CN104058237B - 一种分辨杆形工件端部形状的机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分辨杆形工件端部形状的机构，包括固定盘，固定盘壁上设有入料口和出料口。盘壁围绕一旋转盘，旋转盘上设置一容料孔，容料孔的回转中心轴线与旋转盘的回转中心轴线相交且垂直。盘壁内侧设有一截面形状与工件端部形状相配合的凹槽，凹槽的起始点为入料口回转中心轴线与盘壁的交点加上杆形工件的半径。凹槽起点处设有端位感应开关。本发明采用凹槽检测工件端部的形状，并使用凹槽底部设置的感应开关将不同端部的信号传给控制器，使控制器根据感应开关的信号使旋转盘顺时针或逆时针转动，使旋转盘中的工件按照其端部的形状排列一致而进入搓丝工位，实现了端部不同的杆形零件的上料完全自动化，提高了工作效率，有效的减少了加工成本。

Description

一种分辨杆形工件端部形状的机构

技术领域

本发明涉及一种分辨杆形工件端部形状的机构，是一种机械加工设备的输料装置，是一种用于螺纹加工机床的输料运输链的机构。

背景技术

螺钉、螺栓的生产过程是一种特大批量的生产形式，尽可能的提高自动化程度，则生产成本才能得到有效的控制。但有一些形状的工件难于在自动化生产线的运输链上完全自动化的流动，例如一些两端直径相差较小的双头螺栓或两端的端部形状不同的杆形工件。由于工件的两端直径相差较小或端部形状不同，震动输料机只能将这种杆形的工件排列为头尾相接的运输形式，但无法辨别其大小端或端部形状的差异。当这种杆形工件头尾相接的从震动输料机中流出后，对于直径差异的杆形工件有时是大端在前，有时是小端在前，而对于端部形状差异的工件则无法辨认端部形状，这样就无法进入加工工位进行搓丝加工。在实际工作中往往需要人工将大、端分开或端部差异分开，才能进行搓丝加工。随着产品市场的细分，两端不同螺纹直径或端部形状不同的螺杆的需求越来越大，使用人工分辨工件大小端形状的生产效率太低，以致成为控制成本的瓶颈。如果分辨长两端不同直径的长杆形工件的大小端和不同端部形状的杆形工件，成为业界的一大难题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种分辨杆形工件端部形状的机构。所述的机构通过一个凹槽分辨工件的大小端或端部形状，并通过一个圆盘将形状相同的端部作为头部统一放入溜槽中，使工件进入加工工位时的端部形状都是统一的，使两端不同端部形状的杆形工件的上料实现完全自动化。

本发明的目的是这样实现的：一种分辨杆形工件端部形状的机构，其特征在于，包括由内壁形状为圆形的盘壁和端盖结合形成的固定盘，所述的端盖上安装有控制电机，所述盘壁上设有入料口和出料口；所述的盘壁围绕一旋转盘，所述的旋转盘的回转中心与所述控制电机的旋转轴连接，所述的旋转盘上设置一容料孔，所述容料孔的回转中心轴线与旋转盘的回转中心轴线相交且垂直；所述入料口的回转中心轴线与旋转盘的回转中心轴线相交且垂直，并铅直或接近铅直；所述的出料口的回转中心轴线与入料口的回转中心轴线在同一平面内并与入料口的回转中心轴线、旋转盘的回转中心轴线相交，出料口的回转中心轴线与铅直线成一定角度；所述的盘壁内侧设有一截面形状与杆形工件较小端部形状相配合的凹槽，所述的凹槽的起始点为入料口回转中心轴线与盘壁的交点加上逆时针方向的杆形工件的较小端部半径；所述的凹槽起点处设有端位感应开关，所述的端位感应开关与控制器电连接；如果工件端部的形状与凹槽的截面形状相配合，则工件的端部可以到达凹槽的底部，并触发凹槽底部的感应开关发出信号，通过控制器启动控制电机旋转，这时控制电机根据感应开关的信号而顺时针旋转，直到容料孔的另一端与出料口对齐，容料孔中的工件顺着凹槽转动转到一定角度后，由于重力的作用工件会回落，当容料孔与出料口对齐时，工件就会从出料口滑出；如果工件端部的形状与凹槽的截面形状不同时，工件的端部就不能达到凹槽的底部，这时控制电机就会启动并逆时针旋转，直到容料孔的一端与出料口对齐，则容料孔中的工件就会顺着出料口滑出。

