一种空气质量传感器元件自动上料装置的制作方法

1.本发明涉及一种自动上料装置，具体涉及一种空气质量传感器元件自动上料装置。


背景技术：

2.工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术涉及机械、微电子、计算机和机器视觉等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的助产士，正是由于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃发展，同时自动化技术也促进了工业的进步，如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输和信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。无论是高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都需要依靠自动化技术的应用。
3.在空气质量传感器的加工生产中经常会使用到自动工作台，自动工作台上设有多个用来承载待安装或待加工元件的载料板，通过载料板与各种工装的配合来完成待安装或待加工元件的安装与加工，因此自动工作台是现代零部件加工过程中的核心设备。虽然安装、加工已能实现良好的自动化生产，但通常生产过程中的进料过程或上料过程大多采用的是半自动化或纯手工操作，相较于自动化过程而言，操作效率低且精度差，容易导致后续的自动加工过程出现问题，进而影响生产效率和产品质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种空气质量传感器元件自动上料装置，实现了空气质量传感器元件的自动上料，进而可以提高空气质量传感器的生产效率。
5.本发明的目的通过以下技术方案实现：
6.一种空气质量传感器元件自动上料装置，所述的自动上料装置内部通过隔板分为上料区和空盘放置区，所述的自动上料装置还包括设置于隔板顶部的抓取机构；
7.所述的上料区内设有载物托板、送料轨道和抬升组件，所述的送料轨道水平方向设置，所述的载物托板可沿送料轨道进行水平方向移动的设置于送料轨道上，所述的抬升组件垂向设置于送料轨道末端；所述的抬升组件包括上料托板和上料轨道，所述的上料托板可沿上料轨道进行垂向移动的设置于上料轨道上；
8.所述的空盘放置区与上料区为对称结构。
9.载物托板用于放置载料板，载料板上设有若干开孔用于放置待上料的元件。
10.优选地，所述的载物托板为方形，上料托板为u形，所述的上料托板的长度大于或等于载物托板的长度，开口距离大于载物托板的宽度。这样的设计可以在载物托板将载料板送至送料轨道末端时刚好位于u形的开口中，上料托板的凸出部分可以位于载料板的下方。此时，上料托板发生向上的垂向移动时就可以带动载料板一同移动，将载料板平稳送至
指定高度。由于上料托板的长度大于或等于载物托板的长度，因此，上料托板的u形凸出部分能够对载料板进行稳定支撑而不会发生侧翻。
11.优选地，所述的上料托板位于最低点时的高度齐平于或略低于载物托板的高度。
12.优选地，所述的上料托板的前端2-3cm处设为斜坡，该斜坡的倾角为15-30
°
。
13.上料托板最低高度的设计和斜坡的设计都可以让载物托板在移动时，不会让置于其上的载料板受到上料托板的冲击而偏离位置甚至侧翻，可以保证载料板顺利的由载物托板运送至上料托板处并转移至上料托板上。
14.优选地，所述的抬升组件还包括限位架，所述的限位架设置于上料轨道顶部。限位架可以使载料板在进行上料的过程中(即抓取机构将放置于载料板上的元件上料至下一工段时)，不会发生位移，能够保证抓取机构对载料板上元件的良好定位，同时也可以避免上料时发生侧翻的可能。
15.优选地，所述的载物托板在移动方向的前后两侧各设有若干个限位器。限位器进一步防止载料板在移动方向上发生相对于载物托板的运动，并且不会影响上料托板的垂向运动。
16.优选地，所述的载物托板上设有4个限位器，前后各2个对称设置。
17.优选的，所述的载物托板前进方向的两端设有凹槽，在送料轨道的首端和末端相应位置处设置有挡块，挡块和凹槽相配合可以防止载物托板移动过度而发生侧翻。
18.优选地，所述的载物托板上还设有开孔，可以与载料板上的凸起相配合，进一步限制载料板放置在载物托板上时的水平移动。
