一种螺栓定量取料机及其使用方法与流程

本发明属于装造业生产过程中的定量取料技术领域，具体的涉及一种螺栓定量取料机及其使用方法。

背景技术：

螺栓螺母是加工制造业必备的生产原件，机械类制造业基本上每个环节都会用到不同种类，不同数量的螺栓螺母。产品越大越复杂，用到的螺栓种类和数量就越多。工人在拿取螺栓时，数量无法保证可以拿取正好的数量，或者需要二次拿取，费时费力，影响降低生产效率。而又因人员抓取不可控，常常造成巨大的浪费。以海尔装配车间为例，一个装配车间，针对某一工序的装配操作，例如用到4个螺栓，则常常因为装配人员的无序抓取、过度抓取而产生随手丢弃所导致的浪费，一年的损失额度在20-30万之间。所以，如何精确的定量选料螺栓成为研究可以，以此来控制人员手抓螺栓造成的无序和浪费。

目前，现有技术中，中国专利公开号cn106862890a公开了一种脚踏式磁力定量抓取螺栓装置，涉及一种机械手装置，包括底座，底座立架，弹簧，脚踏板，连杆，连杆框架，杠杆，抓取触手，强磁铁，物料平台及螺栓料盒，装置底部采用方形底座，底座一侧安装弹簧，弹簧上端通过连接三角连接脚踏板和连杆，脚踏板以杠杆支点为支点，连杆用连杆框架来支撑，连杆的上端是以另一杠杆支点作为支点的杠杆，杠杆另一端安装抓取触手，抓取触手前端搭载强磁铁，完成抓取位于物料平台上的螺栓料盒里的螺栓；该装置利用脚踏动力、杠杆、连杆及弹力原理实现驱动控制，并利用磁力吸附原理实现装配螺栓的定量抓取任务，具体：操作员工踩下脚踏板，利用脚踏动力作为动力源，脚踏板以杠杆6为支点，利用杠杆原理，脚踏板另一端向上翘起，利用弹力原理，脚踏板带动弹簧2向上运动，利用连杆原理，弹簧带动连杆4向上运动。连杆上端连接是以杠杆支点8为支点的杠杆9，此时再次利用杠杆原理，磁力柔性抓取触手10向下运动，然后，向下运动的磁力柔性抓取触手10伸入转配螺栓料盒13中，抓取触手利用强磁铁11的磁力吸附原理，将装配螺栓吸附起来。与此过程相反，操作员工抬起脚踏板后，在杠杆、连杆及弹簧等作用下，抓取触手从装配螺栓料盒内伸出，回复原位，此时完成了装配螺栓的抓取动作，等待操作员工使用。

但是，这种定量抓取螺栓采用杠杆原理且以脚踏为动力源，频繁操作劳动强度大，而且，磁力柔性抓取触手从螺栓料盒内抓取螺栓，但若选取数目较多的情况下，则需要多设置柔性抓取触手并对应的设置螺栓料盒，且柔性抓取触手的强磁铁头，从螺栓料盒中磁取螺栓时候，无法精确的定量一个强磁铁取一个螺栓。这种方案解决的技术问题是从螺栓料盒中通过柔性抓取触手磁取了螺栓后递给操作员，本质上还是要操作员从强磁铁上人为的取用具体螺栓，而且柔性抓取触手越多，从从强磁铁上人为的取用具体螺栓的步骤越多。虽然使用过程是会减少螺栓的使用浪费，但是并非真正意义的针对某一操作工序定量的取用螺栓，尤其是对于螺栓的种类无法选取。(比如，某一工序就定量取4个螺栓，则需要4个柔性抓取触手对应4个螺栓料盒，柔性抓取触手端部的强磁铁伸入螺栓料盒后，无证据显示每个强磁铁只磁取一个螺栓，从现有的记载和图纸看，强磁铁周围必然磁取好几个螺栓，即强磁铁上的技术特征无法证实一个强磁铁可做到一对一的取用，即、做不到定量取用，定量取用的实现是等待操作员工使用的步骤实现的)。

