CN108515326B - 一种扇形钢球定量供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扇形钢球定量供给装置，入料管道垂直设置在连接加强板上，连接加强板上设置有与入料管道连通的入料通孔，入料管道设置有若干个，定量切换板上下两端分别和上转板、下转板连接，上转板圆心处和连接加强板通过轴承连接、下转板的圆心处和贯穿切换孔集中板的空心转轴连接，电机转动通过传动齿轮带动空心转轴转动，定量切换机构沿扇形圆心转动，定量切换板设置有贯穿上下两端的钢球通道，定量切换板的钢球通道入口和上转板的连接通孔相连通，钢球通道出口与空心转轴的出口连通，空心转轴的出口与出料管道相连接。本装置能定量提供多种规格钢球、能检测钢球的排空状态、自动化程度高、安全性能高。

Description

一种扇形钢球定量供给装置

技术领域

本发明涉及一种在自动化生产线上的轴承钢球供给装置，特别是一种扇形钢球定量供给装置，属于机械技术领域。

背景技术

轴承是工业上最常用的零配件之一，市场需求非常大,目前对于轴承的加工的要求越来越高。在轴承的自动化生产线中，常常需要机械手将保持架储料装置中的轴承保持架抓取并放置在装填工位上装填钢球，在装填钢球工序上，需要定量提供钢球。钢球生产过程必然存在公差精度差异(比如存在D，D+/-2um，D+/-4um，D+6um六种规格)，轴承内法兰、外法兰沟通加工也在一定公差范围内变动，由于轮毂轴承属于精密传动部件，要求严格控制游隙，因此在实际生产工艺中，依据公差不同将钢球进行分选出6组，与轴承内法兰、外法兰进行匹配达到合适的游隙。所以在供应钢球时，应供应所需种类的钢球，再进行装填。因此，现有需要对钢球供给装置的功能提出了新的要求。

目前现有技术的装填钢球的操作是由人工操作或者简单的钢球供给装置。但是，现有技术存在以下缺陷：1、不能定量提供钢球，供给钢球设备与装配钢球设备的配合度差，容易出错，造成设备报警停止工作；2、同一设备不能提供与保持架相应规格的钢球，将一个工序分成多个工序完成，生产的效率低，而且设备的通用性低；3、缺乏感应装置，无法确定钢球的排空状态。因此，需要在现有技术的基础上进行改进，设计出一种能定量提供多种规格钢球、能检测钢球的排空状态、自动化程度高、安全性能高的钢球供给装置。

发明内容

为解决上述现有钢球供给装置存在的问题，本发明提供一种能定量提供多种规格钢球、能检测钢球的排空状态、自动化程度高、安全性能高的钢球供给装置。

本发明提供一种扇形钢球定量供给装置，包括入料管道、连接加强板、定量切换机构、切换孔集中板、出料管道和电机，入料管道垂直设置在连接加强板上，连接加强板上设置有与入料管道连通的入料通孔，入料管道设置有若干个，所述定量切换机构包括设置为扇形的上转板和下转板，定量切换板上下两端分别和上转板、下转板连接，上转板圆心处和连接加强板通过轴承连接、下转板的圆心处和贯穿切换孔集中板的空心转轴连接，电机转动通过传动齿轮带动空心转轴转动，定量切换机构沿扇形圆心转动，定量切换板设置有贯穿上下两端的钢球通道，定量切换板的钢球通道入口和上转板的连接通孔相连通，钢球通道出口与空心转轴的出口连通，空心转轴的出口与出料管道相连接。

作为本发明的进一步改进上转板和下转板相对的面上设置有沿扇形直径方向的滑槽，定量切换板上下两端分别卡接在上转板和下转板的滑槽中，定量切换板沿远离下转板直径方向的一端连接有气缸，钢球通道出口和空心转轴的入口沿滑槽方向设置有一定距离。

