CN211521034U - 一种机电一体式运动取料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种机电一体式运动取料装置，其包括外壳体、中间基板、刺料板、导向槽、导向销、微型控制器、滑块、导轨、双向驱动机构、压力传感器、位置传感器、高度传感器。通过上述方式，本实用新型一种机电一体式运动取料装置，将取料装置和控制系统集成为一个整体，减少引线、去除外带控制箱，方便使用与安装调式，减少故障、降低成本、稳定性大大提高，同时利用导向销和导向槽相配合，提高刺料板运行的同步性和稳定性。

Description

一种机电一体式运动取料装置

技术领域

本实用新型属于工业缝制自动化与纺织机械自动化领域，尤其涉及一种机电一体式运动取料装置。

背景技术

如今，缝纫自动化已经是缝纫行业发展的趋势，可以取代人工，极大的提高劳动生产率，降低制造成本。而对于缝纫自动化，取料装置占有其非常重要的地位，常利用吸气、负压、真空及气动针刺等方式去完成取料，但是因为布料柔软、透气、厚薄不一等因素，使得这些传统方式拿取布料都不稳定，容易造成空跑或取料不完全的问题。

控制系统就是取料装置的大脑，控制取料装置像人的手一样精准的将布料分层、提取，实现自动化取料。

目前市场上的取料控制系统有2种，一种是电磁阀控制，这种取料装置只需要通过气缸的运动，就可以实现对布料的分层提取；一种是外置式取料装置控制系统，它通过多种感应器精确的识别布料的位置和对布料的压力，采用电机的方式，自动调整刺入布料的深度，实现对布料的提取。控制系统在电控箱内部，取料装置内部的电机和传感器需要将线连接至电控箱内部进行控制。

但是，第一种电磁阀控制的取料控制系统，过于简单，无法自动调节刺入布料的深度，无法精准的实现对布料的分层；第二种，由于采用多种传感器和电机，分层取料的精准度大大提高，但也导致了其接线复杂，线束需要连接至电控箱内部，导致线束很长，模拟信号容易受到干扰，系统的稳定性差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机电一体式运动取料装置，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑、效果稳定等优点，同时在工业缝制自动化与纺织机械自动化的应用及普及上有着广泛的市场前景。

本实用新型的技术方案是，一种机电一体式运动取料装置，其包括外壳体、中间基板、前刺料板、后刺料板、前导向销、后导向销以及用于控制取料装置的微型控制器，

所述中间基板和微型控制器固定设置于所述外壳体内，所述中间基板的两侧分别设置有前导向销和后导向销，所述前刺料板上设置有与前导向销配合滑动连接的前导向槽，所述后刺料板上设置有与后导向销配合滑动连接的后导向槽，位于中间基板同一侧的导向槽和导轨的倾斜方向相同，当所述前刺料板和所述后刺料板按照导轨的导向和约束在所述中间基板的两侧做双向取料动作时，导向销和导向槽配合也对刺料板进行运动导向和约束，使得刺料板的两端保持平行同步运动。

在本实用新型一个较佳实施例中，双向驱动电机带动所述前刺料板和所述后刺料板在所述中间基板的两侧做双向取料动作。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述中间基板的中间部位垂直设置有电机架，所述电机架一边洐接装配双向驱动电机，另一边设有与中间基板连接的卡接头。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述中间基板的两侧分别设置有前导轨和后导轨。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述前刺料板与前滑块相连接，所述前滑块在前导轨上来回运动，所述后刺料板与后滑块相连接，所述后滑块在所述后导轨上来回运动。

在本实用新型一个较佳实施例中，前导向销和前导轨分别设置于中间基板前侧壁的两端，后导向销和后导轨分别设置于中间基板后侧壁的两端。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述前导轨与所述前导向槽的倾斜方向相同，所述后导轨与所述后导向槽的倾斜方向相同。

