CN102737624B - 琴片自动调频设备 - Google Patents
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Abstract
一种琴片自动调频设备，包含具PLC控制器的电气控制系统、和与电气控制系统电气连接的振动出料部分、转运磨削部分、产品放置部分及顶起检测部分。采用上述结构，振动出料使梳状琴片正面向上位于产品中转台，真空吸嘴吸取琴片放置在产品放置台，压紧气缸压紧琴片，顶起气缸上下拨动琴片梳齿使琴片发声，测试琴片梳齿固有频率，PLC控制器依据测试频率与设定频率的差别和设定工艺系数计算磨削工艺参数，安装在机械手上的磨削砂轮依据工艺参数磨削，从而达到设定频率。本设备利用各种传感器实时监控设备运行，利用触摸屏可视化设定、操作，实现设备自动化运行。从而采用自动化生产代替人工生产，提高产品质量和生产效率，减少金属粉尘对人体伤害，自动统计产量等。
Description
技术领域
本发明涉及一种调制琴片音频的自动化生产设备。
背景技术
八音琴片是音乐盒的发音元件，通过与表面冲出凸点的空心旋转鼓配合，可以发出不同频率的声音，产生动听的音乐。而制作该八音琴片及其它类似产品是按照一定程序激发琴片梳齿，使琴片梳齿振动产生的音频与其固有频率相同。因此，检测梳状琴片的梳齿固有频率是生产音乐盒的八音琴片或其他类似产品发音元件中的一个重要工序。
目前，梳状琴片多为冲压成型，一般精度不高，主要是因为构成琴片材料的成分、组织、晶粒大小、夹杂分布、硬度、韧性等方面因素的影响。要想一次成型并使每根琴片梳齿的固有频率满足设计要求非常的困难，必须重新检测，调制。在我国珠三角一带和浙江等地的玩具生产厂家多使用人工检测，依据主观感觉手工磨削，产品质量不高，生产效率低下，一个熟练操作工每天仅能完成约400片产量，而且磨削产生的金属粉尘对人体伤害较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中手工进行梳状琴片调频质量不高、效率低下、磨削产生的金属粉尘对人体伤害较大等的不足，提供一种琴片自动调频设备，可自动检测梳状琴片的梳齿频率，主要是依据工艺参数，磨削梳齿不同部位一定的厚度，使其满足设计要求的固有频率，从而，可减少人工成本及磨削产生的金属粉尘对人体的伤害，提高产品质量和生产效率。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种琴片自动调频设备，其包括电气控制系统，其特点是：还包括与该电气控制系统电气连接的振动出料部分、转运磨削部分、产品放置部分及顶起检测部分，其中：
该振动出料部分由圆振动盘、直振动盘、及振盘座组成，该圆振动盘和直振动盘装设于振盘座上，该圆振动盘上的钢轨与直振动盘上的钢轨契合连接，该圆振动盘的钢轨设有内槽，该直振动盘的钢轨设有与该圆振动盘的钢轨的内槽相对应的内槽；
该转运磨削部分由产品中转台、第一机械手、第二机械手、真空吸组件、及磨削组件组成，该产品中转台固定于底座上，且与上述直振动盘上的钢轨契合连接，该产品中转台的表面设有与直振动盘的钢轨的内槽相对应的内槽，该第一机械手的主体横向固定在电气控制箱的侧板上，该第一机械手上设有可左右移动的滑块，该第二机械手的主体垂直固定在第一机械手的滑块上，该第二机械手上设有可上下移动的滑块，该真空吸组件包括二真空吸嘴及真空发生器，该二真空吸嘴设于在该第二机械手的滑块上，且与该真空发生器连接，该真空发生器装设于电气控制箱中，该磨削组件包括电机及磨削砂轮，该电机和磨削砂轮设于该第二机械手的滑块上，且该电机通过皮带与磨削砂轮连接；
该产品放置部分由产品放置台、压紧气缸、及第三机械手组成，该第三机械手的主体固定在底座上，其上设有可前后移动的滑块，该产品放置台和压紧气缸固定在第三机械手的滑块上，且该压紧气缸设置于该产品放置台远离产品中转台的一侧，该压紧气缸的活塞杆端设有压紧板，当压紧气缸动作时，推动活塞杆使压紧板压紧放置在产品放置台上的待加工的梳状琴片的边缘使其固定；
