CN102553840B - 一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量和测试领域中一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，该装置包括零件转送机构、多工位链式送料机构、仓储式立体分选机构、PLC控制***和人机交互模块，其中多工位链式送料机构以流水线的方式对回转类零件进行多个测量工位的精确输送和定位，仓储式立体分选机构将测量后的回转类零件按照合格品、返工品和报废品进行分选归类。本发明通过结合伺服驱动技术和气动技术，不仅能够对回转类零件进行快速、准确的下料和分选，而且还能对分选后的零件进行整齐的排列，并避免了零件之间的磕碰和划伤，在保证产品质量的同时，也大幅度提高了下料和分选效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转类零件的自动分选装置，尤其是在测量和测试领域中回转类零件的自动分选装置。
背景技术
在回转类零件的测量和测试领域，零件的分选是其中的一个重要环节，随着机电一体化水平的逐步提高，企业对分选装置的自动化要求也越来越高。基于零件的多样性和复杂性，在对回转类零件进行多参数和多工位测量的分选过程中，目前主要采用人工对检测流水线上的零件进行测量前的取料和测量后的分选工作，由于每道测量工序都需要对零件进行取料、定位和分选等工作，故存在劳动强度大、分选时间长等缺点，并且由于人为因素的影响，在取料和分选的过程当中难免会发生零件的磕碰和划伤，从而影响产品的质量。
发明内容
在对回转类零件进行多参数和多工位的测量过程中，为了实现回转类零件的自动分选，本发明提供一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，该装置不仅能够快速、准确地完成下料和分选工作，而且还能对分选后的零件进行整齐的排列，并避免了零件之间的磕碰和划伤。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，包括零件转送机构、多工位链式送料机构、仓储式立体分选机构、PLC控制***和人机交互模块，其特征在于所述的零件转送机构包括安装在底板上的第一级Y方向移动支撑臂、送料气缸、送料气爪接近开关和送料气爪，其中所述的送料气缸安装在第一级Y方向移动支撑臂上，其活塞通过和送料气爪联接可以将送料气爪中抓取的回转类零件推送到送料结束区中，所述的送料气爪安装在第一级Y方向移动支撑臂的滑轨上；所述的多工位链式送料机构包括主输送链、V形块推送气缸、活动V形块定位夹紧装置、隔离板、支撑板、输送伺服电机、链轮、支撑板固定支架和光电传感器，其中所述的输送伺服电机安装在底板上，其转轴通过联轴器和链轮轴联接，所述的主输送链安装在链轮轴上的链轮上，所述的用于将回转类零件等间距隔开的隔离板安装在主输送链的附板上，所述的用于将回转类零件夹紧定位的活动V形块定位夹紧装置安装在底板的滑轨上，所述的V形块推送气缸安装在V形块定位夹紧装置的后方，其活塞通过和V形块联接可以带动V形块定位夹紧装置夹紧回转类零件，所述的用于支撑回转类零件的支撑板安装在支撑板固定支架上，所述的支撑板固定支架安装在底板上，所述的用于检测主输送链上回转类零件所处位置的光电传感器通过支架安装在底板上，并位于支撑板的正上方；所述的仓储式立体分选机构包括合格品分选气缸、返工品分选气缸、报废品分选气缸、返工品输出料道、报废品输出料道、装料气缸、Z方向移动单元、Z方向升降气缸、装料槽、物料盘、分选区推送气缸、第二级Y方向移动支撑臂、分选气爪、滚珠丝杆、滚珠丝杆工作台和分选伺服电机，其中所述的合格品分选气缸安装在第二级Y方向移动支撑臂上，其活塞可以将分选等待区中的分选气爪和被抓取的回转类零件沿滑轨推送到分选区中，所述的返工品分选气缸安装在第二级Y方向移动支撑臂上，其活塞可以将分选等待区中的分选气爪和被抓取的回转类零件沿滑轨推送到返工品输出料道的正上方，所述的报废品分选气缸安装在第二级Y方向移动支撑臂上，其活塞可以将分选等待区中的分选气爪和被抓取的回转类零件沿滑轨推送到报废品输出料道的正上方，所述的分选区推送气缸安装在分选区的后方，其活塞可以将分选区中的回转类零件推送到装料气缸的活塞处，所述的装料气缸安装在Z方向移动单元上，其活塞可以将回转类零件沿分选槽推送到合格品装料槽中，所述的Z方向升降气缸安装在底板上，其活塞通过和Z方向移动单元联接，可以带动Z方向移动单元上下升降，所述的分选伺服电机安装在底板上，其转轴通过联轴器和滚珠丝杆联接，所述的物料盘安装在滚珠丝杆工作台上。