一种适用于L阀杆的定向传输方法及装置与流程

本发明属于工业自动化传输技术领域，具体涉及一种新型的L阀杆快速自动定向传输技术。

背景技术：

生产流水线的运作是否正常，直接影响到生产进度、生产效率、生产成本。运行良好并经过调整优化的生产流水线可以极大提升生产效率，消除企业生产过程中各个加工环节之间的障碍。

工件上下料是生产流水线的关键一环，上下料的速度直接影响着整个流水线的生产效率。优化调整工件上下料设备使生产流水进一步升级，向无人化、自动化方向调整变革，进一步解放生产力，提供生产效率。喷雾设备应用于生产和生活的方方面面，如消毒喷雾、除尘喷雾、造景喷雾等。

其中L阀杆是喷雾设备的关键部件。如图5所示，L阀杆尺寸较小且形状比较特殊，利用常规的料斗输送，轻微震动，无法使得呈L型的阀杆准确进入料槽内；且L阀杆在传输过程中，由于存在光滑的下端圆管，设有大头连接段的L阀杆在输送过程中，极易出现旋转易位的情况；同时，因有料槽与L阀杆间必然存在间隙，因此L阀杆在滚动过程中，难免倾斜转动，当L阀杆对角线接近或小于料槽截面宽度时，有被卡住或失去定向的危险。

但是，由于生产需要，在上料时需要将L阀杆按照特定的姿态和规模进行排列，以便完成工件的后续加工环节；因此，导致现有L阀杆无法依靠机器进行稳定传输，需要人工矫正后，放置在输送装置上。

导致工人劳动强度大，不适用于现代化生产。同时，由于L阀杆结构小、形状不规则，对工人的操作水平要求较高。工人进行重复性操作，单调乏味，注意力容易分散，易导致产品准确率低，合格率不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种传输速度快、效率高的适用于L阀杆的定向传输方法及装置。

本发明的技术方案：本发明所述的适用于L阀杆的定向传输方法，包括料斗和驱动所述料斗上下运动的料斗驱动模块；沿所述料斗的内壁设有螺旋上升的料槽；

所述料斗驱动模块可驱动所述料斗在从最低点到最高点的运动过程中发生扭转运动，驱动所述料斗内的L阀杆进入料槽，并沿所述料槽输出。

进一步的，包括料斗和料斗驱动模块；所述料斗内设有沿所述料斗的内壁螺旋上升的料槽，所述料槽出口端连接阀杆传输机构；

所述料斗驱动模块包括设置在所述料斗下的衔铁块和底座；所述底座通过板弹簧连接所述衔铁块；所述板弹簧与所述座间设有倾角；所述底座上设有驱动衔铁块下降的牵拉装置。进一步的，所述牵拉装置为电磁铁，牵拉装置通入半波整流的脉动电压；

在电流从零到峰值的1/4周期内，牵拉装置的吸引力逐渐增加，衔铁块带动料斗向下运动，板弹簧发生弯曲变形；

当电流从峰值到零的期间内，在板弹簧的作用下，驱动衔铁块旋转向上运动。

进一步的，所述牵拉装置为气缸或油缸。

本发明还包括一种适用于L阀杆的定向传输装置，包括料斗、驱动所述料斗上下运动的料斗驱动模块和阀杆传输机构；所述料斗的内壁设有螺旋上升的料槽；所述料槽出口端连接阀杆传输机构。

进一步的，所述阀杆传输机构包括传输管，所述传输管的管道槽宽B＝L+e；

式中，B—传输管槽宽；L—L阀杆的工件长度；D—L阀杆的工件宽度；e—L阀杆端面与传输管内壁之间的间隙；水平的夹角θ；摩擦角ρ；θ—工件对角线C与传输管内壁水平面的夹角；ρ—阀杆在滚动过程中倾斜转动碰触传输管内壁时，传输管内壁反作用力N与传输管内壁水平面的夹角。