在本实用新型一个较佳实施例中，微型控制器通过螺丝和导热硅胶固定在所述的中间基板的上端。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述微型控制器采用STM32F103C8T型号，所述微型控制器上依次设置有与电机上的复位传感器相连接的电机复位接口、与高度传感器相连接的高度检测接口、与压力传感器相连接的压力检测接口、接收外部输入信号的信号接收接口、与系统中显示器相连接的显示接口、与双向驱动电机驱动器相连接的驱动控制接口、向外输出信号的开漏输出接口、CAN通信接口以及与存储芯片相连接的存储接口。

本实用新型所述为一种机电一体式运动取料装置，将取料装置和控制系统集成为一个整体，减少引线、去除外带控制箱，方便使用与安装调式，减少故障、降低成本、稳定性大大提高，同时利用导向销和导向槽相配合，提高刺料板运行的同步性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一种机电一体式运动取料装置一较佳实施例中的整体爆炸连接图；

图2为本实用新型一种机电一体式运动取料装置一较佳实施例的内部结构示意图；

图3为本实用新型一种机电一体式运动取料装置一较佳实施例的仰视图；

图4为本实用新型一种机电一体式运动取料装置一较佳实施例中中间基板的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型实施例包括：

一种机电一体式运动取料装置，其结构包括外壳体、前刺料板1、后刺料板2、中间基板3、导向槽、导向销、微型控制器7、滑块、导轨、双向驱动机构、压力传感器4、位置传感器5、高度传感器6。

所述外壳体包括左侧板101、右侧板102、下针板103、前盖板104、后盖板105、上盖板106，以上部件构成外壳体的6个面，所述中间基板垂直设置于所述下针板的顶面，所述左侧板、所述前盖板、所述右侧板和所述后盖板依次设置于下针板的顶面，且所述中间基板的两端分别固定在左侧板和右侧板上，所述上盖板设置于中间基板的上方。

所述中间基板和微型控制器设置于所述外壳体内，所述前刺料板和所述后刺料板分别位于所述中间基板的两侧，所述刺料板的底面阵列设置有用于取料的刺针20，所述刺料板底面阵列设置的刺针与下针板上的阵列孔对应设置，当所述双向驱动机构带动刺料板运动时，刺针会随着刺料板的运动突出或缩回阵列孔中。

所述中间基板的两个侧壁上设置有前导轨槽8和后导轨槽9，导轨与下针板之间的夹角为15°-30°，且两个导轨槽的方向相反，所述前导轨槽内固定设置有前导轨10，所述后导轨槽内固定设置有后导轨11，所述前滑块在所述前导轨上来回滑动，所述后滑块12在所述后导轨上来回滑动，且所述前刺料板与所述前滑块固定连接，所述后刺料板与所述后滑块固定连接，滑块和导轨可以起到约束前后刺料板的运动方向的作用，使得前后刺料板可以朝相反的方向进行运动取放料。

所述中间基板的两侧分别设置有前导向销13和后导向销14，所述前刺料板上设置有与前导向销配合滑动连接的前导向槽15，导向销和滑块分别设置于中间基板的两端，所述后刺料板上设置有与后导向销配合滑动连接的后导向槽16，所述前导轨与所述前导向槽的倾斜方向相同，所述后导轨与所述后导向槽的倾斜方向相同，当同向的导轨与滑块配合滑动工作时，导向销和导向槽也可以配合带动刺料板进行运动导向和约束，使得刺料板的两端保持同步运动，使得刺料板的运行更加的稳定、平滑，防止远离滑块的刺料板一端无法精确定位和运动，提高取料的精确性和稳定性，提高工作效率。

