轮毂分选辊道及其分选方法与流程

本发明涉及轮毂制造领域，特别是指一种轮毂分选辊道及其分选方法。

背景技术：

在汽车铝合金轮毂的制造工艺，由压铸工艺、机加工艺和涂装工艺结合而成。其中，机加工艺中，需要对压铸工艺完成的轮毂毛坯进行数控车床加工、数控铣床加工、毛边毛刺处理，使轮毂的铸造余量去除干净、棱角边缘变得圆润光滑。由于现有的轮毂生产车间通常都具有较大的量产任务，使得不同尺寸的轮毂毛坯同时压铸生产，大量的不同尺寸轮毂毛坯随物流辊道同时进入机加工序。

机加工序通过数控机床对轮毂毛坯进行加工，由于数控机床的程序、加工刀具及定位夹具限制，一台数控机床通过程序设定和刀具改造只针对一种尺寸的轮毂加工，因此，数控机床按照轮毂的不同尺寸配备多个并行加工通道，根据现有轮毂的尺寸包括15寸、16寸、17寸、18寸、19寸和20寸六个轮毂加工通道。现有技术中，经过压铸工序后的不同尺寸的轮毂集中从主辊道进入机加工序后，通过人工分选将六种不同尺寸的轮毂从主辊道中筛选出来，再分别运送到各个尺寸对应的数控机床加工通道上。人工分选方法，造成工作人员的劳动强度较大，工作效率较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够保障维修人员安全、降低生产成本的轮毂分选辊道及其分选方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种轮毂分选辊道，包括主辊道，所述主辊道的一侧间隔设置有n条与所述主辊道方向垂直的分选辊道，其中：

所述主辊道与第一分选辊道的交叉处为交叉辊道，所述交叉辊道为所述主辊道的一部分，所述交叉辊道下方设置有升降皮带机构，用于将轮毂送入分选辊道；所述主辊道上位于所述交叉辊道之前的一定距离处设置有对射光幕，所述主辊道上从对射光幕之前的至少一米处到交叉辊道的末端为分选主辊道，所述分选主辊道的下方设置有分选主辊道电机，所述分选主辊道电机驱动所述分选主辊道上的辊子同步转动，所述分选主辊道电机与辊子的齿轮比为1：1，所述分选主辊道电机上设置有辊道单圈绝对值编码器。

所述轮毂分选辊道由plc模块控制。

进一步的，所述升降皮带机构包括用于固定在地面上的皮带机构托架，所述皮带机构托架的顶部固定设置有水平支撑板，所述水平支撑板的两侧分别设置有位置对称的气缸开口，两个所述气缸开口的下表面分别固定设置有缸杆方向朝上的气缸，两个所述气缸的缸杆穿过各自对应位置的所述气缸开口，其中一个所述气缸的缸筒侧壁的上部和下部分别设置有缸杆上位接近开关和缸杆下位接近开关，所述水平支撑板的上方设置有被用于两个所述气缸联合驱动升降的升降板，两个所述气缸的缸杆顶部分别固定连接在所述升降板下表面的对称位置上；

所述升降板的上表面固定有两组并列设置并且结构相同的分选皮带构件，所述分选皮带构件包括下部设置的主动皮带轮和两个上部设置的从动皮带轮，两个所述从动皮带轮位于所述分选皮带构件的两侧并且处于相同水平高度，一个所述主动皮带轮和两个所述从动皮带轮构成的倒三角形结构外圈套设有皮带，所述升降板的上表面还包括皮带驱动电机，所述皮带驱动电机驱动所述分选皮带构件的两个所述主动皮带轮联动，所述皮带驱动电机上设置有皮带单圈绝对值编码器，所述升降板的上两个所述分选皮带构件均与所述主辊道上的辊子平行设置并间隙配合。

进一步的，所述分选皮带构件包括两个并列设置并存在一定间隔的t字型板，所述t字型板由竖直方向设置的“1”字支撑板和水平方向设置的“一”字水平板组成，所述分选皮带构件的两个所述“1”字支撑板的下部分别设置有主动皮带轮，所述分选皮带构件的两个所述“一”字水平板的两侧分别设置有从动皮带轮，一个所述主动皮带轮和两个所述从动皮带轮构成的倒三角形结构外圈套设有皮带，两个所述分选皮带构件并列设置在所述升降板上，使两个所述分选皮带的主动皮带轮同轴，两个所述主动皮带轮的轴心穿设有从动连杆，所述从动连杆穿过其中一个所述主动皮带轮的轴心并延长一定距离，所述从动连杆的延长端固定设置有从动齿轮，所述皮带驱动电机的转轴上设置有主动齿轮，所述主动齿轮通过链条驱动所述从动齿轮转动。

