CN114453912A - 一种金属成型机床及其自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属成型机床及其自动控制方法，下部固定结构至少包括金属销刀托盘（34）、打磨块托盘（36）以及检测托盘（37），上部移动结构通过水平移动装置将金属件（5）移动至不同的托盘上方，上部移动结构通过垂直移动装置将金属件（5）送入或离开不同的托盘中，金属件（5）依次进入金属销刀托盘（34）、打磨块托盘（36）以及检测托盘（37）中进行处理，控制单元根据检测托盘（37）的检测结果将金属件（5）视为合格产品输出或重新返回至金属销刀托盘（34）或/和打磨块托盘（36）再次处理。本发明金属成型机床通过切削、打磨以及质检实现高度的自动化，不再需要人员的参与，因而大大提高了生产效率，也可以减少废屑对人体的伤害。

Description

一种金属成型机床及其自动控制方法

技术领域

本发明涉及一种金属成型机床，尤其是一种可以对金属件进行打磨成型并且自动判断打磨成型质量的机床。

背景技术

金属打磨成型时，尤其是对机械密封打磨成型，打磨成型质量要求高，通常需要工人肉眼对成型后的部件进行质检，因而导致生产效率低下并且自动化程度低。

机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力或磁力的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。补偿环的辅助密封为金属波纹管地称为波纹管机械密封，机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。

发明内容

本发明设计了一种金属成型机床及其自动控制方法，其解决的技术问题是金属打磨成型时，打磨成型质量要求高，通常需要工人肉眼对成型后的部件进行质检，因而导致生产效率低下并且自动化程度低。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种金属成型机床，包括上部移动结构、下部固定结构以及控制单元，其特征在于：下部固定结构至少包括金属销刀托盘、打磨块托盘以及检测托盘，所述上部移动结构通过水平移动装置将金属件移动至不同的托盘上方，所述上部移动结构通过垂直移动装置将金属件送入或离开不同的托盘中，金属件依次进入金属销刀托盘、打磨块托盘以及检测托盘中进行处理，控制单元根据检测托盘的检测结果将金属件视为合格产品输出或重新返回至金属销刀托盘或/和打磨块托盘再次处理。

优选地，金属销刀托盘内壁设有金属销刀，金属销刀托盘底部设有第二伺服电机，所述第二伺服电机能够使得金属销刀托盘旋转，金属销刀托盘中设有通道使得金属废屑落入第一收集盒中。

优选地，第一收集盒设有第一金属收集网，所述第一金属收集网设有两个电极，所述第一金属收集网上的金属废屑收集会导致电极的电流大小发生变化，控制单元根据电流大小变化判断金属销刀托盘是否工作完毕，从而决定是否将金属件移动至打磨块托盘。

优选地，打磨块托盘内壁设有打磨块，打磨块托盘底部设有第三伺服电机，所述第三伺服电机能够使得打磨块托盘旋转，打磨块托盘中设有通道使得打磨金属废屑落入第二收集盒中。

优选地，第二收集盒设有第二金属收集网，所述第二金属收集网设有两个电极，所述第二金属收集网上的金属废屑收集会导致电极的电流大小发生变化，控制单元根据电流大小变化判断打磨块托盘是否工作完毕，从而决定是否将金属件移动至检测托盘。

优选地，检测托盘由第一移动半圆托盘和第二移动半圆托盘组成，第一移动半圆托盘和第二移动半圆托盘夹持金属件并且两个夹持处分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，第一移动半圆托盘与第三电动伸缩杆连接，第二移动半圆托盘与第四电动伸缩杆连接，第三电动伸缩杆与第四电动伸缩杆共同使得第一移动半圆托盘和第二移动半圆托盘相向运动或反向运动；控制单元根据第一压力传感器和第二压力传感器输出数值与预设数值进行比较，从而判断金属件是否为成品。

优选地，上部移动结构包括承载托盘，金属件通过电磁吸附筒固定在所述承载托盘与第一伺服电机连接，所述垂直移动装置为第二电动伸缩杆，第一伺服电机与第二电动伸缩杆的伸缩端连接。

优选地，第二电动伸缩杆的静止端与滑块连接，滑块套在滑杆上并且能够沿着滑杆轴向移动，滑块被所述水平移动装置作用水平移动，所述水平移动装置为第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆的伸缩端通过受力块与滑块连接，第一电动伸缩杆的静止端安装在第二安装架上。

