CN107902379B - 一种游丝摆轮自动分检机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种游丝摆轮自动分检机构，包括盆状托盘，盆状托盘的中心开设有安装孔一，安装孔一内穿设有传动轴，传动轴的下端通过键与带减速机的步进电机连接，步进电机固定在盆状托盘底部，传动轴的上端穿过安装孔一后与分拣机械手固定，盆状托盘内设有沿其周向均布的多个物料盒，盆状托盘上方设有刻有指示分档号的透明防尘盖板，盆状托盘的内壁上还设有安装孔二，安装孔二内设置用于定位分拣机械手起始点的位置传感器，位置传感器、分拣机械手、步进电机分别与控制器电连接，控制器通过控制开关与供电电源电连接。本发明分拣准确、速度快、运行平稳、操作灵活，降低了劳动强度，提高了分拣正确率和工作效率，操作简单，实用性强，值得推广。

Description

一种游丝摆轮自动分检机构

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种游丝摆轮自动分检机构。

背景技术

在手表中，游丝和摆轮机构属调速系统，称之谓手表的心脏。游丝和摆轮两个零部件之间的有机配合，在表机中回转振荡，保持一定速度，驱动擒纵调速系统和指针，手表计时准确度如何，主要由游丝摆轮机构决定的。游丝特别敏感，是一种相当细的螺旋形弹簧，细如发丝，却有较大的张力，韧性相当强。摆轮是一种由轴、摆梁、轮辐组成的轮，游丝的内端固定在摆轮的轴心，外端则固定在摆轮夹板上，当摆轮受到驱动时，固定在摆轮内的游丝则会因为弹性而均匀地收缩及舒张，带动摆轮顺时针或逆时针旋转，从而这样的旋转周期会直接影响到手表走时的准确度。

游丝和摆轮在生产过程中，虽然都是经过精密加工过程生产出来的，但是同一批次的游丝或者摆轮，还是存在细微的偏差，如材质的均匀度、轴的倾角、配件的安装偏差、加工后的几何形状在微观上的差别等，会使各个摆轮之间的转动惯量有偏差，会使各个游丝之间的张力有偏差，虽然这些偏差都是在规定的加工精度内，但是如果游丝和摆轮搭配不好，会造成最终的手表成品出现过大的走时准确度偏差。

因此在生产过程中，一般采用将游丝和摆轮分别使用标准测量头，按照谐振频率进行分档，把某一档的游丝与相应档的摆轮进行配对组装，从而获得更接近标准走时精度的游丝摆轮振荡系统。

在传统的游丝和摆轮的分档过程中，整个工作台面上密密麻麻摆放着元件盒，占去了工作台面的绝大部分面积，每个元件盒都有编号，编号对应的是分档号。操作工在测量完一个工件后，分档仪会给出一个分档号，操作工根据指示出来的分档号，夹取元件，将元件投放到对应数值的元件盒中。这种由操作工以人工的方式送到相应分档号的元件盒内的分检过程，存在以下问题：

一是操作工需要眼睛总要盯着看显示的分档号数值，然后操作工的手臂会经过一个较长距离的送、放、回的复合往返运动，在每天几千件的分档过程中，很容易疲劳，劳动强度较大；

二是大脑获得分档仪器给出的分档号，经过大脑的判断分析后由眼睛和手臂完成在几十个元件盒中搜索相应分档号的元件盒位置，并由手臂送达，经过长时间无数次的重复动作，难免会在大脑、眼睛、手臂的疲劳情况下，发生看错分档号、放错元件盒的人工错误，错放一个元件，在后续工序中得到的游丝摆轮组合机构就会变为废品；

三是这样的人工方式耗时、易产生废品，生产效率比较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种游丝摆轮自动分检机构，以便解决现有技术中的不足。

