CN109095091B - 反向震动落料机构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种反向震动落料机构，包括步进电机、旋转体、单向轴承、齿轮、震动齿条和弹簧，步进电机的电机输出轴竖直向上设置，旋转体固定于所述电机输出轴上，所述旋转体的顶端形成有圆形的料槽，用以容置一圆柱体状的物料，所述料槽的轴线与所述电机输出轴的轴线位于同一直线上，齿轮通过所述单向轴承安装于所述旋转体上，震动齿条横向设于所述齿轮的周向的一侧，弹簧连接于所述震动齿条上，对所述震动齿条施加作用力，使得震动齿条能够与齿轮卡接；当所述步进电机反向转动时驱动齿轮转动，震动齿条在齿轮的带动下和弹簧的作用力下反复移动碰撞齿轮，以对所述料槽施加震动。

Description

反向震动落料机构及其控制方法

技术领域

本发明属于自动化加工设备技术领域，具体涉及一种反向震动落料机构及其控制方法。

背景技术

在驻极体麦克风的加工生产中，需要在如图1所示驻极体的两个焊接点a上焊接一电路板，通过自动焊接设备进行焊接，是在采用夹爪将驻极体夹取放置到待加工工位的料槽内后，进行自动焊接，因此需要一种落料机构，能使驻极体能够全部落入料槽内，还要在水平方向上摆位正确，由此来保证两个焊接点正负两极极性正确。

在现有技术中，驻极体加工设备的料槽是被设置为固定不动的，机械夹爪将驻极体夹取到料槽位置时，一是由于控制误差等原因会出现偏摆导致驻极体无法准确落入料槽内，二是就算全部完全落入料槽内，也不能保证在垂直于驻极体轴线的平面内驻极体摆放方位正确。

申请号为201520937828.X的专利申请文献公开了一种麦克风驻极体咪头焊接设备，包括焊接平台、动力驱动机构和动力机构，动力驱动机构与动力机构连接，动力机构与焊接平台的烙铁连接，设备的部件设在底座上，底座上设有卡具，卡具包括卡座、箍座、咪头座、挡板和支架，咪头座的圆孔内用于放置驻极体，在预设定好送锡量、温度、焊接时间和烙铁的运动轨迹后，可以实现自动化控制驻极体咪头的整个焊接过程。该技术方案虽然公开了可以通过自动化设备实现驻极体和电路板的焊接，但是并没有公开如何保证驻极体在咪头座内放置到位。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种反向震动落料机构，旨在解决现有的驻极体加工设备无法保证驻极体顺利放入料槽内并摆放准确的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种反向震动落料机构，包括：

