CN107187830B - 一种自动化镶石设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化镶石设备，用于镶嵌具有尖角的棱锥结构工件，振动料斗的料盘出料口连接有排序定向机构，从振动料斗的出料口出来的工件前进入定向部的V形槽，继续前进入筛选部的V形槽，工件在向走行部V形槽中前进的过程中会被盖板推挤，使工件在V形槽中成单排且尖头朝下的姿态；本发明用振动料斗的振动为料盘内的工件提供运动的动力，在料盘出料口出设置排序定向机构，能自动筛选需要的工件，代替了现有技术中通过人工筛选工件的工序，节省了人工，降低了成本；工件到达出料口时由移动臂带着执行器吸取工件至镶石的模具处，在移动过程中不会造成工件掉落的危险，本发明可以提高生产效率，提高自动化程度，实现了标准化生产。

Description

一种自动化镶石设备

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种用于流行饰品的自动化镶石设备。

背景技术

目前，镶嵌水晶或钻石时，将众多规格不一的工件放在料盘内，使用时通过人眼挑选出镶嵌需要规格的工件，找到后通过有负压的针管针头吸起来，再由人工放置在饰品蜡模的镶嵌位置。这种方法需要人工长时间在众多工件中寻找正好需要的工件，由于工件的尺寸较小，工人需要长时间寻找状态正确的水晶，容易产生视觉疲劳，容易对人体造成损害；这种方式既耗费人力和时间，而且效率低，不能实现标准化生产。

发明内容

本发明针对现有技术中人工筛选工件技术的不足，设计一套能够用机械装置实现筛选工件并进行快速部署的镶石装置。用该装置来辅助镶石操作，不仅可以减轻工作人员劳动强度，还可以节省成本，提高生产效率。

一种自动化镶石设备，用于镶嵌具有尖角的棱锥结构工件，包括安装架、移动臂、执行器、供料系统及控制器，移动臂包括X方向设置的横臂和Y方向设置的竖臂，横臂和竖臂垂直交叉连接，竖臂能够在横臂上水平滑动，执行器通过滑块与竖臂连接，随同滑块在竖臂上一起上下移动；

供料系统设置于执行器下方，供料系统包括振动料斗，振动料斗的料盘出料口连接有排序定向机构，排序定向机构包括定向部、筛选部和走行部，定向部、筛选部和走行部按工件的前进方向依次设置，定向部、筛选部和走行部都开设有与工件的尖角相匹配的V形槽，从振动料斗的出料口出来的工件前进入定向部的V形槽，继续前进入筛选部的V形槽，筛选部位于V形槽的两侧形成向外侧的倾斜面，从筛选部掉落的工件，向一侧掉入振动料斗的料盘内，向另一侧掉入回收器中，留在筛选部V形槽中的工件继续向走行部的V形槽前进，走行部上盖设有盖板，盖板与V形槽的距离为单个工件的高度，工件在向走行部V形槽中前进的过程中会被盖板推挤，使工件在V形槽中成单排且尖头朝下的姿态；

当工件到达走行部的出料口时，控制器控制振动料斗停止振动，并控制执行器下移至吸取工件，然后控制执行器上移，控制竖臂在横臂上平移，使执行器带着工件到达用于镶石的模具处。

优选地，振动料斗的料盘出料口附近固定连接有底板，所述排序定向机构固定设置于该底板上。

优选地，底板上设置有底板导轨，底板导轨上滑动设置有底板滑块，底板滑块上连接有挡板，挡板设置于走行部的出料口处，推动底板滑块在底板导轨上移动，带动挡板在走行部的出料口处移动。

进一步优选地，供料系统设置于固定底板上，固定底板固定连接于安装架上，固定底板上固定连接有用于设置电磁铁的支架，支架上设置有一滑轨，滑轨上滑动连接有推板滑块，电磁铁内部活动式连接有电磁杆，电磁杆与推板滑块上固定连接有推板，推板与底板滑块接触式连接，电磁铁通电后带动电磁杆向内部伸缩，带动推电磁铁断电后，底板滑块失去了推板对它的推力，即挡板失去了推板对它的推力，该复位拉簧会因自身恢复力将挡板拉向传感器固定架，从而使挡板关闭走行部的出料口。

进一步优选地，走行部的出料口处设置有传感器固定架，传感器固定架上设置有传感器，传感器检测到工件进入走行部的出料口处时，发送电信号给控制器，控制器控制振动料斗停止振动，控制器控制电磁铁使挡板打开走行部的出料口，控制器控制执行器吸取工件后，传感器检测到走行部的出料口无工件，并发送电信号给控制器，控制器控制电磁铁使挡板关闭走行部的出料口，控制振动料斗继续振动，使走行部及料盘内的工件继续前进。

