一種自動化布料量碼機及其控制方法與流程
2023-07-15 15:26:56 1
本發明屬於自動化機械設備領域，更具體地說，涉及一種自動化布料量碼機及其控制方法。
背景技術：
改革開放以來，中國經濟發展取得了舉世矚目的成就，其經濟實力及綜合國力水平在近幾十年的時間裡都得到了長足的發展，經濟實力不斷攀升，以及經濟增長速度持續加速，令中國經濟成為世界各國所關注的焦點。但近幾年，隨著國際環境的變化，勞動力成本的大幅增加，中國企業正面臨從量變到質變的轉型發展過程，提高產品質量、提高生產效率、降低勞動成本等方面都是企業打破僵局，走出困境的關鍵所在。
在目前產品生產中，經常需要對物料進行計數、碼垛，以便於進入下一工序或包裝，傳統的人工計數碼垛操作不能夠滿速高速發展的需求，已經逐漸被自動化的設備所替代，從而使得生產更加流水化、效率化，提高生產效率，也不容易出現差錯。對於一些大而不易損壞的物料，目前多採用機械臂連接機械手進行搬運操作，該種結構存在著諸多不足，例如，自動化程度低，碼料效果差，工作效率低，單個機械手單次只能夾取一個坯料，碼料時坯料易粘連，機械臂行程控制複雜，坯料擺放不整齊，機械手抓取時易滑落，適用範圍小。正是針對這些問題，人們才不斷的研發新的產品進行改進，例如，中國專利文獻公開了一種碼垛搬運抓手(申請號：200720041125.4)，包括頂架、導軌、左右夾板、夾板動力機構、設置在其中任意一夾板上的活動手指機構，左右夾板都為可活動夾板，兩者可沿導軌作同步反向直線運動。該方案通過左、右夾板的同步反向直線運動，可快速的夾持或放開箱狀物體，再配合夾板上的活動手指機構，可快速的將箱狀物體抓取，活動手指機構在搬運時起託持作用，不使箱體滑落，擺放到指定的位置後，導杆氣缸動作使手指靈活的從箱底抽出，箱體不會隨意移位；同時活動手指機構上還設有多個可調押板，在夾持箱狀物體時不被夾板夾裂，從而解決了上述機械手操作過程中的一些缺點。
正是對於不同行業、不同產品的計數碼垛的特點，人們不斷的進行探索研發，設計出適應生產需求的設備，從而提高生產力。同樣，在金屬刀片，如圓刀的生產過程中也需要進行計數和碼垛，因圓刀本身薄而輕，對表面質量要求高，且鋒利，採用人工進行計數、碼垛、裝箱等操作容易使刀片表面產生汙染，拿取不方便，手易被劃破，容易數錯，效率低下。然而如果不採用人工操作，目前還沒有進行此方面專用的設備，這是目前亟待解決的問題，因此，本申請的設備就應運而生。
技術實現要素：
1、要解決的問題
針對現有金屬刀片採用人工計數、碼垛存在易汙染刀片表面，手易被劃破，計數易出錯和效率低下的問題，本發明提供一種自動化布料量碼機，能夠根據需要對刀片進行堆疊碼垛，機器自動化操作，計數準確，效率高，無人工幹預，不會對刀片表面質量產生影響，安全性高。本發明還提供了該自動化布料量碼機的控制方法，能夠控制該設備完成刀片的計數、碼垛操作。同時，根據控制方法，本發明設計了該自動化布料量碼機的控制電路系統，能實現自動化布料量碼機的自動化控制，完成金屬刀片的計數碼垛操作。
2、技術方案
為解決上述問題，本發明採用如下的技術方案。
一種自動化布料量碼機，包括布料機構和輸送機構；所述的布料機構包括驅動缸和接料板，接料板用於接收或放下物料，驅動缸驅動接料板張開或收攏；所述的輸送機構接收接料板上落下的物料，並進行輸送。
作為本發明的進一步改進，所述的布料機構設置布料接近開關，當接料板接收到物料時，布料接近開關產生感應信號，並將信號傳遞給計數器從而能夠自動計數。