所述双向运动驱动机构包括双向驱动电机110、电机架111、涡杆112、涡轮113、驱动销114、前偏心轮115、后偏心轮116，所述中间基板的中间部位垂直设置有电机架，所述电机架一边洐接装配双向驱动电机，另一边设有与中间基板连接的卡接头。与双向驱动电机输出轴相连接的所述涡杆设置于中间基板的第一槽体18内，所述涡轮设置于中间基板第一槽体下部的凹口19内并与涡杆啮合，所述涡轮中心垂直设置有一带方键的驱动销，所述驱动销的两端设置有不同角度的偏心口，所述驱动销两端的偏心口各装有前偏心轮与后偏心轮，且前偏心轮和后偏心轮的方向相反，前偏心轮与后偏心轮各套合在前刺料板与后刺料板的驱动槽17内，前刺料板和后刺料板的驱动槽与下针板表面呈65°至90°夹角并与刺针垂直，以便更利于驱动刺料，通过双向驱动电机转动带动涡杆与涡轮驱动前后偏心轮来驱动前后刺料板按导轨指定约束角度方向上下运动，使得前刺料板和后刺料板作相反方向的刺料和取料工作。

为了方便控制，所述双向驱动电机上设置有复位传感器，所述复位传感器可以采用电感式感应传感器，其具有感应精度高，安装简单，稳定性好的特点，电机复位运动时，通过检测此传感器的状态来确定基准位置。

用于监测刺料板位置的所述位置传感器5设置于所述中间基板的上部，所述刺料板的上部设置有与位置传感器相配合的感应片22。

在使用取料装置时，取料装置上设置有带动其自身上下运动的Z轴电机，以便控制取料装置与布料的距离，方便取放料。所述高度（掉布）传感器6设置于所述下针板的底面，可以采用光电感应传感器，它能精准的识别下针板与布料的距离，并快速做出反应。在刺料板向下取料时，通过检测此传感器的信号，将外部系统Z轴电机运动速度由高速切换到低速状态。在取料成功，外部系统Z轴电机向上移动时，通过检测此传感器的信号，判断布料是否提起成功。

2路所述压力传感器设置于所述下针板底面的两侧，在外部系统Z轴电机向下低速运动时，其可以检测下针板施加在布料上的压力，当任意一路压力传感器压力值达到设定的阈值后，外部系统Z轴电机停止运动。

在工作时，电机通过涡杆驱动涡轮，涡轮带动驱动销两端的前偏心轮和后偏心轮运转，使得前偏心轮和后偏心轮分别驱动前刺料板和后刺料板在前后两侧约束的导轨与导向槽指定的角度作相反方向运动，前刺料板和后刺料板带动下方的刺针通过阵列孔作两个相反方向的刺料工作，电机的驱动是根据中间基板上的位置传感器与前刺料板上的感应片来控制电机的转动速度与角度、刺针刺布料的深浅，确保适合不同厚薄布料，下针板下方装有两个用来控制与被刺物料接触面之间压力的压力传感器以及用于确保适应不同厚薄布料的机械臂高度的高度传感器，使得取料装置的运动方向、速度和位置都可以被精确控制，提高取料的高效性和精确性。

一种机电一体式运动取料装置使用了一种高精度、高稳定性的集成式的控制系统，此系统包括微型控制器、前述的所有传感器以及电机驱动器等，其中，微型控制器为控制系统的核心，它通过对各种信号的检测，控制电机的移动，实现精准的分层和取料，并与外部控制系统进行交互。

微型控制器集成在外壳体内部，所有的传感器和电机只需要在外壳体内部与微型控制器进行连接，线束长度大大降低，模拟信号的干扰问题得到解决，还可以使得微型控制器和取料装置成为整体，将其模块化，使外部控制系统对其控制变得更加简单。微型控制器通过采集传感器的状态，控制电机精准的实现布料的分层和提取，通过总线通信和开关信号量与外界进行交互，稳定性大大提高。

所述微型控制器可以采用STM32F103C8T，所述微型控制器上设置有与电机上的复位传感器相连接的电机复位接口、与高度传感器相连接的高度检测接口、与压力传感器相连接的2路压力检测接口、接受外部输入信号的2路信号接收接口、与系统中显示器相连接的显示接口、与电机驱动器相连接的驱动控制接口、2路开漏输出控制接口、CAN通信接口以及与EEPRO存储芯片相连接的存储接口。

微型控制器通过液晶显示屏实现对系统参数的设置和下发，传感器信号检测和电机移动测试。液晶显示屏可以采用12832液晶显示器，其可取读取和修改微型控制器内部参数。通过读取传感器的状态以及压力值等信息，实现对各种传感器的调试，通过获取步进电机运动信息，方便步进电机的调试。