本发明的工作过程为：将所要镶嵌的工件倒入振动料斗的料盘中，传感器未检测到工件，给控制器发出动作信号，控制器做出响应，发出启动振动料斗的信号，振动料斗开始振动，料盘在振动料斗振动底座上的电磁铁和板弹簧的共同作用下一方面绕着垂直轴线作扭转振动，另一方面在垂直方向上作往复振动，料盘中的工件在自身重力、摩擦力及惯性力的作用下沿螺旋轨道稳定地向上向前移动，当工件进入排序定向机构定向部的V型槽中，由于工件自身重心的作用，重心不在V型槽中心线的工件将发生倾斜，工件继续运动到排序定向机构筛选部中部的有切口处，在这里工件重心左右倾斜的工件会通过切口处掉落到回收器中或者掉落到料盘中，工件继续运动，当工件走向排序定向机构走行部的V型槽中，盖板会对其进一步排序，筛选掉堆砌和前后倾斜的工件，掉落的工件落入料盘或回收器中，当工件通过盖板后进入走行部的V型槽中，工件全是我们所需要的单排并且尖头朝下的姿态。工件运动到走行部的末端，即走行部的出料口处时，传感器检测到工件到来，会发出信号给控制器，控制器发出停止信号使振动料斗停止振动，同时发出信号让电磁铁闭合，电磁铁带动推板运动，推板推动底板滑块，底板滑块带动挡板，使工件暴露在走行部出料口处。此时，控制器发出信号让移动臂开始运动，使执行器运动到走行部出料口，到位后，控制器发出信号启动执行器的真空泵，使执行器产生负压吸取工件，接着移动臂运动，使工件到达模具所在地方，工件通过摩擦作用留在模具上。然后控制器开始检测走行部出料口处是否有工件，重复上述工作，即可实现工件的自动镶嵌。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明用振动料斗的振动为料盘内的工件提供运动的动力，在料盘出料口出设置排序定向机构，能自动筛选需要的工件，代替了现有技术中通过人工筛选工件的工序，节省了人工，降低了成本；工件到达出料口时由移动臂带着执行器吸取工件至镶石的模具处，这个过程也代替了人工操作，节省了人工，且执行器的吸附力很强，在移动过程中不会造成工件掉落的危险，本发明所述装置用于自动化镶石可以提高生产效率，提高自动化程度，实现了标准化生产。

附图说明

图1是本发明整体结构视图；

图2是供料系统的结构视图；

图3是排序定向机构的结构视图；

图4是本发明的控制原理图；

图5是振动料斗的实施例结构视图。

图6是挡板上连接复位拉簧的局部结构示意图。

图中附图标记有：1安装架、2移动臂、3执行器、a供料系统、a1振动料斗、a2固定底板、a3支架、a4电磁铁、a5推板、a6底板滑块、a7底板导轨、a8底板、a9传感器、 a10挡板、a11传感器固定架、a12排序定向机构、a13推板滑块、71定向块、72盖板、73 回收器、74出料口、75筛选部。

具体实施方式

现在结合附图对本发明 作进一步的说明。

如图2、3所示，供料系统设置于执行器下方，供料系统包括振动料斗a1，振动料斗的料盘出料口连接有排序定向机构a12，排序定向机构包括定向部71、筛选部75和走行部，定向部71、筛选部75和走行部按工件的前进方向依次设置，定向部、筛选部和走行部都开设有与工件的尖角相匹配的V形槽，从振动料斗的出料口出来的工件前进入定向部的 V形槽，继续前进入筛选部的V形槽，筛选部位于V形槽的两侧形成向外侧的倾斜面，从筛选部掉落的工件，向一侧掉入振动料斗的料盘内，向另一侧掉入回收器73中，留在筛选部V形槽中的工件继续向走行部的V形槽前进，走行部上盖设有盖板，盖板与V形槽的距离为单个工件的高度，工件在向走行部V形槽中前进的过程中会被盖板推挤，使工件在V 形槽中成单排且尖头朝下的姿态。

如图1所示，一种自动化镶石设备，用于镶嵌具有尖角的棱锥结构工件，包括安装架1、移动臂2、执行器3、供料系统a及控制器，移动臂包括X方向设置的横臂和Y方向设置的竖臂，横臂和竖臂垂直交叉连接，竖臂能够在横臂上水平滑动；执行器通过滑块与竖臂连接，随同滑块在竖臂上一起上下移动。