进一步的，所述料斗包括左料斗和右料斗；所述阀杆传输机构包括对接所述左料斗的左通道和对接所述右料斗的右通道；所述左通道和右通道出口处设有计数传感器；

所述左通道出料口设有左移动通道；所述右通道出料口设有右移动通道；所述左移动通道、右移动通道可在气动装置作用下，将移动通道出料口对接阀杆固定计件通道的入料口。

有益效果：

本发明与现有技术相比的有益效果：

1.设定料斗运动方式，将传统料斗的震动或上下运动过程增加扭转运动，L阀杆在惯性力、重力和摩擦力的综合作用下，沿着料斗内的螺旋状料槽上升，L阀杆和圆盘一起做向上的扭转运动，当L阀杆所受惯性力的垂直分量大于重力加速度时，L阀杆沿圆盘螺旋槽向上跳跃；当垂直分量小于重力加速度时，L阀杆克服摩擦力沿螺旋槽向上滑动，本运动使得L阀杆具有沿圆盘螺旋槽向上跳跃以及L阀杆克服摩擦力沿螺旋槽向上滑动的过程，在运动过程中滑入料槽，完成L阀杆的自动定向。

2.操作方便简单，L阀杆定向与传输自动完成，不再需要人工手动将L阀杆定向摆放，提高准确率，实现自动化传输，该设备生产成本低、结构紧凑，传输速度快、效率高，易于在现有的生产流水线上进行替换升级，进一步提高生产效率。

3.针对L阀杆，对通道槽横截面形状尺寸、通道弧形进行精确设计，使L阀杆在传输过程中不出现旋转、卡住等情况。沿料斗内壁设置螺旋上升的料槽，不需要动力装置，结构简单。为保证工件在滚道中顺利通过，又不失去定向状态。

附图说明

图1是L阀杆传输装置的整体结构图；

图2是料斗及料斗驱动模块的具体结构图；

图3是快速传输机构的具体结构图；

图4是通道槽尺寸设计图；

图5是L阀杆的具体结构图；

图6是图4的剖视图。

具体实施方式

为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1-4示出了本发明L阀杆的定向传输装置，本装置采用左、右对称式设计，料斗1 的内壁设有螺旋上升的料槽10；料槽10出口端连接阀杆传输机构3。

料斗1包括左料斗1-1和右料斗1-2；阀杆传输机构3包括对接左料斗1-1的左通道3- 1和对接右料斗1-2的右通道3-2；左通道3-1和右通道3-2出口处设有计数传感器5；

左通道3-1出料口设有左移动通道41；右通道3-2出料口设有右移动通道42；左移动通道41、右移动通道42可在气动装置作用下，将移动通道出料口对接阀杆固定计件通道6 的入料口。

硬件部分包括料斗1、匹配L阀杆的传输管30、移动竖板32、传感器5、气动装置、显示及控制装置7和固定机架8等。显示及控制装置7包括料斗1振动料斗的振动控制、气缸的运动控制、传感器数据采集及通信等。

其中料斗1振动料斗的主要功能是对L阀杆9进行定向排序，使杂乱无章的L阀杆9按照一定的方向顺序传输。

料斗驱动模块2外设有外罩27，料斗驱动模块2由4组板弹簧23、4个角接26、1块衔铁块21、1个底座22和牵拉装置24组成，其中，牵拉装置24优选电磁铁，由1个E型铁心、1个线圈构成。

料斗1中间存放杂乱的L阀杆9可沿着料槽10依次传输并定向。E型铁心固定线圈并通过内六角螺栓紧固在底座22中心上。底座22、角接、板弹簧23和衔铁块21依次通过内六角螺栓紧连。板弹簧23倾斜安装，以适当的倾斜角度连接角接和衔铁块21。

当线圈中通入交变电流时，在铁心与衔铁块21中形成磁路，铁心吸引衔铁块21带动料斗1，通过板弹簧23将小振幅高频率的上下往返运动，转换为往返的微扭转运动，即衔铁块21同时做上下和扭转运动。

料斗1固定在衔铁块21板上，从而产生相同的振动。L阀杆9在惯性力、重力和摩擦力的综合作用下，沿着料斗1内的螺旋轨道上升，并在上升过程中完成L阀杆9的自动定向，由出料口进入传输通道，达到对L阀杆9定向并传输的功能。

当经过半波整流的脉动电压通入线圈后，在电流从零到峰值的周期内，吸引力逐渐增加，衔铁块21带动料斗1向下运动，板弹簧23发生弯曲变形。

当电流从峰值到零的期间内，在板弹簧23的作用下，衔铁块21会受到一个斜向上的合力，可分解成垂直分量和切向分量，垂直分量使料斗1向上运动，切向分量使料斗1发生旋转运动，在复合作用下料斗1做旋转向上运动。