一种金属成型机床的自动控制方法，包括以下步骤：

步骤1、金属件固定在所述承载托盘上；

步骤2、所述承载托盘通过所述水平移动装置移动到金属销刀托盘上方，金属件通过所述垂直移动装置进入金属销刀托盘中；

步骤3、启动第二伺服电机能够使得金属销刀托盘旋转对金属件外表面进行切削，切削掉的金属废屑落入第一收集盒中的第一金属收集网上；

步骤4、第二伺服电机工作A时间之后，控制单元开始检测所述第一金属收集网上电极的电流大小，如果电流持续a时间长度保持稳定，说明切削完成不再有金属废屑产生，能够进入打磨块托盘；

步骤5、金属件通过所述垂直移动装置离开金属销刀托盘，所述承载托盘通过所述水平移动装置移动到打磨块托盘上方，金属件通过所述垂直移动装置进入打磨块托盘中；

步骤6、启动第三伺服电机能够使得打磨块托盘旋转对金属件外表面进行打磨，打磨掉的金属废屑落入第二收集盒中的第二金属收集网上；

步骤7、第三伺服电机工作B时间之后，控制单元开始检测所述第二金属收集网上电极的电流大小，如果电流持续b时间长度保持稳定，说明打磨完成不再有金属废屑产生，能够进入检测托盘；

步骤8、金属件通过所述垂直移动装置离开打磨块托盘，所述承载托盘通过所述水平移动装置移动到检测托盘上方，金属件通过所述垂直移动装置进入检测托盘中；

步骤9、控制单元使得第三电动伸缩杆与第四电动伸缩杆共同使得第一移动半圆托盘和第二移动半圆托盘相向运动将金属件进行夹持，控制单元根据第一压力传感器和第二压力传感器输出数值与预设数值进行比较，如果都达到预设值时从而判断金属件为成品。

优选地，如果步骤9中的第一压力传感器和第二压力传感器输出数值都未达到预设数值时，说明金属件表面有大的毛刺未处理掉，控制单元将金属件返回至金属销刀托盘中再处理，处理完再进入打磨块托盘处理，最后再次进入检测托盘检测。

优选地，如果步骤9中的第一压力传感器和第二压力传感器输出数值只有一个未达到预设数值时，说明金属件表面有小的毛刺未处理掉，控制单元将金属件返回至打磨块托盘中再处理，处理完再进入检测托盘再次检测。

优选地，再次进入金属销刀托盘中，启动第一伺服电机，使得承载托盘旋转，并且承载托盘与金属销刀托盘旋转方向相反以增加切削效果。

优选地，再次进入打磨块托盘中，启动第一伺服电机，使得承载托盘旋转，并且承载托盘与打磨块托盘旋转方向相反以增加打磨效果。

该金属成型机床及其自动控制方法具有以下有益效果：

（1）本发明金属成型机床通过切削、打磨以及质检实现高度的自动化，不再需要人员的参与，因而大大提高了生产效率，也可以减少废屑对人体的伤害。

（2）本发明通过感应电流变化判断切削或打磨是否完成，判断更加准确，无需工人肉眼，因而提高了生产效率。

（3）本发明针对不合格产品也有再次切削或打磨工艺，并且还启动第一伺服电机使得承载托盘与金属销刀托盘或打磨块托盘旋转方向，以增加切削或打磨效果，提高了再次检测合格的几率。

附图说明

图1：本发明金属成型机床的第一立体结构示意图；

图2：本发明金属成型机床的第二立体结构示意图；

图3：图2中的局部放大示意图；

图4：本发明中金属销刀托盘工作示意图；

图5：本发明中检测托盘工作示意图。

附图标记说明：

1—机床底座；21—第一安装支架；210—受力块；211—第二安装架；212—限位环；213—第一电动伸缩杆；22—安装板；23—滑槽；24—滑杆；25—滑块；26—第二电动伸缩杆；27—第一伺服电机；28—承载托盘；29—电磁吸附筒；31—安装槽；32—固定架；33—第二伺服电机；34—金属销刀托盘；35—金属销刀；36—打磨块托盘；37—检测托盘；371—第一移动半圆托盘；372—第二移动半圆托盘；373—第一压力传感器；374—第二压力传感器；375—第三电动伸缩杆；376—第四电动伸缩杆；41—第一收集盒；411—第一金属收集网；42—挡板；43—拉手；5—金属件。

具体实施方式

下面结合图1至图5，对本发明做进一步说明：

如图1-3所示，一种金属成型机床，包括上部移动结构、下部固定结构以及控制单元，下部固定结构至少包括金属销刀托盘34、打磨块托盘36以及检测托盘37，上部移动结构通过水平移动装置将金属件5移动至不同的托盘上方，上部移动结构通过垂直移动装置将金属件5送入或离开不同的托盘中，金属件5依次进入金属销刀托盘34、打磨块托盘36以及检测托盘37中进行处理，控制单元根据检测托盘37的检测结果将金属件5视为合格产品输出或重新返回至金属销刀托盘34或/和打磨块托盘36再次处理。