竖臂和横臂均为直线滑台模组，竖臂和横臂之间连接有一个滑动块，由电机驱动滑动块带动竖臂在横臂水平方向来回移动，另由电机驱动执行器与竖臂之间连接的滑动块，沿着竖臂上下移动，该机构可以为电机、皮带传动滑动块的结构，也可以为电机、丝杠传动滑动块的结构。

当工件进入走行部的出料口处时，控制器控制振动料斗停止振动，再控制执行器下移至吸取工件，然后控制滑块上移使执行器上移，再然后控制竖臂在横臂上平移，使执行器带着工件到达用于镶石的模具处。

在此提供一个实施例：如图1，以横臂为X坐标轴，以竖臂为Y坐标轴，初始状态时，两坐标轴交点在走行部的出料口正上方。电机接收到控制器的动作信号后，先开始进行负Y方向运动，运动30mm停止，开始进行工件吸取动作，吸取后，进行Y正方向移动 30mm，然后进行X负方向移动，移动200mm，执行器运动到用于镶石的模具所在地方，然后控制器控制进行负Y方向运动30mm，工件通过摩擦作用留在模具上。然后进行Y正方向运动30mm，X正方向运动200mm回到初始位置，等待下次动作。

如图2所示，振动料斗的料盘出料口附近固定连接有底板a8，所述排序定向机构固定设置于该底板上。底板上设置有底板导轨a7，底板导轨上滑动设置有底板滑块a6，底板滑块上连接有挡板a10，挡板设置于走行部的出料口处，推动底板滑块在底板导轨上移动，带动挡板在走行部的出料口处移动。

如图1所示，供料系统设置于固定底板a2上，固定底板a2固定连接于安装架1上，固定底板上固定连接有用于设置电磁铁a4的支架a3，支架上设置有一滑轨，滑轨上滑动连接有推板滑块a13，电磁铁内部活动式连接有电磁杆，电磁杆与推板滑块上固定连接有推板a5，推板与底板滑块接触式连接，电磁铁通电后带动电磁杆向内部伸缩，带动推板滑块、推板、底板滑块和挡板向电磁铁内部方向伸缩，从而使挡板打开走行部的出料口。

如图1所示，走行部的出料口处设置有传感器固定架a11，传感器固定架上设置有传感器a9，传感器检测到工件进入走行部的出料口处时，发送电信号给控制器，控制器控制振动料斗停止振动，控制器控制电磁铁使挡板打开走行部的出料口，控制器控制执行器吸取工件后，传感器检测到走行部的出料口无工件，并发送电信号给控制器，控制器控制电磁铁使挡板关闭走行部的出料口，控制振动料斗继续振动，使走行部及料盘内的工件继续前进。

挡板与传感器固定架之间固定连接有复位拉簧，电磁铁断电后，复位弹簧推动电磁杆、推板滑块和推板复位，如图6所示，当推板推动挡板打开走行部的出料口时，该复位拉簧处于被拉伸状态，当底板滑块a6失去了推板对它的推力，即挡板失去了推板对它的推力，该复位拉簧会因自身恢复力将挡板拉向传感器固定架，从而使挡板关闭走行部的出料口。

本实施例所用电磁铁为现有的推拉式电磁铁，通电铁芯推动电磁杆，断电靠弹簧复位。

本实施例所用传感器为奥托尼克斯光纤传感器FD-320-10，该传感器可以设置灵敏度，当接收到的光强达到设定值时，发出高电平信号。

挡板为透明的有机玻璃，不会阻挡传感器检测到工件是否进入走行部的出料口，当有工件时和无工件时，挡板反射至传感器的光强不同。

工件的移动靠振动料斗的振动，振动料斗为如图5所示的现有电磁式圆盘振动料斗，主要分为驱动底座和料盘两部分，其中驱动底座包括电磁铁、板弹簧组、橡胶减振地脚等。料盘又包括螺旋轨道、圆锥储物盘、定向结构等。电磁铁分为衔铁和铁芯两部分，铁芯安装在振动底座上，衔铁固定在料盘安装板下方。料盘和底座之间通过板弹簧进行连接。经过半波整流后的交流电输入至电磁铁的线包时,产生频率50(或100)Hz的磁性吸力,在衔铁和铁芯之间产生交变的电磁力，电磁力迫使衔铁向铁芯方向吸合，带动料盘向下运动，同时使板弹簧进行弹性弯曲变形。当电磁力消失后，板弹簧要恢复弹性变形，带动料盘向上运动，衔铁远离铁芯。料盘在电磁铁和板弹簧的共同作用下一方面绕着垂直轴线作扭转振动，另一方面在垂直方向上作往复振动，料盘中的工件在自身重力、摩擦力及惯性力的作用下沿螺旋轨道稳定地向上向前移动，并通过料盘轨道的定向结构，进行自动拨正或剔除。驱动底座可以根据工件大小规格不同设置相应的振动频率和幅值。

