自动化流水线式磨外圆装置的制作方法

本实用新型涉及自动化传送装置，具体涉及自动化流水线式磨外圆装置。

背景技术：

在目前的工业加工企业中，特别是在机械制造企业中，经常会碰到机械零件上下料问题。人工操作上下料，加工效率低、会出现疲劳度的问题。人工操作，产品一致性难以保证，人工操作，会有熟练程度，技术水平的问题，难以保证加工工件的一致性。生产人员工作环境恶劣，操作者总是处于噪音大，粉尘多的工作环境中，作业环境会对人体造成危害，管理成本较高，工人工资成本较高。随着用工成本和技工不确定性风险的增加，自动化加工方式使用先进的技术使得该系统能够处理各种复杂形状的工件，并且保证了工件的加工质量和产品的一致性。自动化的生产加工方式已经越来越受到各行各业企业的认可。

如能设计一种自动化流水线式磨外圆装置，正是目前很多企业所渴望的。

技术实现要素：

本实用新型针对上述存在问题，提出了一种自动化流水线式磨外圆装置。该装置可以自动给磨床上下料，由PLC控制，设计出遥控器，运动准确到位，自动化程度高，这样可以大幅度地提高生产效率和自动化程度。

本实用新型涉及的技术解决方案：

如图1所示，自动化流水线式磨外圆装置，该装置由手臂移动滑杆1、回转齿轮2、砂轮3、正在被磨削零件4、抓手的长手指5、滑块6、转臂7、固定齿轮8、行星圆锥齿轮9、抓手的短手指10、输送流水线11、举升油缸12、成品零件13、等待磨削的零件14、小齿轮15、伺服电机16、移动大滑块17、遥控器18、水平轴19、光电传感器20、机械手99组成；两根所述的手臂移动滑杆水平布置并安装在输送流水线11的上方的机器的墙板上、所述的移动大滑块17与手臂移动滑杆1之间为动配合；所述的伺服电机16的输出轴通过平键与小齿轮15连接；所述的小齿轮15与回转齿轮2外啮合，回转齿轮2与转臂7固定配合，以便回转齿轮2旋转了，转臂7就旋转，固定齿轮8安装在回转齿轮2下方的固定轴上，所述的行星圆锥齿轮9安装在水平轴19上且与固定齿轮8组成一对外啮合的圆锥齿轮；这时伺服电机16就可以带动水平轴19旋转180度，所述的抓手的短手指10与抓手的长手指5分别对称安装在水平轴19两端；所述的滑块6装配在水平轴上；所述的转臂7通过套筒与水平轴19连接；等待磨削的零件14放置于输送流水线11上方；通过输送流水线11将等待磨削的零件14逐个传输到举升油缸12上方；所述的成品零件13放置于输送流水线11上方；所述的正在被磨削零件4放置于砂轮3的正下方。所述的水平轴19为空心轴，轴的中心安装有弹簧，弹簧的一端与抓手的长手指5向连接，另一端被行星圆锥齿轮9拉住。随着行星圆锥齿轮9旋转，弹簧就被拉伸或者压缩，从而机械抓手张口与缩紧都能运用自如。所述的遥控器18为振幅键控式工业遥控器。振幅键控(Amplitude Shift Keying，缩写为ASK)是载波的振幅随着数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控(2ASK)。工业遥控器是区别于民用遥控器的，工业遥控器是利用无线电传输对工业机械进行远距离操作控制或远程控制的一种装置，工业遥控器是由无线发射电路板制成的发射装置来控制工业机械的运作。工业遥控器要求精确度，灵敏度，信号连贯性，抗干扰性，遥控距离，防水防尘，耐高低温，耐酸碱性等技术参数，都比民用遥控器高，工业遥控器能适应各种恶劣环境；这些是民用遥控器所不能代替工业遥控器的原因。所述的回转齿轮2与小齿轮15的压力角均为20度，两齿轮的模数为2～4mm。压力角均为20度是我国国产齿轮，两只齿轮受力不大，可以选用较小模数的齿轮。所述的伺服电机16为直流无刷伺服电机，其转矩为10～20牛顿米。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。所述的手臂移动滑杆1与移动大滑块17之间间隙为0.010～0.029mm。两者为动配合，间隙小，传动误差就低。所述的抓手的长手指5与抓手的短手指10的内侧设有滚花纹路。所设的滚花纹路可以抓机械零件时增加摩擦力。所述的等待磨削的零件(14)外径为30～120mm。所述的举升油缸12上表面设有光电传感器。所述的移动大滑块(17)被可编程序控制器所控制。可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。所述的遥控器18所采用的单片机为80C51系列8位单片机，片内带振荡器及时钟电路、128B片内数据存储器、4KB片内程序存储器、序存储器的寻址范围为64KB、片外数据存储器的寻址范围为64KB、4×8根I/O线、1个全双工串行I/O接口、2个16位定时器/计数器、中断系统有5个中断源、可编程为两个优先级、111条指令、3V工作电压。所述的光电传感器20的投光部，其将由规定的载波频率所调制的脉冲串以一定的周期向检测区域进行投光；受光部，其对来自于所述检测区域的光进行受光，基于该受光量来检测所述检测区域的物体，受光部具有：带通滤波电路，其在将所述受光了的光变换为电压的受光信号中，提取将所述载波频率设为中心频率的信号；整流电路，其将所述带通滤波电路提取的信号的振幅为中心的值用作基准值，对该基准值以上的信号进行半波整流；受光部具有产生基准电压的基准电压产生电路，带通滤波电路提取的信号的中心值通过由所述基准电压产生电路所产生的基准电压来决定，所述整流电路将由所述基准电压产生电路所产生的基准电压用作基准值，进行整流。图2所示的光电传感器是具有夹在检测区域之间以面对面的状态而被设置的投光部110和受光部120的透射型光电传感器，且受光部120基于来自投光部110的光的变化来判断在检测区域是否有检测对象物体。投光部110具有发光二极管等投光元件，投光元件以一定的周期发射脉冲光。近年来，在利用光电传感器的环境下，利用逆变器式的荧光灯的情况有所增加。逆变器式的荧光灯的调制频率是100KHZ左右，一般地，以和投光信号的频率接近的频率发光。因此，为了除去荧光灯等的干扰光，与干扰光的频率相比，以充分高的载波频率对脉冲光进行调制。受光部120具有光电二极管等受光元件21、变换电路22、放大电路23、BFP电路24、绝对值电路(整流电路)25、LPF电路(第1 低通滤波电路)26、基准电压产生电路27、阈值设定电路28以及比较器29。

