本實用新型涉及自動化傳送裝置，具體涉及自動化流水線式磨外圓裝置。

背景技術(shù)：

在目前的工業(yè)加工企業(yè)中，特別是在機械制造企業(yè)中，經(jīng)常會碰到機械零件上下料問題。人工操作上下料，加工效率低、會出現(xiàn)疲勞度的問題。人工操作，產(chǎn)品一致性難以保證，人工操作，會有熟練程度，技術(shù)水平的問題，難以保證加工工件的一致性。生產(chǎn)人員工作環(huán)境惡劣，操作者總是處于噪音大，粉塵多的工作環(huán)境中，作業(yè)環(huán)境會對人體造成危害，管理成本較高，工人工資成本較高。隨著用工成本和技工不確定性風(fēng)險的增加，自動化加工方式使用先進的技術(shù)使得該系統(tǒng)能夠處理各種復(fù)雜形狀的工件，并且保證了工件的加工質(zhì)量和產(chǎn)品的一致性。自動化的生產(chǎn)加工方式已經(jīng)越來越受到各行各業(yè)企業(yè)的認(rèn)可。

如能設(shè)計一種自動化流水線式磨外圓裝置，正是目前很多企業(yè)所渴望的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對上述存在問題，提出了一種自動化流水線式磨外圓裝置。該裝置可以自動給磨床上下料，由PLC控制，設(shè)計出遙控器，運動準(zhǔn)確到位，自動化程度高，這樣可以大幅度地提高生產(chǎn)效率和自動化程度。