本发明的技术方案是：一种游丝摆轮自动分检机构，包括盆状托盘，所述盆状托盘的中心开设有安装孔一，所述安装孔一内穿设有传动轴，所述传动轴的下端通过键与带减速机的步进电机连接，步进电机固定在盆状托盘底部，所述传动轴的上端穿过安装孔一后与分拣机械手固定，所述盆状托盘内设置有沿其周向均布的多个物料盒，所述盆状托盘上方设置有刻有指示分档号的透明防尘盖板，盆状托盘的内壁上还设置有安装孔二，所述安装孔二内设置用于定位分拣机械手起始点的位置传感器，所述位置传感器、分拣机械手、步进电机分别与控制器电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

优选地，所述步进电机与盆状托盘之间设置有减震硅胶垫。

优选地，所述透明防尘盖板上设置有投料口，所述投料口与位置传感器的位置对齐。

优选地，所述分拣机械手包括基体，所述基体的下方设置有安装支架，所述安装支架通过卸料气缸安装螺栓与基体固定，所述安装支架上设置有卸料气缸，所述卸料气缸的伸缩杆端与物料挡板接触并顶住物料挡板，所述物料挡板与基体通过安装在挡板轴销孔中的轴销铰接，所述分拣机械手的基体前端设置有储料仓，所述储料仓位于物料挡板上方，所述基体的两端均为圆弧段，与储料仓靠近的圆弧段上设置有凸起挡块。

与现有技术相比，本发明提供的一种游丝摆轮自动分检机构的有益效果是：

1、本发明提供的一种游丝摆轮元件的自动分拣机构，不需要人工读取分档号即可完成分档号的自动获得、自动将元件送到对应元件盒编号的位置、并将元件放入元件盒内，本发明将自动完成读数、送料、卸料等工作，不需要人眼去读数、手臂去送料放料，分拣准确、速度快、运行平稳、对测量系统无干扰、操作灵活。

2、本发明解放了劳动力，降低了工人的劳动强度。

3、本发明避免了人工失误，提高了的分拣的正确率，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构3D示意图；

图2为本发明的整体结构的爆炸图；

图3为本发明的整体结构装配结构图；

图4为本发明的整体结构的二维结构右视图；

图5为本发明的整体结构的二维结构主视图；

图6为本发明的机械手臂的结构示意图；

图7为本发明的机械手臂的A-A放大图；

图8为本发明的元件盒的主视图；

图9为本发明的元件盒的右视图；

图10为本发明的元件盒的仰视图；

图11为本发明的盆状托盘的主视图；

图12为本发明的盆状托盘的俯视图；

图13为本发明的盆状托盘的3D结构图；

图14为本发明的减震硅胶垫的结构示意图；

图15为本发明的透明盖板的结构示意图；

图16为本发明的控制器原理框图。

附图标记说明：

1、透明防尘盖板；11、把手；12、投料口；13、雕刻的分档号；2、分拣机械手；21、卸料气缸；22、物料挡板；23、储料仓；24、定位销；25、卸料气缸安装螺栓；26、安装支架；27、轴销；28、凸起挡块；29、挡板轴销孔；210、进气口；3、盆状托盘；31、安装开孔；32、安装固定孔；33、气管安装孔；34、盆沿；35、物料盒定位孔；36、盆状托盘的盆底；37、步进电机轴孔；38、步进电机安装孔；4、步进电机；5、物料盒；51、物料盒定位凸起；52、分档号标签；6、传动轴；61、键；7、位置传感器；71、位置传感器紧固螺母一；72、位置传感器紧固螺母二；8、减震硅胶垫；81、安装螺栓孔。

具体实施方式

本发明提供了一种游丝摆轮自动分检机构，下面结合图1～图16，对本发明进行说明。

如图1～图15所示，本发明提供的一种游丝摆轮自动分检机构，包括盆状托盘3，所述盆状托盘3的中心开设有安装孔一，所述安装孔一内穿设有传动轴6，所述传动轴6的下端通过键61与带减速机的步进电机4连接，步进电机4固定在盆状托盘3底部，所述传动轴6的上端穿过安装孔一后与分拣机械手2固定，所述盆状托盘3内设置有沿其周向均布的多个物料盒5，所述盆状托盘3上方设置有刻有指示分档号的透明防尘盖板1，盆状托盘3的内壁上还设置有安装孔二，所述安装孔二内设置用于定位分拣机械手2起始点的位置传感器7，所述位置传感器7、分拣机械手2、步进电机4分别与控制器电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