进一步的，所述分选皮带构件包括的两个“1”字支撑板的上部均向平面两侧延伸出对称延展面，两个所述对称延展面的两侧对称设置有两个涨紧皮带轮，两个所述涨紧皮带轮从呈倒三角形结构的所述皮带的腰部夹紧所述皮带，两个所述对称延展面上均设置有用于所述涨紧皮带轮固定并能够调节涨紧的长条形开口。

进一步的，所述水平支撑板上设置有两个以水平支撑板中心位置对称的导向柱开口，两个所述导向柱开口处均固定设置有竖直方向的导向套，两个所述导向套内部穿设有导向柱，两个所述导向柱的顶点固定在所述升降板上。

进一步的，所述皮带机构托架为门型结构，所述皮带机构托架包括两个对称设置在地面上的支撑侧壁，两个所述支撑侧壁的顶部之间设置有水平横板。

一种上述的轮毂分选辊道的分选方法，包括：

步骤s101：通过对射光幕获取轮毂直径d，得到轮毂尺寸；

步骤s102：根据轮毂尺寸，判断是否达到分选条件，如果是，执行步骤s103，如果否，则不进入分选，驱动分选主辊道电机带动所述分选主辊道持续转动使轮毂进入后续分选区域。

步骤s103：计算使轮毂后端离开对射光幕时到轮毂被送达第一交叉辊道中心时，所述分选主辊道电机的预设转动圈数n，执行步骤s104；

步骤s104：通过所述辊道单元绝对值编码器，驱动所述分选主辊道电机执行n圈转动后停止，执行步骤s105；

步骤s105：plc模块控制升降皮带机构升起；

步骤s106：升降皮带机构将轮毂送入分选辊道，执行步骤s107；

步骤s107：plc模块控制所述升降皮带机构下降；

步骤s108：plc模块驱动分选主辊道电机带动所述分选主辊道转动，进行下一个轮毂分选。

进一步的，所述步骤s101包括：

步骤s1011：获取轮毂前端遮挡对射光幕的时间t1，获取轮毂后端走出光幕的时间t2，得到δt＝t2-t1；

步骤s1012：根据所述分选主辊道电机的转动频率ρ和辊子转动周长c，计算得到分选主辊道前进速度v＝ρ×c；

步骤s1013：得到轮毂直径d＝v×δt。

进一步的，所述步骤s103所述步骤s103为：计算轮毂后端离开所述对射光幕到轮毂被送达所述交叉辊道中心的距离s，再根据辊子转动周长c，计算得到所述分选主辊道电机的预设转动圈数n＝s/c，执行步骤s104。

进一步的，所述步骤s103包括：轮毂后端离开所述对射光幕到轮毂被送达所述交叉辊道中心的距离s＝m-d/2，m为所述对射光幕到所述交叉辊道中心的距离。

本发明的实施例具有以下有益效果：

本发明中，主辊道的一侧间隔设置有n条与所述主辊道方向垂直的分选辊道，n个分选辊道就是n种处理不同尺寸的数控机床的入口辊道。当轮毂在分选主辊道上经过对射光幕时，plc模块可以采集到轮毂直径，由于各个尺寸的轮毂直径不发生重叠，plc模块将采集到轮毂直径d与内部存储的轮毂尺寸信息比对，得到该轮毂的尺寸。如果经plc模块判断，该尺寸的轮毂符合分选辊道的分选条件，plc模块控制分选主辊道电机转动n圈数后，轮毂被送达交叉辊道的中心，此时，plc模块控制升降皮带机构升起，将轮毂送入分选辊道，升降皮带机构下降，即完成一个轮毂的分选。如果该轮毂的尺寸不符合第一分选辊道的分选条件，plc模块按照常规主辊道程序使轮毂继续前进，进入后续分选流程。

本发明实现了不同尺寸轮毂的自动分选，免去了人工分选，极大的降低了工作人员的劳动强度，同时，也避免了因人工抛掷轮毂造成的轮毂磕碰。因此，本发明具有降低工作人员劳动强度、避免轮毂磕碰的特性。

