一种机床碎屑自动清理设备及其清理方法与流程

本发明涉及机床加工技术领域，尤其涉及一种机床碎屑清理设备及其清理方法。

背景技术：

在机加工时，由于机床的切削作用，金属会在刀具、钻头等作用下产生金属屑，这些金属屑或呈颗粒状、或丝状，最终会掉落在屑槽中。然而，屑槽的空间有限，需要定期清理，影响生产效率。

此外，以车床为例，车床使用范围通常为近夹头的位置，因此该位置最易堆积金属屑，如果对钢或铝棒进行车皮时，会产生大量钢屑或铝屑，长期堆积，对机床的正常工作有极大影响，因此需要解决屑槽金属屑堆积的问题。

目前普遍采用的方法有两种：一种是使用清理工具，人工将金属屑清理至废料桶中；另一种是在机床下增加出屑装置，当金属屑堆积到一定程度时，一起排放至废料桶。前者不仅增加人力成本，而且采用普通清洁工具(如锨、铲等)难以清理干净，若采用压缩空气清扫则易造成废屑飞溅，不仅造成污染还易伤人，同时，这种方式只能停机清理，否则易发生安全事故，但是停机则会造成生产效率下降。而后者是采用传送带输送金属屑，虽然实现了自动化清理，但是所收集的废屑比较分散，空间占用比较大，不利于回收；而且对于何时启动输送难以控制，易出现排屑混乱。

技术实现要素：

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的机床碎屑自动清理设备及其清理方法。具体地，本发明提供能够对金属屑进行自动压实和清理的设备及其清理方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种机床碎屑自动清理设备，所述机床碎屑自动清理设备包括碎屑排放装置、输送装置、挤压装置和收集装置，其中，所述碎屑排放装置位于所述输送装置的第一端上方，所述挤压装置位于所述输送装置的中部上方，所述收集装置位于所述输送装置的第二端下方，用以收集被挤压后的碎屑；所述机床碎屑自动清理设备还包括控制器，所述输送装置和所述挤压装置的启停和运行均由所述控制器控制。

其中，所述输送装置包括输送电机、输送带和收集筒，所述输送电机的输入端与所述控制器电连接，所述输送电机的输出端与所述输送带传动连接，所述收集筒固定在所述输送带的表面；所述碎屑排放装置的出口小于所述收集筒的入口，所述挤压装置的挤压头的外径比所述收集筒的内径小0.1～1mm。

其中，所述挤压装置包括液压缸、螺杆和伺服电机，其中，所述液压缸垂直位于所述输送装置的中部上方，所述螺杆的底端与所述液压缸传动连接，所述伺服电机的输入端与所述控制器电连接，所述伺服电机的输出端与所述螺杆的顶端固定连接；所述控制器控制所述伺服电机的启停和运行方向用以带动液压缸升降。

其中，所述机床碎屑自动清理设备还包括支撑平台，所述支撑平台位于所述挤压装置的下方，且位于所述输送装置的上输送面的下方。

其中，所述碎屑排放装置的出口设置有堵板，所述堵板与所述碎屑排放装置的出口滑动连接。

其中，所述碎屑排放装置还包括伸缩机构，所述伸缩机构的输入端与所述控制器电连接，所述伸缩机构的输出端与所述堵板固定连接，且所述伸缩机构的伸缩方向与所述堵板的滑动方向相平行。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种机床碎屑自动清理设备的清理方法，所述清理方法包括以下步骤：

控制器控制堵板打开预设时长后，控制所述堵板关闭，然后启动输送装置沿第一方向运行第一预设行程后停止；

所述控制器控制挤压装置向下挤压后恢复原位，然后启动所述输送装置沿第一方向运行第二预设行程后停止；

所述控制器控制所述输送装置沿第二方向运行第三预设行程后停止，并控制所述堵板打开；

依此循环。

其中，所述第二方向与所述第一方向相反。

其中，所述第三预设行程为所述第一预设行程与所述第二预设行程之和。

其中，所述控制器控制挤压装置向下挤压后恢复原位包括：所述控制器控制伺服电机正转或反转以通过螺杆带动液压缸下移至预定位置，然后控制所述伺服电机反转或正转以通过所述螺杆带动所述液压缸上升至原位。本发明的机床碎屑自动清理设备不仅能够对机床产生的碎屑进行自动排放收集，而且可以通过挤压装置将输送装置上收集的碎屑进行挤压成型，避免碎屑散落，保持周围环境清洁，同时减少占用空间，利于回收处理；其清理方法由控制器根据程序和预设参数进行自动控制，减少人工参与，降低人工劳动强度。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本发明的机床碎屑自动清理设备的结构示意图；

