一种用于内六角外螺纹螺钉分料器

摘要

本发明涉及一种用于内六角外螺纹螺钉分料器，属于机械制造领域。螺旋管状轨道通过U型螺栓固定在三块弧形立板上，该螺旋管状轨道末端与隔料变轨装置连接，螺钉分离转向装置和螺旋式振动料斗通过螺栓连接，所述隔料变轨装置与螺钉分离转向装置固定连接，所述螺钉分离转向装置通过管状轨道二与间歇推入送料装置连接，该螺钉分离转向装置的后端盖和管状轨道一连接，泵体与间歇推入送料装置连接，伺服电机一与螺钉分离转向装置的转子固定连接，光电传感器与螺钉分离转向装置的底部固定连接。优点是缩短了螺钉多次无序重复排序的时间，提高了工作效率，降低了成本，为内六角外螺纹螺钉全自动锁螺丝机的广泛应用打下良好基础。

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种用于内六角外螺纹螺钉分料器。

背景技术

伴随工业生产的快速发展及生活水平的稳步提升，螺丝成为日常生活的必需品。 劳动力价格的提高迫使工业生产向全自动化方向发展。全自动锁螺丝机的出现，即加 快了工作效率降低了成本，也控制了螺丝的安全锁紧范围，螺钉的分料成为全自动螺 丝机正常工作必不可少的环节。螺钉的分料主要指将料斗中乱序排列的螺钉通过器按 照一定要求排列，便于将螺钉直接输送到工位。由于内六角外螺纹螺钉只有一端有内 六角孔，没有普通外六角螺纹螺钉的凸缘，不易定位，输送过程中容易出现翻倒、掉 落，不便按照特殊轨道排列，出错率较高，分离效率较低，影响了内六角外螺纹螺钉 全自动锁螺丝机全面普及。因此，方便快捷的将乱序内六角外螺纹螺钉按照一定方向 自动排序完成分料变得尤其重要。

发明内容

本发明提供一种用于内六角外螺纹螺钉分料器，以解决现有技术中内六角外螺纹 螺钉不易定位，输送过程中容易出现翻倒、掉落，出错率较高，分离效率低的问题。

本发明采取的技术方案是：弧形立板通过螺栓和螺旋式振动料斗内壁固定连接， 螺旋管状轨道通过U型螺栓固定在三块弧形立板上，该螺旋管状轨道末端与隔料变轨 装置连接，螺钉分离转向装置和螺旋式振动料斗通过螺栓连接，所述隔料变轨装置与 螺钉分离转向装置固定连接，所述隔料变轨装置通过管状轨道三与螺钉分离转向装置 连通，所述螺钉分离转向装置通过管状轨道二与间歇推入送料装置连接，该螺钉分离 转向装置的后端盖和管状轨道一连接，泵体与间歇推入送料装置连接，伺服电机一与 螺钉分离转向装置的转子固定连接，光电传感器与螺钉分离转向装置的底部固定连 接。

所述螺旋式振动料斗的底层为锥形，在该螺旋式振动料斗内部边缘设有盘旋轨 道，所述盘旋轨道和螺旋式振动料斗底层形成高低两层，高层的盘旋轨道和料斗底层 平滑相接，挡板位于盘旋轨道的上方，并通过螺钉固定在螺旋振动料斗壁上，倾斜障 板通过螺钉固定在盘旋轨道末端，所述倾斜障板距离螺旋振动料斗壁一定距离，所述 倾斜障板靠近螺旋管状轨道始端。

所述螺旋管状轨道为管道状螺旋上升，同所述盘旋轨道末端相切连接，平滑过渡， 该螺旋管状轨道末端向前伸出形成弯管轨道，该弯管轨道末端竖直，同所述隔料变轨 装置连接。

所述隔料变轨装置的结构是，伺服电机二固定在圆桶料斗中轴线上，所述槽轮通 过键与该伺服电机二的轴连接、并用端面螺栓二夹紧固定在伺服电机轴上，所述槽轮 的n个槽同圆桶料斗内壁配合各形成空间，所述圆桶料斗底层有圆形通道连接到所述 螺钉分离转向装置的进料孔，圆形通道同槽轮的槽弧线相重合，同圆桶料斗内壁内切， 所述隔料变轨装置通过两个竖直立板用螺栓固定在螺钉分离转向装置上。