本實用新型涉及的技術(shù)解決方案：

如圖1所示，自動化流水線式磨外圓裝置，該裝置由手臂移動滑桿1、回轉(zhuǎn)齒輪2、砂輪3、正在被磨削零件4、抓手的長手指5、滑塊6、轉(zhuǎn)臂7、固定齒輪8、行星圓錐齒輪9、抓手的短手指10、輸送流水線11、舉升油缸12、成品零件13、等待磨削的零件14、小齒輪15、伺服電機16、移動大滑塊17、遙控器18、水平軸19、光電傳感器20、機械手99組成；兩根所述的手臂移動滑桿水平布置并安裝在輸送流水線11的上方的機器的墻板上、所述的移動大滑塊17與手臂移動滑桿1之間為動配合；所述的伺服電機16的輸出軸通過平鍵與小齒輪15連接；所述的小齒輪15與回轉(zhuǎn)齒輪2外嚙合，回轉(zhuǎn)齒輪2與轉(zhuǎn)臂7固定配合，以便回轉(zhuǎn)齒輪2旋轉(zhuǎn)了，轉(zhuǎn)臂7就旋轉(zhuǎn)，固定齒輪8安裝在回轉(zhuǎn)齒輪2下方的固定軸上，所述的行星圓錐齒輪9安裝在水平軸19上且與固定齒輪8組成一對外嚙合的圓錐齒輪；這時伺服電機16就可以帶動水平軸19旋轉(zhuǎn)180度，所述的抓手的短手指10與抓手的長手指5分別對稱安裝在水平軸19兩端；所述的滑塊6裝配在水平軸上；所述的轉(zhuǎn)臂7通過套筒與水平軸19連接；等待磨削的零件14放置于輸送流水線11上方；通過輸送流水線11將等待磨削的零件14逐個傳輸?shù)脚e升油缸12上方；所述的成品零件13放置于輸送流水線11上方；所述的正在被磨削零件4放置于砂輪3的正下方。所述的水平軸19為空心軸，軸的中心安裝有彈簧，彈簧的一端與抓手的長手指5向連接，另一端被行星圓錐齒輪9拉住。隨著行星圓錐齒輪9旋轉(zhuǎn)，彈簧就被拉伸或者壓縮，從而機械抓手張口與縮緊都能運用自如。所述的遙控器18為振幅鍵控式工業(yè)遙控器。振幅鍵控(Amplitude Shift Keying，縮寫為ASK)是載波的振幅隨著數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制振幅鍵控(2ASK)。工業(yè)遙控器是區(qū)別于民用遙控器的，工業(yè)遙控器是利用無線電傳輸對工業(yè)機械進行遠距離操作控制或遠程控制的一種裝置，工業(yè)遙控器是由無線發(fā)射電路板制成的發(fā)射裝置來控制工業(yè)機械的運作。工業(yè)遙控器要求精確度，靈敏度，信號連貫性，抗干擾性，遙控距離，防水防塵，耐高低溫，耐酸堿性等技術(shù)參數(shù)，都比民用遙控器高，工業(yè)遙控器能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境；這些是民用遙控器所不能代替工業(yè)遙控器的原因。所述的回轉(zhuǎn)齒輪2與小齒輪15的壓力角均為20度，兩齒輪的模數(shù)為2～4mm。壓力角均為20度是我國國產(chǎn)齒輪，兩只齒輪受力不大，可以選用較小模數(shù)的齒輪。所述的伺服電機16為直流無刷伺服電機，其轉(zhuǎn)矩為10～20牛頓米。無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。所述的手臂移動滑桿1與移動大滑塊17之間間隙為0.010～0.029mm。兩者為動配合，間隙小，傳動誤差就低。所述的抓手的長手指5與抓手的短手指10的內(nèi)側(cè)設(shè)有滾花紋路。所設(shè)的滾花紋路可以抓機械零件時增加摩擦力。所述的等待磨削的零件(14)外徑為30～120mm。所述的舉升油缸12上表面設(shè)有光電傳感器。所述的移動大滑塊(17)被可編程序控制器所控制。可編程序控制器產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化，具有很好的柔性。所述的遙控器18所采用的單片機為80C51系列8位單片機，片內(nèi)帶振蕩器及時鐘電路、128B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、4KB片內(nèi)程序存儲器、序存儲器的尋址范圍為64KB、片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為64KB、4×8根I/O線、1個全雙工串行I/O接口、2個16位定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)有5個中斷源、可編程為兩個優(yōu)先級、111條指令、3V工作電壓。所述的光電傳感器20的投光部，其將由規(guī)定的載波頻率所調(diào)制的脈沖串以一定的周期向檢測區(qū)域進行投光；受光部，其對來自于所述檢測區(qū)域的光進行受光，基于該受光量來檢測所述檢測區(qū)域的物體，受光部具有：帶通濾波電路，其在將所述受光了的光變換為電壓的受光信號中，提取將所述載波頻率設(shè)為中心頻率的信號；整流電路，其將所述帶通濾波電路提取的信號的振幅為中心的值用作基準(zhǔn)值，對該基準(zhǔn)值以上的信號進行半波整流；受光部具有產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，帶通濾波電路提取的信號的中心值通過由所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓來決定，所述整流電路將由所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓用作基準(zhǔn)值，進行整流。圖2所示的光電傳感器是具有夾在檢測區(qū)域之間以面對面的狀態(tài)而被設(shè)置的投光部110和受光部120的透射型光電傳感器，且受光部120基于來自投光部110的光的變化來判斷在檢測區(qū)域是否有檢測對象物體。投光部110具有發(fā)光二極管等投光元件，投光元件以一定的周期發(fā)射脈沖光。近年來，在利用光電傳感器的環(huán)境下，利用逆變器式的熒光燈的情況有所增加。逆變器式的熒光燈的調(diào)制頻率是100KHZ左右，一般地，以和投光信號的頻率接近的頻率發(fā)光。因此，為了除去熒光燈等的干擾光，與干擾光的頻率相比，以充分高的載波頻率對脈沖光進行調(diào)制。受光部120具有光電二極管等受光元件21、變換電路22、放大電路23、BFP電路24、絕對值電路(整流電路)25、LPF電路(第1 低通濾波電路)26、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路27、閾值設(shè)定電路28以及比較器29。