所述的PLC控制***包括数字量输入模块、中央处理器和数字量输出模块，其中所述的接近开关和光电传感器与数字量输入模块连接；所述的数字量输入模块与中央处理器连接；所述的中央处理器与人机交互模块中的显示器和数字量输出模块连接；所述的数字量输出模块与人机交互模块中的伺服电机驱动器和警示灯连接。
作为对上述技术方案的完善和补充，本发明还包括以下附加的技术特征：
所述的输送伺服电机每次带动主输送链移动的距离和隔离板中心之间的距离相等。
所述的支撑板相对于底板的高度比隔离板相对于底板的高度低。
所述的分选槽和Z方向移动单元联接，并且分选槽的宽度和装料槽的宽度相等。
所述的Z方向升降气缸的升降距离和合格品上下物料盘之间的距离相等。
所述的分选伺服电机每转动一次带动滚珠丝杆工作台移动的距离和装料槽中心线之间的距离相等。
本发明的工作程序流程主要包括以下步骤：
1、程序初始化
***电源开启之后，PLC对各寄存器中的状态变量以及标志位进行初始化。
2、输送伺服电机启动，主传输链开始输送零件，送料气爪返回至初始位置
初始化程序之后，PLC通过数字量输入模块来检测是否需要下料，当需要下料并且送料气爪将回转类零件搬运到送料结束区时，PLC通过数字量输出模块向输送伺服电机驱动器发送一定数目的PTO脉冲来控制输送伺服电机转过一定的角度，从而带动主传输链移动一定的距离，并且这个距离和隔离板中心之间的距离相等，主传输链移动一定的距离之后，送料气爪再返回至初始位置。
3、输送伺服电机停止，V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置夹紧零件
由于隔离板之间的距离相等，所以回转类零件每次移动的距离也相等，当回转类零件移动到测量位置1时，输送伺服电机恰好停止转动，此时，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送夹紧信号来控制V形块推送气缸运动，V形块推送气缸通过带动活动V形块定位夹紧装置来夹紧零件。
4、V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置松开零件，输送伺服电机重新启动
测量完成后，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送复位信号来控制V形块推送气缸运动，V形块推送气缸通过带动活动V形块定位夹紧装置复位来松开零件，之后输送伺服电机重新启动。
5、输送伺服电机停止，V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置夹紧零件
当回转类零件移动到测量位置2时，输送伺服电机恰好停止转动，此时，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送夹紧信号来控制V形块推送气缸运动，V形块推送气缸通过带动活动V形块定位夹紧装置来夹紧零件。
6、V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置松开零件，输送伺服电机重新启动
测量完成后，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送复位信号来控制V形块推送气缸运动，V形块推送气缸通过带动活动V形块定位夹紧装置复位来松开零件，之后输送伺服电机重新启动。
7、零件分选
PLC根据测量结果，将回转类零件分为合格品、返工品和报废品三类，并分别通过合格品分选气缸、次品分选气缸和报废品分选气缸将分选气爪中抓取的零件相对应地搬运到合格品分选区、返工品输出料道和报废品输出料道中。
