一种机械加工用碎屑收集装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及机加工技术领域，具体涉及一种机械加工用碎屑收集装置及其使用方法。

背景技术

机械加工是指利用机床对机械零部件进行切、铣、镗、削等加工操作的过程，机加工过程中会产生大量的铁屑、铁丝、铁尘埃等废料，掉落在加工台上。目前，传统方式在对这些废料进行处理时，一般是操作工人在换班时，停机将废料从加工台上清除，但这种方式费时费力，浪费了大量的时间，极大的影响了机加工效率，尤其是在部分加工工况下废料产生量大，短时间内就将加工台堆满，这需要的清理频率就极高。为此，如何快速连续的实现铁废料的收集，是本领域亟待解决的一个难题。另外，铁废料由于形状参差不齐，大小不一，简单的装箱收集将暂用大量的储存空间，且不便于后续的搬运和再加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑的、能够实现废料高效压缩的机械加工用碎屑收集装置。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种机械加工用碎屑收集装置，包括用于输送废料的输送带和用于将废料汇集并压缩的收集压缩箱；

所述收集压缩箱包括箱体，所述箱体由上至下包括依次连通的进料室、汇集室和压缩室；所述汇集室由上至下逐渐变小，所述汇集室的中部设置有贯穿汇集室两面的安装区，所述安装区内设置有驱动机构；

所述安装区下方的汇集室内设置有上压板，所述压缩室内设置有与压缩室构成滑动配合的下压板和倒U形的下推板，所述下压板下方的压缩室两内侧壁上设置有限位肩台，下压板的两侧边放置在限位肩台上；所述下推板位于下压板的下方，下推板顶部的中心设置有竖向的连杆，所述连杆依次穿过下压板和上压板上的中心孔，并伸入安装区内与驱动机构连接；

所述驱动机构包括竖向布置的液压缸和联动组件，所述液压缸固定设置在安装区的顶部，且输出端朝下与上压板固接；所述上压板与连杆之间通过联动组件传动连接，所述联动组件包括拉绳、固定设置在连杆顶部的动滑轮和固定设置在安装区顶部的导向滑轮；所述拉绳的一端与上压板固接、另一端依次绕过导向滑轮和动滑轮后与安装区的顶部固接。

优选的，所述动滑轮在连杆顶端的两侧对称设置有两个，且每一个动滑轮对应设置有一组拉绳和导向滑轮。

优选的，所述安装区的顶面呈倒V形。

优选的，所述压缩室的一侧设置有出料门，压缩室与出料门相对的另一侧设置有推料组件；所述出料门的上边沿与压缩室沿横向铰接，出料门的下方设置有能够在锁止状态和解锁状态切换的限位机构；所述限位机构处于解锁状态时，所述出料门能够绕铰接中心朝外翻转实现打开；所述限位机构处于锁止状态时，能够阻挡出料门朝外翻转实现关闭。

优选的，所述压缩室内还设置有竖向的占位板，所述占位板与出料门垂直，且位于压缩室内的中心；所述占位板的右端的边沿设置有与连杆相配合的杆槽，所述连杆位于杆槽内；所述连杆位于杆槽内；所述上压板、下压板和下推板上均设置有和占位板相配合的缺口。

优选的，所述推料组件包括固定设置在压缩室一侧的支架上的电动推料杆和设置在电动推料杆端部的推料头。

优选的，所述出料门下方的压缩室外侧设置有卸料通道，所述卸料通道由水平段和倾斜段构成，卸料通道的两侧设置有边板；

所述限位机构包括锁止组件和锁止驱动组件；

所述锁止组件包括穿设在水平段上的导向管内的升降杆和设置在水平段靠近出料门下边沿处的凹槽内的挡条，所述挡条通过拐臂与升降杆固接；所述升降杆的下端呈倒Y形，且倒Y形的两个分叉上均设置有支撑轮；