如圖5、6所示，所述的機械手99的手掌為月牙形，第四樞軸組65d位于第三樞軸組65c的內(nèi)側(cè)；第三節(jié)段臂67c的上端通過第六樞軸組65f與第二連接板68b樞接，第三節(jié)段臂67c的下端通過第七樞軸組65g與第四連接板68d樞接，第六樞軸組65f位于第五樞軸組65e的內(nèi)側(cè)；第一、二抓取手臂均包括有第一節(jié)段臂67a、第二節(jié)段臂67b和第三節(jié)段臂67c，一、第二、三節(jié)段臂67a、67b、67c之間分別通過第一、二、三、四連接板68a、68b、68c、68d樞轉(zhuǎn)連接，第一、二、三、四連接板68a、68b、68c、68d還依次樞接；機械手為雙層結(jié)構(gòu)，即其在前、后位置均具有所述固定板62和第一、二、三節(jié)段臂67a、67b、67c，兩個固定板62之間可具有支撐軸；本實施例中的雙層結(jié)構(gòu)的機械手可進一步確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以及操作的牢靠性，在此處，第一、二、三節(jié)段臂67a、67b、67c分別位于各相應(yīng)樞接軸的兩端。

本實用新型進一步技術(shù)解決方案是：

所述的回轉(zhuǎn)齒輪2與小齒輪15的壓力角均為20度，兩齒輪的模數(shù)為2～4mm。壓力角均為20度是我國國產(chǎn)齒輪，兩只齒輪受力不大，可以選用較小模數(shù)的齒輪。所述的手臂移動滑桿1與移動大滑塊17之間間隙為0.010～0.029mm。所述的水平軸19為空心軸，軸的中心安裝有彈簧，彈簧的一端與抓手的長手指5相連接，另一端被行星圓錐齒輪9拉住。

所述的風(fēng)扇34固定連接在電機軸33的輸出端，所述的聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器42且位于電機軸33輸出端與工作部件輸入軸31的端面之間，彈性聯(lián)軸器42中的一部分與工作部件輸入軸31連接，另一部分與電機軸33連接；所述的與電機軸33連接的一部分彈性聯(lián)軸器42的端面處具有往外凸的圓臺46，且該部分彈性聯(lián)軸器42的中心處具有軸向的臺階孔48；相應(yīng)的電機軸33上具有與圓臺46相配合的錐形孔49，并且錐形孔49的孔底部具有向內(nèi)延伸的螺紋孔50，圓臺46、錐形孔49和螺紋孔50的軸線均在同一軸線上；彈性聯(lián)軸器42與電機軸33之間通過螺栓47連接；該伺服電機還包括端蓋支撐座32和用于固定連接工作部件的封蓋40，所述的端蓋支撐座32的一端與導(dǎo)風(fēng)套37連接，另一端與封蓋40連接；所述的電機軸33的輸出端、風(fēng)扇34、彈性聯(lián)軸器42和工作部件的輸入軸31均位于端蓋支撐座32的內(nèi)腔中；所述的封蓋40上具有多個進風(fēng)孔41，端蓋支撐座32與導(dǎo)風(fēng)套37的連接端具有多個與導(dǎo)風(fēng)套37的風(fēng)道36相通的通風(fēng)孔35。

本實用新型有益效果：

一、采用本實用新型可以大大減少操作工的工作量，節(jié)省人力。實現(xiàn)機械化自動化上下料。特別適合磨削圓盤類機械零件，達到了機械化、自動化、無線遙控指揮操作現(xiàn)場，上下料速度快，位置準(zhǔn)確。所述的機械手99的手掌為月牙形，這樣就非常方便傳遞圓盤類零件。

二、本實用新型結(jié)構(gòu)精巧，綜合運用直流無刷伺服電機、無線遙控裝置、機械手臂、在水平軸中心放置彈簧等手法。對需要上下料磨削的盤狀零件尤為方便，極其方便操作人員的無線遙控操作。維修方便，設(shè)備造價適中，特別適合中小企業(yè)使用。使用安全可靠，具有一定的經(jīng)濟適用價值。本實用新型運用了機械手傳遞貨物，動作快而且準(zhǔn)切。