作为本发明的进一步改进，下转板的圆弧边缘上设置有不同形状的缺口，切换集中板上设置有感应缺口的微型光电传感器。

作为本发明的进一步改进，空心转轴上设置有圆盘，圆盘沿周向方向设置有沿直径方向的狭缝，切换孔集中板上固定连接有用于感应狭缝的狭缝感应器。

作为本发明的进一步改进，钢球通道的长度为8个钢球的直径之和。

作为本发明的进一步改进，钢球通道设置为特定曲线通道，由竖直入料道、缓冲弯道、小坡度下滑道、小转弯半径弯道、大坡度下滑道、大转弯半径弯道、下落辅助道和竖直出料道八段通道构成。

作为本发明的进一步改进，切换孔集中板上设置有限位块。

作为本发明的进一步改进，通道入口和通道出口处设置有对射光电感应器。

作为本发明的进一步改进，下转板上设置有止动卡口，切换孔集中板下设置有止动气缸，止动销通过浮动接头与气缸连接。

本发明提供一种扇形钢球定量供给装置的控制方法，包括以下步骤：

S1：生产加工后六种不同直径的钢球分别放置在六种入料管道内；

S2：需要目标直径的钢球时，控制器控制电机带动定量切换机构转动，微型光电传感器识别缺口所呈现编码的信号；

S3：当微型光电传感器识别的缺口所呈现的编码与控制器要求的编码相匹配时，微型光电传感器传递信号给控制器，

S4：控制器感应狭缝感应器的信号，当狭缝感应器未被遮挡，狭缝感应器发射信号给控制器；

S5：控制器接收狭缝感应器的信号，控制电机停止运动，止动销插入止动卡口，钢球通道入口和上转板的连接通孔相连通,入料管道中存放的钢球下落；

S6：钢球通道中钢球装满时，钢球通道入口处设置的对射光电感应器感应到钢球遮挡，气缸推动杆伸出，推动定量切换板使钢球通道出口与下转板的出料口连通，钢球排出；

S7：钢球排空时，钢球通道出口处设置的对射感应器感应到钢球排空，气缸推动杆收缩，带动定量切换板使钢球通道入口与上转板的连接通孔连通；

S8：再根据目标直径钢球重复步骤S2-S7。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的定量切换机构可沿扇形圆心转动，连接加强板沿扇形周向设置有不同规格钢球的进料口，对应需要装填钢球不同规格的保持架，转动定量切换机构，使与目标规格的保持架相匹配的钢球进料口与定量切换板的通道入口同轴连通，针对性地提供相应规格的钢球。

2、本发明的定量切换机构的下转板的圆弧边缘上设置有不同形状的缺口，不同缺口形成分类编码，切换孔集中板上设置有三个并排放置同于感应缺口的微型光电传感器，微型光电传感器感应无缺口处则为“0”，有缺口出则为“1”，则定量切换机构会出现“000”、“001”、“010”、“100”、“110”、“111”六种识别编码，对应连接加强板上六种不同规格的钢球的进料口，完成不同规格钢球的分类进料，改变了往常采用人工预分类的工作模式，极大地提升了设备的自动化程度，提高了设备的生产效率，而且采用编码的形式能使定量切换机构迅速精准地定位并旋转至目标位置，提高了定量选切换机构的旋转灵活性。

3、本发明的定量切换机构的定量切换板设置有钢球通道，钢球通道的通道入口和通道出口沿下转板的直径方向设置有一定距离，通道入口远离扇形圆心，通道出口靠近扇形圆心，通道入口离圆心越远，定量切换机构的周向运动弧长越长，可设置的出料口可设置的进料口的数量越多，能供给钢球的规格和种类越多。

4、本发明的定量切换机构的定量切换板沿远离下转板直径方向的一端连接有气缸，气缸通过往复运动带动定量切换板实现进料/出料的切换，当钢球装满时，钢球通道入口处设置的对射光电感应器感应到钢球遮挡，气缸推动杆伸出，推动定量切换板使钢球通道出口与下转板的出料口连通，钢球排出；钢球排空时，钢球通道出口处设置的对射传感器感应到钢球排空，气缸推动杆收缩，带动切换板使钢球通道入口与上转板的连接通孔连通，实现钢球入料。