8、分选区推送气缸将回转类零件推送到装料气缸的活塞处
合格品零件到达分选区之后，分选气爪将抓取的回转类零件松开，分选区推送气缸再将回转类零件推送到装料气缸的活塞处，并通过气缸上的磁性开关来判断是否将零件推送到位，推送结束后，分选区推送气缸再返回到初始位置。
9、Z方向升降气缸带动Z方向移动单元上的分选槽和装料气缸上升
当下物料盘已经装满零件时，Z方向升降气缸带动Z方向移动单元上的分选槽和装料气缸上升到上物料盘所处的高度。
10、分选伺服电机通过带动滚珠丝杆工作台上的物料盘运动来切换装料槽
当物料盘上的某个装料槽装满零件时，PLC通过数字量输出模块向分选伺服电机驱动器发送一定数目的PTO脉冲来控制分选伺服电机转过一定的角度，从而带动滚珠丝杆工作台上的物料盘移动一定的距离，并且这个距离和物料盘上的装料槽中心之间的距离相等，从而完成装料槽的切换。
11、装料气缸将零件推送到装料槽中
当装料槽中有空位时，装料气缸将回转类零件推送到装料槽中，并通过气缸上的磁性开关来判断是否将零件推送到位，推送结束后，装料气缸再返回到初始位置。
与现有技术相比，本发明通过采用多工位链式送料机构和仓储式立体分选机构，并结合伺服驱动技术和气动技术，不仅实现了快速、准确地下料和分选，而且还能对分选后的零件进行整齐的排列，并避免了零件之间的磕碰和划伤，在大幅度提高生产效率的同时，也提高了产品的质量。
附图说明
图1是本发明产品的主视图；
图2是本发明产品的俯视图；
图3是本发明的产品工作程序流程图；
1、第一级Y方向移动支撑臂；2、送料气缸；3、送料气爪接近开关；4、送料气爪；5、送料结束区；6、回转类零件；7、主输送链；8、V形块推送气缸；9、活动V形块定位夹紧装置；10、隔离板；11、支撑板；12、合格品分选气缸；13、次品分选气缸；14、报废品分选气缸；15、次品输出料道；16、报废品输出料道；17、输送伺服电机；18、链轮；19、装料气缸；20、Z方向移动单元；21、Z方向升降气缸；22、装料槽；23、物料盘；24、分选区推送气缸；25、第二级Y方向移动支撑臂；26、分选等待区；27、分选气爪；28、分选区；29、滚珠丝杆；30、滚珠丝杆工作台；31、分选伺服电机；32、底板；33、支撑板固定支架；34、光电传感器。
具体实施方式
本发明的一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置的产品结构示意图如图1和图2所示，包括零件转送机构、多工位链式送料机构、仓储式立体分选机构、PLC控制***和人机交互模块，其特征在于所述的零件转送机构包括安装在底板(32)上的第一级Y方向移动支撑臂(1)、送料气缸(2)、送料气爪接近开关(3)和送料气爪(4)，其中所述的送料气缸(2)安装在第一级Y方向移动支撑臂(1)上，其活塞通过和送料气爪(4)联接可以将送料气爪(4)中抓取的回转类零件(6)推送到送料结束区(5)中，所述的送料气爪(4)安装在第一级Y方向移动支撑臂(1)的滑轨上；所述的多工位链式送料机构包括主输送链(7)、V形块推送气缸(8)、活动V形块定位夹紧装置(9)、隔离板(10)、支撑板(11)、输送伺服电机(17)、链轮(18)、支撑板固定支架(33)和光电传感器(34)，其中所述的输送伺服电机(17)安装在底板(32)上，其转轴通过联轴器和链轮轴联接，所述的主输送链(7)安装在链轮轴上的链轮(18)上，用于将回转类零件(6)等间距隔开的所述的隔离板(10)安装在主输送链(7)的附板上，用于将回转类零件(6)夹紧定位的所述的活动V形块定位夹紧装置(9)安装在底板(32)的滑轨上，所述的V形块推送气缸(8)安装在V形块定位夹紧装置(9)的后方，其活塞通过和V形块联接可以带动V形块定位夹紧装置(9)夹紧位于隔离板(10)之间的回转类零件(6)，所述的用于支撑回转类零件(6)的支撑板(11)安装在支撑板固定支架(33)上，所述的支撑板固定支架(33)安装在底板(32)上，所述的用于检测主输送链(7)上回转类零件(6)所处位