三、本實用新型具有廣闊的推廣應(yīng)用前景，可以廣泛地應(yīng)用于機械加工中心等場合，該裝置無輻射，設(shè)備性能穩(wěn)定，自動化程度高。

附圖說明

附圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1中：手臂移動滑桿1、回轉(zhuǎn)齒輪2、砂輪3、正在被磨削零件4、抓手的長手指5、滑塊6、轉(zhuǎn)臂7、固定齒輪8、行星圓錐齒輪9、抓手的短手指10、輸送流水線11、舉升油缸12、成品零件13、等待磨削的零件14、小齒輪15、伺服電機16、移動大滑塊17、遙控器18、水平軸19、光電傳感器20、機械手99。

附圖2為本實用新型的光電傳感器20的示意圖；

圖2中：投光部110、受光部120、受光元件21、IV變換電路22、放大電路23、BFP電路24、絕對值電路(即整流電路)25、LPF電路26、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路27、閾值設(shè)定電路28、比較器29

附圖3為本實用新型的伺服電機16的細(xì)微結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為本實用新型的伺服電機16的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

在圖3、圖4中：工作部件輸入軸31、端蓋支撐座32、電機軸33、風(fēng)扇34、通風(fēng)孔35、風(fēng)道36、導(dǎo)風(fēng)套37、電機38、編碼器39、封蓋40、進風(fēng)孔41、彈性聯(lián)軸器42、風(fēng)扇軸套43、凹槽44、凸起45、圓臺46、螺栓47、臺階孔48、錐形孔49、螺紋孔50。

附圖5為本實用新型的機械手99的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖6本實用新型的機械手99在張開狀態(tài)的主視示意圖

在圖5、圖6中：固定板62、第一樞軸組65a、第二樞軸組65b、第三樞軸組65c、第四樞軸組65d、第五樞軸組65e、第六樞軸組65f、第一節(jié)段臂67a、第二節(jié)段臂67b、第三節(jié)段臂67c、第二連接板68b、第三連接板68c、第四連接板68d。

具體實施方式

如圖1所示，當(dāng)機械零部件需要磨削外圓時，可以將等待磨削的零件14放置到輸送流水線11上，該傳輸裝置可以將等待磨削的零件14傳輸?shù)脚e升油缸12上，舉升油缸12有自動舉升功能，舉升油缸12上表面設(shè)有光電傳感器，等待磨削的零件14一旦放到舉升油缸12上表面，舉升油缸12自動舉升，等待磨削的零件14一旦被機械手取走，舉升油缸12自動下降。因為移動大滑塊17由可編程序控制器所控制，移動大滑塊17完成上一個工作循環(huán)就可以自動向左滑移，同時伺服電機16帶動小齒輪15旋轉(zhuǎn)，小齒輪15帶動回轉(zhuǎn)齒輪2旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)齒輪2旋轉(zhuǎn)則帶動轉(zhuǎn)臂7做180度旋轉(zhuǎn)，此時水平軸上的行星圓錐齒輪9圍繞固定齒輪8做“行星”運動，使得機械手開始抓到圓盤類機械零件是水平放置的，等送到目的地機械手是站立放置的(見圖1，左右兩只機械手放置的位置不一樣，左邊機械手水平放置，右邊的機械手是站立的)。等到機械手把圓盤類機械零件送到右邊磨床指定位置后，機械手沿原來路線返回后，機械手轉(zhuǎn)到左邊時又變成水平放置，周而復(fù)始。當(dāng)機械手從右邊返回時，剛好把磨削成品零件13帶回放到左邊輸送流水線11上，使得正在被磨削零件4一旦磨削成為成品零件13就被取走，不至于擠壓。所述的滑塊6裝配在水平軸上，用于調(diào)節(jié)機械手張口幅度。所述的抓手的長手指5與抓手的短手指10的內(nèi)側(cè)設(shè)有滾花紋路。所設(shè)滾花紋路可以在抓取機械零件時增加摩擦力。防止圓盤類機械零件滑落。所述的水平軸19為空心軸，軸的中心安裝有彈簧，彈簧的一端與抓手的長手指5向相連接，另一端被行星圓錐齒輪9拉住，當(dāng)星圓錐齒輪9轉(zhuǎn)動時可以調(diào)節(jié)抓手的長手指5與抓手的短手指10夾緊力，以便機械手拿起和放下圓盤類機械零件。在整個的運動過程中，如有不到位，可以通過遙控器18來調(diào)節(jié)運動狀況，使得機械手拿去和放下圓盤類機械零件相互協(xié)調(diào)。所述的遙控器18所采用的單片機為80C51系列8位單片機，片內(nèi)帶振蕩器及時鐘電路、128B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、4KB片內(nèi)程序存儲器、序存儲器的尋址范圍為64KB、片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為64KB、4×8根I/O線、1個全雙工串行I/O接口、2個16位定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)有5個中斷源、可編程為兩個優(yōu)先級、111條指令、3V工作電壓。所述的機械手99的手掌為月牙形，這樣就非常方便傳遞圓盤類零件。