作為本發明的進一步改進，所述的接料板具有兩個，兩個接料板在驅動缸的驅動作用下接近或分開實現張開或收攏動作。
作為本發明的進一步改進，所述的兩個接料板各連接一個擋料塊，可將物料限制在兩個擋料塊之間進行定位。
作為本發明的進一步改進，所述的驅動缸為手指氣缸，它包括缸體和缸體兩側的活塞杆，活塞杆連接有手指，手指通過過渡板與接料板連接。
作為本發明的進一步改進，所述的缸體上設置磁性開關，可感應缸體內活塞杆上安裝的磁環，從而產生電信號。
作為本發明的進一步改進，所述的輸送機構為帶式輸送機，它包括機架和設置在機架上的一對橫梁，一對橫梁之間通過滾筒安裝皮帶，滾筒通過電機驅動。
作為本發明的進一步改進，所述的布料機構設置在橫梁的一端，橫梁的另一端設置限位接近開關，用於感應輸送機構輸送物料的極限位置。
一種自動化布料量碼機的控制方法，對金屬刀片進行碼垛控制，其步驟為：
首先，布料機構的驅動缸驅動接料板收攏，準備接料；然後，金屬刀片落到接料板上被接收並定位；接著，驅動缸驅動接料板張開，金屬刀片落到輸送機構上，同時計數；接著，接料板再次收攏並重複上述步驟使得金屬刀片在輸送機構上進行疊加碼垛，當疊加到設定數量後，輸送機構帶動碼垛好的金屬刀片向前移動一定距離後停止；然後，重複上述操作即可在輸送機構上得到一排碼垛好的金屬刀片，完成金屬刀片的計數和碼垛操作。
作為本發明方法的進一步改進，所述的驅動缸為手指氣缸，接料板的張開或收攏操作是通過與手指氣缸的缸體兩側活塞杆相連接的手指驅動完成；驅動缸的伸縮動作是由布料接近開關感應到金屬刀片落到接料板上產生電信號傳遞給中控制元件進行控制完成；金屬刀片的計數是通過安裝在驅動缸上的磁性開關感應安裝在活塞杆上的磁環的遠離或靠近次數，並產生電信號傳遞給計數器實現。
一種自動化布料量碼機的控制電路系統，它包括啟動開關K1、計數器C1、時間繼電器T2、繼電器KM1、繼電器KM2、繼電器KM3和電磁閥；
其中，啟動開關K1、繼電器KM1線圈串聯後連接220V電源，繼電器KM1的常開觸點1並聯在啟動開關K1的兩端；計數器C1連接在220V電源兩端，其計數操作由繼電器KM3的常開觸點控制；時間繼電器T2線圈、繼電器KM3的常閉觸點1、繼電器KM2的常開觸點1三者串聯後連接220V電源；時間繼電器T2的常開觸點與電磁閥線圈串聯後連接220V電源，電磁閥用於控制驅動缸；
220V電壓的火線和零線上分別連接繼電器KM1的常開觸點2和常開觸點3後與變壓器連接，將電壓轉變為24V電壓；布料接近開關連接24V電壓，布料接近開關的信號端連接繼電器KM2線圈的一端，繼電器KM2線圈的另一端與繼電器KM3的開閉觸點2的一端連接，繼電器KM3的常閉觸點2的另一端連接24V電壓正極；繼電器KM3線圈與磁性開關串聯後連接24V電壓。
進一步地，還包括時間繼電器T1、繼電器KM4、繼電器KM5、繼電器KM6和繼電器KM7；繼電器KM4常閉觸點串聯在啟動開關K1與繼電器KM1線圈之間；時間繼電器T1線圈、繼電器KM6的常開觸點串聯後連接220V電源，繼電器KM5線圈與時間繼電器T1的常閉觸點串聯後再並聯在時間繼電器T1線圈的兩端，繼電器KM7線圈與時間繼電器T1的常開觸點串聯後再並聯在時間繼電器T1線圈的兩端；計數器C1清零操作由繼電器KM7的常開觸點控制；
限位接近開關連接24V電壓，其信號端與繼電器KM4線圈的一端連接，繼電器KM4線圈的另一端連接24V電壓正極；繼電器KM6線圈與計數器C1的常開觸點串聯後連接24V電壓；電機通過繼電器KM5線圈連接220V電源。
進一步地，在220V電源的火線和零線上各連接一個熔斷器FU。