所述螺钉分离转向装置的结构是，前端盖和后端盖均有凹槽，二者配合，转子通 过滚珠在二者形成的转子封闭腔转动连接，另外前端盖、后端盖配合形成上进料孔和 下出料孔，上进料孔和下出料孔轴线重合且竖直，所述出料孔通过管状轨道二连接到 间歇推入送料装置，伺服电机一通过螺栓固定在前端盖上，所述转子和伺服电机一通 过键连接，所述转子外缘均匀布置n个转子顶尖，所述转子顶尖有拔模斜度，相邻两 转子顶尖之间为向后倾斜V字圆弧槽，所述V字圆弧槽靠近转子轴线端可与后端盖 通孔相接，后端盖通孔和通往螺旋振动料斗盘旋轨道的管状轨道一连接，前端盖、后 端盖通过螺栓三固定连接，螺钉分离转向装置通过螺栓一固定到螺旋振动料斗边缘凸 台。

所述间歇推入送料装置结构是：箱体内部为水平轨道，水平轨道一侧和上部连续 入料孔相连，另一侧和下部间歇出料孔相连，所述推杆在箱体一端，推杆顶端为半圆 柱形推杆壁，推杆后端连接气缸。

本发明的优点在于解决了只有一端有内六角孔且两端重量相差不大的内六角外 螺纹螺钉输送过程中容易翻倒、掉落的问题，快捷高效的将乱序的长径比 1.25<L/d<2.45的内六角外螺纹螺钉正确排列输送到螺纹孔。本发明自动识别内六角外 螺纹螺钉类别并排序，根据需求合理向螺纹孔供给内六角外螺纹螺钉，适用范围广。 同一螺钉基本在两次以内经过螺钉分离转向装置即可完成正确排列，缩短了螺钉多次 无序重复排序的时间，提高了工作效率，降低了成本，准确高效，为内六角外螺纹螺 钉全自动锁螺丝机的广泛应用打下良好基础。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明螺旋振动料斗的结构示意图；

图3是本发明隔料变轨装置连接方式示意图；

图4是本发明隔料变轨装置的俯视图；

图5是本发明螺钉分离转向装置连接方式示意图；

图6是本发明螺钉分离转向装置的剖视图；

图7是本发明转子的结构示意图；

图8是本发明转子带动正向螺钉在封闭腔中旋转的示意图；

图9是本发明反向螺钉顶在转子顶尖的示意图；

图10是本发明螺钉在最小曲率半径管状轨道运动的平面示意图；

图11是本发明间歇推入送料装置连接方式示意图；

图12是本发明间歇推入送料装置横向剖面图；

图中：螺旋式振动料斗1，螺旋管状轨道2，弧形立板3，隔料变轨装置4，螺钉 分离转向装置5.，间歇推入送料装置6，泵体7，U型螺栓8，螺栓一9，管状轨道一 10，管状轨道二11，管状轨道三12，伺服电机一13，光电传感器14，内六角外螺 纹螺钉15，挡板101，盘旋轨道102，螺旋式振动料斗底层103，倾斜障版104，竖直 立板401，伺服电机二402，圆桶料斗403，槽轮404，圆形通道405，螺栓二406， 转子顶尖501，上进料孔502，前端盖503，键504，滚珠505，下出料孔506，后端 盖507，转子508，后端盖通孔509，倾斜v字圆弧槽510，转子封闭腔511，螺栓三 512，箱体601，推杆602，气缸603，间歇出料孔604，连续入料孔605。