图2示例性地示出了本发明的清理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明通过碎屑排放装置对机床在机加工时产生的金属碎屑进行收集并排放至输送装置上的收集筒内，待收集筒装满后，启动输送装置，将收集筒输送至挤压装置的下方，利用挤压装置将收集筒内的零散碎屑挤压成一体状结构，例如，收集筒为柱体，则挤压后的碎屑为柱状结构，再对该柱状结构的金属屑进行收集、搬运和后处理。对碎屑进行挤压，可以便于后处理之前的运输，避免碎屑散落而影响环境卫生，同时减小碎屑的空间占用量。另外，在碎屑排放装置的出口处设置有可滑动的堵板，用以控制碎屑排放装置出口的开启和关闭，避免在将收集后的碎屑进行输送和挤压的过程中有碎屑掉落在输送带上，确保所有的机加工碎屑均被精确的排放至输送装置上的收集筒内，保证机床的清洁和碎屑清理效果。上述碎屑清理和挤压过程均由控制器根据程序和预设参数进行自动控制，减少人工参与，提高碎屑清理的自动化程度。

下面结合附图，对根据本发明所提供的机床碎屑自动清理设备及其清理方法进行详细说明。

图1示出了本发明的机床碎屑自动清理设备的一种具体实施例的结构示意图，参照图1所示，该机床碎屑自动清理设备包括碎屑排放装置1、输送装置2、挤压装置3和收集装置4。其中，碎屑排放装置1固定在机床200的加工位下方，便于收集和排放机加工产生的碎屑；并且碎屑排放装置1的输出口位于输送装置2的第一端上方，将碎屑直接排放至输送装置2上的固定位置，由输送装置2将收集的碎屑输送至收集装置4中。挤压装置3位于输送装置2的中部上方，用以对输送装置2上的碎屑进行挤压成型，将散落分布的碎屑挤压成一个预定形状的固体结构，便于收集，可以有效避免碎屑散落，便于回收处理，还可以有效保持周围环境的清洁。收集装置4位于输送装置2的第二端下方，用以收集被挤压后的碎屑结构，便于统一收集后进行集中处理。

需要指出的是，本发明的机床碎屑自动清理设备还包括控制器5，输送装置2和挤压装置3的启停和运行均由控制器5控制，通过在控制器5内输入预设的运行程序和控制参数，可以实现该机床碎屑自动清理设备的碎屑清理过程完全自动化，有效节约人工。

在图1所示的实施例中，输送装置2包括输送电机21、输送带22和收集筒23，其中，输送电机21的输入端与控制器5电连接，由控制器5控制输送电机21的启停和运行方向；输送电机21的输出端与输送带22传动连接，收集筒23固定在输送带22的表面，在输送电机21的正转或反转带动下，输送带22带动收集筒23向收集装置4或碎屑排放装置1移动。例如，输送电机21正转时，驱动输送带22带动收集筒23由碎屑排放装置1的下方输送至挤压装置3的下方后暂停，待挤压装置3对收集筒23内的碎屑进行挤压后，再驱动输送带22将收集筒23输送至收集装置4的上方，将挤压后的碎屑倒入收集装置4内；然后控制器5再启动输送电机21反转，驱动输送带22带动收集筒23返回至碎屑排放装置1的出口下方。

为了确保碎屑排放装置1将所有碎屑均排放入收集筒23内，保证机床环境的清洁，碎屑排放装置1的出口小于收集筒23的入口，以有效避免有碎屑被排放至收集筒23以外的地方而影响环境和机床及清理设备的运行。具体地，碎屑排放装置1的输出端可以设置为漏斗状结构，以保证碎屑被收集和排放的顺畅性。