進一步地，220V電源的火線上連接急停開關，對整個電路進行保護。
3、有益效果
相比於現有技術，本發明的有益效果為：
(1)本發明自動化布料量碼機，通過布料機構和輸送機構的組合使用實現物料，如金屬刀片的計數和疊放碼垛，布料機構的驅動缸驅動接料板張開或收攏，從而接料板可接受或放下物料，每接受一次物料計數一次，放下物料落到輸送機構上，物料在輸送機構上堆疊碼垛到設定數量，輸送機構可帶動物料向前運動一段距離，再進行下一次碼垛，如此反覆可在輸送機構上碼垛多組物料，從而實現物料的計數和疊放碼垛，自動化操作，計數準確，效率高，且無人工幹預，不會對刀片表面質量產生影響，操作安全性高；該設備尤其適合金屬刀片的計數、碼垛，輸送機構可將擺放好的刀片輸送至下個工序，形成自動化生產線，也可方便將刀片打包裝箱；
(2)本發明自動化布料量碼機，布料機構設置布料接近開關，當接料板接收到物料時，布料接近開關產生感應信號，可將信號傳遞控制元件，從而可控制驅動缸工作，實現放料動作；
(3)本發明自動化布料量碼機，兩個接料板在驅動缸的驅動作用下同時接近或分開實現張開或收攏動作，收攏後可接收物料，張開後可放下物料，物料落入到輸送機構上進行碼垛；
(4)本發明自動化布料量碼機，接料板上擋料塊的設計，接收到接料板上的物料被限制在擋料塊中，得到自動定位，這樣保證每次物料從接料板上落到輸送機構上的位置都相同，從而碼垛很均勻；
(5)本發明自動化布料量碼機，布料機構的驅動缸採用手指氣缸，兩端雙作用，從而可同時驅動兩個接料板完成張開或收攏動作，實現接料和落料功能；
(6)本發明自動化布料量碼機，缸體上設置磁性開關，可感應缸體內活塞杆上安裝的磁環，從而產生電信號，並將信號傳遞給計數器和控制元件，從而計數器可自動進行計數，控制元件控制其後續動作；
(7)在物料無需進入下一工序時，物料在輸送機構上碼垛可能會超過其行程，而發生掉落危險，因此，本發明自動化布料量碼機在輸送機構上遠離布料機構的一端設置限位接近開關，感應到物料輸送至此處時，可發送信號給控制部件，使輸送機構停止繼續向前運輸；
(8)本發明自動化布料量碼機的控制方法，可控制該設備有條理、有順序地完成金屬刀片的計數和疊放碼垛工作，實現自動化生產。
附圖說明
圖1為本發明自動化布料量碼機的立體結構示意圖；
圖2為本發明自動化布料量碼機中布料機構的立體結構示意圖；
圖3為本發明自動化布料量碼機碼垛圓刀片時，布料機構接料狀態示意圖；
圖4為本發明自動化布料量碼機碼垛圓刀片時，布料機構放料狀態示意圖；
圖5為本發明自動化布料量碼機碼控制電路系統的一部分電路原理圖；
圖6為本發明自動化布料量碼機碼控制電路系統的另一部分電路原理圖；
圖7為本發明自動化布料量碼機碼控制電路系統中電機的連接電路圖。
附圖中的標號分別表示為：
1、布料機構；110、驅動缸；111、缸體；112、活塞杆；113、手指；114、過渡板；120、接料板；130、門形支架；140、支撐件；150、擋料塊；160、布料接近開關；170、磁性開關；
2、輸送機構；201、橫梁；202、皮帶；203、電機；
3、開關固定架；4、限位接近開關。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本發明進一步進行描述。
實施例1