进一步的，所述的固定盘的外形为圆形、矩形、正六边形中的一种。

进一步的，所述的控制电机是伺服电机或步进电机中的一种；所述的控制器是伺服电机控制器或步进电机控制器中的一种。

进一步的，所述的入料口、出料口、容料孔的截面形状为圆形、正方形、正六边形中的一种。

进一步的，所述的出料口的回转中心轴线与入料口的回转中心轴线之间的夹角α为5-30度。

进一步的，所述的凹槽的截面形状是矩形。

进一步的，所述的凹槽的截面形状是半圆形、三角形、梯形中的一种。

进一步的，所述的凹槽在盘壁内延伸的角度大于180度减去α。

本发明产生的有益效果是：本发明采用凹槽的形状检测工件端部的形状，并使用凹槽底部设置的感应开关将不同端部的信号传给控制器，使控制器根据感应开关的信号使旋转盘顺时针或逆时针转动，使旋转盘中的工件按照其端部的形状排列一致而进入搓丝工位，实现了端部不同的杆形零件的上料完全自动化，提高了工作效率，有效的减少了加工成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述机构的结构示意图，是图2中B-B方向剖视图；

图2是本发明的实施例一所述机构的入料口回转中心轴线与容料孔回转中心轴线共轴时的结构示意图，是图1中A-A方向剖视图；

图3是本发明的实施例一所述机构的出料口回转中心轴线与容料孔回转中心轴线共轴时的结构示意图；

图4是本发明的实施例一所述机构的旋转盘、入料口、出料口各回转中心轴线的空间位置关系示意图；

图5是本发明的实施例五所述机构检测工件直径的凹槽示意图，是图1中D点的放大图；

图6是本发明的实施例五所述机构检测工件端部螺纹长度的凹槽示意图，是图1中D点的放大图；

图7是本发明的实施例六所述机构检测工件半球形端部的凹槽示意图，是图1中D点的放大图；

图8是本发明的实施例六所述机构检测工件圆锥形端部的凹槽示意图，是图1中D点的放大图；

图9是本发明的实施例六所述机构检测工件圆台形端部的凹槽示意图，是图1中D点的放大图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种分辨杆形工件端部形状的机构,如图1-4所示。本实施例包括由内壁形状为圆形的盘壁101和端盖102结合形成的固定盘，所述的端盖上安装有控制电机3，所述盘壁上设有入料口4和出料口5。所述的盘壁围绕一旋转盘6，所述的旋转盘的回转中心与所述控制电机的旋转轴301连接，所述的旋转盘上设置一容料孔601，所述容料孔的回转中心轴线602与旋转盘的回转中心轴线603相交且垂直。所述入料口的回转中心轴线401与旋转盘的回转中心轴线相交且垂直，并铅直或接近铅直，见图4。所述的出料口的回转中心轴线501与入料口的回转中心轴线在同一平面内并与入料口的回转中心轴线、旋转盘的回转中心轴线相交，出料口的回转中心轴线与铅直线成一定角度α，见图4。所述的盘壁内侧设有一截面形状与工件端部形状相配合的凹槽103，所述的凹槽的起始点为入料口回转中心轴线与盘壁的交点加上杆形工件的半径，见图4，所述的凹槽起点处设有端位感应开关7，所述的端位感应开关、控制电机与控制器8电连接。