19.优选地，所述的上料区和空盘放置区的宽度略大于载料板的宽度，可以限制载料板在水平方向上垂直于移动方向的移动，同时还有助于载料板的安装正确。
20.优选地，所述的抓取机构包括固定于隔板顶端的滑轨，设置于滑轨上并可沿滑轨滑动的机械臂以及设置于机械臂前端的吸盘。机械臂可以沿滑轨进行运动，将放置于载料板上的各元件依次取下(通过吸盘吸住)并送入下一工段，实现自动上料；在所有元件均取下后，机械臂通过前端的吸盘将载料板吸住，并绕滑轨发生旋转，将载料板放入空盘放置区。
21.优选地，所述的自动上料装置还包括控制系统，所述的控制系统包括电机和控制器，所述的电机分别通过螺杆与载物托板和抬升组件连接，所述的控制器与电机和抓取机构电连接。电机通过螺杆驱动载物托板在送料轨道上和上料托班在上料轨道上的运动，控制器控制电机的启停。
22.优选地，所述的控制系统还包括位置传感器，所述的位置传感器固定设置于隔板上并且位于送料轨道下方，所述的位置传感器与控制器电连接。位置传感器可以检测在初始状态下，载料板在载物托板上是否安装正确。
23.优选地，所述的位置传感器为红外位置传感器。
24.优选地，所述的电机为步进电机或伺服电机。
25.优选地，控制系统还包括重量传感器，所述的重量传感器固定设置于载料板上，所述的重量传感器与控制器电连接。重量传感器可以通过重量检测载料板上是否还有元件待上料。
26.本发明的工作原理为：
27.初始状态下，上料区的载物托板位于送料轨道的首端，上料托板位于上料轨道的底端；空盘放置区的上料托板位于上料轨道的顶端，载物托板位于送料轨道的末端。
28.将载料板安装于载物托板上后，启动自动上料装置，载物托板会沿送料轨道运动并带动载料板运动至送料轨道末端；随后上料托板沿上料轨道向上移动，并将载料板由载物托板上转移至上料托板上，并将载料板送至上料轨道的顶端；在载料板送至上料轨道的顶端后，载物托板再次沿送料轨道运动，回至初始状态，而抓取机构开始将载料板上的元件上料至下一工段(开始上料)。
29.在载料板上元件全部上料完成后，抓取机构将载料板由上料区转送至空盘放置区的上料托板上；随后上料区的上料托板沿上料轨道向下移动，回至初始状态。
30.空盘放置区与上料区发生相反的运动，载料板会依次经上料轨道和送料轨道的运送，运送至送料轨道的首端，便于取下；在载料板取下后，空盘放置区回至初始状态。
31.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32.1、本发明的自动上料装置能够实现沿水平方向和垂直方向的运动，将载有待上料元件的载料板送至抓取机构的工作位置处，实现了元件的自动上料。在上料完成后还能将空载料板由上料区转送至空盘放置区，进一步实现了自动化过程。在载料板离开相应的轨道后，载物托板或上料托板会自动回至初始位置，等待下一批进料，可以实现连续上料，此外，还可以将其与其他工段相连接，以实现生产线上的自动化连续运行，有效提高生产效率和精度，减少人工操作。
33.2、采用u形的上料托板和方形的载物托板的配合，可以实现载料板良好的运输；并配合载物托板的限位器、开孔和上料托板的最低高度、前端斜坡以及限位架和上料区、空盘放置区的宽度设定等多层设置，可以有效防止载料板在上料过程中发生意外的移动，进而可以防止载料板发生倾覆现象，进一步可以提高自动上料的效率并降低出错率，进而可以提高生产效率。此外，限位架可以在抓取机构进行上料过程时，限定载料板的位置，避免载料板移动，提高抓取的精度。
34.3、采用机械臂加吸盘的方式进行上料，可以有效防止待上料元件受到外力破坏，保证生产质量；同时通过重量感应器的配合使用，可以辅助自动上料装置提高上料效率，当重量感应器检测到重量大于载料板自重时，机械臂会持续进行上料操作；而当重量感应器检测到重量等于载料板自重时，可以及时进行下一步骤，减少无用步骤的耗时，提升生产效率；并且重量感应器检测准确，价格便宜，适合批量使用。
35.4、通过控制器控制电机，可以根据待上料的元件规格控制自动上料时的速度，以适应不同元件的需求。此外，装置整体的规格(比如：装置的高度、上料区的宽度等)可以根据实际工业生产的需要进行调整，以更好的实现自动上料。
36.5、本发明的自动上料装置的整体动线合理，互不交叉，易于使用；可以根据实际需求进行批量化处理、连续化处理，为工业生产提供更高的生产效率，并且上料区在上料完成后会自动恢复至初始状态方便下一批上料，而空盘放置区在有待卸除的空载料板时会运送至便于卸除的位置，便于装卸；此外本装置的结构简单，容易制造并推广使用。