为了解决上述技术问题，需要出现一种结构简单，使用方便，自动化程度高，能够精准定量选取螺栓，减少生产过程资源浪费，降低生产成本的一种螺栓定量取料机及其使用方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单，使用方便，自动化程度高，能够精准定量选取螺栓，减少生产过程资源浪费，降低生产成本的一种螺栓定量取料机及其使用方法。

为解决上述问题，本发明提供了一种螺栓定量取料机，包括框架，框架底部固定连接有铝板，框架上设置有电源装置、中央处理系统、动力系统、计数装置、存料系统和取料系统，其中，存料系统包括带有斜面的储料盒，取料转盘和搅动棒，储料盒上侧边缘与框架固定连接。

进一步的，取料转盘接近边缘位置设置有若干磁铁孔，磁铁孔内嵌有磁铁。

进一步的，动力系统包括电机，调速器，同步带轮，同步带，轴承座和传动轴；传动轴贯穿于转盘，轴承座固定装配在框架上，传动轴的一端固定连接有搅拌棒，传动轴的另一端与轴承座轴连接且此段传动轴上设置有同步带轮；电机、调速器、电源装置设置在铝板上，电机输出轴上装有同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带连接，调速器用于调节电机的转速，取料转盘下方放置有一个废料收集抽屉。

进一步的，取料系统包括取料盒，取料盒托板，出料口通道和刮板；框架分为高低两个部分，框架的高低衔接位置的一侧设置有取料盒，取料盒的上方设置有出料口通道，取料盒的下端活动连接有取料盒托板，出料口通道与框架端面固定连接且与框架端面存在30-60度的夹角，出料口通道与取料转盘的表面相接，框架的高低衔接位置的另一侧固定设置有刮板。

进一步的，取料盒与框架端面通过弹簧或弹性金属片连接，取料盒被施力向下按压，在取料盒内弹簧滑出后，取料盒能够自动复位；刮板呈弧形，刮板沿着取料转盘的辊面向上弯曲延伸，刮板与取料转盘的辊面之间存在间隙且此间隙可调。

进一步的，计数装置包括计数器、计数器调节表盘和光电感应开关，框架的高低衔接位置处固定设置有计数器，计数器上设置有计数器调节表盘和光电感应开关，光电感应开关的对面位置为出料口通道，出料口通道的截面为l状。

进一步的，中央处理系统主包括plc控制器，计数装置和行程开关，行程开关装配于取料盒的底面，光电感应开关和行程开关将接收到的信号反馈给plc控制器，计数器调节表盘用于调节预设在plc控制器中关于计数器的参数。

进一步的，电源装置包括电源接口，漏电保护器，变压器，稳压器；外部电流通过稳压器，漏电保护器直接供给plc控制器，再通过变压器变压后供给电机，plc控制器与计数器，光电感应开关和行程开关电控连接，电源接口上设置有开关。

为更好的实现本发明目的，本发明又提供了螺栓定量取料机的使用方法，包括如下步骤：打开开关，电机通电，电机顶端的同步带轮与传动轴上的同步带轮通过同步带传动，电机带动传动轴转动，轴承座固定在框架上，传动轴转动，带动被传动轴传动的取料转盘和搅动棒一起转动；

搅动棒通过随传动轴转动，不断对取料盒里的零件搅拌，保证取料转盘可以顺利将螺栓拾起；

取料转盘边缘有多个磁铁孔，里面装有大磁力永久性的磁铁，随取料转盘的转动，当磁铁经过螺栓时，将螺栓吸住，带往出料口通道；

框架一侧装有一块刮板，用于防止搅动棒搅动螺栓时防止螺栓掉出，也用于对取料转盘上一个磁铁口吸起两个及以上的螺栓时，将多余螺栓刮下，保证每次一个磁铁只能吸起不大于一个的螺栓；

(取料转盘的辊面很窄，螺栓具有长度，常常长于辊面宽度，所以在碰到与取料转盘侧面相接的出料口通道，被挡下而顺着出料口通道滑落至取料盒。)所以，针对小的螺丝设定的优选方案，出料口通道可以设置有延伸出来的豁口，且豁口延伸至取料转盘的辊面位置，以此方案来挡落小于辊面宽度的螺丝。