本实施例所述的固定盘是所述机构的主体，所有零件都安装在固定盘上。固定盘是一个盘形零件，盘面与水平面垂直。固定盘的外形可以是两个平面的盘面，盘面四周可以圆形、方形或其他形状，外形的选择由加工工艺的方便程度决定。固定盘的中间有一个圆形的凹陷，可以容纳所述的旋转盘。固定盘的侧壁上设有进、出料口。进料口在固定盘上部，其回转中心轴线与水平面垂直。进、出料口不是圆周上相对的180度，而是190度左右，或者说出料口的回转中心轴线与铅直线成α角度，α可以选在10度左右。固定盘凹陷中的旋转盘由控制电机带动旋转，旋转盘可以做顺时针或逆时针旋转。旋转盘的容料孔在旋转盘上随旋转盘转动，当旋转盘转动到容料孔的回转中心轴线与入料口的回转中心轴线同轴时，如图1、2所示，入料口与容料孔相通，工件9可以顺着入料口进入容料孔中。由于容料孔是贯通整个旋转盘的，所以工件就会在重力的作用下穿过容料孔到达固定盘底部侧壁一端，而在此处设置了判定工件端部的凹槽,图4中C点虚线方框处。这时会出现两种情况：

第一种是：如果工件端部的形状与凹槽的截面形状相配合，则工件的端部可以到达凹槽的底部，并触发凹槽底部的感应开关发出信号，通过控制器启动控制电机旋转，这时控制电机根据感应开关的信号而顺时针旋转（以图2、3的图面为准），直到容料孔的另一端（原来与入料口对齐的一端）与出料口对齐，容料孔中的工件顺着凹槽转动（由于工件的端部插在凹槽中，所以在凹槽中转动）转到一定角度后，由于重力的作用工件会回落（顺着容料孔向回滑动），当容料孔与出料口对齐时，如图3所示，工件就会从出料口滑出。

第二种情况是，如果工件端部的形状与凹槽的截面形状不同时，工件的端部就不能达到凹槽的底部，这时控制电机就会启动并逆时针旋转，直到容料孔的一端（原来与凹槽对准的一端）与出料口对齐，见图3，则容料孔中的工件就会顺着出料口滑出。在这种情况下，控制电机的启动可以有两种方式：一种是利用震动输料机的出口感应开关，当从震动输料机的出料口发出一个工件后出料的信号后，按照一定的时序，凹槽底部的感应开关在一定的时间范围内一直不动作，则控制电机启动。或者在容料孔中设置一感应开关，检测容料孔中是否有工件。如果测到容料孔中有工件，按一定的时序，如果凹槽底部的感应开关一直不动作，则控制电机启动。

上面两个动作中工件的与凹槽非相配端都是在前面滑出出料口的，这样就将工件的相异端分出来了，使其一致的进入搓丝工位。

本实施例借助凹槽分辨杆形工件的端部形状，将凹槽的形状与工件一个端部的形状相符合，例如：工件端部的形状是一个半球型，则设计一个截面形状为半圆形的凹槽，半圆形的半径与半球形相同或略微大一点，当半球形的一端进入凹槽时，凹槽底部的感应开关感应到半球形达到了凹槽的底部，则发出信号，说明这是一个半球形工件端部。反之，如果工件端部不能达到凹槽的底部则说明不是半球形。因此，凹槽的截面形状十分重要，如果工件的端部一端圆机（俗称圆头），一端平机（俗称平头），则可以利用截面形状为半圆的凹槽分辨，如果一端是圆锥，则可以使用截面形状为三角形的凹槽分辨等，还可以举出许多形状。如果需要判断两端直径不同的杆形工件，可以将凹槽的截面形状设计为矩形，严格控制凹槽的宽度与直径较小一端相配合，这样直径较大的一端则无法进入凹槽，也就无法触发凹槽底部的感应开关，而与凹槽相配的一端侧可以到达凹槽的底部，并触发感应开关，发出信号。