L阀杆9在振动料斗中的传输和定向发生在料斗1向上运动阶段，即板弹簧23恢复变形阶段。可通过调整系统的振动参数和安装位置实现L阀杆9在料斗1上发生不同形式的运动，沿螺旋槽向上跳跃、平滑。

在板弹簧23恢复力作用下，L阀杆9和料斗1一起做向上的扭转运动；

当L阀杆9所受惯性力的垂直分量大于重力加速度时，L阀杆9沿料斗1螺旋槽向上跳跃；

当垂直分量小于重力加速度时，L阀杆9克服摩擦力沿螺旋槽向上滑动。

在料斗1向下运动阶段，若L阀杆9做跳跃运动，L阀杆9与料斗1不发生接触，可调整参数实现L阀杆9起落点时间间隔与料斗1振动周期对应，使L阀杆9不断沿螺旋槽向上跳跃；

若L阀杆9做平滑运动，视惯性力、摩檫力和重力的综合作用，可能静止不动或向下滑动一段距离。

其中，振动料斗中板弹簧23由多片板状弹簧组成。改变板状弹簧的厚度或增减板状弹簧的片数就能实现共振调节。由于板弹簧23的刚度在不同弯曲方向上差别较大，安装时需要保证高精度、四组板弹簧23应调整一致，否则影响料斗的正常工作。

此外，板弹簧23向螺旋料槽10升角的反方向倾斜，四组板弹簧23以相同的倾角沿圆周均匀地安装在基座上。

其中，振动料斗的振动频率和振幅可由相应的控制器进行调整，根据工件的物理性质及工作条件选择合适的振动频率和振幅大小。

阀杆传输机构3包括传输管30，所述传输管30的管道宽度；；

式中，B—传输管截面槽宽；L—L阀杆的工件长度；D—L阀杆的工件宽度；e—L阀杆端面与传输管内壁之间的间隙；水平的夹角θ；摩擦角ρ；θ—工件对角线C与传输管内壁水平面的夹角；ρ—阀杆在滚动过程中倾斜转动碰触传输管内壁时，传输管内壁反作用力N 与传输管内壁水平面的夹角。

如图4中虚线所示。当L阀杆碰触料槽时，此时产生一个由反作用力N与力臂α组成的力矩，使工件有继续转动的趋势。e值越大，转角越大。当工件对角线C接近或小于滚道宽度B时，工件有被卡住或失去定向的危险。

因此间隙的大小应能保证转到与侧壁接触时，其对角线C与水平的夹角θ大于摩擦角ρ。在这种情况下反作用力N与力臂组成的力矩能阻止工件的转动，使其能按正确的定向状态顺利输送。由图4中的几何关系可得以下尺寸关系：

根据极限条件：

即可得允许的峰值间隙：

式中，μ--工件与侧壁间的滑动摩擦系数，μ＝0.1～0.5，D—L阀杆的工件宽度(mm)。

例如，设计时利用L阀杆9工件最大尺寸进行计算，即L＝31.5mm，D＝25mm。可得：

针对L阀杆9工件形状的特殊性，决定了其重心在大端90，另外由于小端91的长度大于大端的长度，因此可能发生L阀杆9在料槽1010内顺时针旋转的情况，会破坏L阀杆9的定向和排序。

因此可根据L阀杆9大小端的特征设计仿形料槽10，使料槽1010内部孔型与L阀杆9 一致以避L阀杆9在料槽1010传输过程中发生旋转，保持L阀杆9的方向性。

同时，为了使L阀杆9工件顺利从一个工件通道段进入另一个工件通道段，在每段工件通道的出口和入口处均设计成喇叭形。

阀杆传输机构3包括固定竖板31和设置在固定竖板31上的移动竖板32，移动竖板32 包括左、右两个移动竖板，左、右两个移动竖板上分别设有左通道3-1和右通道3-2以及对应的气缸连接件。