如图5、6所示，所述的机械手99的手掌为月牙形，第四枢轴组65d位于第三枢轴组65c的内侧；第三节段臂67c的上端通过第六枢轴组65f与第二连接板68b枢接，第三节段臂67c的下端通过第七枢轴组65g与第四连接板68d枢接，第六枢轴组65f位于第五枢轴组65e的内侧；第一、二抓取手臂均包括有第一节段臂67a、第二节段臂67b和第三节段臂67c，一、第二、三节段臂67a、67b、67c之间分别通过第一、二、三、四连接板68a、68b、68c、68d枢转连接，第一、二、三、四连接板68a、68b、68c、68d还依次枢接；机械手为双层结构，即其在前、后位置均具有所述固定板62和第一、二、三节段臂67a、67b、67c，两个固定板62之间可具有支撑轴；本实施例中的双层结构的机械手可进一步确保结构的稳定性，以及操作的牢靠性，在此处，第一、二、三节段臂67a、67b、67c分别位于各相应枢接轴的两端。

本实用新型进一步技术解决方案是：

所述的回转齿轮2与小齿轮15的压力角均为20度，两齿轮的模数为2～4mm。压力角均为20度是我国国产齿轮，两只齿轮受力不大，可以选用较小模数的齿轮。所述的手臂移动滑杆1与移动大滑块17之间间隙为0.010～0.029mm。所述的水平轴19为空心轴，轴的中心安装有弹簧，弹簧的一端与抓手的长手指5相连接，另一端被行星圆锥齿轮9拉住。

