可调，由定位气缸414提供动力。
50.具体展开说明，升降组件包括导柱401、导套402、升降板和丝杠升降机构，导套402嵌套在连接安装板400的四角，导柱401与导套402间隙配合。升降板包括上升降板403和下升降板404，分别位于四个导柱401的上端和下端。丝杠升降机构包括升降丝杠405、驱动电机406和减速机，升降丝杠405贯穿连接安装板400并与上升降板403和下升降板404连接，可在驱动电机406和减速机的带动下进行升降运动。料仓翻转组件包括旋转支撑座420和旋转框421，旋转支撑座420固定的设置在上升降板403上，旋转框421通过旋转轴422设置在旋转支撑座420上，旋转轴422连接减速机与旋转电机423，则可带动旋转框421旋转90度。产品上料升降翻转模组4和产品收料升降翻转模组5二者结构相同，附图不做另外展示。另外导柱401上设置有极限传感器，可感应并限制升降组件升降的位置，料仓翻转组件中也具有旋转检测传感器，用来监测旋转的位置和角度。
51.进一步，使用多功能自动作业装置进行物料产品上料、收料的步骤如下，此处上位机对接的是超声波清洗设备，在其他实施例中可对接多种上位机：1、作业员将装满产品的料仓放到产品上料升降翻转模组4的旋转框421中。
52.2、当作业员离开装置后，产品上料升降翻转模组4中的旋转框421由水平状态翻转90
°
至竖直状态，升降组件下降到合适的位置，即至片料产品接触到皮带输送平台411上的皮带，皮带运动则将片状产品带出料仓，当到位检测传感器412检测到产品时皮带停止运动。
53.3、多功能机械手1的真空取产品模块120运动到皮带输送平台411上方，从皮带线上吸取片状产品放到上料盘承载治具200的料盘中，以上取料过程循环，至上料盘承载治具200中的料盘装满产品。
54.4、多功能机械手1的取料盘模块110将上料盘承载治具200中的满料盘抓取后放到料盘转移模组3中的升降托板平台303上，待上位机对产品进行处理。
55.5、待上位机处理完产品后，料盘转移模组3将料盘从上位机操作空间中提出到适当的位置，多功能机械手1的取料盘模块110从料盘转移模组3中抓取料盘放到下料盘承载治具210中，之后，其中的下承载盘213缩回，同时上料盘承载治具200中的风刀启动，对下承载盘213中的片状产品进行表面水珠或污渍的风力去除。
56.6、多功能机械手1的取料盘模块110将料盘从下料盘承载治具210抓取到上料盘承载治具200中。
57.7、多功能机械手1的真空取产品模块120从上料盘承载治具200中吸取片状产品放到产品收料升降翻转模组5的皮带线上，期间多功能机械手1的刻刀131可以根据上位机的指令信息对皮带线上产品的特定区域进行ng标记；皮带线将产品输送到旋转框夹持的空料仓中，每收一片后，升降组件上升一个适当的高度，保证产品顺次叠插入料仓中而不产生碰撞，当料仓内装满产品后旋转框由竖直方向旋转90度至水平状态。
58.8、作业员从产品收料升降翻转模组5中收取处理过后的满料仓，以上过程循环重复。
59.此多功能自动化作业装置的特点是只需作业员将满仓的片料产品放到机台的上料工位，从机台的下料工位取走满仓的产品即可，机台内部自动完成片料产品的整齐摆放、送到上位机、从上位机取出整盘片料产品、除去片料上的水珠、并按照上位机的指令信息对相应的片料产品在特定位置进行相应的作业、将片料产品整齐收入到料盒中、最后将满料仓输送到设备的收料口，作业员只需在放料仓处及收料仓处对料仓进行取放，降低了劳动强度，提高了安全性，且不会对产品造成损伤，除了取放料仓其他一切作业均由设备完成，极大的减少了人力提高了生产效率，完全满足自动化生产线的成本控制，补充行业空白。
60.另外需要说明的是，本发明中的结构并未全部在附图中标记展示出来，其中例如电气控制模组，然而根据发明的相关内容可以理解，多功能机械手1、料盘移栽模组2、料盘转移模组3、产品上料升降翻转模组4、产品收料升降翻转模组5与其电性连接，并在其控制下完成整个自动化作业工作，在本实施例中电气控制模组可以为基于可编程控制器plc（programmable logic controller）的工控机，因其为成熟技术且不影响本发明的理解，故在此不作具体展开说明。
61.本发明中任何提及“本实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。
62.尽管参照本发明的示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。