当螺栓随取料装盘转动，经过出料口通道时，在出料口通道的阻挡作用下，螺栓与磁铁分离，顺着出料口通道滑下，掉入到取料盒中；

出料口通道的一侧框架的型材壁内装有一个光电感应开关，每有一个螺栓通过光电感应开关时，光电感应开关会将感应到的信号反馈给计数器，计数器统计收到的信号次数，当次数达到预设的目标次数后，计数器生成停止信号通知给plc控制器，plc控制器收到计数器传来的信号，切断电机电源，电机停转取料转盘停止工作；光电传感器接收到的信号先经过plc处理，将其中的错误信号处理，提取其中的有效信号，将有效型号输送给计数器，保证计数的准确性；

待工人将取料盒中的螺栓取走后，触发取料盒下方的行程开关，使plc控制器，计数器重置，待经过预设秒数的延迟后，plc控制器接通电机电源，电机恢复工作，再次运行上述工作过程。

另外，螺栓定量取料机在取用其他金属零部件上的应用，也应在本专利的保护范围之内。(若吸取其他品类的螺栓、或螺丝、或其他金属部件，可以通过嵌入不同磁力大小的磁铁，调节受到待选取金属部件的磁力和机械力(离心力)的作用，并调节刮板与取料转盘之间的间隙来实现)。

本发明与现有技术相比：解决了目前现有技术中的磁选机械的如下技术问题：现有技术针对性比较强，一款产品只适合一种或少数几种螺栓的取料，无法适应多种规格的螺栓的磁选。2、定量的问题，现有技术大多只是解决取料时的方式来提高效率，无法做到根据所需数量进行取料。3、现有技术结构比较简陋，稳定性不高，而且劳动强度大，出错率高。

本发明的有益效果：结构简单，使用方便，自动化程度高，能够精准定量选取螺栓，减少生产过程资源浪费，降低生产成本。本发明螺栓定量取料机改变了现有模式，采用电驱动，光电感应计数，零配件通用可更换，小巧轻量，取料端等人工操作部位更加符合人机工程要求。大大提高了产品的通用性，高效性，稳定性和简易便捷程度。整体采用铝型材制作框架，更加轻量化，更加美观，plc控制，更加稳定精确，光电感应开关和计数器配合计数，计数效率高，计数准确，精度高，大量人性化设计，操作简单，使用方便，大大提高工作效率，各种保护装置，安全性更高，取料转盘可更换，电机可调速，可随意改变计数数量，通用性更高，可以满足绝大多数不同条件的使用需求。通过本发明的使用，以海尔装配车间，一个车间每年省下浪费的螺栓费用20-30万之间。

