管件供料装置的制作方法

本实用新型涉及对管件尤其是消防管的外壁进行打磨作业时用于向机械手提供管件的供料装置。

背景技术：

管件尤其是铸造管件在制造过程中，外壁上不可避免的会有毛刺。对于消防管来说，生产使用量大，而且其现状特殊，具有较短的圆柱形大端和较长的锥形小端，圆柱形大端和锥形小端形成轴肩。

为了能够在节约人力物力的情况下清除毛刺，一般通过夹具夹紧管件，并且夹具安装在机械手上，当夹紧装置夹取管件后，采用机械手带动夹紧装置和管件移动到去毛刺装置处，通过机械手带动管件的移动和去毛刺刀具的转动，去毛刺刀具对管件的外表面进行切削去毛刺，去毛刺作业完成后，管件去毛刺处可能还不够光滑，然后再通过机械手带动管件移动到打磨装置处，通过磨削砂轮对管件进行打磨光滑，完成整个作业。

因为机械手的运动轨迹一般是设定好的，为了通过机械手带动的夹具能够可靠的夹取管件，所以需要把管件放置在确定的位置，且保持竖直状态。但申请人还未发现能够完成这种要求的管件供料装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够把无序的管件放置在确定的位置，且保持大端朝上小端朝下的竖直状态的管件供料装置。

本实用新型是管件供料装置，所述管件具有圆柱形大端和锥形小端，圆柱形大端和锥形小端形成轴肩，管件供料装置包括：

爬坡输送机，具有机架、倾斜设置机架上的在输送动力装置的带动下移动的输送链或输送带，用于将位于输送链或输送带低处的管件输送到高处；

物料传送装置，包括倾斜的导向槽，导向槽宽度大于管件轴肩处的小径，但小于轴肩处的大径；导向槽的高端位于输送链或输送带高处的下部前方，以使得从输送链或输送带高处落下的管件能够落入导向槽内，落入导向槽内的管件由于自重会自己翻转到大端朝上小端朝下的状态，且由于轴肩支撑在导向槽上部，管件沿导向槽向导向槽低端滑动；在导向槽的低端内部设置有用于阻挡下滑的管件的限位横梁。

这种管件供料装置能够把粗加工后的无序的管件输送至某确定位置，且保持大端朝上小端朝下的状态。具体地说，通过爬坡输送机把各个任意排列的无序的管件输送至高处，然后下落到导向槽内，由于导向槽宽度大于管件轴肩处的小径，但小于轴肩处的大径；加上管件上端轻下端重，落入到导向槽内的管件由于自重，会自动翻转到大端朝上小端朝下的状态，轴肩支撑在导向槽上部，这样管件就会按照这样的状态下滑至导向槽的低端的限位横梁处（即所述的确定位置）。

上述的管件供料装置，在导向槽内壁某处设置管件数量控制传感器，管件数量控制传感器的输出接控制输送动力装置的爬坡输送机控制器；当位于导向槽低端处的管件的数量至少为两个时，管件数量控制传感器向爬坡输送机控制器发出信号，爬坡输送机控制器控制输送动力装置停止动作。

管件数量控制传感器（如光电传感器等）能够控制在导向槽低端处的管件的数量，防止数量太多，当数量太多（但不少于两个）时，发出信号给爬坡输送机控制器，使得其停止动作。

上述的管件供料装置，输送链或输送带上设置一定等间距的凸台，凸台与凸台之间形成可以容纳一个管件的凹槽，且凸台高度大于管件最大外径的一半，但小于最大外径。

这样，每个管件可以沉入一个凹槽内，保证了管件一个一个的被输送链或输送带送至高处，有序落入导向槽内。

上述的管件供料装置，在输送链或输送带的中部上方设置有沿着输送链或输送带宽度方向延伸的限位绳，限位绳的两端固定在位于输送链或输送带的两侧的固定柱上，固定柱设置在机架上；限位绳到凹槽底面的距离为管件最大外径的1.1-1.7倍。

为了防止管件在凸台上而未落入凹槽内，或者为了防止在相邻两个凹槽内的管件之间上部有管件，设置了限位绳，随着输送链或输送带的上升，限位绳能够阻止在凸台上而未落入凹槽内的管件的上升，也能够阻止在相邻两个凹槽内的管件之间上部的管件的上升，把这种未落入凹槽内的管件向下拨动，使得它们能够正常落入凹槽内，可靠保证了每一个管件都在一个凹槽内而随着输送链或输送带上升。在输送链或输送带的两侧具有设置在机架上的挡板，防止管件落到挡板外部。