该顶起检测部分由顶起气缸及音频检测块组成，该顶起气缸固定在底座上靠近产品放置台的位置，该音频检测块固定在顶起气缸的活塞杆上，且该音频检测块上沿梳状琴片放置方向固设有一倾斜的顶片。
上述真空吸组件还包括支架，该支架固定在该第二机械手的滑块上，该二真空吸嘴装设于该支架上。上述支架下端向外延伸有横板，该横板两端分别设有腰形孔，该二真空吸嘴的上端伸出腰形孔后通过定位螺母定位。
上述磨削组件还包括连接板，该连接板固定在支架上，该电机和磨削砂轮固定在该连接板上。
上述产品放置台远离于产品中转台的一侧设置有收料盒。
上述电气控制系统包括二对电磁传感器、二套光纤传感器、压力传感器、电磁阀、二振动盘控制器、音频信号处理块、四伺服电机驱动器、触摸屏及PLC控制器，该电磁传感器、压力传感器、光纤传感器、电磁阀、振动盘控制器、音频信号处理块、伺服电机驱动器及触摸屏分别与PLC控制器电气连接，该二对电磁传感器装设于该压紧气缸和顶起气缸上，该压力传感器装设于该真空发生器与真空吸嘴的连接管路上，该二套光纤传感器嵌设于该产品中转台和产品放置台内，该二个振动盘控制器分别与圆振动盘和直振动盘电气连接，该四个伺服电机驱动器分别与该第一、二、三机械手及磨削组件的电机电气连接，该触摸屏装设于电气控制箱上。
如此，本发明依据梳状琴片固有频率与物理性质(如材料密度、弹性模量,横截面积等)的关系，具体是与梳齿前后段厚度有关，采用上述结构，振动出料后，琴片正面向上位于产品中转台便于真空吸嘴吸取，真空吸嘴吸取琴片放置在产品放置台，压紧气缸压紧琴片边缘，顶起气缸上下拨动琴片梳齿使琴片发声，测试琴片梳齿的自由振动频率，即固有频率，程序依据与设定频率的差别和设定工艺系数计算工艺参数，机械手上安装的磨削砂轮在梳齿的前段或后段(测试频率与设定频率正负差别两种情况磨削位置不同)磨削依据频率差别和工艺系数计算出来的厚度，从而达到设定的频率。
本发明的有益效果是，自动化设备生产代替人工生产，提高产品质量，生产效率约120片/小时，减少金属粉尘对人体的伤害，自动统计产量有益生产管理等。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的实施例的总体构造图。
图2是图1中A的放大图。
图3是图2中B的放大图。
图4是本发明电气控制系统的结构框图。
图5是本发明的程序流程示意图。
具体实施方式
参见图1、图2、及图3，本发明为一种琴片自动调频设备，其包括振动出料部分、转运磨削部分、产品放置部分、顶起检测部分、及进行自动化控制的电气控制系统，其中：
该振动出料部分，可输送无序待加工的梳状琴片到规则状态以方便取料，其由圆振动盘1、直振动盘2、及振盘座3组成。该圆振动盘1和直振动盘2装设于振盘座3上，圆振动盘1和直振动盘2皆具有振动动能，为市购产品，对其结构在此不再赘述，总之，圆振动盘1可驱动琴片旋转移动，直振动盘2可驱动琴片直线移动；该圆振动盘1上的钢轨41与直振动盘2上的钢轨42契合连接，该钢轨41设有内槽(图中未示)，该钢轨42设有与该钢轨41的内槽相对应的内槽43，以使待加工(磨削和调频)的梳状琴片由圆振动盘1经钢轨41的内槽有序地传送至直振动盘2的钢轨42的内槽43，该钢轨41、42及内槽的宽度可根据待加工的梳状琴片的尺寸进行调整；