进一步地，为了保证挤压装置3对收集筒23内的所有碎屑均进行充分挤压，尽量减少零散碎屑的运输和收集处理，同时保证挤压装置3的挤压头能够顺利压入收集筒23中，通常情况下，挤压装置3的挤压头的外径比收集筒23的内径小0.1～1mm，例如，挤压头的外径可以比收集筒23的内径小0.5mm。

具体地，挤压装置3包括液压缸31、螺杆32和伺服电机33，其中，液压缸31垂直位于输送装置2的中部上方，且位于收集筒23的运行轨迹上方；螺杆32的底端与液压缸31传动连接，伺服电机33的输入端与控制器5电连接，伺服电机33的输出端与螺杆32的顶端固定连接，伺服电机33的正转或反转带动螺杆32升降，进而驱动液压缸31进行升降。控制器5控制伺服电机33的启停和运行方向，用以通过螺杆32的传动来带动液压缸31升降，从而完成对收集筒23内的碎屑的挤压成型。

在一个典型的实施例中，液压缸31包括缸体和位于缸体内的推杆和推板，推杆的顶端与螺杆32的底端连接，且螺杆32与缸体的顶端传动连接，推杆的底端与推板固定连接。在伺服电机33的驱动下，螺杆32转动并推动缸体内的推杆下降，在推杆的推动作用下，推板下降预定高度，对停留在液压缸31下方的收集筒23内的碎屑进行挤压。在一定的液压挤压力下，推板将收集筒23内的金属碎屑压实形成柱状或饼状。

另外，本发明的机床碎屑自动清理设备还包括支撑平台6，支撑平台6位于挤压装置3的下方，且位于输送装置2的上输送面的下方。支撑平台6的作用是在挤压装置3向下挤压时，对挤压装置3下方的输送带22和收集筒23形成支撑，避免由于液压缸31下压而导致输送带22下沉，通过支撑平台6的支撑，有效保证在挤压过程中收集筒23的位置不会发生上下移动，确保液压缸31对收集筒23内的碎屑的挤压效果。

需要指出的是，在碎屑排放装置1的出口设置有堵板(图中未示出)，堵板与碎屑排放装置1的出口滑动连接，通过控制堵板的滑动和位置可以实现对碎屑排放装置1的出口进行开启和闭合的控制，确保碎屑全部被排放至收集筒23内，避免在输送带22对收集筒23输送过程中，碎屑排放装置1将碎屑排放在收集筒23以外的地方造成碎屑散落，影响机床和设备的运行，同时造成环境脏乱、不利于碎屑收集。

例如，在碎屑排放装置1的出口打开一定时长后、碎屑溢出收集筒23之前，滑动堵板，对碎屑排放装置1的出口进行关闭，然后启动输送装置2，启动输送电机21带动输送带22对收集筒23及收集筒23内的碎屑进行输送；在对收集筒23内的碎屑进行挤压、并倾倒至收集装置4内后，控制输送带22带动收集筒23返回至碎屑排放装置1的出口下方，此时再次滑动堵板，打开碎屑排放装置1，将碎屑排放装置1内收集的碎屑继续排放至收集筒23内，然后再碎屑满溢收集筒23之前再次滑动堵板，将碎屑排放装置1的出口再次关闭，如此往复，有效避免碎屑被排放至收集筒23以外的地方，确保碎屑清理效果。

在一个典型的实施例中，碎屑排放装置1还包括伸缩机构，用以控制堵板的打开或闭合。进一步地，为提高本机床碎屑自动清理设备的自动化程度，还可以将该伸缩机构的运动由控制器5进行控制，以实现碎屑排放装置1出口开启和闭合的自动化。具体地，伸缩机构的输入端与控制器5电连接，伸缩机构的输出端与堵板固定连接，并且伸缩机构的伸缩方向与堵板的滑动方向相平行，利用伸缩机构的伸出或缩回来带动堵板的滑动，进而实现碎屑排放装置1的出口的自动启闭。