5、本发明的钢球通道的长度设置为特定长度，在此种长度下料道刚好能容纳下设定数量的钢球，完成设备定量供给钢球的功能。

6、本发明的钢球通道设置为曲线形，由竖直入料道、缓冲弯道、小坡度下滑道、小转弯半径弯道、大坡度下滑道、大转弯半径弯道、下落辅助道和竖直出料道八段通道构成，钢球在从进料口下落至竖直入料道，钢球持续快速下落至圆弧状的缓冲弯道，钢球沿缓冲弯道做一段圆周运动，将动能一部分转化为离心势能消耗掉，对钢球起着一定的缓冲作用；钢球继续运动进入小坡度下滑道，钢球在通道壁的支持力的作用下进一步减少钢球的冲量，使钢球速度适中、平稳地滑落至小转弯半径弯道，钢球沿着小转弯半径弯道进一步降低钢球的速度，钢球通过小转弯半径弯道后进入大坡度下滑道，钢球的速度增加，动能增加，后进过大转弯半径弯道，钢球损失一部分动能转化为离心势能，速度降低，最后进入下落辅助道，增加钢球下滑的速度，最后进入竖直出料道等待下一钢球叠落，本八段通道构成曲线形钢球通道，采用速度先慢后快的下落方式，一方面是钢球下落变得更平滑、更缓和，钢球与钢球之间不会因为冲量太大碰撞而撞坏，另一方面在钢球缓和下落的同时也一定程度提高钢球的下落速度。

7、本发明的扇形钢球定量供给装置的切换孔集中板上设置有限位块，限制下转板的转动极限，防止设备过载毁坏电机。

8、本发明的下转板上设置有止动卡口，切换孔集中板下设置有止动气缸，止动销通过浮动接头与气缸连接，当下转板转动至目标位置时，止动气缸推动止动销插入止动卡口，定量切换机构固定，使得钢球在通过通道时保持通道畅通状态，进一步加快钢球的进出料，提高设备的稳定性和生产的效率。

9、本发明的狭缝感应器和感应缺口的感应器起着互锁作用，当需要目标钢球时，感应缺口的微型光电传感器先识别目标编码，编码匹配后，狭缝感应器感应遮挡或不被遮挡的状态，不被遮挡，说明旋转的目标达到所需精度,其中狭缝的宽度确定止动精度，电机停止，止动销插入止动卡口，经过具有先后优先级感应装置形成互锁作用，只有控制器接收到两感应装置的信号全部合格后，定量切换机构停止，能协同保证钢球定量供给装置的安全性。

附图说明

图1是本发明的扇形钢球定量供给装置的结构示意图；

图2是本发明的扇形钢球定量供给装置仰视方向的结构示意图；

图3是定量切换机构中定量切换板的剖面示意图；

图4是止动气缸和止动销的结构示意图。

图中：1、入料管道；2、连接加强板；3、定量切换机构；31、上转板；32、下转板；33、定量切换板；331、钢球通道入口；332、钢球通道出口；333、对射光电感应器；34、钢球通道；341、竖直入料道；342、缓冲弯道；343、小坡度下滑道；344、小转弯半径弯道；345、大坡度下滑道；346、大转弯半径弯道；347、下落辅助道；348、竖直出料道；35、滑槽；4、切换孔集中板；5、出料管道；6、电机；7、空心转轴；8、气缸；9、缺口；10、微型光电传感器；11、限位块；12、止动卡口；13、止动气缸；14、止动销；15、圆盘；16、狭缝；17、狭缝感应器。

具体实施方式

参见图1、图2、图3和图4，本发明提供一种扇形钢球定量供给装置，包括入料管道1、连接加强板2、定量切换机构3、切换孔集中板4、出料管道5和电机6，入料管道1垂直设置在连接加强板2上，连接加强板2上设置有与入料管道1连通的入料通孔，入料管道1设置有若干个，所述定量切换机构3包括设置为扇形的上转板31和下转板32，定量切换板33上下两端分别和上转板31、下转板32连接，上转板31圆心处和连接加强板2通过轴承连接、下转板32的圆心处和贯穿切换孔集中板4的空心转轴7连接，电机6转动通过传动齿轮带动空心转轴7转动，定量切换机构3沿扇形圆心转动，定量切换板33设置有贯穿上下两端的钢球通道34，定量切换板33的钢球通道入口331和上转板31的连接通孔相连通，钢球通道出口332与空心转轴7的出口连通，空心转轴7的出口与出料管道5相连接。