具体来说，左移动竖板的右侧安装左移动通道41，左侧通过连接件连接左侧气缸推杆；右移动竖板的左侧安装右移动通道42道，右侧通过转接件连接右侧气缸推杆。

在气缸推杆左右伸缩带动下，移动竖板32可以平滑地左右移动。为了保证工件通道的准确配合，移动竖板32的运动范围和急停位置需要由定位块21进行精确限定。在碰到定位块21前先碰到油缓冲器减速，减少移动竖板急停时产生的振动和噪音，使设备在平稳的条件下持续工作。同时，每个移动竖板32安装在上、下两个直线导轨上，直线导轨水平布置，辅助移动竖板32左右运动。

其中，移动竖板由铝板加工而成，呈回字形。既可以减少设备的重量，又可以使设计更加紧凑。每个移动竖板的运动由4个限位块21限定，4个油缓冲器减少冲击。4个限位块 21和4个油缓冲器安装在固定竖板31的固定机架上，位于移动竖板内侧。

计数传感器5为光纤传感器，共计3个，左通道3-1和右通道3-2出口处以及阀杆固定计件通道6的入料口处，用于判别L阀杆9的位置并统计数量。选用的型号为AUTONICS公司的BF-5R-D1-N型数字光纤传感器和FD-320-05光纤头。此传感器最高每秒可检测2万次且具有1/10000的分辨率。光源采用红色LED调制光经过光纤传送至光纤头处，调制光与被测工件相互作用使光的强度发生变化，经过信号处理，计算收光量，与设定的阈值进行比较，工件到达传感器光纤头的一定距离内，其反光量的值就会大于设定的阈值，从而表示工件到达指定位置反馈信号给控制器。

驱动移动竖板32平滑左右移动的气动装置包括气缸、空气压缩机以及气路等。

其中，气缸选用标准大推力气缸，行程50mm，使用压力范围0.1～1.0MPa，使用速度范围30～800mm/s。推力及使用速度都满足要求。气缸的伸缩由控制系统控制。当传感器检测到工件到达指定位置并装满后，传感器向控制系统发生信号，控制系统根据信号对电磁阀执行相应的开关动作，使其气路导通或断开进而控制相应的气缸伸缩。

L阀杆的定向传输装置的固定机架采用工业铝型材和铝板进行搭建，通过螺栓孔和连接角件进行连接。和传统的机械结构相比，工业铝型材具有以下优点：铝型材具有较好的刚度和强度；密度小、重量轻、表面经过处理，具有较好的外观效果和抗腐蚀能力；形状尺寸标准化，可选的的标准连接件多样化；装配精度高、拆装方便，可以重复使用。

L阀杆的定向传输装置的控制系统包括电磁式料斗1振动料斗的振动控制、气缸的运动控制、传感器数据采集及通信等。控制系统的中央处理器选用欧姆龙PLC，型号为CP1E。该 PLC性价比高，可灵活支持小型系统，可选设备丰富，扩展性、可靠性高，具有1/12000的高分辨率，实现高精度的模拟输入输出控制。PLC与其它单片机、微控制器相比，具有更高的可靠性，内置光电隔离电路，提高抗干扰能力。

本装置的具体实施方式如下：

将待定向排序输送的L阀杆9放入左、右两个料斗中，左料斗1-1和右料斗1-2同时对 L阀杆工件进行排列及定向，并将L阀杆9传送到阀杆传输机构3。其中阀杆传输机构由对接左料斗1-1的左通道3-1和对接右料斗1-2的右通道3-2、两个移动竖板32和一个接阀杆固定计件通道6组成。其中，传输管30的截面形状及整个传输管道槽经过特殊设计，保证L阀杆在在通道传输过程中不发生旋转等运动，避免L阀杆堵塞。

L阀杆9经过料斗的排序和定向后，首先进入右料斗1-2的右通道3-2。L阀杆经过右料斗1-2的右通道3-2时，计数传感器5对L阀杆9的方向进行检测和计数。

当计数传感器5计数到设定工件数量后，左边的气缸推动左边的左移动通道41右移，使左移动通道41的出料口与接阀杆固定计件通道6的入料口对齐，使L阀杆依次进入接阀杆固定计件通道6，并对L阀杆9计数并送至工作台；之后，左移动通道41的气缸带动左移动通道41返回，左边气缸的执行动作由左边的定位装置进行限位。右边的气缸执行相对应的动作。

如此反复，使L阀杆井然有序的输送到工作台。若工作过程中出现断电或气缸运动受阻时，自动复位至定位装置，复位完成且检查无误后，恢复上电。同时可以对主控制器进行设定重新计数或继续计数。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

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