CN103471542B - 全自动转子测量机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动转子测量机，尤其涉及一种可实现对汽车转向叶片泵的转子生产过程中同工位，同规格，不同组别的工件的厚度和槽宽的测量和分组，具有自动实现工件的测量、分组的功能。其包括机架、上料步进机构、上料步进式旋转料盘、上料棒、上料机械手、移料机构、旋转定位机构、槽宽测量机构、厚度测量机构、光纤传感器、下料工位、报警灯、操作箱、伺服电机移动分组机构、下料机械手、重力料道、料满报警开关和电控柜，机架左部设有上料步进式旋转料盘，上料步进式旋转料盘上连接多个上料棒。本发明实现了工件的自动抓取、自动移料、自动识别、自动分组储存，自动实现工件的测量、分组。
Description
技术领域
本发明涉及一种全自动转子测量机，尤其涉及一种可实现对汽车转向叶片泵的转子生产过程中同工位，同规格，不同组别的工件的厚度和槽宽的测量和分组，具有自动实现工件的测量、分组的功能。
背景技术
随着汽车对操作性能的要求不断提高，而现有的加工设备精度难以满足产品的高精度（0.002mm）设计要求，因而采用分组装配技术是达到目的的最现实可行的办法；现采用的分组装配技术因测量手段及测量精度（千分表，即分辨率0.001mm，精度0.002-0.005mm）、人员疲劳易引起测量值误读、被测工件人工误投组等因素制约了上述分组装配的有效实施，因此迫切需要解决该瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种高测量精度并能自动识别转子方向、自动传送、自动测量厚度和槽宽、自动计算分组的全自动转子测量机；该全自动转子测量机结构紧凑，操作及换型方便、快捷，适合多品种轮番生产,整个测量分组过程无需人工参与，由设备自动完成。
按照本发明提供的技术方案，全自动转子测量机包括机架、上料步进机构、上料步进式旋转料盘、上料棒、上料机械手、移料机构、旋转定位机构、槽宽测量机构、厚度测量机构、光纤传感器、下料工位、报警灯、操作箱、伺服电机移动分组机构、下料机械手、重力料道、料满报警开关和电控柜，其特征是：机架左部设有上料步进式旋转料盘，上料步进式旋转料盘上连接多个上料棒，多个上料棒在上料步进式旋转料盘上沿圆周均匀分布。上料步进式旋转料盘上方设有移料机构，移料机构上安装移动工件的上料机械手。移料机构右端依次设有旋转定位机构、槽宽测量机构和厚度测量机构，旋转定位机构、槽宽测量机构和厚度测量机构下方设有上料步进机构。上料步进机构上设有光纤传感器，上料步进机构侧面设有下料工位。下料工位右侧从上到下依次设有伺服电机移动分组机构、下料机械手和重力料道，重力料道上设有料满报警开关。所述机架上端设有报警灯，报警灯内包括蜂鸣器。机架上部固定操作箱，机架侧面固定电控柜，电控柜与操作箱电连接。
进一步的，上料步进式旋转料盘包括旋转步进气缸、滚动轴承、转轴、支撑轮和转盘，在机架上通过滚动轴承安装转轴，转轴下端连接推动转轴转动的旋转步进气缸，转轴上端连接随转轴转动的转盘，转盘和机架之间设有支撑轮。
进一步的，上料机械手和下料机械手采用气爪。
进一步的，移料机构包括固定在机架上的移料支架，移料支架上横向设有直线导轨，直线导轨中滑动连接由磁偶式无杆气缸推动的滑块，滑块上连接带导杆气缸，带导杆气缸推动上料机械手上下运动。
进一步的，旋转定位机构包括步进电机驱动的旋转轴，在旋转轴上连接旋转机械手，旋转机械手侧面设有光纤传感器。
进一步的，槽宽测量机构包括安装座、直线导轨、压紧气缸、导向套、压紧杆、定位头、定位气缸、气缸安装座、测量气缸和气动测量头，安装座上竖向设有直线导轨，安装座上端固定压紧气缸，压紧气缸的气缸杆下端连接滑动安装在直线导轨中的导向套，导向套上连接压紧杆；压紧杆侧面设有气缸安装座，气缸安装座上安装定位气缸和测量气缸，定位气缸前端连接定位头；测量气缸前端连接气动测量头。
进一步的，厚度测量机构包括压紧气缸、安装座、导向套、厚度压紧杆、电感位移传感器和传感器固定板，安装座上端固定压紧气缸，压紧气缸的气缸杆前端连接导向套，导向套内连接厚度压紧杆；安装座下端固定传感器固定板，传感器固定板上安装电感位移传感器。
进一步的，上料步进机构包括步进气缸、直线导轨、直线轴承、升降气缸、气爪和承料台，步进气缸前端连接承料台，承料台下端滑动连接直线导轨；在承料台上连接直线轴承和升降气缸，升降气缸上端连接气爪。
进一步的，伺服电机移动分组机构包括从同步带轮、同步带、主同步带轮、连接座和伺服电机，连接座上固定伺服电机，伺服电机前端连接主同步带轮，主同步带轮通过同步带连接带动从同步带轮转动。
进一步的，料满报警开关采用对射式光电传感器。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明结构紧凑、合理；在机架上设置上料棒、移料机构、旋转定位机构、槽宽测量机构、厚度测量机构和下料机构，从而来实现工件的自动抓取、自动移料、自动识别、自动分组储存；由于采用了先进的自动化控制技术，无需人工，自动实现工件的测量、分组；比现有的人工测量、分组方式在效率上至少提高了100%；同时避免了分组差错的出现；该测量分组量具精度高，操作及换型方便快捷，能提高测量的准确性。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为本发明俯视图。
图3为旋转定位机构结构示意图。
图4为槽宽测量机构结构示意图。
图5为厚度测量机构结构示意图。
图6为本发明控制原理图。
附图标记说明：1-机架、2-上料步进机构、2.1-步进气缸、2.2-直线导轨、2.3-直线轴承、2.4-升降气缸、2.5-气爪、2.6-承料台、3-上料步进式旋转料盘、3.1-旋转步进气缸、3.2-滚动轴承、3.3-转轴、3.4-支撑轮、3.5-转盘、4-上料棒、5-上料机械手、6-移料机构、6.1-移料支架、6.2-直线导轨、6.3-磁偶式无杆气缸、6.4-带导杆气缸、7-旋转定位机构、7.1-步进电机、7.2-旋转轴、7.3-旋转机械手、7.4-光纤传感器、8-槽宽测量机构、8.1-安装座、8.2-直线导轨、8.3-压紧气缸、8.4-导向套、8.5-压紧杆、8.6-定位头、8.7-定位气缸、8.8-气缸安装座、8.9-测量气缸、8.10-气动测量头、9-厚度测量机构、9.1-压紧气缸、9.2-安装座、9.3-导向套、9.4-厚度压紧杆、9.5-电感位移传感器、9.6-传感器固定板、10-光纤传感器、11-下料工位、12-报警灯、13-操作箱、14-伺服电机移动分组机构、14.1-从同步带轮、14.2-同步带、14.3-主同步带轮、14.4-连接座、14.5-伺服电机、15-下料机械手、16-重力料道、17-料满报警开关、18-电控柜。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1~2所示，本发明主要包括机架1、上料步进机构2、上料步进式旋转料盘3、上料棒4、上料机械手5、移料机构6、旋转定位机构7、槽宽测量机构8、厚度测量机构9、光纤传感器10、下料工位11、报警灯12、操作箱13、伺服电机移动分组机构14、下料机械手15、重力料道16、料满报警开关17和电控柜18。
机架1左部设有上料步进式旋转料盘3，上料步进式旋转料盘3上连接多个上料棒4，多个上料棒4在上料步进式旋转料盘3上沿圆周均匀分布。
所述上料步进式旋转料盘3包括旋转步进气缸3.1、滚动轴承3.2、转轴3.3、支撑轮3.4和转盘3.5，在机架1上通过滚动轴承3.2安装转轴3.3，转轴3.3下端连接推动转轴3.3转动的旋转步进气缸3.1，转轴3.3上端连接随转轴3.3转动的转盘3.5，转盘3.5和机架1之间设有支撑轮3.4。通过上料步进式旋转料盘3实现工件自动供给。
上料步进式旋转料盘3上方设有移料机构6，移料机构6上安装移动工件的上料机械手5。所述上料机械手5采用气爪。
所述移料机构6包括固定在机架1上的移料支架6.1，移料支架6.1上横向设有直线导轨6.2，直线导轨6.2中滑动连接由磁偶式无杆气缸6.3推动的滑块，滑块上连接带导杆气缸6.4，带导杆气缸6.4推动上料机械手5上下运动。移料机构6实现了工件的左右、上下运动。
移料机构6右端依次设有旋转定位机构7、槽宽测量机构8和厚度测量机构9，旋转定位机构7、槽宽测量机构8和厚度测量机构9下方设有上料步进机构2。
如图3所示，所述旋转定位机构7包括步进电机7.1驱动的旋转轴7.2，在旋转轴7.2上连接旋转机械手7.3，旋转机械手7.3侧面设有光纤传感器7.4。
如图4所示，所述槽宽测量机构8包括安装座8.1、直线导轨8.2、压紧气缸8.3、导向套8.4、压紧杆8.5、定位头8.6、定位气缸8.7、气缸安装座8.8、测量气缸8.9和气动测量头8.10，安装座8.1上竖向设有直线导轨8.2，安装座8.1上端固定压紧气缸8.3，压紧气缸8.3的气缸杆下端连接滑动安装在直线导轨8.2中的导向套8.4，导向套8.4上连接压紧杆8.5。压紧杆8.5侧面设有气缸安装座8.8，气缸安装座8.8上安装定位气缸8.7和测量气缸8.9，定位气缸8.7前端连接定位头8.6。测量气缸8.9前端连接气动测量头8.10。
如图5所示，所述厚度测量机构9包括压紧气缸9.1、安装座9.2、导向套9.3、厚度压紧杆9.4、电感位移传感器9.5和传感器固定板9.6，安装座9.2上端固定压紧气缸9.1，压紧气缸9.1的气缸杆前端连接导向套9.3，导向套9.3内连接厚度压紧杆9.4。安装座9.2下端固定传感器固定板9.6，传感器固定板9.6上安装电感位移传感器9.5。
所述上料步进机构2包括步进气缸2.1、直线导轨2.2、直线轴承2.3、升降气缸2.4、气爪2.5和承料台2.6，步进气缸2.1前端连接承料台2.6，承料台2.6下端滑动连接直线导轨2.2。在承料台2.6上连接直线轴承2.3和升降气缸2.4，升降气缸2.4上端连接气爪2.5。上料步进机构2实现工件自动移料，准确到达每个工位。
上料步进机构2上设有光纤传感器10，上料步进机构2侧面设有下料工位11。下料工位11右侧从上到下依次设有伺服电机移动分组机构14、下料机械手15和重力料道16，重力料道16上设有料满报警开关17。
所述机架1上端设有报警灯12，报警灯12内包括蜂鸣器。机架1上部固定操作箱13，机架1侧面固定电控柜18，电控柜18与操作箱13电连接。
所述下料机械手15采用气爪。
如图2所示，所述伺服电机移动分组机构14包括从同步带轮14.1、同步带14.2、主同步带轮14.3、连接座14.4和伺服电机14.5，连接座14.4上固定伺服电机14.5，伺服电机14.5前端连接主同步带轮14.3，主同步带轮14.3通过同步带14.2连接带动从同步带轮14.1转动。
所述有料满报警开关17采用对射式光电传感器。
如图6所示的控制原理图中，E01是触摸屏式工控机，通过触摸屏式工控机和一体式键盘/鼠标可将工件分组参数进行设置，并对工件测量结果进行保存（Excel文件格式），以便进行追溯及统计分析测量数据。测量软件全中文显示。同时触摸屏式工控机也用于故障自诊断，进一步提高人机操作性。
E02是PLC单元，包括CPU、数字量扩展模块（I/O）、模拟量模块（A/D）。PLC结合测量电感传感器与信号处理单元及气测头与气电转换器，经过A/D模块进行量化处理和判别，将测量结果发送给触摸屏式工控机E01进行数据保存；本发明中的步进机构2、步进式旋转料盘3、上料机械手4、移料机构6、旋转定位机构7、槽宽测量机构8、厚度测量机构9、光纤传感器10、伺服电机移动分组机构14、下料机械手15、料满报警光电开关17等均由PLC单元来控制。