本实施例在分辨了工件两端的形状后，则采用旋转盘的方式，将工件的端部统一。为了使工件端部可以与凹槽接触，旋转盘中设置一容料孔，孔的直径与杆形工件的直径和截面形状相配合，例如：工件是圆形杆状工件，则入料口出料口和容料孔的截面形状都应当是圆形，或者工件的截面形状是正六边形，则入料口、出料口和容料孔的截面形状也应当是正六边形。

由于容料孔的回转中心轴线与旋转盘的回转中心轴线相交且垂直（如图4所示），即容料孔的轴向是随旋转盘的盘面转动的，这样，杆形工件在容料孔中可以正反掉头。同时在旋转盘周围的固定盘盘壁上设置的入料口和出料口，旋转盘可以通过旋转使容料孔对准入料口或出料口。

当容料孔对准入料口时，入料口和容料孔的回转中心轴线共轴，这时入料口的回转中心轴线铅直（或接近铅直），工件可以利用重力轴向竖直的从入料口进入旋转盘上的容料孔中（见图1、2）。

旋转盘则在控制电机的带动下顺时针或反时针旋转，顺时针旋转时，使容料孔先前对准入料口的一端对准出料口，反时针旋转时将容料孔先前对准凹槽的一端对准出料口，以此选择工件的不同端以统一的端头进入下游的输料槽中，使工件整齐划一。

所述的控制电机可以是步进电机或伺服电机，也可以使用电机并使用定位控制法严格控制电机的旋转角度。感应开关可以是电磁感应式位移传感器等类似的传感器。

所述的控制器可以是步进电机控制器或伺服电机控制器，也利用机床上原有的中央控制器上空闲的一个控制点。

入料口回转中心轴线与出料口回转中心轴线之间的夹角α可以在10度左右选择，角度以出料口回转中心线接近铅直为好，以便工件可以利用重力顺利流出出料口，但太小容易造成入料口与其他要素之间产生干涉。

所述的凹槽是沿盘壁的内壁延伸，凹槽是为了工件的端部进入凹槽后，使工件还可以随旋转盘转动，但凹槽只向一个方向延伸，即只是向顺时针方向延伸，这样使端部插入凹槽的工件在凹槽的限制下，只能顺时针转动。凹槽延伸的角度应当大于180度减去α。

应当说明的是本实施例所述的“回转中心轴线”不仅指截面形状为圆形的回转体，还包括截面形状为正多边形的物体，如：正四边形、正六边形的物体。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于固定盘的外形的细化。本实施例所述的固定盘的外形为圆形、矩形、正六边形中的一种。

固定盘是盘形零件，因此，所述的外形主要是指两个盘面之外的其他面所构成的外形。由于固定盘内设置了圆盘形凹陷，为了便于加工可以将外形设计为圆形，这样可以在车床上一次加工出内外两个圆形。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于控制电机和控制器的细化。本实施例所述的控制电机是伺服电机或步进电机中的一种。所述的控制器是伺服电机控制器或步进电机控制器中的一种。

伺服电机和步进电机可以在控制器的控制下，产生正反向精确的旋转角度，以此控制旋转盘是容料孔精确的对准入料口和出料口。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于入料口、出料口、容料孔的截面形状的细化。本实施例所述的入料口、出料口、容料孔的截面形状为圆形、正方形、正六边形中的一种。

入料口、出料口、容料孔的截面形状依据工件的截面形状而确定，即：如果工件的截面形状为正方形，则入料口、出料口、容料孔的截面形状应为正方形，如果工件的截面形状为圆形，则入料口、出料口、容料孔的截面形状应为圆形。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于出料口的细化。本实施例所述的出料口的回转中心轴线与入料口的回转中心线的夹角为5-30度。

出料口回转中心轴线与入料口的回转中心轴线在同一平面中，两者相交，两者之间的夹角在10度左右为佳。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于凹槽的细化。本实施例所述的凹槽的截面形状是矩形。