置的光电传感器(34)通过支架安装在底板(32)上，并位于支撑板(11)的正上方；所述的仓储式立体分选机构包括合格品分选气缸(12)、返工品分选气缸(13)、报废品分选气缸(14)、返工品输出料道(15)、报废品输出料道(16)、装料气缸(19)、Z方向移动单元(20)、Z方向升降气缸(21)、装料槽(22)、物料盘(23)、分选区推送气缸(24)、第二级Y方向移动支撑臂(25)、分选气爪(27)、滚珠丝杆(29)、滚珠丝杆工作台(30)和分选伺服电机(31)，其中所述的合格品分选气缸(12)安装在第二级Y方向移动支撑臂(25)上，其活塞可以将分选等待区(26)中的分选气爪(27)和被抓取的回转类零件(6)沿滑轨推送到分选区(28)中，所述的返工品分选气缸(13)安装在第二级Y方向移动支撑臂(25)上，其活塞可以将分选等待区(26)中的分选气爪(27)和被抓取的回转类零件(6)沿滑轨推送到返工品输出料道(15)的正上方，所述的报废品分选气缸(14)安装在第二级Y方向移动支撑臂(25)上，其活塞可以将分选等待区(26)中的分选气爪(27)和被抓取的回转类零件(6)沿滑轨推送到报废品输出料道(16)的正上方，所述的分选区推送气缸(24)安装在分选区(28)的后方，其活塞可以将分选区(28)中的回转类零件(6)推送到装料气缸(19)的活塞处，所述的装料气缸(19)安装在Z方向移动单元(20)上，其活塞可以将回转类零件沿分选槽推送到合格品装料槽(22)中，所述的Z方向升降气缸(21)安装在底板(32)上，其活塞通过和Z方向移动单元(20)联接，可以带动Z方向移动单元上下升降，所述的分选伺服电机(31)安装在底板(32)上，其转轴通过联轴器和滚珠丝杆(29)联接，所述的物料盘(23)安装在滚珠丝杆工作台(30)上，所述的PLC控制***包括数字量输入模块、中央处理器和数字量输出模块，其中所述的接近开关(3)和光电传感器(34)与数字量输入模块连接；所述的数字量输入模块与中央处理器连接；所述的中央处理器与人机交互模块中的显示器和数字量输出模块连接；所述的数字量输出模块与人机交互模块中的伺服电机驱动器和警示灯连接。
作为对上述技术方案的完善和补充，本发明还包括以下附加的技术特征：
所述的输送伺服电机(17)每次带动主输送链(7)移动的距离和隔离板(10)中心之间的距离相等。
所述的支撑板(11)相对于底板(32)的高度比隔离板(10)相对于底板(32)的高度低。
所述的分选槽和Z方向移动单元(20)联接，并且分选槽的宽度和装料槽(22)的宽度相等。
所述的Z方向升降气缸(21)的升降距离和合格品上下物料盘(23)之间的距离相等。
所述的分选伺服电机(31)每转动一次带动滚珠丝杆工作台(30)移动的距离和装料槽(22)中心线之间的距离相等。
本发明的工作程序流程图如图3所示，主要包括以下步骤：
1、程序初始化
***电源开启之后，PLC对各寄存器中的状态变量以及标志位进行初始化。
2、输送伺服电机启动，主传输链开始输送零件，送料气爪返回至初始位置
初始化程序之后，PLC通过数字量输入模块来检测是否需要下料，当需要下料并且送料气爪将回转类零件(6)搬运到送料结束区(5)时，PLC通过数字量输出模块向输送伺服电机驱动器发送一定数目的PTO脉冲来控制输送伺服电机(17)转过一定的角度，从而带动主传输链(7)移动一定的距离，并且这个距离和隔离板(10)中心之间的距离相等，主传输链(7)移动一定的距离之后，送料气爪(4)再返回至初始位置。
3、输送伺服电机停止，V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置夹紧零件
由于隔离板(10)之间的距离相等，所以回转类零件(6)每次移动的距离也相等，当回转类零件(6)移动到测量位置1时，输送伺服电机(17)恰好停止转动，此时，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送夹紧信号来控制V形块推送气缸(8)运动，V形块推送气缸(8)通过带动活动V形块定位夹紧装置(9)来夹紧零件。