附图说明

图1为本发明的轮毂分选辊道的第一分选辊道区域的结构示意图；

图2为本发明的轮毂分选辊道的第一分选辊道区域升降皮带机构升起时的结构示意图；

图3为本发明的轮毂分选辊道的结构示意图；

图4为本发明的轮毂分选辊道的升降皮带机构升起时的结构示意图；

图5为本发明的轮毂分选辊道的升降皮带机构的结构示意图；

图6为本发明的轮毂分选辊道的升降皮带机构去掉一个t字型板的结构示意图；

图7为本发明的轮毂分选辊道的升降皮带机构的另一视角结构示意图；

图8为本发明的轮毂分选辊道的分选方法的流程示意图。

附图标记：1-主辊道；12-第一交叉辊道；13-升降皮带机构；131-皮带机构托架；1311-支撑侧壁；1312-水平横板；132-水平支撑板；133-气缸；1331-缸杆上位接近开关；1332-缸杆下位接近开关；134-升降板；135-分选皮带构件；1351-主动皮带轮；1352-从动皮带轮；1353-涨紧皮带轮；1354-皮带；1355-“一”字水平板；1356-“1”字支撑板；1357-对称延展面；136-皮带驱动电机；1361-主动齿轮；137-从动连杆；1371-从动齿轮；138-链条；139-导向柱；14-对射光幕；15-第一分选主辊道；16-分选主辊道电机；2-第一分选辊道；3-第二分选辊道；4-第三分选辊道；5-第四分选辊道。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，根据本发明提供的一种轮毂分选辊道，如图3、4所示，包括主辊道1，主辊道1的一侧间隔的设置有与主辊道1方向垂直的第一、第二、第三、第四、第五和第六分选辊道(由于版面限制，图3、4中只示意四组分选辊道)，其中：

主辊道与第一分选辊道2的交叉处为第一交叉辊道12，如图1、2所示，第一交叉辊道12为主辊道的一部分，第一交叉辊道12下方设置有升降皮带机构13，用于将轮毂送入第一分选辊道12；主辊道上位于第一交叉辊道12之前的一定距离处设置有对射光幕14，主辊道上从对射光幕14之前的至少一米处到第一交叉辊道12的末端为分选主辊道15，分选主辊道15的下方设置有分选主辊道电机16，分选主辊道电机16驱动分选主辊道15上的辊子同步转动，分选主辊道电机16与辊子的齿轮比为1：1，分选主辊道电机16上设置有辊道单圈绝对值编码器；

主辊道与第二、第三、第四、第五和第六分选辊道构成的分选结构均与主辊道与第一分选辊道2构成的分选结构相同。

所述轮毂分选辊道由plc模块控制。

作为本发明的一种具体实施方式，升降皮带机构13包括用于固定在地面上的皮带机构托架131，皮带机构托架131的顶部固定设置有水平支撑板132，水平支撑板132的两侧分别设置有位置对称的气缸开口，两个气缸开口的下表面分别固定设置有缸杆方向朝上的气缸133，两个气缸133的缸杆穿过各自对应位置的气缸开口，其中一个气缸133的缸筒侧壁的上部和下部分别设置有缸杆上位接近开关1331和缸杆下位接近开关1332，水平支撑板132的上方设置有被用于两个气缸133联合驱动升降的升降板134，两个气缸133的缸杆顶部分别固定连接在升降板134下表面的对称位置上；

升降板134的上表面固定有两组并列设置并且结构相同的分选皮带构件135，分选皮带构件135包括下部设置的主动皮带轮1351和两个上部设置的从动皮带轮1352，两个从动皮带轮1352位于分选皮带构件135的两侧并且处于相同水平高度，一个主动皮带轮1351和两个从动皮带轮1352构成的倒三角形结构外圈套设有皮带1354，升降板134的上表面还包括皮带驱动电机136，皮带驱动电机136驱动分选皮带构件135的两个主动皮带轮1351联动，皮带驱动电机136上设置有皮带单圈绝对值编码器，升降板134的上两个分选皮带构件135均与主辊道上的辊子平行设置并间隙配合；

本实施例中，主辊道的一侧间隔的设置有与主辊道方向垂直的第一、第二、第三、第四、第五和第六分选辊道，六个分选辊道就是六种处理不同尺寸的数控机床的入口辊道。对射光幕14包括信号发射端和信号接收端(信号通常为红外线)，当信号发射端与信号接收端之间出现遮挡物或遮挡物移除，信号接收端会发生电平变化并传输给plc模块。