该转运磨削部分，起转运和磨削待加工的梳状琴片的作用，其由产品中转台6、第一机械手7、第二机械手8、真空吸组件9、及磨削组件10组成。该产品中转台6固定于底座5上，且与上述直振动盘2上的钢轨42契合连接，该产品中转台6的表面设有与钢轨42的内槽43相对应的内槽61；该第一机械手7的主体71横向固定在电气控制箱16的侧板161上，该第一机械手7上设有滑块72，该滑块72可以左右移动；该第二机械手8的主体81垂直固定在第一机械手的滑块72上，该第二机械手8上设有滑块82，该滑块82可以上下移动；该真空吸组件9包括二真空吸嘴91、真空发生器(图中未示)及支架92，该支架92固定在该第二机械手8的滑块82上，该支架92下端向外延伸有横板93，该横板93两端分别设有腰形孔94，该二真空吸嘴91的上端伸出腰形孔94后通过定位螺母95固定在腰形孔94中，并可通过定位螺母调节真空吸嘴91在腰形孔94中的横向位置，该二真空吸嘴91与该真空发生器通过气管(图中未示)连接，该真空发生器装设于电气控制箱16中；该磨削组件10包括电机101、磨削砂轮102及连接板103，该连接板103固定在支架92上，该电机101和磨削砂轮102固定在该连接板103上，且该电机101通过皮带(图中未示)与磨削砂轮102连接，以带动磨削砂轮102转动，磨削组件的电机和磨削砂轮可根据工艺选用不同型号；
该产品放置部分，起放置及固定待加工的梳状琴片的作用，由产品放置台11、压紧气缸12、及第三机械手13组成。该第三机械手13的主体131固定在底座5上，其上设有滑块132，该滑块132可以前后移动；该产品放置台11和压紧气缸12固定在第三机械手13的滑块132上，且该压紧气缸12设置于该产品放置台11远离产品中转台6的一侧，该压紧气缸12的活塞杆(图中未示)端设有压紧板121，当压紧气缸12动作时，会推动活塞杆使压紧板121压紧放置在产品放置台11上的待加工的梳状琴片的边缘使其固定，保证加工精确，同时，通过滑块132的移动以使待加工的梳状琴片可以相对磨削砂轮102移动，使磨削砂轮102精确磨削梳状琴片的不同梳齿到设定厚度；其中，第一、二、三机械手均为市购产品；
该顶起检测部分，起检测梳状琴片频率和顶起梳齿方便加工的作用，由顶起气缸14及音频检测块15组成。该顶起气缸14固定在底座5上靠近产品放置台11的位置，该音频检测块15固定在顶起气缸14的活塞杆(图中未示)上，且该音频检测块15上沿梳状琴片放置方向固设有一倾斜的顶片151，利用顶起气缸14的活塞杆的上升和下降，可使音频检测块15的顶片151触动待加工和加工后的梳状琴片发声，进行频率检测，同时，可利用顶起气缸14的活塞杆的上升顶起梳状琴片的梳齿以方便磨削砂轮磨削；
参见图4，该电气控制系统，包括二对电磁传感器、二套光纤传感器、压力传感器、电磁阀、二振动盘控制器、音频信号处理块、四个伺服电机驱动器、及PLC控制器，该些部件均未在图中标示。除电磁传感器和光纤传感器外，其他电气控制部件装设在底座5或电气控制箱16内。该电磁传感器、压力传感器、光纤传感器、电磁阀、振动盘控制器、音频信号处理块及伺服电机驱动器分别与PLC控制器电气连接。该二对电磁传感器分别装设于该压紧气缸12和顶起气缸14上，用于检测活塞处于气缸内的位置，将信号反馈给PLC控制器以确定气缸状态；该压力传感器装设于该真空发生器与真空吸嘴的连接管路上，用于检测真空吸取气路中的气压，若吸取异常则气压异常，压力传感器将异常信号反馈给PLC控制器；该电磁阀用作控制气路开关，从而控制真空发声器产生真空吸力和压紧、顶起气缸的活塞杆伸出；该二套光纤传感器分别嵌设于该产品中转台6和产品放置台11内，用于检测产品放置状态，将信号反馈给PLC控制器，从而判断产品是否放置好；该二振动盘控制器分别与圆振动盘1和直振动盘2电气连接，用于控制振动频率和幅度，从而控制产品输送情况；该四个伺服电机驱动器分别与该第一、二、三机械手7、8、13及磨削组件10的电机电气连接，用于精密控制该些机械手的运动方向、速度及停止和磨削电机的转向、速度和停止，该音频信号处理块对琴片发出的声音(音频信号)进行处理后发送到PLC控制器。