4、V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置松开零件，输送伺服电机重新启动
测量完成后，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送复位信号来控制V形块推送气缸运动(8)，V形块推送气缸通过带动活动V形块定位夹紧装置(9)复位来松开零件，之后输送伺服电机(17)重新启动。
5、输送伺服电机停止，V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置夹紧零件
当回转类零件(6)移动到测量位置2时，输送伺服电机(17)恰好停止转动，此时，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送夹紧信号来控制V形块推送气缸(8)运动，V形块推送气缸(8)通过带动活动V形块定位夹紧装置(9)来夹紧零件。
6、V形块推送气缸带动活动V形块定位夹紧装置松开零件，输送伺服电机重新启动
测量完成后，PLC再通过数字量输出模块向电磁换向阀发送复位信号来控制V形块推送气缸(8)运动，V形块推送气缸(8)通过带动活动V形块定位夹紧装置(9)复位来松开零件，之后输送伺服电机(17)重新启动。
7、零件分选
PLC根据测量结果，将回转类零件(6)分为合格品、返工品和报废品三类，并分别通过合格品分选气缸(12)、次品分选气缸(13)和报废品分选气缸(14)将分选气爪(27)中抓取的零件相对应地搬运到合格品分选区(28)、返工品输出料道(15)和报废品输出料道(16)中。
8、分选区推送气缸将回转类零件推送到装料气缸的活塞处
合格品零件到达分选区(28)之后，分选气爪(27)将抓取的回转类零件(6)松开，分选区推送气缸(24)再将回转类零件(6)推送到装料气缸(19)的活塞处，并通过气缸上的磁性开关来判断是否将零件推送到位，推送结束后，分选区推送气缸(24)再返回至初始位置。
9、Z方向升降气缸带动Z方向移动单元上的分选槽和装料气缸上升
当下物料盘已经装满零件时，Z方向升降气缸(21)带动Z方向移动单元(20)上的分选槽和装料气缸(19)上升到上物料盘所处的高度。
10、分选伺服电机通过带动滚珠丝杆工作台上的物料盘运动来切换装料槽
当物料盘上的某个装料槽(22)装满零件时，PLC通过数字量输出模块向分选伺服电机驱动器发送一定数目的PTO脉冲来控制分选伺服电机(31)转过一定的角度，从而带动滚珠丝杆工作台(30)上的物料盘移动一定的距离，并且这个距离和物料盘(23)上的装料槽(22)中心之间的距离相等，从而完成装料槽(22)的切换。
11、装料气缸将零件推送到装料槽中
当装料槽(22)中有空位时，装料气缸(19)将回转类零件(6)推送到装料槽(22)中，并通过气缸上的磁性开关来判断是否将零件推送到位，推送结束后，装料气缸(19)再返回到初始位置。
Claims (6)
1.一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，包括零件转送机构、多工位链式送料机构、仓储式立体分选机构、PLC控制***和人机交互模块，其特征在于所述的零件转送机构包括安装在底板(32)上的第一级Y方向移动支撑臂(1)、送料气缸(2)、送料气爪接近开关(3)和送料气爪(4)，其中所述的送料气缸(2)安装在第一级Y方向移动支撑臂(1)上，其活塞通过和送料气爪(4)联接可以将送料气爪(4)中抓取的回转类零件(6)推送到送料结束区(5)中，所述的送料气爪(4)安装在第一级Y方向移动支撑臂(1)的滑轨上；所述的多工位链式送料机构包括主输送链(7)、V形块推送气缸(8)、活动V形块定位夹紧装置(9)、隔离板(10)、支撑板(11)、输送伺服电机(17)、链轮(18)、支撑板固定支架(33)和光电传感器(34)，其中所述的输送伺服电机(17)安装在底板(32)上，其转轴通过联轴器和链轮轴联接，所述的主输送链(7)安装在链轮轴上的链轮(18)上，用于将回转类零件(6)等间距隔开的所述的隔离板(10)安装