上述的管件供料装置，在导向槽的高端两侧设置向上延伸的、用于对从输送链或者输送带上落下的管件起到导向作用的管件导板。管件导板有效防止落下的管件落到导向槽外部。

上述的管件供料装置，在导向槽的上部设置姿态调整器，姿态调整器包括固定在导向槽两侧壁上部的姿态调整器侧壁；两姿态调整器侧壁以导向槽的轴线对称，姿态调整器侧壁之间的距离略大于管件的最大外径。当导向槽内的管件有歪斜时，通过姿态调整器后，管件轴线基本呈竖直状态，且位于导向槽的轴线上。

本实用新型同时还提供一种作业效率高、打磨效果好、能够自动化作业、节省人力物力的管件打磨流水线，它适用于对一端大一端小的管件尤其是消防管的打磨作业。

本实用新型所述的管件打磨流水线，它包括：

上述的管件供料装置，用于将管件输送至某确定位置，且保持大端朝上小端朝下的状态；

夹具，用于物料的夹取和释放，其下部能够伸入到管件内对管件夹紧；

机械手，用于带动被夹具夹取的管件运动，夹具固定在机械手末端；

去毛刺装置，包括在去毛刺动力装置带动下转动的去毛刺刀具，用于去除管件外壁上的毛刺；

打磨装置，包括在打磨动力装置带动下转动的磨削砂轮，用于磨削管件外壁上去除毛刺的部位。

管件打磨流水线的有益效果：采用机械手作业，通过安装在机械手上的夹具先应当到确定位置处，通过夹具夹取管件，然后再通过机械手带动夹具和管件移动到去毛刺装置处，通过机械手带动管件的移动和去毛刺刀具的转动，去毛刺刀具对管件的外表面进行切削去毛刺，去毛刺作业完成后，管件去毛刺处可能还不够光滑，然后再通过机械手带动管件移动到打磨装置处，通过磨削砂轮对管件进行打磨光滑，完成整个作业。本实用新型能够减轻人力投入，省去了人工投入，作业效率高。

作为改进，上述的管件打磨流水线，在所述确定位置处设置检测有无管件的管件有无传感器，传感器的输出接控制机械手动作的机械手控制器。

通过管件有无传感器（如光电开关等传感器）检测确定位置处有无管件，若有管件，再通过机械手控制器控制机械手再进行夹取管件等动作，进一步提高了自动化程度。

上述的管件打磨流水线，它还包括：

相机识别系统，包括相机，用于识别管件的加工部位；相机的输出接控制机械手动作的机械手控制器；相机位于所述确定位置处上部一侧。

当夹具夹取管件后，通过相机对管件拍摄，并送至机械手控制器进行识别，判断加工部位（一般是在管件母线上的合模处）是否在设定位置，若不是，通过机械手带动管件绕管件的轴线转动，直到需要加工部位转动设定位置。然后再控制机械手进行后续的移动等作业。这样操作的优点是，机械手后续作业路径（移动轨迹）可以统一，简化了后续操作，可靠实现自动化作业。

上述的管件打磨流水线，所述夹具包括夹紧动力机构和能够伸入管件内腔的夹具体，在夹具体的周向均布有三个夹紧爪；夹紧爪呈三角形，具有内角部、外角部和下角部；夹紧爪在径向方向可相对于夹具体转动地设置在夹具体上，夹具体的中心部设置可以上下移动的圆心盘；圆心盘与带动其上下移动的夹紧动力机构相连；圆心盘的周向设置环槽，内角部伸入环槽内；当圆心盘向下移动，内角部在环槽的作用下下移，夹紧爪转动，下角部向外向上移动而与管件的内壁接触，从而夹紧管件；反之，当圆心盘向上移动，则下角部向内向下移动，松开管件。

在使用时，圆心圈在夹具动力机构的带动下上下运动时，推动与之相连的三角形夹紧爪的内角部摆动，由于夹紧爪的中心摆动地设置在夹具体上，当三角形夹紧爪一端的内角部被圆心圈压下或抬起时，下角部会沿夹具体的径向被推出或压回，从而实现对位于夹具体周边的管件的夹紧或脱离。三个夹紧爪呈对称圆周结构，内部构造简单，对心性能好，即使一个夹紧爪的下角部与管件内壁之间出现毛刺，也可使三个下角部与管件之间的夹紧面仍在同一平面上，保证管件在夹紧时不会产生倾斜，避免出现物料打磨不均匀现象。物料从夹具脱离时，夹具末端弹簧膨胀，物料在弹簧力的作用下快速与夹具分离，避免出现物料卡死现象。

