具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明在不更改原有机床的前提下，加装自动上下料机构和利用机床预留指令作为控制方式构成柔性生产系统。思路为依据原机床加工零件外形、尺寸规格、加工内容从而完成维持或提高加工质量、延长机床自动运行时间和减少员工操作时长等设计目标；之后以该设计目标为指引确定自动上下料机构应具备的机械结构与功能；最后用机床预留控制指令与该设备连接完成柔性生产系统的搭建。

参照图1-4，本发明提供一种智能制造柔性生产线的自动上下料机构，包括：固定在地面上的可调节高度支架和在支架上运动的环形旋转料盘。

可调节高度支架主要由以下部分组成：50×50×3mm铝合金方管型材焊接成的长方体框架，在框架顶端用螺栓固定了一对直线导轨。

可选的，直线导轨可以为内置双轴心直线导轨。

导轨依据长方体框架的最长方向布置，与导轨配套的4个滑块可以在导轨上自由运动但不能脱开导轨，滑块与轴承座底板相连；长方体框架下端固定4个脚杯，便于支架找准位置后与地面固定，且可通过脚杯调节支架高度；4个脚杯的侧边分别固定1个滚轮，方便整个机构的移动，滚轮总计数为4个。

与可调节高度支架连接的活动架主要结构为：下方及两侧方由10个25×25×3mm角铝通过M5螺栓连接，活动架顶部两个最长的纵梁与轴承座底板通过4个M5螺栓连接，轴承座底板通过16个M5螺栓与直线导轨滑块相连，由此以轴承座底板为媒介实现了活动架在可调节高度支架上的移动。轴承座底板的4个腰形孔与4个轴承座通过8个M10螺栓连接，在前端两个轴承座之间穿入一根直径20mm的旋转轴，旋转轴上有2个一端夹在旋转轴，一端由4个M6螺栓连接环形导轨底板的固定块；活动架尾部用4个M5螺栓固定一块带有长腰形孔的厚5mm铝板，铝板长腰形孔上固定着有杆气缸的尾座，固定件为两个M6螺栓和两个蝶形螺母，蝶形螺母便于调节有杆气缸尾座的高度。

为实现活动架在直线导轨上的运动，在可调节高度支架的前后横梁上用4个M10螺栓固定了无杆气缸底板，无杆气缸两端与无杆气缸底板连接件为2个L形铝板和12个M6螺栓，无杆气缸的滑动部与轴承座底板连接，以此带动轴承座底板及轴承座底板上附件在直线导轨上的运动。

环形旋转料盘与2个固定块和有杆气缸可伸出端连接，其具体结构为：环形旋转料盘基础为厚20mm的钢板，钢板底部尾端通过有杆气缸顶座、2个M6螺栓、1个M10销钉与有杆气缸可伸出端连接；钢板上部连接环形旋转料盘，环形导轨上放置12个环形导轨滑块，且环形导轨滑块滑块不脱离环形导轨，每个环形导轨滑块上布置1个托盘架，连接件为4个M6螺栓，托盘架上有待放置工件的托盘。环形导轨内部在各自圆心处布置2个直径100的同步带轮，同步带轮带动同步带，同步带上的连接附件与12个环形导轨滑块连接，带动环形导轨滑块转动。连接附件分为两体，一端连接同步带，一端连接环形导轨滑块，两体之间有间隙可自由调整间距。

钢板前后端相对于环形轨道的圆心开两个轴孔，分别穿过主、从动轴。主动轮部分组件为：主动轮与主动轴通过键连接，主动轴与电机轴通过联轴器连接，电机固定在电机支架上，电机支架上有两个腰形孔与钢板连接，腰形孔的作用是调节两同步带轮间距；钢板底面通过4个M8螺栓连接轴承杯，轴承杯中内置2个圆柱滚子轴承，轴承内圈穿过主动轴；轴承杯侧方固定张紧装置张紧两同步带轮。从动轮部分组件为：从动轮内置2个圆柱滚子轴承，轴承内圈穿过从动轴，从动轴底端与从动轴基座连接，从动轴基座侧方固定张紧装置张紧两同步带轮。

本发明提供的自动上下料机构，其具备以下三种功能：1)用环形导轨加同步带构成环形旋转料盘，完成已加工零件与待加工零件的依次替换，节省人工在机床上下料时间，延长机床自主运行时间。2)用无杆气缸将环形旋转料盘及零件从机床侧门，送至机床工作台上零点定位器的上方。其具体结构与运动方式如下：无杆气缸固定部与可调节高度支架固定，无杆气缸滑动部与环形旋转料盘底部连接，无杆气缸滑动部带动环形旋转料盘使其可以从机床侧门水平进出；选用无杆气缸是考虑到环形旋转料盘相对于可调节高度支架的伸出量较大，相同伸出量下的有杆气缸长度是无杆气缸长度的1.5倍，但由于安装气缸的可调节高度支架长度有限，故选用无杆气缸。3)用有杆气缸将环形旋转料盘后端抬起，前端下降使被加工零件放至零点定位器上。有杆气缸可伸出端通过气缸专用Y形连接件与环形旋转料盘尾部支架孔连接，这种连接方式可以确保两者相对于尾部支架孔轴线的自由转动；有杆气缸固定端通过活动架、轴承座底板与无杆气缸滑动部连接，使得环形旋转料盘、无杆气缸滑动部、活动架与有杆气缸四者均可做水平直线运动；当环形旋转料盘上零件运动至零点定位器正上时，无杆气缸滑块停止运动，此时有杆气缸可伸出端伸出，推动环形旋转料盘尾部，迫使绕其底部的旋转轴旋转，使得前端的带零件的托盘下降进入零点定位器孔内。