示例性地，伸缩机构可以选用电动推杆或者丝杠与滑块的组合或者液压推杆等机构，还可以在伸缩机构上设置电磁开关，将电磁开关的输入端与控制器5电连接，用以控制伸缩机构的启停。

参照图1所示，收集装置4可以为收集框或收集斗。由于收集装置4收集的为金属碎屑，且是压实后的碎屑块，因此需要机械设备进行搬移运输。为了方便搬运，在收集装置4的底部设置有互相平行的两条插管或槽，有效保证机械设备搬移的稳定性，便于采用叉车等设备将收集好的碎屑搬运至熔炼炉等后处理的地方。

相适应于上述机床碎屑自动清理设备，本发明还提供了该机床碎屑自动清理设备的清理方法，图2示出了该清理方法的流程图，参照图2所示，本发明的清理方法包括以下步骤：

控制器5控制堵板打开预设时长后，在碎屑满溢出收集筒23之前控制堵板关闭，此预设时长小于或等于在机床正常持续加工生产时碎屑将收集筒23填满所需的耗时；

然后启动输送装置2沿第一方向运行第一预设行程后停止，令收集筒23位于挤压装置3下方；此第一预设行程为碎屑排放装置1的出口中心与挤压装置3的液压缸31的中心投影在输送带22上的间距；

控制器5控制挤压装置3向下挤压后恢复原位，然后启动输送装置2沿第一方向运行第二预设行程后停止，令收集筒23倒置位于收集装置4上方，确保收集筒23内被压实后的碎屑在重力作用下掉落至收集装置4内；

控制器5控制输送装置2沿第二方向运行第三预设行程后停止，令收集筒23停在碎屑排放装置1的出口下方，并控制堵板打开，确保碎屑排放装置1将碎屑排放进收集筒23内；

依此循环至机床停止运行后碎屑被排放干净。

其中，第一方向为碎屑排放装置1至挤压装置3至收集装置4的方向，第二方向与第一方向相反。

由于输送装置2为在碎屑排放装置1和收集装置4之间往复运行，因此，第三预设行程为第一预设行程与第二预设行程之和。

具体地，控制器5控制挤压装置3向下挤压后恢复原位包括：控制器5控制伺服电机33正转或反转以通过螺杆32带动液压缸31下移至预定位置，确保液压缸31将收集筒23内的碎屑压实，然后控制伺服电机33反转或正转以通过螺杆32带动液压缸31上升至原位。

最后需要指出的是，在图1所示的实施例中，输送带22上仅设置有一个收集筒23，并且输送带22的运行方向是带动收集筒23由碎屑排放装置1下方至收集装置4上方的往复运动；而在另外的实施例中，还可以在输送带22上等间隔分布若干收集筒23，输送带22带动收集筒23单向、环绕运行。

例如，以碎屑排放装置1的出口与挤压装置3之间的垂直间隔为相邻间隔，在输送带22上设置多个收集筒23，当前一个收集筒23收集满碎屑后，控制器5控制伸缩装置带动堵板将碎屑排放装置1的出口关闭，同时启动输送电机21驱动输送带22运行，待此收集筒23运行至挤压装置3下方时停止；此时，后一个收集筒23刚好运行至碎屑排放装置1的出口，控制器5控制挤压装置3对前一个收集筒23内的碎屑进行挤压时，同时控制伸缩装置带动堵板将碎屑排放装置1的出口开启，向后一个收集筒23内继续排放碎屑，如此循环。当挤压装置3对收集筒23内的碎屑进行一次挤压的时长小于收集筒23收集满碎屑的时长时，控制器5驱动输送电机21运行一次的间隔以收集筒23收集满碎屑的时长为准；当挤压装置3对收集筒23内的碎屑进行一次挤压的时长大于收集筒23收集满碎屑的时长时，控制器5驱动输送电机21运行一次的间隔以挤压装置3完成一次挤压的时长为准，但是控制器5对于堵板的控制仍然以收集筒23收集满碎屑的时长为准。这种结构的碎屑清理设备和清理方法的控制，可以有效提高碎屑清理效率，同时保证清理效果。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。