从而可利用各种传感器监测设备运行情况，利用PLC控制器控制电磁阀从而控制压紧气缸12、顶起气缸14和真空吸嘴91，利用PLC控制器控制振动盘控制器从而控制圆振动盘1和直振动盘2，利用PLC控制器控制伺服电机驱动器从而控制第一、二、三机械手7、8、13及磨削组件10的电机101，同时，该电气控制箱16上装设有触摸屏17，该触摸屏17与该PLC控制器电气连接，用于输入和显示工艺参数和设备情况，利用该触摸屏17进行人机界面可视化设定、操作，从而，利用PLC控制器实现设备自动化运行。
使用时，结合参见图5，圆振动盘1和直振动盘2自动输送正面向上的待加工的梳状琴片18到产品中转台6，产品中转台6上的光纤传感器监测到待加工的梳状琴片并且压紧气缸12上的电磁传感器监测到压紧气缸处于松开状态，则第二机械手的滑块82下降，下降到设定的位置则真空吸嘴91吸料，即其中一真空吸嘴吸取直振动盘2输送过来的待加工梳状琴片，另一真空吸嘴同时吸取产品放置台11上已调整好频率的梳状琴片；吸取料后，第二机械手的滑块82上升，第一机械手的滑块72右移运动到下料位置，第二机械手的滑块82下降，放料，即同时放置待加工的梳状琴片到产品放置台11和已调整好频率的梳状琴片到收料盒19，该收料盒19设置于产品放置台11远离于产品中转台6的一侧；放好料后，产品放置台11上的光纤传感器监测到待加工的梳状琴片，压紧气缸12的活塞杆伸出使压紧板121压紧放置在产品放置台11上的待加工的梳状琴片18；压紧到位后，则第二机械手13、第一机械手7、及第二机械手8的滑块同时运动到磨削第一根琴片梳齿位置；顶起气缸14的活塞杆顶起、下降，使音频检测块的顶片151接触、松开待加工的梳状琴片的第一根梳齿以测试第一根琴片梳齿的频率，该频率由音频信号处理块传至PLC控制器，不合要求的，则依据测试频率与设定频率差别和设定工艺系数计算磨削工艺参数，第二机械手8及第一机械手7的滑块根据工艺参数运动至设定位置，顶起气缸14的活塞杆上升，顶片151顶起该根梳齿，磨削组件的磨削砂轮磨削；顶起气缸18的活塞杆下降后，琴片梳齿因为弹性会振动发声，音频检测块15测试第一根琴片梳齿的频率，如果在设置的允许偏差内，则第三机械手13的滑动运动到磨削待加工的梳状琴片的第二根琴片梳齿位置，如果超出偏差，则继续根据工艺参数磨削，如果连续三次(或其他设定参数)磨削都不能满足要求，则报警提示修正工艺系数。同第一根琴片梳齿步骤调整第二根琴片梳齿，一直到调整好所有琴片梳齿，此时计数，已完成设定数量，则第三机械手13、第一机械手7运动到上料位置，然后压紧气缸12松开。然后重复上一流程。每完成一次设备自动计数并可显示在安装在电气控制箱16上的触摸屏17上。若有异常，如没有吸到产品、产品脱落设备自动报警和急停。
PLC控制器中计算磨削工艺参数方法：
设测试频率f，设定频率fn，
令Δfn＝f-fn
若Δfn>0，则磨削设定位置X1，磨削厚度dn，
dn＝k1*|Δfn|
其中k1为设定工艺系数。
若Δfn<0，则磨削设定位置X2，磨削厚度dn，
dn＝k2*|Δfn|
其中k2为设定工艺系数。
Claims (6)
1.一种琴片自动调频设备，其包括电气控制系统，其特征在于：还包括与该电气控制系统电气连接的振动出料部分、转运磨削部分、产品放置部分及顶起检测部分，其中：
该振动出料部分由圆振动盘(1)、直振动盘(2)、及振盘座(3)组成，该圆振动盘(1)和直振动盘(2)装设于振盘座(3)上，该圆振动盘(1)上的钢轨(41)与直振动盘(2)上的钢轨(42)契合连接，该圆振动盘(1)的钢轨(41)设有内槽，该直振动盘(2)的钢轨(42)设有与该圆振动盘(1)的钢轨(41)的内槽相对应的内槽(43)；