凹槽的截面形状与工件端部的形状相配合。本实施例通过截面形状为矩形的凹槽与工件端部的直径尺寸相配合，以检测两端直径不同的工件。例如：工件的一端直径为5.3毫米，另一端直径为5.2毫米，则可以将设计凹槽的宽度设计为5.25毫米，使工件的5.2毫米一端可以进入凹槽，触发感应开关，如图5所示。

还可以利用矩形凹槽的深度检测工件端部长短不同的螺纹部分，例如使用深度为5毫米的凹槽，检测两端螺纹长度分别为3毫米和5毫米的工件。感应开关发出信号的，那就是5毫米螺纹长度的一端，反之是3毫米螺纹长度的一端，如图6所示。检测螺纹长度的前提是，工件的螺纹部分直径小于非螺纹部分。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于凹槽的细化。本实施例所述的凹槽的截面形状是半圆形、三角形、梯形中的一种。

凹槽截面形状是半圆形，该形状所检测对应的工件端部为半球形，如图7所示。

凹槽截面形状是三角形，该形状所检测对应的工件端部为圆锥形，如图8所示。

凹槽截面形状是梯形，该形状所检测对应的工件端部为圆台形，如图9所示。

实施例八：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于凹槽的细化。本实施例所述的凹槽在盘壁内延伸的角度大于180度减去α。

凹槽在盘壁内的延伸是由于工件插入凹槽内的端部，在凹槽中滑动，因此，凹槽在盘壁内的长度应当大于工件端部所划过的角度。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如整个装置的外形，检测方式、各个连接关系等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种分辨杆形工件端部形状的机构，其特征在于，包括由内壁形状为圆形的盘壁和端盖结合形成的固定盘，所述的端盖上安装有控制电机，所述盘壁上设有入料口和出料口；所述的盘壁围绕一旋转盘，所述的旋转盘的回转中心与所述控制电机的旋转轴连接，所述的旋转盘上设置一容料孔，所述容料孔的回转中心轴线与旋转盘的回转中心轴线相交且垂直；所述入料口的回转中心轴线与旋转盘的回转中心轴线相交且垂直，并铅直或接近铅直；所述的出料口的回转中心轴线与入料口的回转中心轴线在同一平面内并与入料口的回转中心轴线、旋转盘的回转中心轴线相交，出料口的回转中心轴线与铅直线成一定角度；所述的盘壁内侧设有一截面形状与杆形工件较小端部形状相配合的凹槽，所述的凹槽的起始点为入料口回转中心轴线与盘壁的交点加上逆时针方向的杆形工件的较小端部半径；所述的凹槽起点处设有端位感应开关，所述的端位感应开关与控制器电连接；如果工件端部的形状与凹槽的截面形状相配合，则工件的端部可以到达凹槽的底部，并触发凹槽底部的感应开关发出信号，通过控制器启动控制电机旋转，这时控制电机根据感应开关的信号而顺时针旋转，直到容料孔的一端与出料口对齐，容料孔中的工件顺着凹槽转动转到一定角度后，由于重力的作用工件会回落，当容料孔与出料口对齐时，工件就会从出料口滑出；如果工件端部的形状与凹槽的截面形状不同时，工件的端部就不能达到凹槽的底部，这时控制电机就会启动并逆时针旋转，直到容料孔的另一端与出料口对齐，则容料孔中的工件就会顺着出料口滑出。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述的固定盘的外形为圆形、矩形、正六边形中的一种。

3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述的控制电机是伺服电机或步进电机中的一种；所述的控制器是伺服电机控制器或步进电机控制器中的一种。

4.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述的入料口、出料口、容料孔的截面形状为圆形、正方形、正六边形中的一种。

5.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述的出料口的回转中心轴线与入料口的回转中心轴线之间的夹角α为5-30度。

6.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述的凹槽的截面形状是矩形。

7.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述的凹槽的截面形状是半圆形、三角形、梯形中的一种。

8.根据权利要求5所述的机构，其特征在于，所述的凹槽在盘壁内延伸的角度大于180度减去α。