作为本发明的进一步改进，入料管道1设置有4-8个。最优设置，入料管道1设置有6个。本发明的定量切换机构3可沿扇形圆心转动，连接加强板2沿扇形周向设置有不同规格钢球的进料口，对应需要装填钢球不同规格的保持架，转动定量切换机构3，使与目标规格的保持架相匹配的钢球进料口与定量切换板33的通道入口同轴连通，针对性地提供相应规格的钢球。

作为本发明的进一步改进，上转板31和下转板32相对的面上设置有沿扇形直径方向的滑槽35，定量切换板33上下两端分别卡接在上转板31和下转板32的滑槽35中，定量切换板33沿远离下转板32直径方向的一端连接有气缸8，钢球通道出口332和空心转轴7的入口沿滑槽35方向设置有一定距离。而且作为本发明的进一步改进，钢球通道入口331和钢球通道出口332处设置有对射光电感应器333。本发明的定量切换机构3的定量切换板33设置有钢球通道34，钢球通道34的通道入口和通道出口沿下转板32的直径方向设置有一定距离，通道入口远离扇形圆心，通道出口靠近扇形圆心，通道入口离圆心越远，定量切换机构3的周向运动弧长越长，可设置的出料口可设置的进料口的数量越多，能供给钢球的规格和种类越多。本发明的定量切换机构3的定量切换板33沿远离下转板32直径方向的一端连接有气缸8，气缸8通过往复运动带动切换板实现进料/出料的切换，当钢球装满时，钢球通道入口331处设置的对射光电感应器333感应到钢球遮挡，气缸8推动杆伸出，推动切换板使钢球通道出口332与下转板32的出料口连通，钢球排出；钢球排空时，钢球通道出口332处设置的对射传感器感应到钢球排空，气缸8推动杆收缩，带动切换板使钢球通道入口331与上转板31的连接通孔连通，实现钢球入料。

作为本发明的进一步改进，下转板32的圆弧边缘上设置有不同形状的缺口9，切换集中板4上设置有感应缺口9的微型光电传感器10。本发明的定量切换机构3的下转板32的圆弧边缘上设置有特定位置和长度的缺口9，不同缺口9形成分类编码，切换孔集中板4上设置有三个并排放置微型光电传感器10，微型光电传感器10感应无缺口9处则为“0”，有缺口9出则为“1”，则定量切换机构3会出现“000”、“001”、“010”、“100”、“101”、“111”六种识别编码，对应连接加强板2上六种不同规格的钢球的进料口，完成不同规格钢球的分类进料，改变了往常采用人工预分类的工作模式，极大地提升了设备的自动化程度，提高了设备的生产效率，而且采用编码的形式能使定量切换机构3迅速精准地定位并旋转至目标位置，提高了定量选切换机构的旋转灵活性。

作为本发明的进一步改进，空心转轴7上设置有圆盘15，圆盘15沿周向方向设置有沿直径方向的狭缝16，切换孔集中板4上固定连接有用于感应狭缝16的狭缝感应器17。

作为本发明的进一步改进，钢球通道34的长度为8个钢球的直径之和。本发明的钢球通道34的长度设置为特定长度，一般为8个钢球的直径的和，在此种长度下料道刚好能容纳下设定数量的钢球，完成设备定量供给钢球的功能。