所述锁止驱动组件包括驱动条和横向设置在升降杆下方的压缩室外侧壁上的导杆，所述驱动条呈L形，驱动条的一侧边套设在导杆外与导杆构成滑动配合，且驱动条与导杆悬伸端的端头之间设置有复位弹簧；所述驱动条的另一侧边穿过压缩室侧壁上的条形通孔伸入压缩室内，驱动条位于压缩室内的一侧边的边沿设置有倾斜的第一坡口；所述下推板两侧的拐角部位设置有第二坡口，所述第二坡口与第一坡口相配合；所述驱动条位于压缩室外的顶部还设置有朝上凸出的半圆形的凸棱；

所述驱动条朝升降杆运动时，能够驱动升降杆朝上运动。

优选的，所述下推板的左右两侧设置有第三坡口，所述第三坡口与第二坡口相配合。

优选的，使用方法，包括以下步骤：

A、废料从汇集室汇聚至压缩室，并落在下压板上，累积至一定数量后；

B、液压缸驱动上压板下移，与此同时上压板通过拉绳、动滑轮、连杆带动下推板按照上压板1/2的速度上移；

C、下推板在上移的过程中，先推动驱动条朝外运动，进而带动升降杆以及与升降杆连接的挡条运动至出料门的外侧，对出料门形成抵挡；

D、下推板继续朝上运动，带动下压板继续朝上压板所在的方向上移，最终完成对废料的压缩；

E、压缩完成后，液压缸回缩，直接带动上压板复位，下推板、下压板在重力作用下复位；压缩好的废料块被推料组件推动，从出料门排出，沿着卸料通道落下。

本发明的有益效果集中体现在：能够实现对废料的快速压缩，且由于采用上下双向的加压压缩方式，总体的压缩效果更好，便于对废料进行后续的运输和再加工。具体来说，本发明在使用过程中，废料从汇集室汇聚至压缩室，并落在下压板上，累积至一定数量后；液压缸驱动上压板下移，与此同时上压板通过拉绳、动滑轮、连杆带动下推板加压后按照上压板1/2的速度上移；下推板在上移的过程中，带动下压板朝上压板所在的方向上移，最终完成对废料的压缩；本发明的下压板通过动滑轮进行加压驱动，总体上来看，使得压缩压力得到放大，保证了压缩的效果。同时，这种布局方式更加的紧凑，不过多占用机床侧向空间，保证了生产车间的布局合理性。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图；

图2为图1中所示结构的A-A向视图；

图3为本发明收集压缩箱的内部结构示意图；

图4为图3中B部放大图；

图5为图3中C部放大图；

图6为图3中所示结构在压缩工况下的结构示意图；

图7为图3中所示结构在废料块排出状态下的结构示意图；

图8为占位板的结构示意图；

图9为一种优选实施方式中动滑轮的安装示意图。

具体实施方式

如图1-9所示的，一种机械加工用碎屑收集装置，安装在机加工机床上，用于对机加工产生的铁屑、铁粉等进行收集和压缩，其主要包括两大部分的构件，一部分是用于输送废料的输送带1，另一部分是用于将废料汇集并压缩的收集压缩箱2。二者协同，实现输送收集和压缩两方面的功能。

从实现对铁屑的输送收集方面上来看，如图1中所示，所述输送带1设置在机床3工作台的加工工位处，例如：如图1中所示，机床上设置有夹具和旋转刀具，夹具上安装工件，旋转刀具用于对工件进行加工，则输送带1就位于夹具和旋转刀具附近的工位处。为了便于布置，如图2中所示，工作台位于输送带1的上部和下部之间，也就是说输送带1的上半带体和下半带体分别位于工作台的上下表面，所述输送带1的外表面设置有柔性磁吸附层，柔性磁吸附层具有磁性，能够吸附铁屑废料。且其具有可弯曲的柔性，能够跟随输送带1进行弯折和运动。在输送的过程中，为了防止铁屑从输送带1的边缘溢出，所述输送带1两侧的工作台上还设置有挡板9，所述挡板9与输送带1的两侧边相接触。