如圖1所示，本實施例的一種自動化布料量碼機，包括布料機構1和輸送機構2；其中，作為本實施例的一種方案，輸送機構2為帶式輸送機，它包括機架和設置在機架上的一對橫梁201，一對橫梁201之間通過滾筒安裝皮帶202，機架上安裝電機203，電機203通過減速箱與滾筒連接，從而驅動滾筒轉動，帶動皮帶202運動。當然，輸送機構2採用帶式輸送機只是本實施例的一種優選方式，還可以採用現有技術中其它結構，只要能夠實現輸送功能即可。本實施例中，橫梁201的上表面設有T型槽，便於其它部件的可拆卸安裝，且位置可隨意調整。
所述的布料機構1設置在輸送機構2上，其具體結構如圖2所示，它包括門形支架130、驅動缸110和接料板120，門形支架130設置在橫梁201上的一端，並通過螺栓與T型槽配合進行固定，驅動缸110安裝在門形支架130上側的中間；作為本實施例的一種方案驅動缸110為手指氣缸，它包括缸體111和缸體111兩側的活塞杆112，活塞杆112連接有手指113。當然，驅動缸110也可採用如液壓缸等其它形式，本實施例只是一種優選方案，且採用上海崴邦科技有限公司生產製造的MHL2型手指氣缸(網址：http://www.shengyidi.com/tree/d-29205044/)。兩側的兩個手指113分別通過渡板114各連接一個接料板120，接料板120用於接收或放下物料，驅動缸110驅動兩塊接料板120接近或分開，從而實現張開或收攏動作；收攏時，接料板120可接收物料；張開時，接料板120上物料掉落到輸送機構2的皮帶202上進行碼垛，並可控制進行輸送。
本實施例中，在驅動缸110下方的門形支架130上通過支撐件140固定有一個布料接近開關160，並位於支撐件140的中間位置，當接料板120接收到物料時，布料接近開關160產生感應信號，可將信號傳遞給控制元件，從而控制元件可控制驅動缸110工作，實現放料動作。兩個接料板120各連接一個擋料塊150，擋料塊150的一端與支撐件140鉸接連接，另一端與接料板120鉸接連接，且兩個擋料塊150之間形成V形空間，從而可將物料限制在兩個擋料塊150之間進行自動定位，這樣保證每次物料從接料板120上落到輸送機構1的皮帶202上的位置都相同，從而實現均勻碼垛；並且，擋料塊150採用優力膠材料，不會對物料，尤其是金屬刀片產生磨損，保證其質量。值得一提的是，本實施例中接料板120與擋料塊150連接的一端是水平的，而遠離擋料塊150的一端是傾斜的，這樣當物料落到傾斜端上時，在自重作用下可以滑入兩個擋料塊150之間去，得到自動定位，同時物料也成水平狀態，在接料板120張開落料時，物料下落過程中一直保持水平，疊放碼垛衝擊很小，實現整齊碼垛。
另外，本實施例中，驅動缸110的缸體111上設置磁性開關170，可感應缸體111內活塞杆112上安裝的磁環，從而產生電信號，並將信號傳遞給計數器和中間繼電器，計數器可進行自動計數，中間繼電器控制相應部件，以便其後續完成規定的動作。本實施例，採用臺灣亞德客工業股份有限公司生產的型號為：CS1-G-C08的磁性感應開關(網址：https://detail.1688.com/offer/1244303538.html)。
本實施例的自動化布料量碼機，通過布料機構1和輸送機構2的組合使用可實現物料，尤其是金屬刀片的計數和疊放碼垛，布料機構1的驅動缸110驅動接料板120張開或收攏，從而接料板120可接受或放下物料，每接受一次物料計數一次，放下物料落到輸送機構2上，物料在輸送機構2上堆疊碼垛到設定數量，輸送機構2即可帶動物料向前運動一段距離，再進行下一次碼垛，如此反覆可在輸送機構上碼垛多組物料，從而實現物料的計數和疊放碼垛，自動化操作，計數準確，效率高，且無人工幹預，不會對物料表面質量產生影響，操作安全性高；該設備尤其適合金屬刀片的計數、碼垛，輸送機構2可將擺放好的刀片輸送至下個工序，形成自動化生產線，也可方便將刀片打包裝箱。