其中，以第一分选辊道2为例，当轮毂在第一分选主辊道15上经过对射光幕14时，plc模块通过对射光幕14可以采集到轮毂前端遮挡对射光幕14与轮毂后端走出对射光幕14的时间差△t，再根据辊子转动速度v，得到轮毂直径d＝△t*v，由于各个尺寸(从15寸到20寸)的轮毂直径不发生重叠，plc模块将采集到轮毂直径d与内部存储的轮毂尺寸信息比对，得到该轮毂的尺寸。如果经plc模块判断，该尺寸的轮毂符合第一分选辊道2的分选条件，则plc模块计算轮毂后端离开对射光幕14时到轮毂被送达第一交叉辊道12中心时的行进距离s，再根据主辊道的辊子周长c，计算得到第一分选主辊道电机16的预设转动圈数n＝s/c，plc模块通过辊道单圈绝对值编码器控制第一分选主辊道电机16转动n圈数后，轮毂被送达第一交叉辊道12的中心，此时，plc模块控制升降皮带机构13升起，plc模块再通过皮带单圈绝对值编码器控制皮带驱动电机136转动设定圈数，使分选皮带构件135转动皮带1354将轮毂送入第一分选辊道2，升降皮带机构13下降，即完成一个轮毂的分选。如果该轮毂的尺寸不符合第一分选辊道2的分选条件，plc模块不通过辊道单圈绝对值编码器设置预设转动圈数n，按照常规主辊道程序使轮毂继续前进，进入后续分选流程。

本发明实现了不同尺寸轮毂的自动分选，免去了人工分选，极大的降低了工作人员的劳动强度，同时，也避免了因人工抛掷轮毂造成的轮毂磕碰。因此，本发明具有降低工作人员劳动强度、避免轮毂磕碰的特性。

作为上述实施例的一种改进，如图5所示，分选皮带构件135包括两个并列设置并存在一定间隔的t字型板，t字型板由竖直方向设置的“1”字支撑板1356和水平方向设置的“一”字水平板1355组成，“1”字支撑板1356的顶部与“一”字水平板1355的中心相交构成“t”字型一体成型结构，分选皮带构件135的两个“1”字支撑板1356的下部分别设置有主动皮带轮1351，分选皮带构件135的两个“一”字水平板1355的两侧分别设置有从动皮带轮1352，一个主动皮带轮1351和两个从动皮带轮1352构成的倒三角形结构外圈套设有皮带1354，升降板134上的两个分选皮带构件135并列设置在升降板134上，使两个分选皮带的主动皮带轮1351同轴，两个主动皮带轮1351的轴心穿设有从动连杆137，从动连杆137穿过其中一个主动皮带轮1351的轴心并延长一定距离，从动连杆137的延长端固定设置有从动齿轮1371，皮带驱动电机136的转轴上设置有主动齿轮1361，主动齿轮1361通过链条138驱动从动齿轮1371转动。本改进中的分选皮带构件135结构设计简单，工业中便于实现。

作为上述实施例的进一步改进，如图6所示，分选皮带构件135包括的两个“1”字支撑板1356的上部均向平面两侧延伸出对称延展面1357，两个对称延展面1357的两侧对称设置有两个涨紧皮带轮1353，两个涨紧皮带轮1353从呈倒三角形结构的皮带1354的腰部夹紧皮带，两个对称延展面1357上均设置有用于涨紧皮带轮1353固定并能够调节涨紧的长条形开口。由于皮带长时间使用会导致皮带松弛，松弛的皮带与皮带轮之间易出现打滑，如果打滑频繁，升降皮带机构13不能稳定地将轮毂送入分选辊道。本改进中设计有两个涨紧皮带轮1353，当皮带出现松弛现象，将涨紧皮带轮1353沿长条形开口平移并固定，能够有效避免皮带与皮带轮之间打滑，本改进提高分选辊道的稳定性。

作为上述改进实施例的进一步改进，如图7所示，水平支撑板132上设置有两个以水平支撑板132中心位置对称的导向柱139开口，两个导向柱139开口处均固定设置有竖直方向的导向套，两个导向套内部穿设有导向柱139，两个导向柱139的顶点固定在升降板134上。本实施例设置的两个导向柱139，提高了气缸133对升降板134支撑的稳定性，同时也具有保护气缸133的作用。