作为本发明的进一步改进，钢球通道34设置为特定曲线通道，由竖直入料道341、缓冲弯道342、小坡度下滑道343、小转弯半径弯道344、大坡度下滑道345、大转弯半径弯道346、下落辅助道347和竖直出料道348八段通道构成。本发明的钢球通道34设置为曲线形，由竖直入料道341、缓冲弯道342、小坡度下滑道343、小转弯半径弯道344、大坡度下滑道345、大转弯半径弯道346、下落辅助道347和竖直出料道348八段通道构成，钢球在从进料口下落至竖直入料道341，钢球持续快速下落至圆弧状的缓冲弯道342，钢球沿缓冲弯道342做一段圆周运动，将动能一部分转化为离心势能消耗掉，对钢球起着一定的缓冲作用；钢球继续运动进入小坡度下滑道343，钢球在通道壁的支持力的作用下进一步减少钢球的冲量，使钢球速度适中、平稳地滑落至小转弯半径弯道344，钢球沿着小转弯半径弯道344进一步降低钢球的速度，钢球通过小转弯半径弯道344后进入大坡度下滑道345，钢球的速度增加，动能增加，后进过大转弯半径弯道346，钢球损失一部分动能转化为离心势能，速度降低，最后进入下落辅助道347，增加钢球下滑的速度，最后进入竖直出料道348等待下一钢球叠落，本八段通道构成曲线形钢球通道34，采用速度先慢后快的下落方式，一方面是钢球下落变得更平滑、更缓和，钢球与钢球之间不会因为冲量太大碰撞而撞坏，另一方面在钢球缓和下落的同时也一定程度提高钢球的下落速度。

作为本发明的进一步改进，切换孔集中板4上设置有限位块11。限位块11可以限制下转板32的转动极限，防止设备过载毁坏电机6。

作为本发明的进一步改进，下转板32上设置有止动卡口12，切换孔集中板4下设置有止动气缸13，止动销14通过浮动接头与气缸8连接。当下转板32转动至目标位置时，止动气缸13推动止动销14插入止动卡口12，定量切换机构3固定，使得钢球在通过通道时保持通道畅通状态，进一步加快钢球的进出料，提高设备的稳定性和生产的效率。止动销14端部设置为圆弧锥形，当未精准转动至目标位置，止动卡口12与止动销未精准对齐，止动卡口12的边缘触碰止动销14的圆弧锥形面并与圆弧锥形面相切，止动卡口12的边缘顺着圆弧锥形面过渡滑下，止动销14引导进入止动卡口12中，因此止动销14的圆弧锥形端部产生了引导止动销14快速进入止动卡口12的引导作用，提高了止动定位功能的效率和稳定性。

本发明提供一种扇形钢球定量供给装置的控制方法，包括以下步骤：

S1：生产加工后六种不同直径的钢球分别放置在六种入料管道1内；

S2：需要目标直径的钢球时，控制器控制电机6带动定量切换机构3转动，微型光电传感器10识别缺口9所呈现编码的信号；

S3：当微型光电传感器10识别的缺口9所呈现的编码与控制器要求的编码相匹配时，微型光电传感器10传递信号给控制器；

S4：控制器感应狭缝感应器17的信号，当狭缝感应器17未被遮挡，狭缝感应器17发射信号给控制器，当遮挡时，则止动精度未达到标准，止动销14插入不了止动卡口12中，定量切换机构3继续转动至狭缝感应器17未被遮挡；

S5：控制器接收狭缝感应器17的信号，控制电机6停止运动，止动销14插入止动卡口12，钢球通道入口331和上转板31的连接通孔相连通,入料管道1中存放的钢球下落；

S6：钢球通道34中钢球装满时，钢球通道入口331处设置的对射光电感应器333感应到钢球遮挡，气缸8推动杆伸出，推动定量切换板33使钢球通道出口332与下转板32的出料口连通，钢球排出；

S7：钢球排空时，钢球通道出口332处设置的对射光电感应器333感应到钢球排空，气缸8推动杆收缩，带动定量切换板33使钢球通道入口331与上转板31的连接通孔连通；