上部移动结构包括承载托盘28，金属件5通过电磁吸附筒29固定在承载托盘28与第一伺服电机27连接，垂直移动装置为第二电动伸缩杆26，第一伺服电机27与第二电动伸缩杆26的伸缩端连接；第二电动伸缩杆26的静止端与滑块25连接，滑块25套在滑杆24上并且能够沿着滑杆24轴向移动，滑块25被水平移动装置作用水平移动，水平移动装置为第一电动伸缩杆213，第一电动伸缩杆213的伸缩端通过受力块210与滑块25连接，第一电动伸缩杆213的静止端安装在第二安装架211上。

除此之外，第二安装架211通过第一安装支架21与机床底座1连接，金属销刀托盘34、打磨块托盘36以及检测托盘37都是安装在机床底座1中。第二安装架211设有安装板22，安装板22开有滑槽23，滑杆24两端固定在滑槽23中。第二安装架211为L型，第二安装架211垂直边设有限位环212，其用于安装第一电动伸缩杆213的静止端。

机床底座1开有安装槽31，金属销刀托盘34、打磨块托盘36以及检测托盘37分别通过一固定架32限位在安装槽31中。机床底座1内部为真空结构，放置第一收集盒41和第二收集盒，第一收集盒41和第二收集盒相互独立。为了确保废屑的收集，机床底座1中还可以设置负压装置，将金属废屑通过负压集中到第一金属收集网411和第二金属收集网上。机床底座1侧面开口设置挡板42与第一收集盒41和第二收集盒连接，并且挡板42上的拉手43方便拉出第一收集盒41和第二收集盒。

如图4所示，金属销刀托盘34内壁设有金属销刀35，金属销刀托盘34底部设有第二伺服电机33，第二伺服电机33能够使得金属销刀托盘34旋转，金属销刀托盘34中设有通道使得金属废屑落入第一收集盒41中。

第一收集盒41设有第一金属收集网411，第一金属收集网411设有两个电极，第一金属收集网411上的金属废屑收集会导致电极的电流大小发生变化，控制单元根据电流大小变化判断金属销刀托盘34是否工作完毕，从而决定是否将金属件5移动至打磨块托盘36。

打磨块托盘36内壁设有打磨块，打磨块托盘36底部设有第三伺服电机，第三伺服电机能够使得打磨块托盘36旋转，打磨块托盘36中设有通道使得打磨金属废屑落入第二收集盒中。

第二收集盒设有第二金属收集网，第二金属收集网设有两个电极，第二金属收集网上的金属废屑收集会导致电极的电流大小发生变化，控制单元根据电流大小变化判断打磨块托盘36是否工作完毕，从而决定是否将金属件5移动至检测托盘37。

如图5所示，检测托盘37由第一移动半圆托盘371和第二移动半圆托盘372组成，第一移动半圆托盘371和第二移动半圆托盘372夹持金属件5并且两个夹持处分别设有第一压力传感器373和第二压力传感器374，第一移动半圆托盘371与第三电动伸缩杆375连接，第二移动半圆托盘372与第四电动伸缩杆376连接，第三电动伸缩杆375与第四电动伸缩杆376共同使得第一移动半圆托盘371和第二移动半圆托盘372相向运动或反向运动；控制单元根据第一压力传感器373和第二压力传感器374输出数值与预设数值进行比较，从而判断金属件5是否为成品。

通过第一压力传感器373和第二压力传感器374来判断金属件5的加工质量是假设金属件5表面光滑时无毛刺或凸起时第一移动半圆托盘371和第二移动半圆托盘372可以形成闭合圆，因此两者之间的压力传感器被感应并且输出数值是理想数值，如果有毛刺或凸起时，第一移动半圆托盘371和第二移动半圆托盘372无法闭合圆，或者即使闭合成圆形也不能使得压力传感器被感应输出数值达到理想数值。

本发明金属成型机床的自动控制方法，包括以下步骤：

步骤1、金属件5固定在承载托盘28上。

步骤2、承载托盘28通过水平移动装置移动到金属销刀托盘34上方，金属件5通过垂直移动装置进入金属销刀托盘34中。

步骤3、启动第二伺服电机33能够使得金属销刀托盘34旋转对金属件5外表面进行切削，切削掉的金属废屑落入第一收集盒41中的第一金属收集网411上。

步骤4、第二伺服电机33工作A时间之后，控制单元开始检测第一金属收集网411上电极的电流大小，如果电流持续a时间长度保持稳定，说明切削完成不再有金属废屑产生，能够进入打磨块托盘36；