微型控制器的信号接收接口和开漏输出控制接口通过引线21与外部控制系统相连接。

用于双向驱动电机和/或Z轴电机的步进电机驱动器是驱动步进电机运动的器件，采用高度集成的驱动芯片，具有电路简单，发热量小，运行平稳的特点。步进电机驱动器通过接收微型控制器发出的指令，驱动步进电机加速、减速或停止，并反馈步进电机运行状态。

2路所述开漏输出控制接口可以将输出信号反馈给外部控制系统，当某个状态改变或者某个动作执行完成，所述开漏输出控制接口相应的状态就会发生改变。

所述CAN通信接口，又名控制器局域网络，是嵌入式工业控制局域网的标准总线。通过CAN总线，实现对其他控制系统的数据传输，具有响应速度快，稳定性好，多机同时工作的特点。与12832液晶显示器的交互也是通过CAN总线实现的。

所述EEPROM存储芯片，用于存储系统内部各种参数，具有存储容量大、掉电不会丢失的特点。

本实用新型所述一种机电一体式运动取料装置的有益效果是：

1.将取料装置和控制系统集成为一个整体，减少引线、去除外带控制箱，方便使用与安装调式，减少故障、降低成本、稳定性大大提高；

2.外部控制系统只需要通过2路信号接收接口就可实现对本系统的控制，使得易用性大大提高；

3.多个取料装置可以同时工作，互不干扰，提高工作效率；

4.通过设定相应的压力阈值和刺布高度，能够精准的实现对布料的分层；

5.利用导向销和导向槽相配合，提高刺料板运行的同步性和稳定性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：包括外壳体、中间基板、前刺料板、后刺料板、前导向销、后导向销以及用于控制取料装置的微型控制器，

所述中间基板和微型控制器固定设置于所述外壳体内，所述中间基板的两侧分别设置有前导向销和后导向销，所述前刺料板上设置有与前导向销配合滑动连接的前导向槽，所述后刺料板上设置有与后导向销配合滑动连接的后导向槽，位于中间基板同一侧的导向槽和导轨的倾斜方向相同，当所述前刺料板和所述后刺料板按照导轨的导向和约束在所述中间基板的两侧做双向取料动作时，导向销和导向槽配合也对刺料板进行运动导向和约束，使得刺料板的两端保持平行同步运动。

2.根据权利要求1所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：双向驱动电机带动所述前刺料板和所述后刺料板在所述中间基板的两侧做双向取料动作。

3.根据权利要求2所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：所述中间基板的中间部位垂直设置有电机架，所述电机架一边洐接装配双向驱动电机，另一边设有与中间基板连接的卡接头。

4.根据权利要求1所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：所述中间基板的两侧分别设置有前导轨和后导轨。

5.根据权利要求4所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：所述前刺料板与前滑块相连接，所述前滑块在前导轨上来回运动，所述后刺料板与后滑块相连接，所述后滑块在所述后导轨上来回运动。

6.根据权利要求4所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：前导向销和前导轨分别设置于中间基板前侧壁的两端，后导向销和后导轨分别设置于中间基板后侧壁的两端。

7.根据权利要求4所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：所述前导轨与所述前导向槽的倾斜方向相同，所述后导轨与所述后导向槽的倾斜方向相同。

8.根据权利要求1所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：微型控制器通过螺丝和导热硅胶固定在所述的中间基板的上端。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种机电一体式运动取料装置，其特征在于：所述微型控制器采用STM32F103C8T型号，所述微型控制器上依次设置有与双向驱动电机上的复位传感器相连接的电机复位接口、与高度传感器相连接的高度检测接口、与压力传感器相连接的压力检测接口、接收外部输入信号的信号接收接口、与系统中显示器相连接的显示接口、与电机驱动器相连接的驱动控制接口、向外发出信号的开漏输出控制口、CAN通信接口以及与存储芯片相连接的存储接口。

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