具体实施方式

弧形立板3通过螺栓和螺旋式振动料斗1内壁固定连接，螺旋管状轨道2通过U 型螺栓8固定在三块弧形立板3上，该螺旋管状轨道2末端与隔料变轨装置4连接， 螺钉分离转向装置5和螺旋式振动料斗1通过螺栓一9连接，所述隔料变轨装置4与 螺钉分离转向装置5固定连接，所述隔料变轨装置4通过管状轨道三12与螺钉分离 转向装置5连通，所述螺钉分离转向装置5通过管状轨道二11与间歇推入送料装置6 连接，该螺钉分离转向装置5的后端盖和管状轨道一10连接，泵体7与间歇推入送 料装置6连接，伺服电机一13与螺钉分离转向装置5的转子508固定连接，光电传 感器14与螺钉分离转向装置5的底部固定连接。

所述螺旋式振动料斗1的底层103为锥形，在该螺旋式振动料斗1内部边缘设有 盘旋轨道102，所述盘旋轨道102和螺旋式振动料斗底层103形成高低两层，高层的 盘旋轨道102和料斗底层平滑相接，挡板101位于盘旋轨道102的上方，并通过螺钉 固定在螺旋振动料斗壁上，倾斜障板104通过螺钉固定在盘旋轨道102末端，所述倾 斜障板104距离螺旋振动料斗壁一定距离，所述倾斜障板104靠近螺旋管状轨道2始 端。

所述螺旋管状轨道2为管道状螺旋上升，同所述盘旋轨道102末端相切连接，平 滑过渡，该螺旋管状轨道2末端向前伸出形成弯管轨道，该弯管轨道末端竖直，同所 述隔料变轨装置4配合。

所述隔料变轨装置4的结构是，伺服电机二402固定在圆桶料斗403中轴线上， 所述槽轮404通过键与伺服电机轴连接、并用端面螺栓二406夹紧固定在伺服电机轴 上，所述槽轮404的n个槽同圆桶料斗403内壁配合各形成一定空间，约束内六角外 螺纹螺钉15随着槽轮的转动以圆桶料斗轴线为旋转中心，在圆桶料斗403内转动， 所述圆桶料斗底层有圆形通道405连接到所述螺钉分离转向装置5的进料孔502，圆 形通道405同槽轮的槽弧线相重合，同圆桶料斗内壁内切，所述隔料变轨装置4通过 两个竖直立板401用螺栓固定在螺钉分离转向装置5上。

所述螺钉分离转向装置5的结构是，前端盖503和后端盖507均有凹槽，二者配 合，转子508通过滚珠505在二者形成的转子封闭腔511转动连接，通过滚珠505约 束转子508在二者形成的转子封闭腔511中转动，另外前后端盖配合形成上进料孔502 和下出料孔506，上进料孔502和下出料孔506轴线重合且竖直，所述出料孔506通 过管状轨道11连接到间歇推入送料装置6，伺服电机一13通过螺栓固定在前端盖503 上。所述转子508和伺服电机一13通过键504连接。所述转子508外缘均匀布置n 个转子顶尖501，所述转子顶尖501有拔模斜度，直径最大处约等于内六角外螺纹螺 钉的内六角内切圆的直径，相邻两转子顶尖501之间为向后倾斜v字圆弧槽510。所 述v字圆弧槽510靠近转子轴线端可与后端盖通孔509相接，后端盖通孔509和逆向 通往螺旋振动料斗盘旋轨道的管状轨道10连接，前后端盖通过螺栓14固定连接，螺 钉分离转向装置通过螺栓一9固定到螺旋振动料斗边缘凸台。

所述间歇推入送料装置6的结构是，箱体601内部为水平轨道，水平轨道一侧和 上部连续入料孔605相连，另一侧和下部间歇出料孔604相连，所述推杆602在箱体 601一端，推杆顶端为半圆柱形推杆壁，推杆后端连接气缸603，该气缸603与气泵7 连接。

设内六角外螺纹螺钉直径为d，长为L，由于分料器中管状轨道有一定曲率，所 有管状轨道内径为D＝1.25d，分料器中螺旋管状轨道中心曲线曲率半径为10d，各处 内六角螺钉管状轨道中心曲线最小曲率半径R₀＝2.5d，因此为保证内六角外螺纹螺钉 在管状轨道的正常运动，只需计算验证内六角外螺纹螺钉在最小曲率半径处的运动， 即可得出分料器可分离内六角外螺纹螺钉的长径比。如图10所示，即：