附图说明
37.图1为本发明的自动上料装置的一个角度的结构示意图；
38.图2为本发明的自动上料装置的另一角度的结构示意图；
39.图中：1-上料区；11-载物托板；111-限位器；12-送料轨道；13-抬升组件；131-上料托板；132-上料轨道；133-限位架；2-空盘放置区；3-抓取机构；31-滑轨；32-机械臂；33-吸盘；4-隔板。
具体实施方式
40.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
41.实施例1
42.一种空气质量传感器元件自动上料装置，如图1和图2所示，自动上料装置内部通过隔板4分为上料区1和空盘放置区2，自动上料装置还包括设置于隔板4顶部的抓取机构3；上料区1内设有载物托板11、送料轨道12和抬升组件13，送料轨道12水平方向设置，载物托板11可沿送料轨道12进行水平方向移动的设置于送料轨道12上，抬升组件13垂向设置于送料轨道12末端；抬升组件13包括上料托板131和上料轨道132，上料托板131可沿上料轨道132进行垂向移动的设置于上料轨道132上；空盘放置区2与上料区1为对称结构。
43.更具体地，本实施例中：
44.自动上料装置的左侧为空盘放置区2，右侧为上料区1，中间通过隔板4实现分隔，空盘放置区2和上料区1内部结构以隔板4为轴对称。
45.以上料区1为例，上料区1内的载物托板11上可以放置载料板，载料板上开设有开孔，可以放入待上料的元件。在本实施例中，载料板为长方形，其上开设了12个开孔，以4*3(4行3列)的规格均匀排布在载料板上；载物托板11也为长方形，在载物托板11的前后两侧分别设置限位器111，两侧各2个，共4个，此时将载料板置于载物托板11上，载料板刚好位于限位器111中间，使其无法相对于载物托板11进行前后方向的相对运动，而其左右两侧则会伸出载物托板11；进一步地，载物托板11上有一个方形开孔，而在载料板底部则有一块凸块，当载料板正确放置于载物托板11上时，凸块刚好位于该方形开孔中，两者相配合，可以进一步防止载料板在载物托板11上的相对运动。载物托板11设置在送料轨道12上，送料轨道12为水平方向的设置，载物托板11可以沿着送料轨道12进行前后运动，在送料轨道12首端和末端的中心位置均设置由挡块，相应地，在载物托板11前后两侧也设置有凹槽，在载物托板11移动至首端或末端时，挡块刚好位于凹槽内，即可以辅助载物托板11的定位，又能够辅助载物托板11的停止。载物托板11通过螺杆与伺服电机相连接，伺服电机驱动螺杆动作，进而使载物托板11能够沿送料轨道12进行前后移动。
46.在送料轨道12的末端，设置了抬升组件13，抬升组件13主要由上料托板131和上料轨道132构成，上料轨道132为垂直设置，上料托板131则可沿上料轨道132上下运动的设置在上料轨道132上。在本实施例中，上料托板131设计为u形，其u形的伸出边的长度与载物托板11长度相当，而开口的距离则略大于载物托板11的宽度，这样送料轨道12可以延伸至u形开口内，并且当载物托板11运动至送料轨道12的末端时，放置于载物托板11上的载料板伸出载物托板11的部分可以刚好位于u形的两条边的上方，当上料托板131沿上料轨道132进行向上运动时，可以将载料板由载物托板11转移至上料托板131上。更具体地说，上料托板131处于上料轨道132底端的时候，其高度要略低于载物托板11的高度，这样可以让放置于载物托板11上的载料板能够顺利运送至u形的两条边上方，不会受到阻挡；并且在上料托板
131的前端2cm处设置成斜坡的形式(约为15
°
)，可以进一步防止u形的两条边在载物托板11移动时阻挡载料板而引起的磨损甚至倾覆。上料托板131通过螺杆与伺服电机相连接，伺服电机驱动螺杆动作，进而使上料托板131能够沿上料轨道132进行上下移动。抬升组件13还包括设置在上料轨道132顶部的限位架133，限位架133的大小略大于载料板大小，这样当上料托板131将载料板提升至上料轨道132顶端时，其可以被限位架133包围，这样不会在上料上料时受力移动，进而可以防止载料板的倾覆，同时还可以为上料过程提供定位(待上料元件受到限位架的限制，不会发生移位)，能够进一步提高上料效率。