该转运磨削部分由产品中转台(6)、第一机械手(7)、第二机械手(8)、真空吸组件(9)、及磨削组件(10)组成，该产品中转台(6)固定于底座(5)上，且与上述直振动盘(2)上的钢轨(42)契合连接，该产品中转台(6)的表面设有与该直振动盘(2)的钢轨(42)的内槽(43)相对应的内槽(61)，该第一机械手(7)的主体(71)横向固定在电气控制箱(16)的侧板(161)上，该第一机械手(7)上设有可左右移动的滑块(72)，该第二机械手(8)的主体(81)垂直固定在第一机械手的滑块(72)上，该第二机械手(8)上设有可上下移动的滑块(82)，该真空吸组件(9)包括二真空吸嘴(91)及真空发生器，该二真空吸嘴(91)设于在该第二机械手(8)的滑块(82)上，且与该真空发生器连接，该真空发生器装设于电气控制箱(16)中，该磨削组件(10)包括电机(101)及磨削砂轮(102)，该电机(101)和磨削砂轮(102)设于该第二机械手(8)的滑块(82)上，且该电机(101)通过皮带与磨削砂轮(102)连接；
该产品放置部分由产品放置台(11)、压紧气缸(12)、及第三机械手(13)组成，该第三机械手(13)的主体(131)固定在底座(5)上，其上设有可前后移动的滑块(132)，该产品放置台(11)和压紧气缸(12)固定在第三机械手(13)的滑块(132)上，且该压紧气缸(12)设置于该产品放置台(11)远离产品中转台(6)的一侧，该压紧气缸(12)的活塞杆端设有压紧板(121)，当压紧气缸(12)动作时，推动活塞杆使压紧板(121)压紧放置在产品放置台(11)上的待加工的梳状琴片的边缘使其固定；
该顶起检测部分由顶起气缸(14)及音频检测块(15)组成，该顶起气缸(14)固定在底座(5)上靠近产品放置台(11)的位置，该音频检测块(15)固定在顶起气缸(14)的活塞杆上，且该音频检测块(15)上沿梳状琴片放置方向固设有一倾斜的顶片(151)。
2.如权利要求1所述的琴片自动调频设备，其特征在于：所述真空吸组件(9)还包括支架(92)，该支架(92)固定在该第二机械手(8)的滑块(82)上，该二真空吸嘴(91)装设于该支架(92)上。
3.如权利要求2所述的琴片自动调频设备，其特征在于：所述支架(92)下端向外延伸有横板(93)，该横板(93)两端分别设有腰形孔(94)，该二真空吸嘴(91)的上端伸出腰形孔(94)后通过定位螺母(95)定位。
4.如权利要求1所述的琴片自动调频设备，其特征在于：所述磨削组件(10)还包括连接板(103)，该连接板(103)固定在支架(92)上，该电机(101)和磨削砂轮(102)固定在该连接板(103)上。
5.如权利要求1所述的琴片自动调频设备，其特征在于：所述产品放置台(11)远离于产品中转台(6)的一侧设置有收料盒(19)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的琴片自动调频设备，其特征在于：所述电气控制系统包括二对电磁传感器、二套光纤传感器、压力传感器、电磁阀、二个振动盘控制器、音频信号处理块、四个伺服电机驱动器、触摸屏(17)及PLC控制器，该电磁传感器、压力传感器、光纤传感器、电磁阀、振动盘控制器、音频信号处理块、伺服电机驱动器及触摸屏(17)分别与PLC控制器电气连接，且该压紧气缸(12)和顶起气缸(14)上分别装设有一对电磁传感器，该压力传感器装设于该真空发生器与真空吸嘴(91)的连接管路上，该二套光纤传感器分别嵌设于该产品中转台(6)和产品放置台(11)内，该二个振动盘控制器分别与圆振动盘(1)和直振动盘(2)电气连接，该四个伺服电机驱动器分别与该第一、二、三机械手(7、8、13)及磨削组件(10)的电机(101)电气连接，该触摸屏(17)装设于电气控制箱(16)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140910 Termination date: 20150619 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |