CN103658052B - 一种自动化钢球分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化钢球分拣装置，包括机架、上料桶、出料桶、废球料仓、定量供球装置、送料盒、检测装置及控制装置，上料桶的下端设有重力传感器，上料桶一侧与机架铰接，另一侧安装有单边升降装置，上料桶通过定量供球装置与送料盒通过上料通道连接，送料盒与检测装置通过送料通道连接，检测装置分别与废球料仓和出料桶通过出料通道连接，出料桶的上方设有距离传感器，出料桶的下端设有水平升降装置。本发明较长时间内无需人工值守，降低加工成本，上料频率恒定，提高分拣效率，可避免钢球掉入出料桶内造成二次缺陷。

Description

一种自动化钢球分拣装置

技术领域

本发明涉及机械自动化控制技术领域，尤其是涉及自动化钢球分拣装置。

背景技术

钢球分拣装置是对钢球表面缺陷进行检测并将不合格的钢球分拣出来的检测设备，其自动化程度较高，适用于大规模钢球检测和分拣。如专利公告号CN102658266A公开了“一种基于机器视觉的钢球分拣装置和方法”，其钢球分拣装置包括上料机构、上料通道、检测槽、进给盘、检测腔、检测光源、摄像机、托盘、展开盘、出球机构和出球口；位于上料机构内的钢球经上料通道进入到进给盘上的检测腔内，进给盘和展开盘旋转过程中，带动钢球转动展开整个球面，这样摄像机可以采集到整个球面的图像信息，检测结果更加准确。

上述钢球分拣装置在使用过程中存在如下问题：1、上料机构容积较小，需要人工频繁地将钢球倒入上料机构中，每台装置运行时至少需要一个人值守，自动化程度较低，浪费人力，导致加工成本过高；2、上料频率不恒定，无法实现单位时间内定量供球，分拣效率较低；3、合格的钢球在托盘的出球口进入到出料机构内时，由于掉落高度较高，会与出料机构中的钢球撞击，导致钢球造成二次缺陷；4、由于钢球分拣是高精度的检测过程，因而严格要求不同磨床不同批次加工的钢球必须要分批次进行，分拣过程中不能将不同批次的钢球混合，然而小批量多次倒料则容易发生钢球混料的问题，影响钢球分拣品质。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种自动化钢球分拣装置，采用自动化上料机构，较长时间内无需人工值守，降低加工成本；增设定量供球装置，上料频率恒定，提高分拣效率；采用自动化下料机构，避免钢球造成二次缺陷。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自动化钢球分拣装置，包括机架、上料桶、出料桶、废球料仓、定量供球装置、送料盒、检测装置及控制装置，所述上料桶设于所述机架的上层，上料桶的一侧与机架铰接，上料桶的另一侧通过单边升降装置与机架连接，上料桶与机架铰接一侧的侧壁上通过闸门连接有向下倾斜的第一上料通道，上料桶的底部还设有用于检测上料桶重量的重力传感器；所述定量供球装置包括第二伺服电机、竖直设置的第二上料通道及活动设于第二上料通道内的楔形顶块，第二伺服电机的转子连接有驱动所述楔形顶块沿所述第二上料通道上下移动的凸轮，第二上料通道的下部与第一上料通道的输出端连接，第二上料通道的上部连接有向下倾斜的第三上料通道，第三上料通道的输出端与所述送料盒连接，送料盒通过送料通道与所述检测装置连接；所述检测装置的输出端连接有向下倾斜的第一出料通道和第二出料通道，第一出料通道的输出端与所述废球料仓连接，第二出料通道的输出端设于所述出料桶的上方，出料桶设于机架的下层，第二出料通道的输出端设有用于检测高度的距离传感器，所述出料桶的下端设有由第三伺服电机驱动的水平升降装置；所述重力传感器、所述距离传感器、所述第一伺服电机、所述第二伺服电机、所述第三伺服电机分别与所述控制装置电信号连接。

其中，所述单边升降装置包括第一伺服电机、第一连接臂及第二连接臂，第一伺服电机的转子通过联轴器连接有丝杆轴，丝杆轴通过轴承座可转动地架设于机架上，丝杆轴包括对称设置的正向螺纹段和反向螺纹段，所述正向螺纹段上套设有正向滚珠滑块，所述反向螺纹段上套设有反向滚珠滑块，第一连接臂的第一端与正向滚珠滑块铰接，第一连接臂的第二端与第二连接臂的第一端铰接，第二连接臂的第二端与反向滚珠滑块铰接，第一连接臂与第二连接臂铰接处设有与上料桶下端连接的支撑块。

其中，所述检测装置包括进给盘、展开盘、托盘及出球机构，所述进给盘与第一步进电机连接，所述展开盘与第二步进电机连接，所述托盘设有出球口，出球口与出球机构连接，出球机构的输出端与所述第一出料通道和第二出料通道的输入端连接，第一步进电机和第二步进电机分别所述控制装置电信号连接。所述出料桶的底部设有由中间向周围倾斜的斜坡。所述上料桶的下端还设有支撑弹簧。所述机架上还设置有用于限定所述出料桶上下移动的导向柱。

采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

本自动化钢球分拣装置的工作过程是，先关闭上料桶上的闸门，将待分拣的钢球倒入上料桶内，重力传感器检测上料桶的重量并转换成电信号反馈至控制装置，控制装置根据该电信号值控制单边升降装置的升降高度，由于上料桶一侧与机架铰接，另一侧与单边升降装置连接，因此调节单边升降装置的升降高度可以调节上料桶的倾斜度，上料桶的重量越重，单边升降装置的升降高度越低，上料桶的倾斜度越小，但最终要使上料桶保持最小倾斜度，待分拣钢球装入完毕后，打开闸门，位于闸门处的钢球在自身重力作用下依次进入到第一上料通道内，由于第一上料通道向下倾斜，位于第一上料通道内的钢球可在自身重力作用下依次进入到第二上料通道内，控制装置向第二伺服电机发出控制控制信号以控制第二伺服电机匀速转动，第二伺服电机带动凸轮转动，凸轮再驱动楔形顶块沿第二上料通道上下移动，当楔形顶块位于第二上料通道的最下端时，第一上料通道与第二上料通道连接的通道口打开，此时钢球可进入第二上料通道内，当楔形顶块位于第二上料通道的最上端时，第一上料通道与第二上料通道连接的通道口关闭，楔形顶块将第二通道内的钢球顶到第三上料通道与第二上料通道连接的通道口处，由于楔形顶块上端的具有向下倾斜的斜面，因此此时钢球可以在自身重力作用下进入到第三上料通道内，第二伺服电机的转动频率即为楔形顶块的升降频率，而第二伺服电机的转速是由控制装置控制的，楔形顶块的升降频率可以进行方便地调节控制，也就是说钢球的上料频率可以方便地进行调节控制，其上料频率恒定，提高分拣效率，由于第三上料通道向下倾斜，第三上料通道内的钢球在自身重力作用下依次进入送料盒，再经送料通道进入检测装置进行分拣，检测不合格的钢球经第一出料通道进入废球料仓，检测合格的钢球经第二出料通道进入到出料桶内，由于出料桶容积较大，因此第二出料通道的输出端距出料桶的桶底具有较高的高度，为了避免钢球掉落时与桶底或其他钢球撞击而导致钢球造成二次缺陷，在第二出料通道的输出端设有距离传感器，用于检测第二出料通道的输出端下方的钢球高度并转换成电信号反馈至控制装置，出料桶的下端设有由第三伺服电机驱动的水平升降装置，控制装置根据距离传感器反馈的电信号来控制第三伺服电机转动，进而控制出料桶整体的升降高度，首先设定钢球掉落的安全高度和最小高度，如果距离传感器在该安全高度内未检测到钢球，控制装置控制水平升降装置上升至安全高度的位置，如果距离传感器检测到钢球的高度小于最小高度时，控制装置控制水平升降装置下降至安全高度的位置，也就是说出料桶随着桶内的钢球增多其升降高度逐渐降低，保证钢球从第二出料通道掉落至出料桶时始终处于安全高度内。本发明突出的实质性特点体现在：增设定量供球装置，不仅可以保持恒定的上料频率，提高分拣效率，还能使得上料桶的出料桶的容积增大，实现长时间内无人值守的自动上料和自动出料，而且采用控制装置对自动上料机构和自动出料机构进行自动化控制，自动化程度较高，钢球从上料桶到下料桶是主要依靠自身的重力势能驱动，无需额外驱动装置。本发明所述的自动化钢球分拣装置，其上料桶和出料桶容积较大，至少可盛装200KG以上的钢球，与现有的采用人工方式小批量多次倒料相比，本自动化钢球分拣装置一次倒料便可以长时间无人值守，一个人即可负责数十台装置的上料工序，因而可以大大节省人力，降低加工成本，而且针对同一磨床同一批次加工的钢球大大减少倒料次数，甚至可以实现一次倒料，减少钢球分拣时发生混料的概率，进而提高分拣品质，适合工业化推广应用，具有显著的进步。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明所述的单边升降装置的结构示意图。

图3为图1中A处所指的结构示意图。

图中，1：机架；2：上料桶；3：重力传感器；4：单边升降装置；5：闸门；6：第一上料通道；7：第二上料通道；8：第三上料通道；9：送料盒；10：送料通道；11：进给盘；12：展开盘；13：托盘；14：出球机构；15：第一步进电机；16：第二进给电机；17：第一出料通道；18：第二出料通道；19：废球料仓；20：距离传感器；21：出料桶；22：水平升降装置；23：第三伺服电机；24：第一伺服电机；25：联轴器；26：丝杆轴；27：轴承座；28：支撑块；29：第一连接臂；30：第二连接臂；31：正向滚珠滑块；32：反向滚珠滑块；33：正向螺纹段；34：反向螺纹段；35：楔形顶块；36：凸轮；37：第二伺服电机。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例，见图1至图3所示：

一种自动化钢球分拣装置，包括机架1、上料桶2、出料桶21、废球料仓19、定量供球装置、送料盒9、检测装置及控制装置。

上料桶2设于所述机架1的上层，上料桶2的左侧与机架1铰接，上料桶2的右侧通过单边升降装置4与机架1连接。所述单边升降装置4包括第一伺服电机24、第一连接臂29及第二连接臂30（需要说明的是，“第一、第二”为相应零部件的顺序编号，不应理解为其功能或结构的限定，以下类同），第一伺服电机24的转子通过联轴器25连接有丝杆轴26，丝杆轴26通过轴承座27可转动地架设于机架1上，丝杆轴26包括对称设置的正向螺纹段33和反向螺纹段34，正向螺纹段33上套设有正向滚珠滑块31，反向螺纹段34上套设有反向滚珠滑块32，第一连接臂29的第一端与正向滚珠滑块31铰接，第一连接臂29的第二端与第二连接臂30的第一端铰接，第二连接臂30的第二端与反向滚珠滑块32铰接，第一连接臂29与第二连接臂30铰接处设有与上料桶2下端连接的支撑块28。第一伺服电机24转动带动丝杆轴26转动，丝杆轴26转动再驱动正向滚珠滑块31和反向滚珠滑块32沿丝杆轴26轴向移动，当丝杆轴26正转时，正向滚珠滑块31和反向滚珠滑块32相向移动，支撑块28升起，当丝杆轴26反转时，正向滚珠滑块31和反向滚珠滑块32反向移动，支撑块28降下，第一连接臂29与第二连接臂30的长度相等，使得支撑块28在竖直方向上下移动。第一伺服电机24与控制装置电信号连接，利用第一伺服电机24带动丝杆轴26转动来驱动支撑块28升降，支撑块28升降平稳且方便控制。

上料桶2左侧的侧壁上通过闸门5连接有向下倾斜的第一上料通道6，上料桶2的底部还设有用于检测上料桶2重量的重力传感器3，重力传感器3与控制装置电信号连接，重力传感器3检测上料桶2的重量并转换成电信号反馈至控制装置，控制装置根据该电信号值控制单边升降装置4的升降高度。上料桶2的下端还设有支撑弹簧，支撑弹簧的弹性力可以抵消上料桶2部分重力，从而减轻丝杆轴26的承重，使得第一伺服电机24更容易驱动丝杆轴26转动。通过调节单边升降装置4的升降高度可以调节上料桶2的倾斜度，上料桶2的重量越重，单边升降装置4的升降高度越低，上料桶2的倾斜度越小，但最终要使上料桶2保持最小倾斜度。打开闸门5，位于闸门5处的钢球在自身重力作用下依次进入到第一上料通道6内。

定量供球装置包括第二伺服电机37、竖直设置的第二上料通道7及活动设于第二上料通道7内的楔形顶块35，第二伺服电机37与控制装置电信号连接。第二伺服电机37的转子连接有驱动所述楔形顶块35沿所述第二上料通道7上下移动的凸轮36，第二上料通道7的下部与第一上料通道6的输出端连接，第二上料通道7的上部连接有向下倾斜的第三上料通道8。由于第一上料通道6向下倾斜，位于第一上料通道6内的钢球可在自身重力作用下依次进入到第二上料通道7内，控制装置向第二伺服电机37发出控制控制信号以控制第二伺服电机37匀速转动，第二伺服电机37带动凸轮36转动，凸轮36再驱动楔形顶块35沿第二上料通道7上下移动，当楔形顶块35位于第二上料通道7的最下端时，第一上料通道6与第二上料通道7连接的通道口打开，此时钢球可进入第二上料通道7内，当楔形顶块35位于第二上料通道7的最上端时，第一上料通道6与第二上料通道7连接的通道口关闭，楔形顶块35将第二通道内的钢球顶到第三上料通道8与第二上料通道7连接的通道口处，由于楔形顶块35上端具有向下倾斜的斜面，因此此时钢球可以在自身重力作用下进入到第三上料通道8内，第二伺服电机37的转动频率即为楔形顶块35的升降频率，而第二伺服电机37的转速是由控制装置控制的，楔形顶块35的升降频率可以进行方便地调节控制，也就是说钢球的上料频率可以方便地进行调节控制，其上料频率恒定，提高分拣效率。

第三上料通道8的输出端与所述送料盒9连接，送料盒9通过送料通道10与所述检测装置连接。所述检测装置的输出端连接有向下倾斜的第一出料通道17和第二出料通道18，第一出料通道17的输出端与所述废球料仓19连接，第二出料通道18的输出端设于所述出料桶21的上方。所述检测装置包括进给盘11、展开盘12、托盘13及出球机构14，进给盘11与第一步进电机15连接，展开盘12与第二步进电机16连接，托盘13设有出球口，出球口与出球机构14连接，出球机构14的输出端与所述第一出料通道17和第二出料通道18的输入端连接，第一步进电机15和第二步进电机16分别所述控制装置电信号连接。采用步进电机来驱动进给盘11和展开盘12转动，可以使得钢球在检测装置的摄像机在拍摄照片时保持静止状态，与现有的钢球在连续滚动过程中拍摄照片的方式相比其照片拍摄更清楚，检测精度更高（需要说明的是控制装置以及检测装置的摄像头、照明装置为现有技术，未图示）。

出料桶21设于机架1的下层，出料桶21的底部设有由中间向周围倾斜的斜坡，当钢球进入到出料桶21时，钢球出料桶21底部的斜坡滚向出料桶21的周边。第二出料通道18的输出端设有用于检测高度的距离传感器20，距离传感器20与控制装置电信号连接。所述出料桶21的下端设有由第三伺服电机23驱动的水平升降装置22，第三伺服电机23与控制装置电信号连接，水平升降装置22可以采用上述单边升降装置4的结构。为了避免钢球掉落时与桶底或其他钢球撞击而导致钢球造成二次缺陷，在第二出料通道18的输出端设有距离传感器20，用于检测第二出料通道18的输出端下方的钢球高度并转换成电信号反馈至控制装置，出料桶21的下端设有由第三伺服电机23驱动的水平升降装置22，控制装置根据距离传感器20反馈的电信号来控制第三伺服电机23转动，进而控制出料桶21整体的升降高度，首先设定钢球掉落的安全高度和最小高度，如果距离传感器20在该安全高度内未检测到钢球，控制装置控制水平升降装置22上升至安全高度的位置，如果距离传感器20检测到钢球的高度小于最小高度时，控制装置控制水平升降装置22下降至安全高度的位置，也就是说出料桶21随着桶内的钢球增多其升降高度逐渐降低，保证钢球从第二出料通道18掉落至出料桶21时始终处于安全高度内。机架1上还设置有用于限定所述出料桶21上下移动的导向柱，出料桶21在该导向柱的限位作用下上下升降更为平稳。

本的自动化钢球分拣装置，其上料桶2和出料桶21容积较大，至少可盛装250KG以上的钢球，与现有的采用人工方式小批量多次倒料相比，本自动化钢球分拣装置一次倒料便可以长时间无人值守，一个人即可负责数十台装置的上料工序，因而可以大大节省人力，降低加工成本，而且本自动化钢球分拣装置，其上料桶2的容积刚好可以容纳磨床单一批次加工的钢球量，磨床每完成一批次钢球的加工，即可将该批次的钢球一次性装入上料桶2内，无需多次小批量的倒料，这样可以减少钢球分拣时发生混料的概率，进而提高分拣品质，适合工业化推广应用。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种自动化钢球分拣装置，包括机架(1)、上料桶(2)、出料桶(21)、废球料仓(19)、定量供球装置、送料盒(9)、检测装置及控制装置，其特征在于：

所述上料桶(2)设于所述机架(1)的上层，上料桶(2)的一侧与机架(1)铰接，上料桶(2)的另一侧通过单边升降装置(4)与机架(1)连接，所述单边升降装置(4)包括第一伺服电机(24)，上料桶(2)与机架(1)铰接一侧的侧壁上通过闸门(5)连接有向下倾斜的第一上料通道(6)，上料桶(2)的底部还设有用于检测上料桶(2)重量的重力传感器(3)；

所述定量供球装置包括第二伺服电机(37)、竖直设置的第二上料通道(7)及活动设于第二上料通道(7)内的楔形顶块(35)，第二伺服电机(37)的转子连接有驱动所述楔形顶块(35)沿所述第二上料通道(7)上下移动的凸轮(36)，第二上料通道(7)的下部与第一上料通道(6)的输出端连接，第二上料通道(7)的上部连接有向下倾斜的第三上料通道(8)，第三上料通道(8)的输出端与所述送料盒(9)连接，送料盒(9)通过送料通道(10)与所述检测装置连接；

所述检测装置的输出端连接有向下倾斜的第一出料通道(17)和第二出料通道(18)，第一出料通道(17)的输出端与所述废球料仓(19)连接，第二出料通道(18)的输出端设于所述出料桶(21)的上方，出料桶(21)设于机架(1)的下层，第二出料通道(18)的输出端设有用于检测高度的距离传感器(20)，所述出料桶(21)的下端设有由第三伺服电机(23)驱动的水平升降装置(22)；

所述重力传感器(3)、所述距离传感器(20)、所述第一伺服电机(24)、所述第二伺服电机(37)、所述第三伺服电机(23)分别与所述控制装置电信号连接。

2.根据权利要求1所述的自动化钢球分拣装置，其特征在于：所述单边升降装置(4)包括第一伺服电机(24)、第一连接臂(29)及第二连接臂(30)，第一伺服电机(24)的转子通过联轴器(25)连接有丝杆轴(26)，丝杆轴(26)通过轴承座(27)可转动地架设于机架(1)上，丝杆轴(26)包括对称设置的正向螺纹段(33)和反向螺纹段(34)，所述正向螺纹段(33)上套设有正向滚珠滑块(31)，所述反向螺纹段(34)上套设有反向滚珠滑块(32)，第一连接臂(29)的第一端与正向滚珠滑块(31)铰接，第一连接臂(29)的第二端与第二连接臂(30)的第一端铰接，第二连接臂(30)的第二端与反向滚珠滑块(32)铰接，第一连接臂(29)与第二连接臂(30)铰接处设有与上料桶(2)下端连接的支撑块(28)。

3.根据权利要求1所述的自动化钢球分拣装置，其特征在于：所述检测装置包括进给盘(11)、展开盘(12)、托盘(13)及出球机构(14)，所述进给盘(11)与第一步进电机(15)连接，所述展开盘(12)与第二步进电机(16)连接，所述托盘(13)设有出球口，出球口与出球机构(14)连接，出球机构(14)的输出端与所述第一出料通道(17)和第二出料通道(18)的输入端连接，第一步进电机(15)和第二步进电机(16)分别与所述控制装置电信号连接。

4.根据权利要求1所述的自动化钢球分拣装置，其特征在于：所述出料桶(21)的底部设有由中间向周围倾斜的斜坡。

5.根据权利要求1所述的自动化钢球分拣装置，其特征在于：所述上料桶(2)的下端还设有支撑弹簧。

6.根据权利要求1所述的自动化钢球分拣装置，其特征在于：所述机架(1)上还设置有用于限定所述出料桶(21)上下移动的导向柱。