进一步地，所述步进电机4与盆状托盘3之间设置有减震硅胶垫8。

进一步地，所述透明防尘盖板1上设置有投料口12，所述投料口12与位置传感器的位置对齐。

进一步地，所述分拣机械手2包括基体，所述基体的下方设置有安装支架26，所述安装支架26通过卸料气缸安装螺栓25与基体固定，所述安装支架26上设置有卸料气缸21，所述卸料气缸21的伸缩杆端与物料挡板22接触并顶住物料挡板22，所述物料挡板22与基体通过安装在挡板轴销孔29中的轴销27铰接，所述分拣机械手2的基体前端设置有储料仓23，所述储料仓23位于物料挡板22上方，所述基体的两端均为圆弧段，与储料仓23靠近的圆弧段上设置有凸起挡块28。

一种游丝摆轮自动分检机构，其结构上包括最上层的刻有指示分档号的透明防尘盖板1、起到承托作用的盆状托盘3、安装在盆状托盘中心的带有储料仓和自动卸料装置的分拣机械手2、驱动机械手转动的步进电机4、连接步进电机4和机械手2的传动轴6、安装在盆状托盘起始点处的位置传感器7，以及沿着盆状托盘内圈规律摆放的41个物料盒5等组成。

其中，传动轴6安装在带减速机的步进电机4的安装孔内，将传动轴6穿过盆状托盘底部36的步进电机轴孔37，步进电机与盆状托盘底部36的步进电机安装孔38配合用螺栓固定。

其中，位置传感器7插入盆状托盘3侧面的位置传感器安装孔31中，使用紧固螺母71和72固定好位置传感器7。

其中，41个物料盒5按照分档号标签的序号排列顺序，将物料盒底部的凸起对准盆状托盘底部36中的物料盒定位孔35插入并与底部36贴合。

其中，组装分检机械手2用两枚卸料气缸螺栓25将卸料气缸安装支架26固定在分拣机械手2上，将卸料气缸21安装在卸料气缸安装支架26上，用两枚物料挡板的轴销27把物料挡板22安装在机械手2的挡板轴销孔29中，将传动轴6与机械手2相连接，并用定位销24锁紧。

其中，透明防尘盖板1，将其投料口12与位置传感器位置对齐后，盖在盆状托盘的盆沿34上。

其中，本发明的整体结构安装在其它固定支架上的时候，必须在中间加入减震硅胶垫8，紧固螺栓必须通过减震硅胶垫8上的安装螺栓孔81和盆状托盘的安装固定孔32，把整体结构与固定支架连接好。

其中，卸料气管通过盆状托盘3底部的气管安装孔33连接到卸料气缸的进气口210上。

其中，控制器是单片机，型号是STC15W4K32S4。

本发明的工作过程：控制器接收到被分拣的游丝或摆轮工件的分档号后，控制步进电机4通过传动轴6带动机械手2转动，当机械手转动到指定的物料盒5的目标位置上方时，停止转动，控制器控制卸料电磁阀得电，使压缩空气进入卸料气缸21，控制卸料气缸21动作，缩回气缸杆，物料挡板22在重力作用下自动张开，储料仓23内的游丝或摆轮工件滑落到下面对应分档号的物料盒5内，然后控制器使卸料电磁阀失电，卸料气缸21失去压缩空气而恢复，气缸杆恢复常态伸出，推动物料挡板22向上与储料仓23贴合，控制器控制步进电机反向旋转，使得机械手2返回到位置传感器7的位置停下，完成一次分检动作，等待下一次物料分检。

本发明的实现包括以下几个步骤：

(1)分档号的获得：如图16所示，本装置的控制器有一个与上位机(即分档仪主机)之间的RS-232C通讯接口，通过这个接口，按照上位机的通讯协议获得分档号，记为m。

