一种磨床送料机构及其控制方法与流程

本发明涉及研磨、刨光加工技术领域，特别是一种磨床送料机构及其控制方法。

背景技术：

为保证片状或柱状零件的端面光洁度和公差要求，通常对其在磨床上进行研磨或抛光加工。若采用通用夹具或电磁吸盘装夹该类零件会存在装夹不方便、无法保证端面加工要求和加工效率不高等缺陷。

为了解决这些问题，有很多相关文献相继被公开。如CN 101450454A公开一种薄片零件的连续双面研磨方法及装置，CN 201168901Y公开一种磨床连续送料装置，以及CN 204123224 U公开一种磨床自动式送料盘，它们均是通过在送料盘上开设许多相同的料孔，使得片状或柱状零件落入料孔中，再经连续旋转的送料盘将片状或柱状零件送入磨床的两个平行的砂轮之间，让砂轮对片状或柱状零件的两个端面进行研磨或抛光，从而使得片状或柱状零件满足快速方便的装夹，具有较好的平面度、平行度以及较高的加工效率。但是，这三个文献所采用的送料盘上料孔形状和大小一样，可同时放置的片状或柱状零件种类较少，很难满足工业机器人柔性生产线多样化生产要求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种能够满足生产线多样化的产品加工要求，加工和定位准确性高的磨床送料机构及其控制方法。

本发明的技术方案是：

本发明之一种磨床送料机构，包括加装在磨床前的送料机构和控制系统，所述送料机构上设有送料圆盘，所述送料圆盘固定在通过其中心孔的主轴上，所述主轴由电机驱动；所述送料圆盘的一侧设于两个平行砂轮之间；所述送料机构的上方设有夹持机构；在所述送料圆盘上沿周向均匀分布有多个大小和形状不一的料孔；所述控制系统包括：

上位机模块，用于接收用户定制的产品信息并存储，并将产品信息发送给下位机模块；

下位机模块，用于解析出产品的料孔编号，并将料孔编号发送至控制器；

所述控制器，用于控制电机动作。

进一步，在所述送料圆盘下且紧贴送料圆盘处设有送料基座，在所述送料基座上设有与所述送料圆盘上表面相对应且处于砂轮进口和出口端的第一活动压板、第二活动压板及其调节装置。

进一步，所述送料基座上设有与所述送料圆盘对应的下料装置，所述下料装置与传送机构相连。

进一步，所述送料圆盘的厚度小于加工零件的厚度。

进一步，所述料孔的外形轮廓尺寸大于加工零件的尺寸。

进一步，料孔的外形轮廓尺寸与加工零件的尺寸之差大于或等于0.5mm，优选为0.5-5mm。

进一步，所述控制器为数控系统中的嵌入式PLC或独立型PLC。

进一步，所述下位机模块主站模块、从站模块和分布式I/O模块；

所述主站模块，分别与所述控制器、分布式I/O模块和从站模块通讯，用于接收并分析上位机模块发送的指令，并将指令进行解析，发送到控制器、分布式I/O模块或从站模块；

所述从站模块，用于与生产线其它设备相同系列的控制器连接，并与主站模块进行通信；

所述分布式I/O模块，用于控制生产线上距离主控箱较远的执行元件，以及控制与下位机进行CC-LINK 通讯的设备。

进一步，所述下位机模块通过RS485通讯模块与控制器进行通信，控制器支持Modbus 协议，RS485通讯模块负责与支持Modbus 协议的控制器进行通信，传递数据。

进一步，所述电机经蜗轮蜗杆减速后驱动所述主轴。

本发明之一种根据前述磨床送料机构的控制方法，包括以下步骤：

A．对各料孔进行编号，并定义起始料孔编号所对应的角度，其它料孔所对应的角度则根据起始料孔的角度相应计算得出；

B.由上位机模块接收用户定制的产品信息并存储，并将产品信息发送给下位机模块；

C.由下位机模块解析出产品的料孔编号，并将料孔编号发送到控制器；

D.由控制器控制电机启动，将与产品一致的料孔旋转至上料角度处，并将放料信息发送给下位机模块；

E.下位机模块从控制器获得放料信息后通知夹持机构将加工零件送入送料圆盘的料孔内；

F.再次启动电机，将加工零件送入两个平行砂轮之间进行零件两个端面的研磨或抛光；

G.加工结束后，各料孔回归初始位置处。

进一步，步骤D中还包括：电机启动后，由控制器实时检测与产品一致的料孔是否旋转至上料角度处，若是，则通知下位机模块继续下一步骤，若不是，则反复检测料孔的位置，直至对准。