步进电机，其电机输出轴竖直向上设置；

旋转体，其固定于所述电机输出轴上，所述旋转体的顶端形成有圆形的料槽，用以容置一圆柱体状的物料，所述料槽的轴线与所述电机输出轴的轴线位于同一直线上；

单向轴承和齿轮，所述齿轮通过所述单向轴承安装于所述旋转体上；

震动齿条，其横向设于所述齿轮的周向的一侧；

弹簧，其一端固定、另一端连接于所述震动齿条上，对所述震动齿条施加作用力，使得震动齿条能够与齿轮卡接；

当所述步进电机反向转动时驱动齿轮转动，震动齿条在齿轮的带动下和弹簧的作用力下反复移动碰撞齿轮，以对所述料槽施加震动。

优选地，所述弹簧为压缩弹簧，所述压缩弹簧设于所述震动齿条的背离所述齿轮的一边。

优选地，所述机构还包括：

弹簧支承构件，

所述震动齿条于其延伸方向的两端分别为固定端和自由端，所述固定端可旋转地安装于所述弹簧支承构件上，所述自由端通过所述压缩弹簧连接于所述弹簧支承构件上。

优选地，所述齿轮具有齿轮齿，所述齿轮齿为单向齿，所述单向齿向齿轮正向转动方向正向倾斜。

优选地，所述弹簧支承构件包括：

竖直板，

上水平板，形成于所述竖直板的上端且向靠近所述齿轮方向延伸，

下水平板，形成于所述竖直板的下端且向靠近所述齿轮方向延伸，

转轴，竖向连接于所述上水平板和所述下水平板之间；

所述震动齿条的固定端安装在所述转轴上，所述压缩弹簧固定于所述竖直板上。

优选地，所述机构还包括：

电机接板，所述电机接板中间开有中心孔，所述步进电机固定于所述电机接板的底部，且所述电机输出轴穿过所述中心孔向上伸出。

优选地，所述电机接板上形成有两相对设置的支板，所述支板上开有上下贯穿的支板通孔。

优选地，所述弹簧支承构件固定于所述电机接板上。

优选地，所述物料的顶端绕所述物料轴线均匀分布有若干反射面，

所述机构还包括：

反射式光纤传感器，其设于所述料槽上方，用于检测判断所述物料是否转动至反射面与所述反射式光纤传感器相对应时的位置；

控制器，所述控制器与反射式光纤传感器和步进电机连接，用于根据所述反射式光纤传感器的检测结果控制所述步进电机正转时的启闭。

本发明还提出一种上述任一项所述的反向震动落料机构的控制方法，包括：

控制步进电机反转，通过单向齿轮带动齿轮转动，齿轮带动震动齿条一边克服弹簧的作用力一边移动，当震动齿条移动至脱离与齿轮的啮合时，震动齿条在弹簧的弹力作用下又弹回，从而敲击齿轮使旋转体产生震动，使物料落入旋转体料槽内；

控制步进电机正转，旋转体随着电机输出轴同步转动，置于料槽内的物料的顶端绕所述物料轴线均匀分布有若干反射面，通过反射式光纤传感器检测物料是否处于目标位置，当物料转至目标位置时，控制步进电机停止转动。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：

一，本发明将用于放置驻极体的料槽设于电机输出轴上，在电机输出轴上设置齿轮，在齿轮一侧设置震动齿条，使震动齿条在弹簧的作用下与齿轮啮合，使得当齿轮转动时，震动齿条由于齿轮的带动发生移动，由于弹簧的作用力在移动至与齿轮滑齿后又会弹回至重新与齿轮啮合，由此对齿轮产生敲击，并随着齿轮的转动，持续对料槽产生震动，实现将驻极体完全敲进料槽内，使驻极体的带有焊接点的正面朝上，便于进行焊接操作。

二，本发明还设置单向轴承来实现反向震动落料和正向不震动的切换，在将驻极体震动至完全落入料槽内后，通过控制步进电机的驱动方向，使震动结束，同时在反射式光纤传感器的检测判断下，使料槽在驻极体转至目标位置时控制停止料槽的转动，即实现驻极体在绕其轴线平面内的方位也调到正确位置，更加方便了采用自动焊接机构在驻极体焊接点上焊接板，并保证焊接位置正确，极性正确。

三，本发明采用同一步进电机提供动力实现反向震动落料和正向不震动时对驻极体进行正位，结构简单又设计巧妙，便于控制实施，解决了现有驻极体自动化加工设备中驻极体放置位置不够准确也不方便调整的问题，也进一步提高了驻极体生产加工的自动化，将驻极体焊接点位置调整准确，也保证提高了驻极体加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为驻极体的结构示意图；

图2为本发明一实施例提出的反向震动落料机构的结构图；

图3为图2提出的反向震动落料机构的当物料未放正时的结构图；

图4为图2提出的反向震动落料机构的当物料完全落入料槽时的结构图；

图5为图2提出的反向震动落料机构中齿轮与震动齿条的咬合结构示意图；

图6为图2提出的反向震动落料机构中旋转体的结构图；

图7为图6的半剖结构图；

图8为图2提出的反向震动落料机构中弹簧支承构件的结构图；

图9为图2提出的反向震动落料机构中电机接板的结构图。

本发明的附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	步进电机	70	弹簧支承构件
20	旋转体	71	竖直板
				21	料槽	72	上水平板
22	旋转体安装孔	73	下水平板
				30	单向轴承	74	转轴
40	齿轮	80	电机接板
				41	齿轮齿	81	接板主体
50	震动齿条	82	支板
				51	齿条齿	83	中心孔
52	固定端	84	支板通孔
				53	自由端	90	物料
60	弹簧