通讯协议包括对数据格式、同步方式、校验方式、传送速度，数据格式在这里表达的是传输的数据一共有四个字节，其中的主要数据(分档号)传输格式为ASCII字符，同步方式为一个字节的帧头0x7B，一个字节的帧尾0x7E，中间是两个字节的分档号的ASCII值，十位在先，个位在后，记为m1、m2；校验方式为偶校验，8位数据，一个停止位，传输速度为9.6kbps。

本装置的控制器接收到的数据放在存储区数组里面，当检测到数据的帧头和帧尾满足要求的时候，取出m1、m2进行处理,，得到分档号m：

m＝m1&0x0f*10+m2&0x0f

通过上述计算获得的分档号，作为后面分拣的依据。

(2)计算目标物料盒的位置：

投料口12的下方设置有位置传感器7，此处记为分拣机械手2的起始点，也是超差工件，即不在1-40档范围里的工件对应的物料盒所在位置，在这个位置的直径方向对面是01档和40档的交界处。机械手送料的运行轨迹设计分为左右半圈，这样规划的原因一是送料距离最省，每次都不超过半圈，二是不至于使气管缠绕，三是被分档的工件分档号范围多集中在20-21档附近，越偏向01和40档的工件就越少，以节省送料时间，同时起到节能作用。

驱动机械手转动的步进电机4带有1:10的减速机，同时在软件设置该步进电机集成的驱动器细分为16，该步进电机的步距角为1.8°，分档号有效的是1-40，共计40个，还有一个超差档，总计为41档，相当于一个圆周360°内分为41个物料盒位置，计算出每相邻两个物料盒间距的步进电机脉冲数p为：

脉冲数p不能为小数，只能是整数，因此做了一定的补偿，即20档和21档的脉冲数为780pls，19档和22档为781pls，18档和23档的脉冲数为780pls，以此类推。

为了在控制机械手寻找位置时便捷，事先将各个分档号对应的脉冲数都计算出来，并做成数据表，在使用时查找即可。下表为计算好的数据表，以及对应的分档号数值：

{'1','5','6','1','0','1','4','8','2','9','1','4','0','4','9','1','3','2','6','8',//21、22、23、24

'1','2','4','8','8','1','1','7','0','7','1','0','9','2','7','1','0','1','4','6',//25、26、27、28

'0','9','3','6','6','0','8','5','8','5','0','7','8','0','5','0','7','0','2','4',//29、30、31、32

'0','6','2','4','4','0','5','4','6','3','0','4','6','8','3','0','3','9','0','2',//33、34、35、36

'0','3','1','2','2','0','2','3','4','1','0','1','5','6','1','0','0','7','8','0',//37、38、39、40

'0','0','7','8','0','0','1','5','6','1','0','2','3','4','1','0','3','1','2','2',//20、19、18、17

'0','3','9','0','2','0','4','6','8','3','0','5','4','6','3','0','6','2','4','4',//16、15、14、13

'0','7','0','2','4','0','7','8','0','5','0','8','5','8','5','0','9','3','6','6',//12、11、10、09

'1','0','1','4','6','1','0','9','2','7','1','1','7','0','7','1','2','4','8','8',//08、07、06、05

'1','3','2','6','8','1','4','0','4','9','1','4','8','2','9','1','5','6','1','0'}；//04、03、02、01

其中，超差工件即大于40档或小于01档的工件放置在起始点位置的超差物料盒，此时步进电机不需要旋转，节省送料时间的同时也节能。

(3)机械手送料：

获得分档号m后，根据m值通过查表的方式获得步进电机的脉冲数p，将此脉冲数发送给步进电机驱动器，随即启动机械手，按照脉冲数开始旋转，每发出一个脉冲给步进电机，p-1，当脉冲数p值减小到0时，控制器发出指令使得步进电机停止运动，此时就到达了分档号m对应的物料盒位置上方。

