一种可控拨盘式球形物料步进输送装置

技术领域

本发明属于物料运输装置，尤其涉及一种可控拨盘式球形物料步进输送装置。

背景技术

在工业化时代中，生产线大批量生产已经成为常态，对于一些大批量堆积的工件，有时需要一个个的将其分拣出来，如果这个工作为人工进行的，则生产线效率会大大降低。对于一些球形的物料，如乒乓球、网球、高尔夫球等的输送，可以采用管道进行输送或者采用拨盘式球形物料输送机，例如中国专利“CN110040492A”公开的“一种可控拨盘式球形物料步进输送装置”，其采用轨道模块、拨盘模块和驱动模块得以实现，其中拨盘模块设置在轨道模块内，并与轨道模块形成若干个球形物料的容置槽，通过拨盘模块的转动实现球形物料的逐步移动，虽然此步进输送装置可以实现球形物料的输送，但是物料轨道设置在轨道模块的外围，增加了步进输送装置所占的空间；同时，要想大批量的球形物料进行高效率的分离，需要考虑的最大问题就是物料卡住的情况，物料从一个很大的空间进入较小的管道中的过程，以及在高速地从一个曲率小的轨道变化到一个曲率大的轨道内的过程，在上述调整过程中如果不加以控制，物料将会相互挤在一起或者与机构卡住，无法完成分拣甚至引起机构损坏。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种可控拨盘式球形物料步进输送装置。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种可控拨盘式球形物料步进输送装置，它包括驱动模块、轨道模块和拨盘模块；

所述的轨道模块包括安装底板、一级弧形导轨、二级弧形导轨和上升轨道；所述的上升轨道竖直安装在安装底板的中心位置，以减小输送装置所占的空间；所述的一级弧形导轨和二级弧形导轨沿着上升轨道的圆周方向顺次设置并固装在安装底板上，所述的拨盘模块套在一级弧形导轨和二级弧形导轨外，并固定安装在安装底板上；拨盘模块与一级弧形导轨间形成一级传输轨道，且一级传输轨道内沿圆周方向形成有若干个物料传输槽，每个物料传输槽中容置有一个球形物料；所述的一级弧形导轨和二级弧形导轨间形成二级传输轨道，一级传输轨道、二级传输轨道与上升轨道沿着球形物料的运动方向依次相通。

优选的，所述一级弧形导轨的长度长于二级弧形导轨的长度；所述二级弧形导轨的曲率半径大于一级弧形导轨的曲率半径。

优选的，所述的一级弧形导轨包括弧形导轨和沿着弧形导轨的长度方向进行排布的若干个辊轮，所述的辊轮安装在弧形导轨的上表面上，并与弧形导轨转动连接；其中，所述辊轮的外圆面凸出于弧形导轨的外侧壁。

优选的，所述的上升轨道包括两个竖向支撑架和两根竖向导轨，两个竖向支撑架相对设置且处于上升轨道入口的两侧，两根所述的竖向导轨相对设置在两个竖向支撑架之间的位置处，且每根竖向导轨与两侧的竖向支撑架固定连接；其中一根竖向导轨与上升轨道的入口相对设置，且所述其中一根竖向导轨的下端设置成弧形坡面，所述的弧形坡面向上升轨道的入口处延伸；另一根竖向导轨处于上升轨道入口的正上方。

优选的，每根竖向导轨上沿其长度方向设置有若干个导辊，所述的导辊与竖向导轨转动连接，以减小球形物料与上升轨道之间的摩擦力。

优选的，所述的轨道模块还包括轨道挡板和防卡滞轴承；所述的轨道挡板和防卡滞轴承安装在二级传输轨道的入口的上方。

优选的，所述的驱动模块包括电机座、电机和驱动齿轮；所述的电机竖直安装在电机座上，电机的输出轴与驱动齿轮间采用键连接。

优选的，所述的拨盘模块包括拨盘齿环、拨叉环、环形支撑板和大轴承，所述的环形支撑板套装在大轴承的外圈上，并与安装底板固定连接；所述的拨盘齿环和拨叉环分别设置在环形支撑板的上方和下方，并分别与大轴承的内圈固定连接；所述拨叉环的内壁上沿圆周方向布置有若干个拨叉，每相邻的两个拨叉与一级弧形导轨的外壁围合成一个物料传输槽；所述的驱动齿轮与拨盘齿环相啮合，构成传动齿轮副。