附图说明：

图1为本发明的正视方向的结构示意图。

图2为本发明的后视方向的结构示意图。

附图标识：

1、取料盒托板2、取料盒3、计数器调节表盘4、光电感应开关

5、出料口通道6、传动轴7、取料转盘8、磁铁

9、刮板10、搅动棒11、框架12、储料盒

13、电源装置1415、变压器16、废料收集抽屉

17、行程开关18、电源接口19、同步带轮20、电机

21、调速器22、同步带23、轴承座24、计数器

具体实施方式：

如图1-图2所示：图1为本发明的正视方向的结构示意图。图2为本发明的后视方向的结构示意图。螺栓定量取料机，包括框架11，框架11底部固定连接有铝板，框架11上设置有电源装置13、中央处理系统、动力系统、计数装置、存料系统和取料系统，其中，存料系统包括带有斜面的储料盒12，取料转盘7和搅动棒10，储料盒12上侧边缘与框架固定连接。取料转盘7接近边缘位置设置有若干磁铁孔，磁铁孔内嵌有磁铁8。动力系统包括电机20，调速器21，同步带轮19，同步带22，轴承座23和传动轴6；传动轴6贯穿于转盘7，轴承座23固定装配在框架11上，传动轴6的一端固定连接有搅拌棒10，传动轴6的另一端与轴承座轴连接且此段传动轴6上设置有同步带轮19；电机20、调速器21、电源装置13设置在铝板上，电机20输出轴上装有同步带轮19，两个同步带轮21之间通过同步带22连接，调速器21用于调节电机20的转速，取料转盘7下方放置有一个废料收集抽屉16。取料系统包括取料盒2，取料盒托板1，出料口通道5和刮板9；框架11分为高低两个部分，框架11的高低衔接位置的一侧设置有取料盒2，取料盒2的上方设置有出料口通道5，取料盒2的下端活动连接有取料盒托板1，出料口通道5与框架11端面固定连接且与框架端面存在30-60度的夹角，出料口通道5与取料转盘7的表面相接，框架11的高低衔接位置的另一侧固定设置有刮板9。取料盒2与框架端面通过弹簧或弹性金属片连接，取料盒2被施力向下按压，在取料盒2内弹簧滑出后，取料盒2能够自动复位；刮板9呈弧形，刮板9沿着取料转盘7的辊面向上弯曲延伸，刮板9与取料转盘7的辊面之间存在间隙且此间隙可调。计数装置包括计数器24、计数器调节表盘3和光电感应开关4，框架11的高低衔接位置处固定设置有所计数器24，计数器上设置有计数器调节表盘3和光电感应开关4，光电感应开关4的对面位置为出料口通道5，出料口通道5的截面为l状。中央处理系统主包括plc控制器14，计数装置和行程开关17，行程开关17装配于取料盒2的底面，光电感应开关4和行程开关17将接收到的信号反馈给plc控制器，计数器调节表盘3用于调节预设在plc控制器中关于计数器的参数。电源装置13包括电源接口18，漏电保护器，变压器15，稳压器；外部电流通过稳压器，漏电保护器直接供给plc控制器14，再通过变压器15变压后供给电机20，plc控制器14与计数器24，光电感应开关4和行程开关17电控连接，电源接口18上设置有开关。

(取料转盘的辊面很窄，螺栓具有长度，常常长于辊面宽度，所以在碰到与取料转盘侧面相接的出料口通道，被挡下而顺着出料口通道滑落至取料盒。)所以，针对小的螺丝设定的优选方案，出料口通道可以设置有延伸出来的豁口，且豁口延伸至取料转盘的辊面位置，以此方案来挡落小于辊面宽度的螺丝。

螺栓定量取料机的使用方法，包括如下步骤：打开开关，电机通电，电机顶端的同步带轮与传动轴上的同步带轮通过同步带传动，电机带动传动轴转动，轴承座固定在框架上，传动轴转动，带动被传动轴传动的取料转盘和搅动棒一起转动；

搅动棒通过随传动轴转动，不断对取料盒里的零件搅拌，保证取料转盘可以顺利将螺栓拾起；

取料转盘边缘有多个磁铁孔，里面装有大磁力永久性的磁铁，随取料转盘的转动，当磁铁经过螺栓时，将螺栓吸住，带往出料口通道；

框架一侧装有一块刮板，用于防止搅动棒搅动螺栓时防止螺栓掉出，也用于对取料转盘上一个磁铁口吸起两个及以上的螺栓时，将多余螺栓刮下，保证每次一个磁铁只能吸起不大于一个的螺栓；

当螺栓随取料装盘转动，经过出料口通道时，在出料口通道的阻挡作用下，螺栓与磁铁分离，顺着出料口通道滑下，掉入到取料盒中；

出料口通道的一侧框架的型材壁内装有一个光电感应开关，每有一个螺栓通过光电感应开关时，光电感应开关会将感应到的信号反馈给计数器，计数器统计收到的信号次数，当次数达到预设的目标次数后，计数器生成停止信号通知给plc控制器，plc控制器收到计数器传来的信号，切断电机电源，电机停转取料转盘停止工作；光电传感器接收到的信号先经过plc处理，将其中的错误信号处理，提取其中的有效信号，将有效型号输送给计数器，保证计数的准确性；