如图4为本发明控制原理图。本实施例控制器选用的是欧姆龙PLC，型号为CP1E-N20DT-A-CH，其有两个脉冲输出端口，用于连接两个驱动横臂和竖臂的电机，有三个I/O 输出端口，分别用于连接振动料斗控制启停、用于连接电磁铁控制吸合、用于连接执行器控制启停，有一个I/O输入端口，用于接受传感器检测信号，检测到有工件时，为高电平，无工件时为低电平。

以上所述，仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种自动化镶石设备，用于镶嵌具有尖角的棱锥结构工件，其特征在于，包括安装架、移动臂、执行器、供料系统及控制器，移动臂包括X方向设置的横臂和Y方向设置的竖臂，横臂和竖臂垂直交叉连接，竖臂能够在横臂上水平滑动，执行器通过滑块与竖臂连接，随同滑块在竖臂上一起上下移动；

供料系统设置于执行器下方，供料系统包括振动料斗，振动料斗的料盘出料口连接有排序定向机构，排序定向机构包括定向部、筛选部和走行部，定向部、筛选部和走行部按工件的前进方向依次设置，定向部、筛选部和走行部都开设有与工件的尖角相匹配的V形槽，从振动料斗的出料口出来的工件前进入定向部的V形槽，继续前进入筛选部的V形槽，筛选部位于V形槽的两侧形成向外侧的倾斜面，从筛选部掉落的工件，向一侧掉入振动料斗的料盘内，向另一侧掉入回收器中，留在筛选部V形槽中的工件继续向走行部的V形槽前进，走行部上盖设有盖板，盖板与V形槽的距离为单个工件的高度，工件在向走行部V形槽中前进的过程中会被盖板推挤，使工件在V形槽中成单排且尖头朝下的姿态；

供料系统设置于固定底板上，固定底板固定连接于安装架上，固定底板上固定连接有用于设置电磁铁的支架，支架上设置有一滑轨，滑轨上滑动连接有推板滑块，电磁铁内部活动式连接有电磁杆，电磁杆与推板滑块上固定连接有推板，推板与底板滑块接触式连接，电磁铁通电后带动电磁杆向内部伸缩，带动推板滑块、推板、底板滑块和挡板向电磁铁内部方向伸缩，从而使挡板打开走行部的出料口；挡板与传感器固定架之间固定连接有复位拉簧，电磁铁断电后，底板滑块失去了推板对它的推力，即挡板失去了推板对它的推力，复位拉簧会因自身恢复力将挡板拉向传感器固定架，从而使挡板关闭走行部的出料口；

当工件到达走行部的出料口时，控制器控制振动料斗停止振动，并控制执行器下移至吸取工件，然后控制执行器上移，控制竖臂在横臂上平移，使执行器带着工件到达用于镶石的模具处。

2.如权利要求1所述的一种自动化镶石设备，其特征在于，振动料斗的料盘出料口附近固定连接有底板，所述排序定向机构固定设置于该底板上。

3.如权利要求2所述的一种自动化镶石设备，其特征在于，底板上设置有底板导轨，底板导轨上滑动设置有底板滑块，底板滑块上连接有挡板，挡板设置于走行部的出料口处，推动底板滑块在底板导轨上移动，带动挡板在走行部的出料口处移动。

4.如权利要求1所述的一种自动化镶石设备，其特征在于，走行部的出料口处设置有传感器固定架，传感器固定架上设置有传感器，传感器检测到工件进入走行部的出料口处时，发送电信号给控制器，控制器控制振动料斗停止振动，控制器控制电磁铁使挡板打开走行部的出料口，控制器控制执行器吸取工件后，传感器检测到走行部的出料口无工件，并发送电信号给控制器，控制器控制电磁铁使挡板关闭走行部的出料口，控制振动料斗继续振动，使走行部及料盘内的工件继续前进。

5.如权利要求4所述的一种自动化镶石设备，其特征在于，挡板为透明有机玻璃材质。