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参照图2至图4，本发明提出的反向震动落料机构包括：步进电机10、旋转体20、单向轴承30、齿轮40、震动齿条50、弹簧60、弹簧支承构件70、电机接板80。

步进电机10用于提供驱动力，其被设置为电机输出轴竖直向上。请一并参阅图6、图7，旋转体20为圆柱体状，旋转体20的底端中心开有圆柱型的旋转体安装孔22，旋转体20通过旋转体安装孔22套设于所述步进电机10的电机输出轴上，旋转体20与电机输出轴采用过盈配合，并在侧围通过紧定螺钉固定，由此保证与所述电机输出轴紧固定，并随电机输出轴同步转动。旋转体20的顶端开有圆形的料槽21，料槽21的内径略大于要放置的物料90(驻极体)的直径，使得物料90能顺利落入料槽21内，物料90在落入料槽21内后又能随旋转体20的转动而同步回转。

单向轴承30是在一个方向上可以自由转动、在另一个方向上锁死的一种轴承。齿轮40通过所述单向轴承30安装在旋转体20上，如图5所示，若将图5中绕齿轮40轴线的顺时针方向定义为反向，将逆时针方向定义为正向，则当步进电机10正向驱动时，旋转体20转动，齿轮40不动，而当步进电机10反向驱动时，旋转体20带动齿轮40同步转动。

震动齿条50包括条形体和形成于条形体一边中间的齿条齿51，所述震动齿条50上连接有所述弹簧60，弹簧60的背离震动齿条50的一端固定，通过该弹簧60可以提供作用力，使震动齿条50向齿轮40靠近并与之啮合。

由此使得，当步进电机10顺时针反向转动时，带动齿轮40反向转动，则齿轮40反向转动时，会带动所述震动齿条50移动，震动齿条50一边克服弹簧60的作用力，一边脱离与齿轮40的当前齿沟的啮合，而当震动齿条50与当前齿沟的啮合刚好解除时，弹簧60的作用力也增大，震动齿条50即在弹簧60的作用力下反弹至下一齿沟内，即对齿轮40产生敲击碰撞，从而使旋转体20也产生震动，并且，随着齿轮40继续转动，齿轮40继续带动震动齿条50移动，在弹簧60的作用下，震动齿条50又同样的反复对齿轮40产生碰撞，从而继续使料槽21受到震动，未放置到位的物料90(驻极体)即可在震动作用下完全落入料槽21内，实现反向震动落料。

具体地，在本实施方式中，弹簧60为压缩弹簧，压缩弹簧设于震动齿条50的与所述一边相对的另一边，该压缩弹簧推动所述震动齿条50向齿轮40靠近，使得震动齿条50能够在弹簧弹力作用下于齿轮40啮合，而当齿轮40转动时，又能反作用推动弹簧60。当然，在其他的实施方式中，还可以在震动齿条50的靠近齿轮40的一边设置拉伸弹簧来拉动震动齿条50，也可以采用其它弹性连接方式对震动齿条50施加弹性作用力，能够使震动齿条50在弹簧力的作用下与齿轮40啮合即可，在此不作限定。

进一步地，请再次参阅图5，所述齿轮40的齿轮齿41可以为直齿，也可以为单向齿，在本实施方式中，为了更好地实现震动齿条50与齿轮40的啮合与解除啮合的切换改变，齿轮齿41采用向齿轮40正向转动方向正向倾斜(即逆时针倾斜)的单向齿，齿轮齿41的齿背从齿根逆时针延伸至齿顶，与之对应的，震动齿条50的齿条齿也向左上方侧倾斜，随着齿轮40的转动，齿条齿51齿背与当前齿轮齿41齿背之间相对滑动直至相互脱离，又在弹簧60的作用力下与下一齿轮齿41碰撞咬合，继续实现碰撞震动。