(R₀-R+d)²+(L/2)²<(R₀+R)²            (1)

将R₀＝2.5d，R＝D/2＝0.625d代入(1)式，得：

L/d<2.45

由于管状轨道内六角外螺纹螺钉的长度应大于管状轨道内径D＝1.25d。

则1.25<L/d<2.45。因此本发明提供的内六角外螺纹螺钉分料器可以分离长径比 1.25<L/d<2.45的内六角外螺纹螺钉。

对于不同规格的内六角外螺纹螺钉，分离器需要根据以下要求进行改进设计：

所述隔料变轨装置中槽轮槽的个数和所述螺钉分离转向装置中转子顶尖的个数 相同都为n。n的选择同隔料变轨装置和螺钉分离转向装置有关。

对于隔料变轨装置而言，D₁为槽轮直径，槽轮的外缘周长l₁＝πD₁应大于开槽圆 弧直径D的n倍，即：

πD₁>nD                (2)

n<πD₁/D

对于螺钉分离转向装置而言，D₂为转子直径，转子外缘周长l₂＝πD₂应大于v型 槽在转子中轴面处的宽度d₀与螺钉外径d之和的n倍，为了保证螺钉从v型槽的顺畅 滑落，至少取v型槽在转子中轴面处的宽度d₀＝d，转子的轴向宽度大于等于D＝1.25d， 即：

πD₂>n(d₀+d)               (3)

n<πD₂/(d₀+d)

n<πD₂/(2d)

因此应在满足(2)、(3)式的前提下综合考虑效率因素，选择整数n的大小。

由于转子顶尖需要带着内六角外螺纹螺钉在转子封闭腔中旋转，为确保正常旋 转，不出现卡住螺钉的现象，所述转子封闭腔的半径R₃应大于转子半径R₂与螺钉长 L之和，并且转子封闭腔的半径R₃应小于转子半径R₂与以螺钉长L减去内六角孔长 L₀和螺钉直径d为两直角边所构成直径三角形的斜边L₁之和，即：

$R_2+L<R_3<R_2+L_1=R_2+\sqrt{{(L-L_0)}^2+d^2}$

$R_2+L<R_3<R_2+\sqrt{{(L-L_0)}^2+d^2}---\left(4\right)$

此外，为了在间歇推入送料装置的气缸动作过程中约束内六角外螺纹螺钉的左右 运动，推杆顶端的半圆柱型推杆壁处的半圆曲率半径为d/2。为防止内六角外螺纹螺 钉的翻倒，需要将箱体内部水平轨道的高度h控制在螺钉长度L与以螺钉长L和螺钉 直径d为两直角边所构成直径三角形的斜边L₂之间，即：

$L<h<L_2=\sqrt{L^2+d^2}---\left(5\right)$

下面结合附图中的本发明结构进一步说明本发明的工作过程。

如图1、图2所示，内六角外螺纹螺钉15在螺旋式振动料斗锥形底层103向料斗 壁滑动，在螺旋式振动料斗1的作用下，内六角外螺纹螺钉15会从料斗壁逐步运动 到料斗盘旋轨道102，对于长径比大于1.25的内六角外螺纹螺钉15，轴线垂直于盘旋 轨道102的内六角外螺纹螺钉15被具有高度限制的挡板101阻挡，螺钉15会倾斜倒 落，或是顺着挡板101的倾斜支架落到料斗底层103，重新向盘旋轨道102运动。由 于挡板101底端距离盘旋轨道102的距离略大于螺钉15直径，轴线平行于盘旋轨道 102的螺钉便轻易通过挡板101底端。对于靠近料斗内壁轴向运动的螺钉15可通过料 斗内壁和倾斜障板104形成的环状轨道，进入螺旋管状轨道2。对于为靠近料斗内壁 或是横向滚动运动的螺钉在倾斜障板的阻碍下，顺着倾斜障板的倾斜边缘滚落到料斗 底层103，重新向盘旋轨道运动。顺利进入螺旋管状轨道2的螺钉15在管状轨道的约 束下盘旋上升，最终离开螺旋管状轨道2进入到隔料变轨装置4。