将有杆气缸及无杆气缸初始、最终位置简化为如图4，图中虚细线表示无杆气缸滑动部初始位置、实细线表示无杆气缸滑动部最终位置、虚中粗线表示有杆气缸初始未伸出状态、实中粗线表示有杆气缸最终伸出状态、虚粗线表示环形旋转料盘初始水平状态、实粗线表示环形旋转料盘最终倾斜状态。由图4可知当有杆气缸最终伸出量为L时，环形旋转料盘前端下降H。A为有杆气缸未伸出长度、B为环形旋转料盘长度、C为无杆气缸滑动部行程、A+L为有杆气缸伸出后长度、θ为环形旋转料盘由有杆气缸伸出推动其旋转的角度。

参照图1-3，所述滚轮1共4个，可调节整个机构的位置；

所述脚杯2共4个，可调节整个机构的高度；

所述直线导轨滑块3共4个，其带动轴承座底板在直线导轨上运动；

所述轴承座底板4共2个，连接活动架5与环形旋转料盘(包括托盘7、托盘架9、环形导轨滑块10、连接附件左11、连接附件右12、环形导轨13、同步带14、同步带轮15、同步带轮轴16、底部钢板17等零件)，在直线导轨上运动；

所述活动架5共1个，连接有杆气缸6与环形旋转料盘，在直线导轨上运动；

所述有杆气缸6共1个，推动环形旋转料盘使其绕轴23做旋转运动；

所述托盘7共12个，其上放置夹具与待加工工件；

所述直线导轨8共2个，与可调节高度支架固定，直线导轨滑块3在其上运动，并相互不脱离；

所述托盘架9共12个，与环形导轨滑块10固定，托盘7置于其上；

所述环形导轨滑块10共12个，与环形导轨13连接并在其上运动，并相互不脱离；

所述连接附件左11、连接附件右12各12个，连接附件左11与环形导轨滑块10连接，连接附件右12与同步带14连接，连接附件使托盘7、托盘架9在环形导轨13上运动；各连接附件可以为弯折支杆。

所述环形导轨13共1个，与底部钢板17连接完成倾斜上下料等动作；

所述同步带14共1条，与同步带轮15组合带动环形导轨滑块10等与在其上的托盘7、托盘架9在环形导轨13上运动；

所述同步带轮15共2个、同步带轮轴16共2个，组合完成同步带轮的转动；

所述底部钢板17共1个，带动环形旋转料盘的水平移动与倾斜；

所述无杆气缸18共1个，带动底部钢板17与环形旋转料盘的水平移动；

所述铝合金型材19共12根，组建可调节高度支架；

所述同步带轮张紧装置左20、同步带轮张紧装置右25各1个，调节其螺栓位置可改变两同步带轮间距；

所述从动轮轴安装座21共1个，将从动轮轴固定在底部钢板上；

所述拉钉22共12个，零点定位器通过夹紧拉钉固定托盘及托盘上工件；

所述旋转轴23共1个，环形旋转料盘绕其转动，完成托盘下的拉钉进入或脱离零点定位器的动作；

所述从轴承座24共4个，固定旋转轴与支撑钢板；

所述电机支架26与电机27各1个，组合完成对同步带轮的驱动。

本发明提供的智能制造柔性生产线的自动上下料机构，其具体运行包括如下步骤：

1)将12个待加工工件通过夹具固定在托盘7上；

2)电机27通过机床指令转动固定的角度，使12个托盘复位，其中最右端托盘与零点定位器在同一直线上；

3)无杆气缸18通过机床指令使其滑动部右移并带动环形旋转料盘与托盘进入机床侧门内，此时无杆气缸行程到最大处，最右端托盘下的拉钉正对零点定位器拉钉孔；

4)有杆气缸6通过机床指令动作伸出，使环形旋转料盘绕轴23做旋转运动，使托盘下方拉钉进入零点定位器拉钉孔内，直到拉钉完全进入拉钉孔内，有杆气缸继续运动使托盘架与托盘脱开；

5)无杆气缸18通过机床指令使其滑动部左移并带动环形旋转料盘与托盘滑出机床侧门(此时环形旋转料盘与其余11个工件仍处于倾斜状态)；

6)机床启动对工件进行加工；

7)工件加工完成，无杆气缸18通过机床指令使其滑动部右移并带动环形旋转料盘与托盘进入机床侧门内(此时环形旋转料盘与其余11个工件仍处于倾斜状态)，无杆气缸18到行程最大处，托盘架此时位于托盘正下方；

8)有杆气缸6通过机床指令动作缩回，使环形旋转料盘绕轴23做旋转运动，托盘架与托盘底部槽相合并托起托盘，使托盘下方拉钉脱离零点定位器拉钉孔，直到拉钉完全脱离拉钉孔内(此时环形旋转料盘与12个工件成水平状态)

9)电机27通过机床指令转动固定的角度，使最右端托盘的后一个托盘旋转至最右端，然后重复步骤1)至9)，直至12个工件加工完成。

实施例中的方案并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的保护范围中。