所述的风扇34固定连接在电机轴33的输出端，所述的联轴器为弹性联轴器42且位于电机轴33输出端与工作部件输入轴31的端面之间，弹性联轴器42中的一部分与工作部件输入轴31连接，另一部分与电机轴33连接；所述的与电机轴33连接的一部分弹性联轴器42的端面处具有往外凸的圆台46，且该部分弹性联轴器42的中心处具有轴向的台阶孔48；相应的电机轴33上具有与圆台46相配合的锥形孔49，并且锥形孔49的孔底部具有向内延伸的螺纹孔50，圆台46、锥形孔49和螺纹孔50的轴线均在同一轴线上；弹性联轴器42与电机轴33之间通过螺栓47连接；该伺服电机还包括端盖支撑座32和用于固定连接工作部件的封盖40，所述的端盖支撑座32的一端与导风套37连接，另一端与封盖40连接；所述的电机轴33的输出端、风扇34、弹性联轴器42和工作部件的输入轴31均位于端盖支撑座32的内腔中；所述的封盖40上具有多个进风孔41，端盖支撑座32与导风套37的连接端具有多个与导风套37的风道36相通的通风孔35。

本实用新型有益效果：

一、采用本实用新型可以大大减少操作工的工作量，节省人力。实现机械化自动化上下料。特别适合磨削圆盘类机械零件，达到了机械化、自动化、无线遥控指挥操作现场，上下料速度快，位置准确。所述的机械手99的手掌为月牙形，这样就非常方便传递圆盘类零件。

二、本实用新型结构精巧，综合运用直流无刷伺服电机、无线遥控装置、机械手臂、在水平轴中心放置弹簧等手法。对需要上下料磨削的盘状零件尤为方便，极其方便操作人员的无线遥控操作。维修方便，设备造价适中，特别适合中小企业使用。使用安全可靠，具有一定的经济适用价值。本实用新型运用了机械手传递货物，动作快而且准切。

三、本实用新型具有广阔的推广应用前景，可以广泛地应用于机械加工中心等场合，该装置无辐射，设备性能稳定，自动化程度高。

附图说明

附图1为本实用新型的总体结构示意图；

图1中：手臂移动滑杆1、回转齿轮2、砂轮3、正在被磨削零件4、抓手的长手指5、滑块6、转臂7、固定齿轮8、行星圆锥齿轮9、抓手的短手指10、输送流水线11、举升油缸12、成品零件13、等待磨削的零件14、小齿轮15、伺服电机16、移动大滑块17、遥控器18、水平轴19、光电传感器20、机械手99。

附图2为本实用新型的光电传感器20的示意图；

图2中：投光部110、受光部120、受光元件21、IV变换电路22、放大电路23、BFP电路24、绝对值电路(即整流电路)25、LPF电路26、基准电压产生电路27、阈值设定电路28、比较器29

附图3为本实用新型的伺服电机16的细微结构示意图；

附图4为本实用新型的伺服电机16的局部放大结构示意图；

在图3、图4中：工作部件输入轴31、端盖支撑座32、电机轴33、风扇34、通风孔35、风道36、导风套37、电机38、编码器39、封盖40、进风孔41、弹性联轴器42、风扇轴套43、凹槽44、凸起45、圆台46、螺栓47、台阶孔48、锥形孔49、螺纹孔50。

附图5为本实用新型的机械手99的结构示意图；

附图6本实用新型的机械手99在张开状态的主视示意图

在图5、图6中：固定板62、第一枢轴组65a、第二枢轴组65b、第三枢轴组65c、第四枢轴组65d、第五枢轴组65e、第六枢轴组65f、第一节段臂67a、第二节段臂67b、第三节段臂67c、第二连接板68b、第三连接板68c、第四连接板68d。