實施例2
在物料無需進入下一工序時，物料在輸送機構2上碼垛可能會超過其行程，發生物料掉落問題，基於此前提，本實施例的自動化布料量碼機，在實施例1的結構基礎上在輸送機構2上遠離布料機構1的一端設置限位接近開關4，用於感應輸送機構2輸送物料的極限位置，限位接近開關4通過安裝在橫梁201上的開關固定架3進行固定。使用時，限位接近開關4感應到物料，並發送信號給控制部件，使輸送機構2停止繼續向前運輸，此時，可對輸送機構2上物料進行打包裝箱等操作。
實施例3
本實施例提供了一種自動化布料量碼機的控制方法，對實施例2的布料量碼機控制使用，進行金屬圓刀片的碼垛操作，結合圖3和圖4所示，其具體步驟為：首先，布料機構1的驅動缸110驅動接料板120收攏，即缸體111兩側活塞杆112收縮，手指113帶動兩塊接料板120相互靠近實現收攏，準備接料；然後，刀片落到接料板120上，卡入兩塊擋料塊150之間，被接收並定位，同時布料接近開關160感應到刀片，產生電信號並傳遞控制元件，控制元件控制驅動缸110動作，驅動缸110的活塞杆112伸出，手指113驅動兩個接料板120張開，刀片落到輸送機構2的皮帶202上；當活塞杆112伸出到設定長度，磁性開關170感應到磁環產生電信號，並將信號傳遞給計數器和控制元件，計數器自動計數，控制元件控制驅動缸110返程，接料板120再次收攏；重複上述步驟使得刀片在皮帶202上進行疊加碼垛，當疊加到設定數量後，輸送機構2的電機203驅動皮帶202帶動刀片向前移動一段距離後停止，在此期間，布料機構1不動作；然後，重複上述操作即可在輸送機構2上得到一排碼垛好的刀片；當限位接近開關4感應到刀片時，說明皮帶202上已經布滿了刀片，此時限位接近開關4產生電信號並傳遞給中間繼電器，控制布料機構1和輸送機構2都停止動作，等待將疊放碼垛好的刀片取下，再進行下一次操作。
通過本實施例的控制方法，可控制實施例2的自動化布料量碼機有條理、有順序地完成金屬刀片的計數和疊放碼垛工作，實現自動化生產。
實施例4
根據本實施例3的方法，本實施例設計了一種自動化布料量碼機的控制電路系統，能夠實現自動化布料量碼機的自動化控制，完成金屬刀片的計數碼垛操作。該控制電路系統包括啟動開關K1、計數器C1、時間繼電器T1、時間繼電器T2、繼電器KM1、繼電器KM2、繼電器KM3、繼電器KM4、繼電器KM5、繼電器KM6、繼電器KM7和電磁閥；其中，啟動開關K1、繼電器KM4的常閉觸點、繼電器KM1線圈三者串聯後連接220V電源，繼電器KM1的常開觸點1並聯在啟動開關K1的兩端；計數器C1連接在220V電源兩端，其計數操作由繼電器KM3的常開觸點控制，清零操作由繼電器KM7的常開觸點控制；時間繼電器T1線圈、繼電器KM6的常開觸點串聯後連接220V電源，繼電器KM5線圈與時間繼電器T1的常閉觸點串聯後再並聯在時間繼電器T1線圈的兩端，繼電器KM7線圈與時間繼電器T1的常開觸點串聯後再並聯在時間繼電器T1線圈的兩端；時間繼電器T2線圈、繼電器KM3的常閉觸點1、繼電器KM2的常開觸點1三者串聯後連接220V電源；時間繼電器T2的常開觸點與電磁閥線圈串聯後連接220V電源，電磁閥連接驅動缸110，用於控制驅動缸110的動作，電磁閥失電時，驅動缸110收縮，電磁閥得電時，驅動缸110伸出。