请一并参阅图8，弹簧支承构件70用于安装震动齿条50及弹簧60，弹簧支承构件70包括竖直板71、分别形成于竖直板71上下两端的水平设置的上水平板72和下水平板73、连接于上水平板72和下水平板73一侧的竖向的转轴74。震动齿条50的固定端52可旋转地安装在所述转轴74上，使得震动齿条50可绕转轴74轴线转动，并容置于上水平板72和下水平板73之间的空间内，震动齿条50的自由端53连接弹簧60，齿条齿51位于震动齿条50中间位置，即使得震动齿条50一边受到弹簧60的弹簧力，另一边受到齿轮40的带动力，由此往复动作，实现对齿轮40的敲击震动。

可以理解地，在其它一些实施例中，还可以将弹簧支承构件70设置为仅用于连接弹簧，使震动齿条50的背离齿轮40的一边通过多根弹簧连接在弹簧支承构件70上，即至少在震动齿条50的两端都设置弹簧，使震动齿条50的两端都为自由端，由此使震动齿条50完全在弹性力的作用下被推至与齿轮40啮合，也能够实现与齿轮40的相互碰撞，由此来产生震动。

请一并参阅图9，电机接板80包括矩形的接板主体81、形成于接板主体81两侧的支板82，所述接板主体81中间开有中心孔83，每侧的支板82上均开有两个上下贯穿的腰形的支板通孔84。弹簧支承构件70通过螺钉(图未示)固定于接板主体81的一侧，中心孔83用于安装步进电机10，步进电机10通过螺钉(图未示)固定于所述电机接板80的底部，且电机输出轴穿过所述中心孔81向上伸出。再通过螺栓(图未示)穿过支板通孔84将整个电机接板80固定安装在驻极体加工设备中，腰形的支板通孔84还便于调整整个反向震动落料机构的位置。由此使得，本发明反向震动落料机构整体结构稳固牢靠，且便于安装。

更进一步地，本发明反向震动落料机构还包括反射式光纤传感器和控制器，控制器与反射式光纤传感器和所述步进电机10电连接，所述物料90的顶端绕所述物料轴线均匀分布有若干反射面b。

反射式光纤传感器设于所述料槽21的正上方，反射式光纤传感器具有一发射端和一接收端，发射端发出的光发射至所述反射面b时能够反射至接收端被接收，经过电路处理能够将检测信号传递至控制器进行进一步分析控制，而当发射端发出的光发射至物料90(驻极体)的除反射面b以外的其它部位时，会被吸收，反射光强发生变化，因此反射式光纤传感器可以用来检测判断所述物料90是否转动至反射面与所述反射式光纤传感器相对应时的位置，即目标位置。

控制器用于控制所述步进电机10正转、反转、启闭及快慢，还用于接收所述反射式光纤传感器传来的检测信号，并根据该检测信号判断物料90的摆放位置，当步进电机10反转时产生震动使物料90完全落入料槽21内后，控制步进电机10正转，步进电机40正转时齿轮40不转不产生震动，即料槽21随电机输出轴同步转动，此时通过反射式光纤传感器检测物料90的摆放位置，当物料90转至正确位置时，控制所述步进电机10停止转动，即实现在垂直于物料(驻极体)轴线的平面内物料(驻极体)摆放方位正确。所述反射式光纤传感器和控制器均为市面上可以买到的器件。