步骤5、金属件5通过垂直移动装置离开金属销刀托盘34，承载托盘28通过水平移动装置移动到打磨块托盘36上方，金属件5通过垂直移动装置进入打磨块托盘36中。

步骤6、启动第三伺服电机能够使得打磨块托盘36旋转对金属件5外表面进行打磨，打磨掉的金属废屑落入第二收集盒中的第二金属收集网上。

步骤7、第三伺服电机工作B时间之后，控制单元开始检测第二金属收集网上电极的电流大小，如果电流持续b时间长度保持稳定，说明打磨完成不再有金属废屑产生，能够进入检测托盘37。

步骤8、金属件5通过垂直移动装置离开打磨块托盘36，承载托盘28通过水平移动装置移动到检测托盘37上方，金属件5通过垂直移动装置进入检测托盘37中。

步骤9、控制单元使得第三电动伸缩杆375与第四电动伸缩杆376共同使得第一移动半圆托盘371和第二移动半圆托盘372相向运动将金属件5进行夹持，控制单元根据第一压力传感器373和第二压力传感器374输出数值与预设数值进行比较，如果都达到预设值时从而判断金属件5为成品。

如果步骤9中的第一压力传感器373和第二压力传感器374输出数值都未达到预设数值时，说明金属件5表面有大的毛刺未处理掉，控制单元将金属件5返回至金属销刀托盘34中再处理，处理完再进入打磨块托盘36处理，最后再次进入检测托盘37检测；如果步骤9中的第一压力传感器373和第二压力传感器374输出数值只有一个未达到预设数值时，说明金属件5表面有小的毛刺未处理掉，控制单元将金属件5返回至打磨块托盘36中再处理，处理完再进入检测托盘37再次检测。

再次进入金属销刀托盘34中，启动第一伺服电机27，使得承载托盘28旋转，并且承载托盘28与金属销刀托盘34旋转方向相反以增加切削效果；再次进入打磨块托盘36中，启动第一伺服电机27，使得承载托盘28旋转，并且承载托盘28与打磨块托盘36旋转方向相反以增加打磨效果。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属成型机床，包括上部移动结构、下部固定结构以及控制单元，其特征在于：下部固定结构至少包括金属销刀托盘（34）、打磨块托盘（36）以及检测托盘（37），所述上部移动结构通过水平移动装置将金属件（5）移动至不同的托盘上方，所述上部移动结构通过垂直移动装置将金属件（5）送入或离开不同的托盘中，金属件（5）依次进入金属销刀托盘（34）、打磨块托盘（36）以及检测托盘（37）中进行处理，控制单元根据检测托盘（37）的检测结果将金属件（5）视为合格产品输出或重新返回至金属销刀托盘（34）或/和打磨块托盘（36）再次处理。

2.根据权利要求1所述的金属成型机床，其特征在于：金属销刀托盘（34）内壁设有金属销刀（35），金属销刀托盘（34）底部设有第二伺服电机（33），所述第二伺服电机（33）能够使得金属销刀托盘（34）旋转，金属销刀托盘（34）中设有通道使得金属废屑落入第一收集盒（41）中。

3.根据权利要求2所述的金属成型机床，其特征在于：第一收集盒（41）设有第一金属收集网（411），所述第一金属收集网（411）设有两个电极，所述第一金属收集网（411）上的金属废屑收集会导致电极的电流大小发生变化，控制单元根据电流大小变化判断金属销刀托盘（34）是否工作完毕，从而决定是否将金属件（5）移动至打磨块托盘（36）。

4.根据权利要求3所述的金属成型机床，其特征在于：打磨块托盘（36）内壁设有打磨块，打磨块托盘（36）底部设有第三伺服电机，所述第三伺服电机能够使得打磨块托盘（36）旋转，打磨块托盘（36）中设有通道使得打磨金属废屑落入第二收集盒中。

5.根据权利要求4所述的金属成型机床，其特征在于：第二收集盒设有第二金属收集网，所述第二金属收集网设有两个电极，所述第二金属收集网上的金属废屑收集会导致电极的电流大小发生变化，控制单元根据电流大小变化判断打磨块托盘（36）是否工作完毕，从而决定是否将金属件（5）移动至检测托盘（37）。