S8：再根据目标直径钢球重复步骤S2-S7。

以上对本发明所提供的一种扇形钢球定量供给装置及其控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种扇形钢球定量供给装置，其特征在于：包括入料管道（1）、连接加强板（2）、定量切换机构（3）、切换孔集中板（4）、出料管道（5）和电机（6），入料管道（1）垂直设置在连接加强板（2）上，连接加强板（2）上设置有与入料管道（1）连通的入料通孔，入料管道（1）设置有若干个，所述定量切换机构（3）包括设置为扇形的上转板（31）和下转板（32），定量切换板（33）上下两端分别和上转板（31）、下转板（32）滑动连接，上转板（31）圆心处和连接加强板（2）通过轴承连接、下转板（32）的圆心处和贯穿切换孔集中板（4）的空心转轴（7）连接，电机（6）带动空心转轴（7）转动，定量切换机构（3）沿扇形圆心转动，定量切换板（33）设置有贯穿上下两端的钢球通道（34），入料时，定量切换板（33）的钢球通道入口（331）和上转板（31）的连接通孔相连通，出料时，钢球通道出口（332）与空心转轴（7）的出口连通，空心转轴（7）的出口与出料管道（5）相连接；

所述上转板（31）和下转板（32）相对的面上设置有沿扇形直径方向的滑槽（35），定量切换板（33）上下两端分别卡接在上转板（31）和下转板（32）的滑槽（35）中，定量切换板（33）沿远离下转板（32）直径方向的一端连接有气缸（8），钢球通道出口（332）和空心转轴（7）的入口沿滑槽（35）方向设置有一定距离；

所述下转板（32）的圆弧边缘上设置有不同形状的缺口（9），切换孔集中板（4）上设置有感应缺口（9）的微型光电传感器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种扇形钢球定量供给装置，其特征在于：所述空心转轴（7）上设置有圆盘（15），圆盘（15）沿周向方向设置有沿直径方向的狭缝（16），切换孔集中板（4）上固定连接有用于感应狭缝（16）的狭缝感应器（17）。

3.根据权利要求2所述的一种扇形钢球定量供给装置，其特征在于：所述钢球通道（34）的长度为8个钢球的直径之和。

4.根据权利要求3所述的一种扇形钢球定量供给装置，其特征在于：所述钢球通道（34）设置为特定曲线通道，由竖直入料道（341）、缓冲弯道（342）、小坡度下滑道（343）、小转弯半径弯道（344）、大坡度下滑道（345）、大转弯半径弯道（346）、下落辅助道（347）和竖直出料道（348）八段通道构成。

5.根据权利要求4所述的一种扇形钢球定量供给装置，其特征在于：所述切换孔集中板（4）上设置有限位块（11）。

6.根据权利要求5所述的一种扇形钢球定量供给装置，其特征在于：所述钢球通道入口（331）和钢球通道出口（332）处设置有对射光电感应器（333）。

7.根据权利要求6所述的一种扇形钢球定量供给装置，其特征在于：所述下转板（32）上设置有止动卡口（12），切换孔集中板（4）下设置有止动气缸（13），止动销（14）通过浮动接头与气缸（8）连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种扇形钢球定量供给装置的使用步骤，其特征在于：包括以下步骤：

S1：生产加工后六种不同直径的钢球分别放置在六种入料管道（1）内；

S2：需要目标直径的钢球时，控制器控制电机（6）带动定量切换机构（3）转动，微型光电传感器（10）识别缺口（9）所呈现编码的信号；

S3：当微型光电传感器（10）识别的缺口（9）所呈现的编码与控制器要求的编码相匹配时，微型光电传感器（10）传递信号给控制器，

S4：控制器感应狭缝感应器（17）的信号，当狭缝感应器（17）未被遮挡，狭缝感应器（17）发射信号给控制器；

S5：控制器接收狭缝感应器（17）的信号，控制电机（6）停止运动，止动销（14）插入止动卡口（12），钢球通道入口（331）和上转板（31）的连接通孔相连通,入料管道（1）中存放的钢球下落；

S6：钢球通道（34）中钢球装满时，钢球通道入口（331）处设置的对射光电感应器（333）感应到钢球遮挡，气缸（8）推动杆伸出，推动定量切换板（33）使钢球通道出口（332）与下转板（32）的出料口连通，钢球排出；

S7：钢球排空时，钢球通道出口（332）处设置的对射光电感应器（333）感应到钢球排空，气缸（8）推动杆收缩，带动定量切换板（33）使钢球通道入口（331）与上转板（31）的连接通孔连通；

S8：再根据目标直径钢球重复步骤S2-S7。