所述收集压缩箱2设置在机床3的一侧，且位置与输送带1相对。输送带1能够将铁屑输送至收集压缩箱2内部，所述收集压缩箱2包括箱体4，所述箱体4的上部设置有与输送带1相配合的进料口5。所述进料口5位于箱体4朝向输送带1的一侧，如图2中所示，也就是左侧，所述输送带1的一端经进料口5伸入箱体4内。所述箱体4内与输送带1端部相对的区域设置有消磁磁铁6，消磁磁铁6用于产生能够与柔性磁吸附层的相抵消的磁力，所述消磁磁铁6与输送带1之间构成卸料区7。所述消磁磁铁6可采用永磁铁，结构简单、成本低。但更好的做法还可以是，所述消磁磁铁6为电磁铁，所述电磁铁与设置在箱体4上的控制器8电性连接。通过控制器8对电磁铁进行控制，能够实时调整其磁力大小，通用性更强，能够应对不同的使用需求。同时，电磁铁能够通过控制器的控制，对磁性大小进行快速切换，进而产生与柔性磁吸附层相对抗的脉冲式的消磁磁力，提高了消磁效果，进而更加便于废料脱落。所述消磁磁铁6的具体形状较多，只要能够产生消磁磁力即可，但如图2中所示，其最好是呈弧形，且弧度与输送带1相配合，这种方式布局更加的紧凑合理，且消磁效果更好。

输送带在使用过程中，机床3加工产生的废料持续不断的落在输送带1上，输送带1上的柔性磁吸附层能够对废料进行吸附，废料随着输送带1的运动从箱体4的进料口5进入收集压缩箱2内，在到达卸料区7相对的位置时，由于消磁磁铁6产生的反向吸附力与柔性磁吸附层产生的吸附力相互抵消，输送带1上的柔性磁吸附层不再对废料进行吸引，此时废料在卸料区7处从输送带1上脱离，进入收集压缩箱2内，完成后续的收集和压缩。本发明相较于传统的手工清理方式，能够更加方便省力的完成废料的收集，避免废料堆积，且本发明由于采用不停机持续清理的方式，极大的提升了生产效率，尤其适合在连续工作时长较长的机床上进行使用。

当然，对于部分废料而言，其单纯依靠其重力自动下落，并不能完完全全的从输送带1上脱离，为此，本发明更好的做法还可以是，所述输送带1位于箱体4内一端的下方设置有刮板10，所述刮板10的上边沿呈圆形，并与输送带1相接触。利用刮板10可以将输送带1上的废料进一步刮除，确保废料不再输送带1上反复输送。在此基础上，更好的做法还可以是，所述刮板10的下边沿与箱体4的内壁铰接，还包括牵拉弹簧11，所述牵拉弹簧11的一端与刮板10的中部固接，另一端与箱体4固接。这种摆动式的刮板10具有一定的缓冲性，使用寿命更长，维护成本更低。

本发明的输送带1的使用方法，包括以下步骤：

A、机加工产生的废料掉落在输送带1上，被输送带1上的柔性磁吸附层吸附。

B、输送带1将废料从进料口5输送至箱体4内。

C、废料移动至卸料区7时，收到消磁磁铁6的影响，柔性磁吸附层不再对废料产生吸附力，废料从输送带1上掉落至箱体4内完成收集。

若消磁磁铁采用电磁铁，在消磁磁铁6进行消磁的过程中，可控制电磁铁产生脉冲式的磁力，也就是大小变化的脉冲形磁力，从而进一步促进废料在输送带1上的分离。

当然，除上述功能外，在完成废料的输送收集后，本发明另一个重要的功能就是实现对废料的压缩，防止废料占用过多的空间，同时也便于后续的运输和再加工。结合图3-9中所示，所述箱体4由上至下包括依次连通的进料室12、汇集室13和压缩室14。所述汇集室13由上至下逐渐变小，形成漏斗式结构，从而将从进料室12进入的废料汇集至压缩室14.所述汇集室13的中部设置有贯穿汇集室13两面的安装区15，所述安装区15内设置有驱动机构。在安装区15内安装驱动机构一方面使得收集压缩箱2的整体结构更加的紧凑，且驱动机构由于不设计在废料通道内，其能够尽量的避免废料对其的干扰，并且这种通透设计能够便于对驱动机构进行维护和检修。当然，如图3中所示，为了图示更加的简洁明朗，安装区15的顶面呈平面，在实际处理过程中，可将其顶面设置呈斜面，如倒V形，从而不对废料的下落造成干扰，防止堆料。