待工人将取料盒中的螺栓取走后，触发取料盒下方的行程开关，使plc控制器，计数器重置，待经过预设秒数的延迟后。例如：待5秒延迟后(延迟时间可通过plc调整)，plc接通电机电源，电机恢复工作，再次运行上述工作过程。

plc控制器接通电机电源，电机恢复工作，再次运行上述工作过程。

另外，螺栓定量取料机在取用其他金属零部件上的应用，也应在本专利的保护范围之内。(若吸取其他品类的螺栓、或螺丝、或其他金属部件，可以通过嵌入不同磁力大小的磁铁，调节受到待选取金属部件的磁力和机械力(离心力)的作用，并调节刮板与取料转盘之间的间隙来实现)。

本发明为了提高螺栓取料效率，准确取到所需数量的螺栓，主要解决螺栓计数和自动拾料等方面的问题。采用以下技术方案：螺栓定量取料机可分为几大部分：包括框架，电源，中央处理系统，动力系统，计数装置，存料系统和取料系统及。机器的框架主体采用不同规格的欧标铝型材制作，槽内用平封条封住，型材之间用弹性扣件链接，框架的空挡部分用铝塑板封住，地面安有一块铝板，充当部分零件的安装底座。电源装置采用锂电池供电和插电两种方式，以插电为例，包括开关，电源接口，漏电保护器，变压器，稳压器组成，电流通过稳压器，漏电保护器直接供给plc控制器部分，再通过变压器变压后供给调速电机，plc控制器与计数器，光电感应开关和行程开关链接，为其提供电力。中央处理系统主要包括plc控制器，计数器，光电感应开关，行程开关等零部件组成，光电感应开关和行程开关将接受到的信号反馈给plc控制器控制器，经过plc控制器中已经编辑好的运行程序运算，通过控制电机运行停止控制机器的工作过程。通过修改计数器参数可更改系统的运行参数，做到可任意调节所需螺栓的数量。动力系统包括一台调速电机，调速器，同步带轮，同步带和传动轴及部分组成。调速器可控制电机转速，电机输出轴与传动轴一端装有同步带轮，两个带轮之间用一根同步带连接，实现动力传输，传动轴另一端装有取料转盘，将动力传输到转盘上实现取料功能。计数装置包括一个计数器和光电感应开关，光电感应开关将接受到的信号通过计数器判断，将计数情况反馈给plc，实现计数过程。存料系统主要由一个半桶状斜面料盒，一个可更换的取料转盘和一根搅动棒组成，螺栓存放在料盒内，搅动棒进行搅动，防止螺栓相互之间卡死，取料转盘无法拾起螺栓。取料转盘接近边缘位置有磁铁孔，孔内装有永久性磁铁，通过磁铁将螺栓吸住，送到取料口，进入取料盒内。取料系统的取料转盘下部装有一个废料收集抽屉，可以收集取料转盘与取料盒之间的缝隙中掉落的铁屑，残渣等，防止对机器造成损害。另外取料盒下部加了一个托板，更加方便取料，并用弹簧将取料盒进行复位。取料盒对面安装有一块刮板，可以避免多余取料，影响计数精度。

比较实验：

以本发明为a组，以背景技术的cn106862890a为b组，同时储料5公斤同种类螺栓，同时设定选取4个螺栓的操作，比较列表如下：

综上：结构简单，使用方便，自动化程度高，能够精准定量选取螺栓，减少生产过程资源浪费，降低生产成本。本发明螺栓定量取料机改变了现有模式，采用电驱动，光电感应计数，零配件通用可更换，小巧轻量，取料端等人工操作部位更加符合人机工程要求。大大提高了产品的通用性，高效性，稳定性和简易便捷程度。整体采用铝型材制作框架，更加轻量化，更加美观，plc控制，更加稳定精确，光电感应开关和计数器配合计数，计数效率高，计数准确，精度高，大量人性化设计，操作简单，使用方便，大大提高工作效率，各种保护装置，安全性更高，取料转盘可更换，电机可调速，可随意改变计数数量，通用性更高，可以满足绝大多数不同条件的使用需求。通过本发明的使用，以海尔装配车间，一个车间每年省下浪费的螺栓费用20-30万之间。