(4)机械手卸料：

当到达物料盒上方时，本装置的控制器控制卸料电磁阀使卸料气缸21充气动作，气缸杆缩回，物料挡板22在重力作用下滑落，使得机械手上的储料仓23中的工件滑落到下面的物料盒中，控制器内部的定时器在延时1秒后，控制卸料电磁阀使得卸料气缸21失去气压，在卸料气缸21内部的恢复弹簧的作用下，气缸内的伸缩杆伸出，推动物料挡板22向上，并与储料仓23的下部闭合，完成整个卸料过程。

(5)机械手返回：完成卸料后，本装置控制器发出回起始点命令给机械手的步进电机驱动器，机械手按照送料路径原路返回，当位置传感器7检测到凸起挡块28转动到与位置传感器7的周向位置一致时，即机械手到达起始点位置，控制器发出指令使得步进电机停止运动，并等待下次分拣命令。

如图16所示，本发明的控制器以单片机为核心，配合通讯用的RS-232C芯片及电路、光电隔离的位置传感器接口电路、步进电机驱动接口电路，以及电磁阀驱动等电路组成，单片机通过RS-232C通讯电路与上位机(分档仪)实现数据通讯，获得分档仪传递出来的分档号，光电隔离的位置传感器接口电路实现机械手是否在起始点位置的检测，同时具有电气隔离抗干扰的作用，单片机通过步进电机驱动接口电路实现机械手送料位置数据的传送，以使步进电机带动分拣机械手到达指定物料盒位置，和返回起始点位置的动作，单片机通过驱动电路控制卸料电磁阀的动作实现卸料功能。

本发明提供的一种游丝摆轮自动分检机构，不需要人工读取档数值即可完成分档号的自动获得、自动将元件送到对应元件盒编号的位置、并将元件放入元件盒内，本发明将自动完成读数、送料、卸料等工作，不需要人眼去读数、手臂去送料放料，分拣准确、速度快、运行平稳、对测量系统无干扰、操作灵活，解放了劳动力，降低了工人的劳动强度，避免了人工失误，提高了分拣的正确率，提高了工作效率，操作简单，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种游丝摆轮自动分检机构，其特征在于，包括盆状托盘(3)，所述盆状托盘(3)的中心开设有安装孔一，所述安装孔一内穿设有传动轴(6)，所述传动轴(6)的下端通过键(61)与带减速机的步进电机(4)连接，步进电机(4)固定在盆状托盘(3)底部，所述传动轴(6)的上端穿过安装孔一后与分拣机械手(2)固定，所述盆状托盘(3)内设置有沿其周向均布的多个物料盒(5)，所述盆状托盘(3)上方设置有刻有指示分档号的透明防尘盖板(1)，所述分档号的序号顺序排列，盆状托盘(3)的内壁上还设置有安装孔二，所述安装孔二内设置有用于定位分拣机械手(2)的起始点的位置传感器(7)，所述位置传感器(7)、分拣机械手(2)、步进电机(4)分别与控制器电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接；

所述透明防尘盖板(1)上设置有投料口(12)，所述投料口(12)与位置传感器的位置对齐；

所述分拣机械手(2)包括基体，所述基体的下方设置有安装支架(26)，所述安装支架(26)通过卸料气缸安装螺栓(25)与基体固定，所述安装支架(26)上设置有卸料气缸(21)，所述卸料气缸(21)的伸缩杆端与物料挡板(22)接触并顶住物料挡板(22)，所述物料挡板(22)与基体通过安装在挡板轴销孔(29)中的轴销(27)铰接，所述分拣机械手(2)的基体前端设置有储料仓(23)，所述储料仓(23)位于物料挡板(22)上方，所述基体的两端均为圆弧段，与储料仓(23)靠近的圆弧段上设置有凸起挡块(28)。

2.根据权利要求1所述的一种游丝摆轮自动分检机构，其特征在于，所述步进电机(4)与盆状托盘(3)之间设置有减震硅胶垫(8)。