6.根据权利要求5所述的金属成型机床，其特征在于：检测托盘（37）由第一移动半圆托盘（371）和第二移动半圆托盘（372）组成，第一移动半圆托盘（371）和第二移动半圆托盘（372）夹持金属件（5）并且两个夹持处分别设有第一压力传感器（373）和第二压力传感器（374），第一移动半圆托盘（371）与第三电动伸缩杆（375）连接，第二移动半圆托盘（372）与第四电动伸缩杆（376）连接，第三电动伸缩杆（375）与第四电动伸缩杆（376）共同使得第一移动半圆托盘（371）和第二移动半圆托盘（372）相向运动或反向运动；控制单元根据第一压力传感器（373）和第二压力传感器（374）输出数值与预设数值进行比较，从而判断金属件（5）是否为成品。

7.根据权利要求6所述的金属成型机床，其特征在于：上部移动结构包括承载托盘（28），金属件（5）通过电磁吸附筒（29）固定在所述承载托盘（28）与第一伺服电机（27）连接，所述垂直移动装置为第二电动伸缩杆（26），第一伺服电机（27）与第二电动伸缩杆（26）的伸缩端连接；

或/和，第二电动伸缩杆（26）的静止端与滑块（25）连接，滑块（25）套在滑杆（24）上并且能够沿着滑杆（24）轴向移动，滑块（25）被所述水平移动装置作用水平移动，所述水平移动装置为第一电动伸缩杆（213），第一电动伸缩杆（213）的伸缩端通过受力块（210）与滑块（25）连接，第一电动伸缩杆（213）的静止端安装在第二安装架（211）上。

8.一种金属成型机床的自动控制方法，包括以下步骤：

步骤1、金属件（5）固定在所述承载托盘（28）上；

步骤2、所述承载托盘（28）通过所述水平移动装置移动到金属销刀托盘（34）上方，金属件（5）通过所述垂直移动装置进入金属销刀托盘（34）中；

步骤3、启动第二伺服电机（33）能够使得金属销刀托盘（34）旋转对金属件（5）外表面进行切削，切削掉的金属废屑落入第一收集盒（41）中的第一金属收集网（411）上；

步骤4、第二伺服电机（33）工作A时间之后，控制单元开始检测所述第一金属收集网（411）上电极的电流大小，如果电流持续a时间长度保持稳定，说明切削完成不再有金属废屑产生，能够进入打磨块托盘（36）；

步骤5、金属件（5）通过所述垂直移动装置离开金属销刀托盘（34），所述承载托盘（28）通过所述水平移动装置移动到打磨块托盘（36）上方，金属件（5）通过所述垂直移动装置进入打磨块托盘（36）中；

步骤6、启动第三伺服电机能够使得打磨块托盘（36）旋转对金属件（5）外表面进行打磨，打磨掉的金属废屑落入第二收集盒中的第二金属收集网上；

步骤7、第三伺服电机工作B时间之后，控制单元开始检测所述第二金属收集网上电极的电流大小，如果电流持续b时间长度保持稳定，说明打磨完成不再有金属废屑产生，能够进入检测托盘（37）；

步骤8、金属件（5）通过所述垂直移动装置离开打磨块托盘（36），所述承载托盘（28）通过所述水平移动装置移动到检测托盘（37）上方，金属件（5）通过所述垂直移动装置进入检测托盘（37）中；

步骤9、控制单元使得第三电动伸缩杆（375）与第四电动伸缩杆（376）共同使得第一移动半圆托盘（371）和第二移动半圆托盘（372）相向运动将金属件（5）进行夹持，控制单元根据第一压力传感器（373）和第二压力传感器（374）输出数值与预设数值进行比较，如果都达到预设值时从而判断金属件（5）为成品。

9.根据权利要求8所述的金属成型机床的自动控制方法，其特征在于：

如果步骤9中的第一压力传感器（373）和第二压力传感器（374）输出数值都未达到预设数值时，说明金属件（5）表面有大的毛刺未处理掉，控制单元将金属件（5）返回至金属销刀托盘（34）中再处理，处理完再进入打磨块托盘（36）处理，最后再次进入检测托盘（37）检测；

如果步骤9中的第一压力传感器（373）和第二压力传感器（374）输出数值只有一个未达到预设数值时，说明金属件（5）表面有小的毛刺未处理掉，控制单元将金属件（5）返回至打磨块托盘（36）中再处理，处理完再进入检测托盘（37）再次检测。

10.根据权利要求9所述的金属成型机床的自动控制方法，其特征在于：

再次进入金属销刀托盘（34）中，启动第一伺服电机（27），使得承载托盘（28）旋转，并且承载托盘（28）与金属销刀托盘（34）旋转方向相反以增加切削效果；

或，再次进入打磨块托盘（36）中，启动第一伺服电机（27），使得承载托盘（28）旋转，并且承载托盘（28）与打磨块托盘（36）旋转方向相反以增加打磨效果。

Images