关于如何对压室14内的废料进行压缩，本发明采用的设计方案为，所述安装区15下方的汇集室13内设置有上压板16，所述压缩室14内设置有与压缩室14构成滑动配合的下压板17和倒U形的下推板18，通过上下压板合拢对废料进行压缩。所述上压板16直接驱动，下压板17采用间接驱动的形式，也就是在下推板18的推动下运动，下压板17在自然状态下的位置能够自行定位，所述下压板17下方的压缩室14两内侧壁上设置有限位肩台19，下压板17的两侧边放置在限位肩台19上。这是为了更加方便后续的出料，使得压缩后的废料块能够准确的对准出料口。关于下推板18对下压板17的驱动方式，本发明所述下推板18位于下压板17的下方，下推板18顶部的中心设置有竖向的连杆20，所述连杆20依次穿过下压板17和上压板16上的中心孔，并伸入安装区15内与驱动机构连接。

传统方式中，这种上下双向挤压的方式通常需要设置上下两个液压缸，但这种方式会使得设备整体成本、重量、体积等大大的提升，降低经济效益。而本发明采用一组驱动机构，同步驱动上下压板，且对下压板加压驱动。具体而言，如图3-6所示，在图4中，所述驱动机构包括竖向布置的液压缸21和联动组件，所述液压缸21固定设置在安装区15的顶部，且输出端朝下与上压板16固接。所述上压板16与连杆20之间通过联动组件传动连接，所述联动组件包括拉绳22、固定设置在连杆20顶部的动滑轮23和固定设置在安装区15顶部的导向滑轮24。所述拉绳22的一端与上压板16固接、另一端依次绕过导向滑轮24和动滑轮23后与安装区15的顶部固接。为了保证压力传递的稳定性，以及连杆20运动的平衡性，所述动滑轮23在连杆20顶端的两侧对称设置有两个，且每一个动滑轮23对应设置有一组拉绳22和导向滑轮24。动滑轮23的具体安装结构如图9中所示。

收集压缩箱2在使用过程中，废料从汇集室13汇聚至压缩室14，并落在下压板17上，累积至一定数量后；液压缸21驱动上压板16下移，与此同时上压板16通过拉绳22、动滑轮23、连杆20带动下推板18加压后按照上压板1/2的速度上移；下推板18在上移的过程中，带动下压板17朝上压板16所在的方向上移，最终完成对废料的压缩；本发明的下压板17通过动滑轮23进行加压驱动，总体上来看，使得压缩压力得到放大，保证了压缩的效果。同时，这种布局方式更加的紧凑，不过多占用机床侧向空间，保证了生产车间的布局合理性。

关于如何将废料块从压缩室14内排出，本发明是在所述压缩室14的一侧设置有出料门25，压缩室14与出料门25相对的另一侧设置有推料组件。压缩完成后，出料门25打开，推料组件将废料块从出料门25推出。但由于本发明设置有立杆20，为了避免废料块环抱住连杆20造成无法出料的情况，所述压缩室14内还设置有竖向的占位板26，占位板26的结构如图8中所示，在图3中所示布局下，占位板26实际上就是安装在下压板17上方的连杆20左侧的压缩室14内。所述占位板26与出料门25垂直，且位于压缩室14内的中心。所述占位板26的右端的边沿设置有与连杆20相配合的杆槽27，所述连杆20位于杆槽27内。在压缩的过程中，占位板26占据了废料块成环的区域，使得废料块在压缩完成后能够直接被推出，一般所述推料组件包括固定设置在压缩室14一侧的支架上的电动推料杆28和设置在电动推料杆28端部的推料头，由于压缩室14内设置有占位板26，应当同步对占位板26两侧的废料块进行推动，因此所述电动退料杆28还可设置两组，以提高两侧推力的平衡性。当然，在设置占位板26的情况下，相配合的是所述上压板16、下压板17和下推板18上均设置有和占位板26相配合的条形的缺口。在图3中，为了图示更加的简单，缺口以及占位板26均未示出。