在主输送链(7)的附板上，用于将回转类零件(6)夹紧定位的所述的活动V形块定位夹紧装置(9)安装在底板(32)的滑轨上，所述的V形块推送气缸(8)安装在V形块定位夹紧装置(9)的后方，其活塞通过和V形块联接可以带动V形块定位夹紧装置(9)夹紧位于隔离板(10)之间的回转类零件(6)，所述的用于支撑回转类零件(6)的支撑板(11)安装在支撑板固定支架(33)上，所述的支撑板固定支架(33)安装在底板(32)上，所述的用于检测主输送链(7)上回转类零件(6)所处位置的光电传感器(34)通过支架安装在底板(32)上，并位于支撑板(11)的正上方；所述的仓储式立体分选机构包括合格品分选气缸(12)、返工品分选气缸(13)、报废品分选气缸(14)、返工品输出料道(15)、报废品输出料道(16)、装料气缸(19)、Z方向移动单元(20)、Z方向升降气缸(21)、装料槽(22)、物料盘(23)、分选区推送气缸(24)、第二级Y方向移动支撑臂(25)、分选气爪(27)、滚珠丝杆(29)、滚珠丝杆工作台(30)和分选伺服电机(31)，其中所述的合格品分选气缸(12)安装在第二级Y方向移动支撑臂(25)上，其活塞可以将分选等待区(26)中的分选气爪(27)和被抓取的回转类零件(6)沿滑轨推送到分选区(28)中，所述的返工品分选气缸(13)安装在第二级Y方向移动支撑臂(25)上，其活塞可以将分选等待区(26)中的分选气爪(27)和被抓取的回转类零件(6)沿滑轨推送到返工品输出料道(15)的正上方，所述的报废品分选气缸(14)安装在第二级Y方向移动支撑臂(25)上，其活塞可以将分选等待区(26)中的分选气爪(27)和被抓取的回转类零件(6)沿滑轨推送到报废品输出料道(16)的正上方，所述的分选区推送气缸(24)安装在分选区(28)的后方，其活塞可以将分选区(28)中的回转类零件(6)推送到装料气缸(19)的活塞处，所述的装料气缸(19)安装在Z方向移动单元(20)上，其活塞可以将回转类零件沿分选槽推送到合格品装料槽(22)中，所述的Z方向升降气缸(21)安装在底板(32)上，其活塞通过和Z方向移动单元(20)联接，可以带动Z方向移动单元上下升降，所述的分选伺服电机(31)安装在底板(32)上，其转轴通过联轴器和滚珠丝杆(29)联接，所述的物料盘(23)安装在滚珠丝杆工作台(30)上，所述的PLC控制***包括数字量输入模块、中央处理器和数字量输出模块，其中所述的接近开关(3)和光电传感器(34)与数字量输入模块连接；所述的数字量输入模块与中央处理器连接；所述的中央处理器与人机交互模块中的显示器和数字量输出模块连接；所述的数字量输出模块与人机交互模块中的伺服电机驱动器和警示灯连接。
2.根据权利要求1所述的一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，其特征在于所述的输送伺服电机(17)每次带动主输送链(7)移动的距离和隔离板(10)中心之间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，其特征在于所述的支撑板(11)相对于底板(32)的高度比隔离板(10)相对于底板(32)的高度低。
4.根据权利要求1所述的一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，其特征在于所述的分选槽和Z方向移动单元(20)联接，并且分选槽的宽度和装料槽(22)的宽度相等。
5.根据权利要求1所述的一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，其特征在于所述的Z方向升降气缸(21)的升降距离和合格品上下物料盘(23)之间的距离相等。
6.根据权利要求1所述的一种面向回转类零件的仓储式立体自动分选装置，其特征在于所述的分选伺服电机(31)每转动一次带动滚珠丝杆工作台(30)移动的距离和装料槽(22)中心线之间的距离相等。
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