上述的管件打磨流水线，顶针上下滑动地设置在夹具体下端，在顶针与夹具体之间设置有常态时使得顶针向下远离夹具体下端的弹性元件。

夹具夹取物料时，夹具体伸入管件内腔，由于管件呈上粗下细锥形结构，一定行程之后，管件内壁与夹具下部的顶针接触配合后顶针无法移动，随着夹具体相对于管件的继续下移，顶针与夹具体之间距离缩短，弹性元件被压缩，存储一定的弹性势能。然后，圆心圈在夹具动力机构的带动下向下移动，圆心圈的下移推动与之相连的三角形夹紧爪的摆动，当夹紧爪与圆心圈相连的内角部端被压下时，下角部被顶出与管件内壁压紧，实现物料的夹紧。管件加工完成之后，圆心圈在夹具动力机构的带动下向上移动，与圆心圈相连的内角部端抬起，夹紧爪反向转动，物料夹紧的下脚部向下向内复位退回，管件被放松，在重力的作用下下落。同时，之前被压缩的弹性元件储存的弹性势能释放，顶针受到弹性元件向下的作用力推动管件下移，管件在双重力作用下快速与夹具分离，可有效解决管件从夹具上脱离时的卡死现象，提高工作效率。

上述的管件打磨流水线，当夹具体向下伸入管件内，管件内壁与顶针接触，随着夹具体的继续下移，顶针与夹具体之间距离缩短后，弹性元件被压缩，在圆心盘还未下移时，外角部与管件上端面处于接触状态。

这样，就可以对夹具体伸入管件内的距离进行限定。具体地说，当夹具体向下伸入管件内，管件内壁与顶针接触后，随着夹具体继续下移，弹性元件被压缩，此时由于圆心盘还没有下移，夹紧爪没有转动，其外角部位于管件上端面上方，当夹具体再下移时，夹紧爪的外角部会与管件的上端面接触，阻止了夹具体相对于管件的继续下移。

附图说明

图1管件自动打磨流水线示意图；

图2是去掉一个机械手、一个去毛刺装置、一个打磨装置后流水线示意图；

图3是爬坡输送机示意图；

图4是物料传送装置示意图；

图5是物料传送装置另一个示意图；

图6是夹具在夹取管件前的示意图；

图7是图6中的局部放大图；

图8是夹具在夹取管件时的示意图；

图9是图8中的局部放大图；

图10是夹具外形图；

图11是图10的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作具体说明。

参见图1所示的对消防管等上大下小的管件进行自动打磨的流水线，包括由爬坡输送机1和物料传送装置2组成的管件供料装置，夹具3，两个机械手4，两个去毛刺装置5，两个打磨装置6，两个罩壳7，相机识别系统8，管件有无传感器9，管件数量控制传感器10等。

需要打磨的消防管100包括较短的圆柱形大端101和较长的锥形小端102，圆柱形大端和锥形小端形成轴肩103。轴肩处的大径即是圆柱形大端101的直径，也是消防管的最大外径。

管件供料装置，用于将管件输送至导向槽低端上的确定位置，且保持大端朝上小端朝下的状态；包括由爬坡输送机1和物料传送装置2。

爬坡输送机1，具有机架11、倾斜设置机架上的在输送动力装置的带动下移动的输送链12，用于将位于输送链低处的管件输送到高处。输送链上设置一定等间距的凸台13，凸台与凸台之间形成可以容纳一个管件的凹槽14，凹槽的宽度略大于管件的最大直径，且凸台高度约为管件最大外径的0.8倍。

在输送链的两侧具有设置在机架上的挡板15。在输送链的中部上方设置有沿着输送链宽度方向延伸的限位绳16，限位绳的两端固定在位于输送链的两侧的固定柱17上，固定柱设置在机架上；限位绳到凹槽底面的距离为管件最大外径的1.5倍。

物料传送装置2，包括倾斜的导向槽21，导向槽21由固定在两个相对的导向槽板22、23上部的导向板24、25组成，形成的导向槽宽度大于管件轴肩处的小径，但小于轴肩处的大径。在导向板的高端侧部设置向上延伸的、用于对从输送链上落下的管件起到导向作用的管件导板26、27。管件导板26、27位于输送链高处的下部前方，管件导板26与输送链的链板顶端弧面呈相切状态，以使得从输送链高处落下的管件能够落入导向槽内。

姿态调整器28包括固定在导向板24、25上部的姿态调整器侧壁282、283，连接在两姿态调整器侧壁之间的顶壁281；两姿态调整器侧壁以导向槽的轴线对称，姿态调整器侧壁之间的距离略大于管件的最大外径。