为了使分选皮带构件135稳定固定在升降板134上，“1”字支撑板1356的底部设置有与升降板134上表面贴合的固定面。

进一步的，如图6所示，皮带机构托架131为门型结构，皮带机构托架131包括两个对称设置在地面上的支撑侧壁1311，两个支撑侧壁1311的顶部之间设置有水平横板1312。

另一方面，根据本发明提供的一种上述的轮毂分选辊道的分选方法，如图8所示，包括：

步骤s101：通过对射光幕14获取轮毂直径d，得到轮毂尺寸；

步骤s102：根据轮毂尺寸，判断是否达到分选条件，如果是，执行步骤s103，如果否，则不进入分选，驱动分选主辊道电机16带动第一分选主辊道15持续转动使轮毂进入后续分选区域。

步骤s103：计算使轮毂后端离开对射光幕14时到轮毂被送达第一交叉辊道12中心时，分选主辊道电机16的预设转动圈数n，执行步骤s104；

步骤s104：通过辊道单元绝对值编码器，驱动分选主辊道电机16执行n圈转动后停止，执行步骤s105；

步骤s105：触发气缸133上升电磁阀开启，升降皮带机构13升起；

步骤s106：接收缸杆上位接近开关1331触发信号后，驱动皮带驱动电机136带动两个分选皮带构件135的皮带转动两圈后停止，使轮毂自分选皮带构件135上落下，执行步骤s107；

步骤s107：触发气缸133下降电磁阀开启，升降皮带机构13下降；

步骤s108：接收缸杆下位接近开关1332触发信号，驱动分选主辊道电机16带动第一分选主辊道15转动，进行下一个轮毂分选。

本实施例的分选方法具有降低工作人员劳动强度、避免轮毂磕碰的特性。

作为上述实施例的一种改进，步骤s101进一步为：

步骤s1011：获取轮毂前端遮挡对射光幕14的时间t1，获取轮毂后端走出对射光幕14的时间t2，得到δt＝t2-t1；

步骤s1012：根据分选主辊道电机16的转动频率ρ和辊子转动周长c，计算得到第一分选主辊道15前进速度v＝ρ×c；

步骤s1013：得到轮毂直径d＝v×δt。

作为上述改进实施例的一种改进，步骤s103进一步为：计算轮毂后端离开对射光幕14到轮毂被送达第一交叉辊道12中心的距离s，再根据辊子转动周长c，计算得到分选主辊道电机16的预设转动圈数n＝s/c，执行步骤s104。

进一步的，步骤s103包括：轮毂后端离开对射光幕14到轮毂被送达第一交叉辊道12中心的距离s＝m-d/2，m为对射光幕14到第一交叉辊道12中心的距离。

分选主辊道电机16预设转动圈数n的具体推导过程如下：

本发明中分选主辊道电机16采用的电机为带有减速机的抱闸电机，假设分选主辊道电机16的转动频率为θr/min，减速比为1:m，

则，分选主辊道电机16的输出频率ρ＝θ/m；

当分选主辊道电机16与辊子的齿轮周长比为1：1时，假设主辊道的辊子周长为c，

则分选主辊道15的行进速度v＝ρ×c；

又，假设对射光幕14到第一分选辊道2中心的距离为m，

则，轮毂后端离开对射光幕14到轮毂被送达第一分选辊道2中心的距离：

s＝m-d/2

假设分选主辊道电机16的预设转动圈数为n，即分选主辊道电机16转动n圈数后，可将轮毂从轮毂后端离开对射光幕14时送达到第一分选辊道2的中心；

又，假设分选主辊道电机16转动n圈，需要的时间为t；

则，存在如下比例关系：

ρ:1＝n:t

即ρ(输出频率)比1(min)等于n(电机转动圈数)比t(时间)，

得到：t＝n/ρ

根据s(路程)＝v(速度)×t(时间)

则，m-d/2＝ρ×c·n/ρ

进一步得到，m-d/2＝c·n

则，

plc模块通过辊道单元绝对值编码器，驱动分选主辊道电机16执行n圈转动后停止，可将轮毂准确的定位在第一交叉辊道12的中心。

上述推导过程中：如果分选主辊道电机16与辊子的齿轮周长比不是1：1时，则先计算分选主辊道电机16与辊子的齿轮周长之比，再用ρ乘以该比值，可得到主辊道辊子的转动频率ρ′，

则，分选主辊道15的行进速度为v＝ρ′×c。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。