所述出料门25的上边沿与压缩室14沿横向铰接，在压缩的过程中，本发明应当确保出料门25始终处于紧闭状态，且具备一定的承压能力。为此，出料门25的下方设置有能够在锁止状态和解锁状态切换的限位机构。所述限位机构处于解锁状态时，所述出料门25能够绕铰接中心朝外翻转实现打开。所述限位机构处于锁止状态时，能够阻挡出料门25朝外翻转实现关闭。所述出料门25下方的压缩室14外侧设置有卸料通道，所述卸料通道由水平段29和倾斜段30构成，卸料通道的两侧设置有边板31。

本发明的限位机构与下推板18的动作联动，也就是说下推板18上升时，也就是上下压板进行压缩时，限位机构在出料门25外形成抵挡锁止；反之，则不锁止。

如图5中所示，所述限位机构包括锁止组件和锁止驱动组件。

所述锁止组件包括穿设在水平段29上的导向管32内的升降杆33和设置在水平段29靠近出料门25下边沿处的凹槽内的挡条34，导向管32可保证升降杆33的稳定升降，凹槽能够实现对挡条34的收纳。所述挡条34通过拐臂35与升降杆33固接，与升降杆33实现同步升降。所述升降杆33的下端呈倒Y形，且倒Y形的两个分叉上均设置有支撑轮36，支撑轮36能够将滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而使升降杆33下端能够更加顺畅的被抬升。

如图5中所示，所述锁止驱动组件包括驱动条37和横向设置在升降杆33下方的压缩室14外侧壁上的导杆38，所述驱动条37呈L形，驱动条37的一侧边套设在导杆38外与导杆38构成滑动配合，且驱动条37与导杆38悬伸端的端头之间设置有复位弹簧39。所述驱动条37的另一侧边穿过压缩室14侧壁上的条形通孔伸入压缩室14内，驱动条37位于压缩室14内的一侧边的边沿设置有倾斜的第一坡口40。所述下推板18两侧的拐角部位设置有第二坡口41，所述第二坡口41与第一坡口40相配合。所述驱动条37位于压缩室14外的顶部还设置有朝上凸出的半圆形的凸棱42。所述驱动条37朝升降杆33运动时，能够驱动升降杆33朝上运动。

在下推板18的拐角部位设置第二坡口41的情况下，为了使得下推板18与下压板17的结合更加的紧密和稳定，所述下推板18的左右两侧设置有第三坡口43，所述第三坡口43与第二坡口41相配合。

本发明收集压缩箱2的使用方法，包括以下步骤：

A、废料从汇集室13汇聚至压缩室14，并落在下压板17上，累积至一定数量后。

B、液压缸21驱动上压板16下移，与此同时上压板16通过拉绳22、动滑轮23、连杆20带动下推板18按照上压板161/2的速度上移。

C、下推板18在上移的过程中，先推动驱动条37朝外运动，进而带动升降杆33以及与升降杆33连接的挡条34运动至出料门25的外侧，对出料门25形成抵挡。

D、下推板18继续朝上运动，带动下压板17继续朝上压板16所在的方向上移，最终完成对废料的压缩。

E、压缩完成后，液压缸21回缩，直接带动上压板16复位，下推板18、下压板17在重力作用下复位。压缩好的废料块被推料组件推动，从出料门25排出，沿着卸料通道落下。