落入导向槽内的管件由于自重会自己翻转到大端朝上小端朝下的状态，且由于轴肩支撑在导向板上，管件沿导向槽向导向槽低端滑动。在滑动过程中，通过姿态调整器28的两侧壁对管件导向，管件轴线基本垂直，其与导向槽轴线共面。管件直到下滑到与限位横梁29接触为止。阻挡下滑的管件的限位横梁29设置在导向槽的低端内部。

管件供料装置实现了管件物料的自动供给，该装置允许管件物料呈不规则状态落入爬坡输送机，并保证物料在供给过程中按既定轨道运动，避免给料过程中管件物料出现随意翻滚、甩出运动轨道、现象。

输送链与水平面夹角40°左右，周围安装挡板，链板上设置一定数量的等间距的凸台，且凸台高度大于物料半径，凸台与凸台之间形成凹槽，用于物料的规则放置。物料可呈不规则状态落入输送链，物料不一定落入凹槽内，由于链板与水平面的夹角，在摩擦力作用下，呈不规则状态的物料随链板向上移动。运动一定行程之后，在限位绳的作用下，未在凹槽内的物料由于受到限位绳的阻挡作用，沿链板向下翻滚，下面的物料受到翻滚而下的物料的作用，并且不规则状态物料在运动中同时受到凸台作用，一定的管件物料落入凹槽内，通过限位绳，继续向上运动，完成下一步的传送。

本爬坡输送机1允许管件物料呈不规则状态落入爬坡输送机，限位绳具有自动调整物料角度功能，保证不规则状态物料最终规则地落入凹槽内，进而完成下一步工作。

导向槽结构的导向平面与水平面夹角45°，使管件物料在重力作用下向下滑动。导向槽顶端安装管件导板26、27，管件导板26与输送链的链板顶端弧面呈相切状态，管件导板27高度足够大。当物料运动到输送链链板顶端之后，由于管件导板26与链板顶端弧面相切，同时在管件导板27的阻挡作用下，可保证物料顺利落入导向槽内，而不是甩出运动轨道。导向槽上设置姿态调整器，物料落入导向槽不一定完全呈竖直向下状态，此时物料受到姿态调整器作用后，调整其下落角度，在导向槽内呈竖直放置状态。姿态调整器的顶壁高度略高于物料，既保证物料顺利通过姿态调整器，又避免物料在导向槽内发生倾斜晃动，保证物料在导向槽内呈平直状态向下滑动。导向槽末端安装限位横梁，对物料起限位作用，使物料水平放置在规定位置，保证夹具准确平稳夹起物料。限位横梁上套一橡胶圈，以缓冲物料冲击力，保证物料位置精度。

物料传送装置2能够保证管状物料在导向槽内平稳向下滑动，避免物料出现甩出运动轨道或在导向槽内产生倾斜滑动现象。保证物料最终的位置精度，确保夹具平稳准确夹起物料。

夹具3用于物料的夹取和释放，包括上部的气缸（夹紧动力机构）31和能够伸入管件内腔的夹具体32，

气缸的壳体下部与夹具体上端固定相连。在夹具体上部的周向均布有三个夹紧爪33；夹紧爪呈三角形，具有内角部331、外角部333和下角部332；夹紧爪的中心部穿过一个垂直于径向方向的销轴34，夹紧爪可绕销轴在径向方向可相对于夹具体摆动。夹具体的中心部设置可以上下移动的圆心盘35；圆心盘上端与带动其上下移动的气缸的活塞杆311相连；圆心盘的周向设置环槽351，内角部伸入环槽内；当圆心盘在气缸活塞杆带动下向下移动，内角部在环槽的作用下下移，夹紧爪摆动，下角部332向外向上移动而与管件大端的内壁接触，从而夹紧管件；反之，当圆心盘向上移动，则下角部向内向下移动，松开管件。

顶针36上下滑动地设置在固定在夹具体下端的导杆37，在顶针与夹具体或导杆之间设置有常态时使得顶针向下远离夹具体下端的弹簧38。

当夹具体向下伸入管件内，管件下端内壁与顶针接触，然后夹具体的继续下移一定距离，则夹具体与顶针之间就缩短相应的距离，弹簧被压缩，外角部333与管件上端面处于接触状态（在圆心盘还未下移时）。