具体地，本发明反向震动落料机构的控制过程包括如下步骤：

S1，夹爪将驻极体夹取放到料槽21上；

S2，控制步进电机10反向转动一定时间，带动齿轮40转动，从而与震动齿条50之间产生震动，保证驻极体完全落入料槽21内；

S3，控制步进电机10正向转动(正向不产生震动)，驻极体随电机输出轴同步转动，此时反射式光纤传感器检测驻极体是否转动到正确位置；

S4，当反射式光纤传感器检测到驻极体转动至想要的正确位置时，发送控制信号至控制器，控制器控制步进电机10停止驱动，料槽21即停止转动，使驻极体停止转动，保持正确方位，以待下一步的焊接工序。

可以理解地，本发明反向震动机构也可以用于实现除驻极体之外的其它圆柱状物料的落料正位控制，在此不作限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种反向震动落料机构，其特征在于，包括：

步进电机，其电机输出轴竖直向上设置；

旋转体，其固定于所述电机输出轴上，所述旋转体为圆柱体状；所述旋转体的顶端形成有圆形的料槽，用以容置一圆柱体状的物料，所述料槽的轴线与所述电机输出轴的轴线位于同一直线上；

单向轴承和齿轮，所述齿轮通过所述单向轴承安装于所述旋转体上；

震动齿条，其横向设于所述齿轮的周向的一侧；

弹簧，其一端固定、另一端连接于所述震动齿条上，对所述震动齿条施加作用力，使得震动齿条能够与齿轮卡接；

当所述步进电机反向转动时驱动齿轮转动，震动齿条在齿轮的带动下和弹簧的作用力下反复移动碰撞齿轮，以对所述料槽施加震动。

2.如权利要求1所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述弹簧为压缩弹簧，所述压缩弹簧设于所述震动齿条的背离所述齿轮的一边。

3.如权利要求2所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述机构还包括：

弹簧支承构件，

所述震动齿条于其延伸方向的两端分别为固定端和自由端，所述固定端可旋转地安装于所述弹簧支承构件上，所述自由端通过所述压缩弹簧连接于所述弹簧支承构件上。

4.如权利要求3所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述齿轮具有齿轮齿，所述齿轮齿为单向齿，所述单向齿向齿轮正向转动方向正向倾斜。

5.如权利要求3所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述弹簧支承构件包括：

竖直板，

上水平板，形成于所述竖直板的上端且向靠近所述齿轮方向延伸，

下水平板，形成于所述竖直板的下端且向靠近所述齿轮方向延伸，

转轴，竖向连接于所述上水平板和所述下水平板之间；

所述震动齿条的固定端安装在所述转轴上，所述压缩弹簧固定于所述竖直板上。

6.如权利要求3所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述机构还包括：

电机接板，所述电机接板中间开有中心孔，所述步进电机固定于所述电机接板的底部，且所述电机输出轴穿过所述中心孔向上伸出。

7.如权利要求6所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述电机接板上形成有两相对设置的支板，所述支板上开有上下贯穿的支板通孔。

8.如权利要求6所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述弹簧支承构件固定于所述电机接板上。

9.如权利要求1至8任一项所述的反向震动落料机构，其特征在于，所述物料的顶端绕所述物料轴线均匀分布有若干反射面，

所述机构还包括：

反射式光纤传感器，其设于所述料槽上方，用于检测判断所述物料是否转动至反射面与所述反射式光纤传感器相对应时的位置；

控制器，所述控制器与反射式光纤传感器和步进电机连接，用于根据所述反射式光纤传感器的检测结果控制所述步进电机正转时的启闭。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的反向震动落料机构的控制方法，其特征在于，包括：

控制步进电机反转，通过单向齿轮带动齿轮转动，齿轮带动震动齿条一边克服弹簧的作用力一边移动，当震动齿条移动至脱离与齿轮的啮合时，震动齿条在弹簧的弹力作用下又弹回，从而敲击齿轮使旋转体产生震动，使物料落入旋转体料槽内；

控制步进电机正转，旋转体随着电机输出轴同步转动，置于料槽内的物料的顶端绕所述物料轴线均匀分布有若干反射面，通过反射式光纤传感器检测物料是否处于目标位置，当物料转至目标位置时，控制步进电机停止转动。