220V電壓的火線和零線上分別連接繼電器KM1的常開觸點2和常開觸點3後再與變壓器連接，將電壓轉變為24V電壓，布料接近開關160連接24V電壓，布料接近開關160的信號端連接繼電器KM2線圈的一端，繼電器KM2線圈的另一端與繼電器KM3的開閉觸點2的一端連接，繼電器KM3的常閉觸點2的另一端連接24V電壓正極；繼電器KM3線圈與磁性開關170串聯後連接24V電壓；限位接近開關4連接24V電壓，其信號端與繼電器KM4線圈的一端連接，繼電器KM4線圈的另一端連接24V電壓正極；繼電器KM6線圈與計數器C1的常開觸點串聯後連接24V電壓；電機203通過繼電器KM5線圈連接220V電源，從而可以通過繼電器KM5控制電機203的啟停。另外，在220V電源的火線和零線上各連接一個熔斷器FU，且220V電源的火線上還連接急停開關，對整個電路進行保護。
該電路的具體控制過程如下：
電磁閥線圈未通電時，驅動缸110處於收縮狀態，接料板120收攏，當按下啟動開關K1，繼電器KM1線圈得電，繼電器KM1的常開觸點1、常開觸點2、常開觸點3都接通，24V電壓建立，布料接近開關160得電，金屬刀片落入到接料板120上，布料接近開關160感應到刀片，布料接近開關160的信號端接通，繼電器KM2線圈得電，繼電器KM2的常開觸點1和常開觸點2接通，時間繼電器T2線圈得電，達到設定的延時時間時，時間繼電器T2的常開觸點接通，電磁閥的線圈得電，控制驅動缸110帶動接料板120張開，刀片落到皮帶202上，同時，驅動缸110上的磁性開關170感應到磁環，磁性開關170接通，繼電器KM3線圈得電，繼電器KM3的常開觸點接通，計數器C1計數一次，繼電器KM3的常閉觸點1和常閉觸點2斷開，繼電器KM2線圈失電，繼電器KM2的常開觸點1和常開觸點2復位，同時，時間繼電器T2線圈失電，時間繼電器T2的常開觸點斷開，電磁鐵的線圈失電，驅動缸110回程，接料板120收攏，開始進行下次接料。重複上述過程，即可在皮帶202上疊放碼垛多個刀片，當刀片數量達到計數器C1設定數值，計數器C1的常開觸點閉合，繼電器KM6線圈得電，繼電器KM6的常開觸點閉合，時間繼電器T1線圈得電，時間繼電器T1的常閉觸點延時斷開，時間繼電器T1的常開觸點延時閉合，在時間繼電器T1常閉觸點延時斷開的時間段內，繼電器KM5的線圈得電，繼電器KM5的常開觸點閉合，電機203驅動皮帶202帶動刀片向前移動，當達到延時時間後，時間繼電器T1的常閉觸點斷開，繼電器KM5線圈失電，繼電器KM5的常開觸點斷開，電機203停轉，皮帶202停止；同時，時間繼電器T1的常開觸點閉合，繼電器KM7線圈得電，繼電器KM7的常開觸點閉合，計數器C1清零，使得計數器的常開觸點斷開，繼電器KM6線圈失電，繼電器KM6的常開觸點斷開，時間繼電器T1線圈斷電，時間繼電器T1的常開觸點和常閉觸點復位，從而為下一次疊加碼垛做準備。如此重複上述步驟，可在皮帶202上得到一排碼垛好的刀片；當限位接近開關4感應到刀片時，限位接近開關4的信號端接通繼電器KM4線圈，繼電器KM4線圈得電，繼電器KM4的常閉開關斷開，使得繼電器KM1線圈斷電，從而使得整個裝置停止運行，等待將碼垛好的刀片取走後，重新按下啟動開關K1，進行下一輪的刀片碼垛操作。
本發明所述實例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明構思和範圍進行限定，在不脫離本發明設計思想的前提下，本領域工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的保護範圍。