进一步，步骤F中还包括：由控制器检测加工零件是否加工完成，若完成，则进入下一步骤，若未完成，则返回到步骤D重新根据料孔编号寻找与产品一致的料孔。

本发明的有益效果：

（1）一方面能够满足生产线多样化的产品加工要求，使得各种加工对象能够匹配到自身所需的料孔，并且可避免选用多台磨床分别对不同的加工零件进行磨削，大大节约成本，提高工作效率；另一方面，能够大大提高零件加工和定位的准确性，提高设备的加工精度。

（2）下位机模块采用分布式控制技术，是因为除了磨床送料机构以外还会存在其他一条龙服务的设备，为了满足柔性生产，需要采用分布式控制技术来提前进行规划和预判，本实施例通过主站模块接收上位机模块的不同指令，来判断是发送给控制器、分布式I/O模块还是从站模块，通过这种分布式控制技术，使得送料机构的信息流与其它设备分开传输，以及近距离设备与远距离设备分开传输，大大降低了系统的通信要求，提高了抗干扰能力，控制灵活，做好了对其它设备充分布置的准备。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示：一种磨床送料机构，包括加装在磨床前的送料机构1，送料机构1上设有送料圆盘2，在送料圆盘2上沿周向均匀分布有多个大小和形状不一的料孔3，在送料圆盘2下紧贴送料圆盘处设有送料基座，在送料基座上设有与送料圆盘2上表面相对应且处于砂轮7进口和出口端的第一活动压板6、第二活动压板8及其调节装置，送料基座上设有与送料圆盘2对应的下料装置，下料装置与传输带相连，送料圆盘固2固定在通过其中心孔的主轴4上，伺服电机经蜗轮蜗杆减速后驱动主轴4。

本实施例中，由于磨床的加工对象具有多种形状，所以不能现有送料机构一样采用同样的料孔，如统一采用圆形料孔，这种设计虽然便于自动化控制，简化程序设计，但是不能满足生产线多样化的产品加工要求。本实施例通过将料孔3设计为大小和形状不一的结构，并通过控制系统的调节使得各种加工对象能够匹配到自身所需的料孔3，从而进行磨削送料，通用性强，并且可避免选用多台磨床分别对不同的加工零件进行磨削，大大节约成本，提高工作效率。本实施例的料孔包括圆形、方形、多边形、十字架型、五角星型等。本实施例中将不同料孔之间的间距设计为沿送料圆盘周向均匀分布，即相邻角度要一致，这样可方便控制系统的设计，大大简化程序。

其中，送料圆盘2的厚度小于加工零件5的厚度，且加工零件5的上下端面均暴露在送料圆盘2的料孔3外；料孔3的外形轮廓尺寸大于加工零件5的尺寸，使得加工零件5在加工过程中一边在送料圆盘2的带动下以主轴4为中心旋转，同时在砂轮7的摩擦力作用下在料孔3中自由运动，防止加工零件5磨损。料孔3的外形轮廓尺寸与加工零件5的尺寸之差为0.5-5mm，若小于0.5mm，则不利于加工零件5在料孔3内作自由运动，从而降低加工零件5的使用寿命；若大于5mm，会使得加工零件5在加工过程中产生晃动，从而影响加工精度。

送料圆盘2将加工零件5平稳连续地送入上下两片砂轮7的有效磨削区域内进行精密磨削，第一活动压板6和第二活动压板8将磨削前和磨削后的加工零件5压在送料圆盘2内，使其不能在送料圆盘2上跳动，两个活动压板的调节装置可根据不同规格的加工零件5调整第一活动压板6和第二活动压板8的高度。

本实施例的控制系统具体包括上位机模块和下位机模块。其中，上位机模块用于接收用户定制的产品信息并存储，并将产品信息发送给下位机模块；下位机模块用于解析出产品的料孔编号，并将料孔编号发送至控制器；控制器用于控制伺服电机动作，本实施例的夹持机构为机械手。

本实施例的控制器为数控系统中的嵌入式PLC或独立型PLC。其中，嵌入式PLC具有控制灵活、方便、接线少等优点；而独立型PLC具有控制成本低、便于与上位机模块进行通讯等优点。

本实施例的下位机模块为工业可编程数控系统，主要包括主站模块、从站模块、分布式I/O模块。主站模块分别与控制器、分布式I/O模块和从站模块通讯，用于接收并分析上位机模块发送的指令，并将指令进行解析，发送到控制器、分布式I/O模块或从站模块；从站模块，用于与生产线其它设备相同系列的控制器连接，并与主站模块进行通信；分布式I/O模块，用于控制生产线上距离主控箱较远的执行元件，以及控制与下位机进行CC-LINK 通讯的设备。