47.在隔板4的顶部设置有一条平行于送料轨道12的水平向滑轨31，机械臂32设置在该滑轨31上，并可沿该滑轨31滑动，连接处为机械臂32的滑块部分(图中直接卡设于滑轨31上的长方体部分)，机械臂32的臂部(连接于滑块上的部分)可以绕该滑块发生180
°
转动。在机械臂32的前端设置有吸盘33，在上料时可以吸起、放下元件；在机械臂32内部有控制其平动和吸放的微型电机。滑轨31、机械臂32和吸盘33共同构成抓取机构3，在工作时，抓取机构3定位，随后吸盘33运作，将待上料元件吸住并送至指定位置处；当待上料元件上料完成后，吸盘33将载料板吸住，机械臂32绕滑块旋转180
°
，将载料板放置于空盘放置区2中。
48.本实施例的自动上料装置还设置了控制系统，包括前述的驱动载物托板11和上料托板131运动的伺服电机以及控制器，控制器采用plc控制器即可，该控制器与伺服电机和抓取机构3相电连接，控制自动上料装置的运作；该plc控制器还可以通过外部修改其内置参数(比如等待时间、移动速度等参数)。此外，控制系统还包括安装在送料轨道12下方的隔板4上的红外位置传感器(位置传感器，检测载料板在载物托板11上是否安装正确)以及安装在载料板上的重量传感器(测定载料板的重量以判断载料板上的元件是否上料完成)。
49.空盘放置区2内的具体结构与上料区1的具体结构相同，仅是与上料区1以隔板4为轴对称，不再赘述。
50.本实施例具体运作方式如下：
51.在初始状态时，上料区1内的载物托板11位于送料轨道12的首端(即靠近外侧的一端，便于放置载料板)，同时上料托板131位于上料轨道132的底端；而空盘放置区2内的载物托板11位于送料轨道12的末端(即靠近内侧的一端)，同时上料托板131位于上料轨道132的顶端。
52.将放置有待上料元件的载料板安装在载物托板11上后，自动上料装置启动，在红外位置传感器检测载料板位置安装准确之后，启动装置。载物托板11在伺服电机的驱动下沿送料轨道12运动，带动载料板运动至送料轨道12末端，即上料托板131的上方；随后上料托板131在伺服电机的驱动下沿上料轨道132向上移动，同时将载料板由载物托板11上转移至上料托板131上，上料托板131继续向上运动将载料板送至上料轨道132的顶端，此时，载物托板11在伺服电机的驱动下再次沿送料轨道12运动，回至初始状态(回至送料轨道12的首端)。抓取机构3开始动作，机械臂32沿滑轨31滑动，并调整吸盘33位置至第一块待上料元件上方，吸盘33吸住该待上料元件，机械臂32滑动调整吸盘33位置至指定位置后放下，完成第一块元件的上料；重复上述机械臂32的动作，将全部元件上料后(重量传感器测定重量与空载料板相等时)，机械臂32将吸盘33移至空载料板的中心位置处，并旋转180
°
，将空载料板放置于空盘放置区2的上料托板131上；此时，上料区1的上料托板131再次移动回至初始位置。空盘放置区2的上料托板131在伺服电机的作用下向下移动至上料轨道132的底端，此
时，空载料板便会自动置于载物托板11上，载物托板11将空载料板沿送料轨道12送至送料轨道12的首端，等待卸下空载料板，而上料托板131重新回至上料轨道132的顶端，当空载料板卸除完成后，载物托板11回至送料轨道12的末端，空盘放置区2整体回至初始状态。
53.本发明的工作原理为：
54.初始状态下，上料区1的载物托板11位于送料轨道12的首端，上料托板131位于上料轨道132的底端；空盘放置区2的上料托板131位于上料轨道132的顶端，载物托板11位于送料轨道12的末端。
55.将载料板安装于载物托板11上后，启动自动上料装置，载物托板11会沿送料轨道12运动并带动载料板运动至送料轨道12末端；随后上料托板131沿上料轨道132向上移动，并将载料板由载物托板11上转移至上料托板131上，并将载料板送至上料轨道132的顶端；在载料板送至上料轨道132的顶端后，载物托板11再次沿送料轨道12运动，回至初始状态，而抓取机构3开始将载料板上的元件上料至下一工段(开始上料)。
56.在载料板上元件全部上料完成后，抓取机构3将载料板由上料区1转送至空盘放置区2的上料托板131上；随后上料区1的上料托板131沿上料轨道132向下移动，回至初始状态。
57.空盘放置区2与上料区1发生相反的运动，载料板会依次经上料轨道132和送料轨道12的运送，运送至送料轨道12的首端，便于取下；在载料板取下后，空盘放置区2回至初始状态。
58.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。