如圖2所示，投光部110，其由規(guī)定的載波頻率所調(diào)制的脈沖串以一定的投光周期向檢測區(qū)域進行投光；受光元件21，其對來自檢測區(qū)域的光進行受光；變換電路22，其將受光元件21輸出的電流信號S1變換為電壓信號S2；放大電路23，其將電壓信號S2放大為受光信號S3；BFP電路24，其在受光信號S3中，將載波頻率作為中心頻率，提取將基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路27所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓S7作為中心值的電壓信號S4；絕對值電路25，其為基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路27所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓S7，并將成為BFP電路24所提取的電壓信號S4的中心的電壓用作基準(zhǔn)值，使該基準(zhǔn)值以下的信號翻轉(zhuǎn)并進行全波整流；以及LPF電路26，其在絕對值電路25的整流信號S5中，提取規(guī)定截止頻率以下的解調(diào)信號S6。因此，通過絕對值電路25使用相當(dāng)于BFP電路24的電壓信號S4的振幅的中心值的基準(zhǔn)電壓S7進行全波整流，受光部20不和投光部10側(cè)進行同步，能夠?qū)Ρ徽{(diào)制的受光信號進行解調(diào)。又，在絕對值電路25以及LPF電路26中進行解調(diào)時，不需要對脈沖幅度進行計數(shù)等的高速動作，因此能夠降價消耗電力，進而實現(xiàn)光電傳感器的小型化。進一步，在絕對值電路25中通過進行全波整流，與現(xiàn)有技術(shù)那樣地進行半波整流的情況相比，能夠使信號檢測等級提高。

由圖3～圖4所示的本實用新型伺服電機16的結(jié)構(gòu)示意圖可知，它包括電機38、編碼器39、風(fēng)扇34、導(dǎo)風(fēng)套37及連接電機軸33和工作部件輸入軸31的聯(lián)軸器(本實施例中，工作部件為油泵)，所述的電機38位于導(dǎo)風(fēng)套37內(nèi)，電機軸33伸出電機殼的一端為輸出端，另一端為尾端，編碼器39安裝在電機軸33的尾端。所述的風(fēng)扇34固定連接在電機軸33的輸出端，所述的聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器42且位于電機軸33輸出端與工作部件輸入軸31的端面之間，彈性聯(lián)軸器42中的一部分與工作部件輸入軸31連接，另一部分與電機軸33連接。該伺服電機16還包括端蓋支撐座32和用于固定連接工作部件的封蓋40，所述的端蓋支撐座32的一端與導(dǎo)風(fēng)套37連接，另一端與封蓋40連接。所述的電機軸33的輸出端、風(fēng)扇34、彈性聯(lián)軸器42和工作部件的輸入軸31均位于端蓋支撐座32的內(nèi)腔中。所述的封蓋40上具有多個進風(fēng)孔41，端蓋支撐座32與導(dǎo)風(fēng)套37的連接端具有多個與導(dǎo)風(fēng)套37的風(fēng)道36相通的通風(fēng)孔35。如圖5、6所示，所述的機械手99的手掌為月牙形，下面還含有多個靈活的手指，非常方便盤套類磨削零件自動化傳送。

綜上，本實用新型所設(shè)計的自動化流水線式磨外圓裝置，可以達到預(yù)期的目的。