夹具夹取物料时，夹具体伸入管件物料内部，由于物料呈上粗下细锥形结构，一定行程之后，物料内壁与夹具体底端顶针接触，随着夹具体在机械手的带动下继续下移，弹簧被压缩，存储一定的弹性势能。此时气缸进气管进气，气缸活塞杆向下伸出，推动与之相连的圆心圈向下移动，此时气缸呈工进状态。圆心圈的下移推动与之相连的三角形夹紧爪的摆动，夹紧爪中心孔与一销轴连接，当夹紧爪与圆心圈相连端即内角部被压下时，下角部被顶出与物料内壁压紧，此时气缸呈锁死状态，实现物料的夹紧。夹具体圆周分布三个相同的夹紧爪，夹紧爪之间呈120°角分布，即使一夹紧爪与物料夹紧面之间出现毛刺，也可使三夹紧面仍在同一平面上，保证物料的夹紧不会产生倾斜，避免出现物料打磨不均匀现象；物料加工完成之后，气缸排气管排气，活塞杆退回，圆心圈上移，此时气缸呈快退状态。圆心圈的上移使夹紧爪与之相连端即内角部抬起，从而夹紧爪与物料的夹紧端即下角部复位退回，物料被放松，在重力的作用下下落。同时，弹簧储存的弹性势能释放，物料受到向下的弹簧力作用，物料在双重力作用下快速与夹具分离，提高了工作效率。

机械手4，用于带动被夹具夹取的管件运动，气缸的壳体上端固定在机械手末端。

属于现有技术的去毛刺装置5，包括在去毛刺动力装置带动下转动的去毛刺刀具51，用于去除管件外壁上的毛刺；

属于现有技术的打磨装置6，包括在打磨动力装置带动下转动的磨削砂轮61，用于磨削管件外壁上去除毛刺的部位。

罩壳7围绕去毛刺装置5和打磨装置6，防止去毛刺装置5和打磨装置6在进行去毛刺作业和打磨作业时，细小的切屑向四周飞溅。

相机识别系统8，包括相机，用于识别管件的加工部位；相机的输出接控制机械手动作的机械手控制器；相机位于限位横梁29处上部一侧。

在靠近限位横梁的导向槽板内壁处设置检测有无管件的管件有无传感器9，传感器的输出接控制机械手动作的机械手控制器。

在导向槽板内壁某处设置管件数量控制传感器10，管件数量控制传感器的输出接控制输送动力装置的爬坡输送机控制器；当位于导向槽低端处的管件的数量为两个时，管件数量控制传感器向爬坡输送机控制器发出信号，爬坡输送机控制器控制输送动力装置停止动作。

管件物料经爬坡输送机1输送进入物料传送装置2，最终在物料传送装置2导向槽末端限位横梁的作用下规则排列在导向槽末端。导向槽末端内表面安装两个传感器，管件数量控制传感器10用于控制爬坡输送机的启停，管件有无传感器9用于控制机械手的运动。当管件数量控制传感器10检测到导向槽末端超过两个管件存在时，爬坡输送机控制器接收管件数量控制传感器10发出的停止运动信号；当管件数量控制传感器10检测到导向槽末端少于两个物料存在时，爬坡输送机控制器接收启动信号。保证机械手运动到导向槽位置时总有物料可以夹取，但导向槽内又不会存储过多的物料。当管件有无传感器9检测到导向槽末端有物料存在时，机械手运动到导向槽位置，待机械手到特定位置时，准备通过夹具夹取管件。当管件有无传感器9检测到导向槽末端没有物料存在时，机械手无动作。

当机械手带动夹具伸入位于限位横梁29处的管件，然后夹具夹取管件，机械手即带动管件垂直上升脱离导向槽。然后相机对管件拍照，判断管件需要加工的部位，若加工部位未在设定位置，即控制机械手的末端关节带动夹具、管件绕管件的轴线转动，然后再拍照判断加工部位是否在设定位置，直到加工部位在设定位置为止。

然后机械手即可带动夹具和管件按设定轨迹运动，具体地说，管件先移动到去毛刺刀具处，通过带动管件相对于去毛刺刀具的运动，完成对管件外壁上的毛刺去除任务；接着机械手带动管件移动到磨削砂轮处，通过带动管件相对于磨削砂轮的运动，进一步加工去毛刺表面，以提高加工质量；之后机械手带动管件到收集管件的落料框（未示出）上方进行卸料；卸料时，气缸动作，带动活塞杆上移，夹紧爪反向摆动，下角部向下向内移动，松开管件；同时弹簧通过顶针推动管件下落，管件在自重和弹簧的弹力作用下快速落入落料框，完成管件的打磨作业。两个机械手同时动作，交替进行对物料的抓取、加工、释放，大大提供了工作效率。