如图3和图4所示，由于槽轮404和圆桶料斗403内壁形成一定空间，待内六角 外螺纹螺钉15落入次空间后，伺服电机二402带动槽轮404旋转，内六角外螺纹螺 钉15便随着槽轮404旋转，最终落入圆形通道405，通过竖直管状轨道三12进入到 螺钉分离转向装置5。带动槽轮404旋转的伺服电机二402和带动转子的伺服电机一 13在驱动器的控制下同步运转，槽轮的槽数和转子的顶尖数目均为六，通过槽轮404 的槽、圆形通道405和竖直管状轨道三12，坠落进螺旋分离转向装置上进料孔502 的螺钉15直接顶在转子顶尖501上。

如图6所示，由于内六角外螺纹螺钉只有一端存在内六角孔，若内六角外螺纹螺 钉的内六角孔在前，视为正向，螺钉15会直接套在转子顶尖501上，如图8所示， 待伺服电机一13旋转时，转子顶尖501带动内六角外螺纹螺钉15在转子封闭腔511 转动，当下一个转子顶尖501对准上进料孔502时，由于两伺服电机的同步运转，槽 轮404会带动下一个内六角螺纹螺钉15进入圆形轨道405，向进料孔502坠落；两伺 服电机如此间歇运转，待转子顶尖501到达竖直位置时，螺钉15会在重力作用下， 经过下出料孔506落入管状轨道二11，若内六角外螺纹螺钉15的内六角孔在后，则 螺钉15的另一端压在转子顶尖501上，视为反向，如图9所示，由于内六角外螺纹 螺钉15未能套在转子顶尖501上，被上进料孔502阻挡，不能随着转子顶尖501转 动。等转子顶尖501在伺服电机一13的驱动下旋转一定角度后，内六角外螺纹螺钉 15会向相邻两转子顶尖中间坠落，掉入倾斜V字圆弧槽510，经过后端盖通孔509返 回螺旋式振动料斗的盘旋轨道102上，由于坠入倾斜V字圆弧槽510的内六角外螺纹 螺钉15是反向的，以及连接螺旋式振动料斗1的管状轨道一10向盘旋轨道102的起 始端倾斜，则反向螺钉15在坠入盘旋轨道102后会变为正向，继续在盘旋轨道上运 动。

如图11所示，从下出料孔506落入管状轨道11的内六角外螺纹螺钉15经过连 续入料孔605坠入箱体601。若气缸603未动作，内六角外螺纹螺钉15将停留在箱体 601中，则经过螺钉分离转向装置5从下出料孔坠落的螺钉15将全部堆积到管状轨道 二11中，随着堆积个数的增加，当管状轨道二11中的螺钉15堆积到光电传感器14 的测量位置时，光电传感器14间歇发出的测量信号将持续被处在测量位置的螺钉15 阻挡，便触发光电传感器14将信号传递给驱动器，驱动器使伺服电机一13和伺服电 机二402停止运转，待堆积螺钉减少，测量位置不在长时间有螺钉15阻挡测量信号 时，光电传感器14将信号传递到伺服电机驱动器，使两个伺服电机继续同步工作。 若气缸603动作一次，推杆602会推动内六角外螺纹螺钉15在箱体水平轨道中运动， 使螺钉15通过间歇出料孔604坠入泵体螺纹孔。这样便实现了气缸的每次动作送入 泵体螺纹孔中一个螺钉，避免了多个螺钉同时坠入泵体螺纹孔的情况。

通过以上内六角外螺纹螺钉分离器各部分的工作过程，便能够实现对于一端有内 六角孔的内六角外螺纹螺钉的自动识别，将各种不同特征的内六角外螺纹螺钉进行自 动排序，合理向泵体螺纹孔提供所需螺钉。