E03是伺服控制器。接收PLC发送的脉冲指令，控制伺服电机E04拖动伺服电机移动分组机构14。根据测量值将被测工件送入相应的重力料道16中。
E04是伺服电机。
E05是步进控制器。接收PLC发送的脉冲指令，控制步进电机E06拖动旋转定位机构7。通过光纤传感器7-4定位工件槽的角相位置。
E06是步进电机。
E07是开关电源。为PLC单元提供DC24V电源。
E08是槽宽测量气电转换器。把槽宽尺寸测量结果转换成电信号传输给PLC进行处理。
E09是气电转换器电源。为槽宽测量气电转换器E08提供AC220V工作电源。
E10是厚度测量放大器。把厚度尺寸测量结果转换成电信号传输给PLC进行处理。
E11是放大器电源。为厚度测量放大器E10提供AC220V工作电源。
本发明的工作原理是：在机架1上设置上料步进式旋转料盘3、上料棒4，上料步进式旋转料盘3上可设置多个上料棒4。将多个工件穿在上料棒4上，上料机械手5从上料棒4从上至下一一抓取工件，直至该上料棒上的工件被取光，并通过上料步进式旋转料盘3的步进实现对下一上料棒上工件的抓取，从而实现工件的持续供给。移料机构6把工件移到预定位工位，旋转机械手7.3夹紧工件，步进电机7.1带动旋转轴7.2、旋转机械手7.3转动，光纤传感器7.4测量到工件被测槽后，发出信号，E06步进电机转动到测量位置，停止转动，上料步进机构2把定向好的工件移向槽宽测量机构8及厚度测量机构9，同时把测量好的工件移到下料工位11。槽宽测量机构8和厚度测量机构9将工件定位并对其进行测量和计算。下料机械手15在下料工位11将工件抓起，伺服电机移动分组机构14根据分组条件带动下料机械手15把工件放到重力料道16相应的重力料道上，料满后，料满报警光电开关17启动，机架上设有报警灯12（含蜂鸣器），提示操作者及时取料。
该全自动转子测量机可对多品种的转子进行测量；通过PC选型画面选择所需测量品种的型号并更换相应的机械换型件。
Claims (10)
1.一种全自动转子测量机，包括机架（1）、上料步进机构（2）、上料步进式旋转料盘（3）、上料棒（4）、上料机械手（5）、移料机构(6)、旋转定位机构(7)、槽宽测量机构(8)、厚度测量机构(9)、光纤传感器(10)、下料工位(11)、报警灯(12)、操作箱(13)、伺服电机移动分组机构(14)、下料机械手（15）、重力料道（16）、料满报警开关（17）和电控柜（18），其特征是：机架（1）左部设有上料步进式旋转料盘（3），上料步进式旋转料盘（3）上连接多个上料棒（4），多个上料棒（4）在上料步进式旋转料盘（3）上沿圆周均匀分布；上料步进式旋转料盘（3）上方设有移料机构（6），移料机构(6)上安装移动工件的上料机械手(5)；移料机构(6)右端依次设有旋转定位机构(7)、槽宽测量机构(8)和厚度测量机构(9)，旋转定位机构(7)、槽宽测量机构(8)和厚度测量机构(9)下方设有上料步进机构(2)；上料步进机构（2）上设有光纤传感器（10），上料步进机构（2）侧面设有下料工位（11）；下料工位（11）右侧从上到下依次设有伺服电机移动分组机构（14）、下料机械手（15）和重力料道（16），重力料道（16）上设有料满报警开关（17）；所述机架（1）上端设有报警灯（12），报警灯（12）内包括蜂鸣器；机架（1）上部固定操作箱（13），机架（1）侧面固定电控柜（18），电控柜（18）与操作箱（13）连接。
2.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述上料步进式旋转料盘（3）包括旋转步进气缸（3.1）、滚动轴承（3.2）、转轴（3.3）、支撑轮（3.4）和转盘（3.5），在机架（1）上通过滚动轴承（3.2）安装转轴（3.3），转轴（3.3）下端连接推动转轴（3.3）转动的旋转步进气缸（3.1），转轴（3.3）上端连接随转轴（3.3）转动的转盘（3.5），转盘（3.5）和机架（1）之间设有支撑轮（3.4）。