具体实施方式

如图1所示，当机械零部件需要磨削外圆时，可以将等待磨削的零件14放置到输送流水线11上，该传输装置可以将等待磨削的零件14传输到举升油缸12上，举升油缸12有自动举升功能，举升油缸12上表面设有光电传感器，等待磨削的零件14一旦放到举升油缸12上表面，举升油缸12自动举升，等待磨削的零件14一旦被机械手取走，举升油缸12自动下降。因为移动大滑块17由可编程序控制器所控制，移动大滑块17完成上一个工作循环就可以自动向左滑移，同时伺服电机16带动小齿轮15旋转，小齿轮15带动回转齿轮2旋转，回转齿轮2旋转则带动转臂7做180度旋转，此时水平轴上的行星圆锥齿轮9围绕固定齿轮8做“行星”运动，使得机械手开始抓到圆盘类机械零件是水平放置的，等送到目的地机械手是站立放置的(见图1，左右两只机械手放置的位置不一样，左边机械手水平放置，右边的机械手是站立的)。等到机械手把圆盘类机械零件送到右边磨床指定位置后，机械手沿原来路线返回后，机械手转到左边时又变成水平放置，周而复始。当机械手从右边返回时，刚好把磨削成品零件13带回放到左边输送流水线11上，使得正在被磨削零件4一旦磨削成为成品零件13就被取走，不至于挤压。所述的滑块6装配在水平轴上，用于调节机械手张口幅度。所述的抓手的长手指5与抓手的短手指10的内侧设有滚花纹路。所设滚花纹路可以在抓取机械零件时增加摩擦力。防止圆盘类机械零件滑落。所述的水平轴19为空心轴，轴的中心安装有弹簧，弹簧的一端与抓手的长手指5向相连接，另一端被行星圆锥齿轮9拉住，当星圆锥齿轮9转动时可以调节抓手的长手指5与抓手的短手指10夹紧力，以便机械手拿起和放下圆盘类机械零件。在整个的运动过程中，如有不到位，可以通过遥控器18来调节运动状况，使得机械手拿去和放下圆盘类机械零件相互协调。所述的遥控器18所采用的单片机为80C51系列8位单片机，片内带振荡器及时钟电路、128B片内数据存储器、4KB片内程序存储器、序存储器的寻址范围为64KB、片外数据存储器的寻址范围为64KB、4×8根I/O线、1个全双工串行I/O接口、2个16位定时器/计数器、中断系统有5个中断源、可编程为两个优先级、111条指令、3V工作电压。所述的机械手99的手掌为月牙形，这样就非常方便传递圆盘类零件。

如图2所示，投光部110，其由规定的载波频率所调制的脉冲串以一定的投光周期向检测区域进行投光；受光元件21，其对来自检测区域的光进行受光；变换电路22，其将受光元件21输出的电流信号S1变换为电压信号S2；放大电路23，其将电压信号S2放大为受光信号S3；BFP电路24，其在受光信号S3中，将载波频率作为中心频率，提取将基准电压产生电路27所产生的基准电压S7作为中心值的电压信号S4；绝对值电路25，其为基准电压产生电路27所产生的基准电压S7，并将成为BFP电路24所提取的电压信号S4的中心的电压用作基准值，使该基准值以下的信号翻转并进行全波整流；以及LPF电路26，其在绝对值电路25的整流信号S5中，提取规定截止频率以下的解调信号S6。因此，通过绝对值电路25使用相当于BFP电路24的电压信号S4的振幅的中心值的基准电压S7进行全波整流，受光部20不和投光部10侧进行同步，能够对被调制的受光信号进行解调。又，在绝对值电路25以及LPF电路26中进行解调时，不需要对脉冲幅度进行计数等的高速动作，因此能够降价消耗电力，进而实现光电传感器的小型化。进一步，在绝对值电路25中通过进行全波整流，与现有技术那样地进行半波整流的情况相比，能够使信号检测等级提高。

由图3～图4所示的本实用新型伺服电机16的结构示意图可知，它包括电机38、编码器39、风扇34、导风套37及连接电机轴33和工作部件输入轴31的联轴器(本实施例中，工作部件为油泵)，所述的电机38位于导风套37内，电机轴33伸出电机壳的一端为输出端，另一端为尾端，编码器39安装在电机轴33的尾端。所述的风扇34固定连接在电机轴33的输出端，所述的联轴器为弹性联轴器42且位于电机轴33输出端与工作部件输入轴31的端面之间，弹性联轴器42中的一部分与工作部件输入轴31连接，另一部分与电机轴33连接。该伺服电机16还包括端盖支撑座32和用于固定连接工作部件的封盖40，所述的端盖支撑座32的一端与导风套37连接，另一端与封盖40连接。所述的电机轴33的输出端、风扇34、弹性联轴器42和工作部件的输入轴31均位于端盖支撑座32的内腔中。所述的封盖40上具有多个进风孔41，端盖支撑座32与导风套37的连接端具有多个与导风套37的风道36相通的通风孔35。如图5、6所示，所述的机械手99的手掌为月牙形，下面还含有多个灵活的手指，非常方便盘套类磨削零件自动化传送。

综上，本实用新型所设计的自动化流水线式磨外圆装置，可以达到预期的目的。