本实施例之所以将下位机模块这样模块化布置，是因为除了磨床送料机构以外还会存在其他一条龙服务的设备，为了满足柔性生产，需要采用分布式控制技术来提前进行规划和预判，本实施例通过主站模块接收上位机模块的不同指令，来判断是发送给控制器、分布式I/O模块还是从站模块，通过这种分布式控制技术，使得送料机构的信息流与其它设备分开传输，以及近距离设备与远距离设备分开传输，大大降低了系统的通信要求，提高了抗干扰能力，控制灵活，做好了对其它设备充分布置的准备。

本实例中主机模块可以通过RS485接口，采用Modbus 协议与控制器进行通信，具有控制灵活、扩展性好、接线少等特点。

如图2所示：本实施例磨床送料机构的控制方法，具体包括以下步骤：

S100:对各料孔进行编号，并定义起始料孔编号所对应的角度，其它料孔所对应的角度则根据起始料孔的角度相应计算得出。

例如：本实施例的料孔包括圆形、正方形、长方形、八边形、十字架型和五角星型六种，由于料孔的形状不同，适用于不同的工件，因此要对上述六个料孔分别进行1、2、3、4、5、6的连续编号，以便于区分。其中，将圆形料孔设置为起始料孔，所对应工位的伺服轴旋转角度设置为0°，其中伺服轴旋转角度是指伺服驱动执行机构做旋转运动的时候，计算位置的一种方法，即通过旋转来进行分度，范围一般为0-360度。由于六个料孔均布设置，且相邻角度一致，起始料孔定义完毕后，其它料孔所对应的伺服角度可以相应计算得出；在上位机模块的人机界面上设置有六个料孔的选择区，使得用户可根据自己的需求选择相对应的料孔。

S200:由上位机模块接收用户定制的产品信息并存储，并将产品信息发送给下位机模块。

例如，当用户选择对十字架型零件进行加工时，上位机模块会自动保存该信息，并将用户所选择的该产品信息发送给下位机模块。具体是发送给下位机模块的主站模块。

S300:由下位机模块解析出产品的料孔编号，并将料孔编号发送到控制器。

例如，下位机模块的主站模块从上位机模块发送的产品信息中通过查表的方式获得加工对象所确定的料孔编号，解析出十字架型零件对于的料孔编号为5号，并转换为二进制编码通过RS485接口发送至控制器。

S400:由控制器控制伺服电机启动，将与产品一致的料孔旋转至上料角度处，并将放料信息发送给上位机模块。

例如，控制器获得该二进制编码后，启动伺服电机，伺服电机根据十字型料孔的伺服角度控制伺服电机的转数来定位十字型料孔的位置；伺服电机控制主轴带动送料圆盘旋转，待十字型料孔旋转到上料角度处时，伺服电机停止，控制器将该放料信息发送给主站模块，再由主站模块发送给上位机模块。

另外，伺服电机启动后，还需要由控制器实时检测十字型料孔是否旋转至上料角度处，若是，则通知主站模块继续下一步骤，若不是，则反复检测料孔的位置，直至旋转到上料角度处为止，若一直没有到上料角度处，则判定为设备出故障。此过程可大大提高料孔定位的准确性。

S500:上位机模块从控制器获得放料信息后通知机械手将加工零件送入送料圆盘的料孔内。

例如，上位机模块从控制器获得放料信息后，控制机械手将十字型零件准确送入送料圆盘的十字型料孔内。

S600:再次启动伺服电机，将加工零件送入两个平行砂轮之间进行零件两个端面的研磨或抛光。

在此过程中，还需要由控制器检测加工零件是否加工完成，若完成，则进入下一步骤，若未完成，则返回到步骤D重新根据料孔编号寻找与产品一致的料孔，此过程可防止控制器在通过查表的方式获得加工对象所确定的料孔编号时出现失误，通过检测加工零件是否加工完成来纠正料孔编号出现的失误状况，从而大大提高准确率。

S700:加工结束后，各料孔回归初始位置处。

例如：加工结束后，送料圆盘将十字型料孔和十字型零件逐次旋转出砂轮及第二活动压板，十字型零件受重力作用经下料装置落至传输带，而十字型料孔则回归初始位置处，以便于下次其它零件加工时程序不会发生紊乱。

通过本实施例的控制方法，一方面能够满足生产线多样化的产品加工要求，使得各种加工对象能够匹配到自身所需的料孔，并且可避免选用多台磨床分别对不同的加工零件进行磨削，大大节约成本，提高工作效率；另一方面，能够大大提高零件加工和定位的准确性，提高设备的加工精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。