3.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述上料机械手（5）和下料机械手（15）采用气爪。
4.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述移料机构（6）包括固定在机架（1）上的移料支架（6.1），移料支架（6.1）上横向设有直线导轨（6.2），直线导轨（6.2）中滑动连接由磁偶式无杆气缸（6.3）推动的滑块，滑块上连接带导杆气缸（6.4），带导杆气缸(6.4)推动上料机械手(5)上下运动。
5.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述旋转定位机构（7）包括步进电机（7.1）驱动的旋转轴（7.2），在旋转轴（7.2）上连接旋转机械手（7.3），旋转机械手(7.3)侧面设有光纤传感器(7.4)。
6.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述槽宽测量机构(8)包括安装座(8.1)、直线导轨(8.2)、压紧气缸(8.3)、导向套(8.4)、压紧杆(8.5)、定位头（8.6）、定位气缸（8.7）、气缸安装座（8.8）、测量气缸（8.9）和气动测量头(8.10)，安装座(8.1)上竖向设有直线导轨（8.2），安装座（8.1）上端固定压紧气缸（8.3），压紧气缸（8.3）的气缸杆下端连接滑动安装在直线导轨（8.2）中的导向套（8.4），导向套（8.4）上连接压紧杆（8.5）；压紧杆（8.5）侧面设有气缸安装座（8.8），气缸安装座（8.8）上安装定位气缸（8.7）和测量气缸（8.9），定位气缸（8.7）前端连接定位头（8.6）；测量气缸（8.9）前端连接气动测量头（8.10）。
7.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述厚度测量机构（9）包括压紧气缸（9.1）、安装座（9.2）、导向套（9.3）、厚度压紧杆（9.4）、电感位移传感器（9.5）和传感器固定板（9.6），安装座（9.2）上端固定压紧气缸（9.1），压紧气缸（9.1）的气缸杆前端连接导向套（9.3），导向套（9.3）内连接厚度压紧杆（9.4）；安装座(9.2)下端固定传感器固定板(9.6)，传感器固定板(9.6)上安装电感位移传感器(9.5)。
8.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述上料步进机构(2)包括步进气缸(2.1)、直线导轨(2.2)、直线轴承(2.3)、升降气缸(2.4)、气爪(2.5)和承料台(2.6)，步进气缸(2.1)前端连接承料台(2.6)，承料台(2.6)下端滑动连接直线导轨(2.2)；在承料台（2.6）上连接直线轴承（2.3）和升降气缸（2.4），升降气缸(2.4)上端连接气爪(2.5)。
9.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述伺服电机移动分组机构（14）包括从同步带轮（14.1）、同步带（14.2）、主同步带轮（14.3）、连接座（14.4）和伺服电机（14.5），连接座(14.4)上固定伺服电机(14.5)，伺服电机(14.5)前端连接主同步带轮(14.3)，主同步带轮(14.3)通过同步带(14.2)连接带动从同步带轮(14.1)转动。
10.如权利要求1所述的全自动转子测量机，其特征是：所述料满报警开关(17)采用对射式光电传感器。
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