优选的，每个拨叉的底部转动安装有一个小轴承。

优选的，所述拨叉环的高度高于一级弧形导轨和二级弧形导轨的高度。

本发明与现有技术相比产生的有益效果是：

1、本申请中物料传输装置的出口设置在拨盘模块的中心位置，经过拨盘模块的依次传动，使得球形物料从一级传输轨道、二级传输轨道进入到上升轨道内，并在下方球形物料的挤压下从上升轨道的顶端排出；将轨道出口设置在中心的位置可以节约大量拨盘的体积，同时增加机构的对称性，结构相对更紧凑。

2、本申请中一级传输轨道的半径较大，二级传输轨道的半径变小，可以引导球形物料进入拨盘的中心，保证两曲率不同的轨道衔接处曲率相同，不发生方向的突变，规避物料卡死或受力跳起的现象；通过上升轨道与平面二维轨道衔接处的曲率平缓变化保证在物料脱离二维平面上升的瞬间受力连续不跳变。同时整体的物料行进的路线设计为对称的形式，即物料脱离平面轨道时的速度方向在平面上的投影恰为轨道的中轴线，而固定轨道的连接件也同样设计为对称分布，改善受力状况。

3、本申请中设置有轨道挡板和防卡滞轴承，通过二者的设计可以避免多层物料同时进入二级传输轨道发生卡死的现象。同时在一级传输轨道中，每个拨叉处设置有一个小轴承，通过小轴承的外圈抵接在球形物料中心偏上的位置处，给球形物料施加一个向下和向前的力，以使得球形物料在进行圆周运动的过程中，减少球形物料跳起堆叠直至卡住的可能。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解。

图1为本发明整体结构示意图一。

图2为本发明整体结构示意图二。

图3为驱动模块的结构示意图。

图4为拨盘模块的结构示意图。

图5为轨道模块的结构示意图一。

图6为轨道模块的结构示意图二。

图7为图1中D处的局部放大图。

图8为本发明的工作流程图。

附图标记说明：A-驱动模块；B-轨道模块；C-拨盘模块；1-电机座；2-电机；3-驱动齿轮；4-安装底板；5-一级弧形导轨；5-1-弧形导轨；5-2-辊轮；6-二级弧形导轨；7-上升轨道；7-1-竖向支撑架；7-2-竖向导轨；7-2-1-导辊；8-轨道挡板；9-防卡滞轴承；10-拨盘齿环；11-拨叉环；11-1-拨叉；11-2-小轴承；12-环形支撑板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图8，本申请实施例提供一种可控拨盘式球形物料步进输送装置，其包括驱动模块A、轨道模块B和拨盘模块C。

参见图3，所述的驱动模块A用于驱动拨盘模块C驱动端的转动；其包括电机座1、电机2和驱动齿轮3；所述的电机2竖直安装在电机座1上，电机2的输出轴与驱动齿轮3间采用键连接，以便转矩的传递。其中，驱动模块A采用外置的驱动设计有利于检修拆卸与损坏零件更换；根据齿轮副的受力特征与装配要求，驱动齿轮3的厚度应比拨盘齿环10厚4～5mm。

参见图5和图6，所述的轨道模块B对球形物料的运动具有导向作用，其包括安装底板4、一级弧形导轨5、二级弧形导轨6、上升轨道7、轨道挡板8和防卡滞轴承9；所述的上升轨道7竖直安装在安装底板4的中心位置，以减小输送装置所占的空间；所述的一级弧形导轨5和二级弧形导轨6沿着上升轨道7的圆周方向顺次设置并固装在安装底板4上，所述的拨盘模块C套在一级弧形导轨5和二级弧形导轨6外，并固定安装在安装底板4上；拨盘模块C与一级弧形导轨5间形成平面的一级传输轨道，且一级传输轨道内沿圆周方向形成有若干个物料传输槽，每个物料传输槽中容置有一个球形物料；所述的一级弧形导轨5和二级弧形导轨6间形成平面的二级传输轨道，一级传输轨道、二级传输轨道与上升轨道7沿着球形物料的运动方向依次相通；其中，所述的一级传输轨道用于球形物料的分隔和周向传输，所述的二级传输轨道用于球形物料周向运动的变向，所述的上升轨道用于球形物料的排出；所述的轨道挡板8和防卡滞轴承9安装在二级传输轨道的入口的上方，其中防卡滞轴承8伸向入口处，以防止球形物料的堆叠和卡滞。

其中，所述的上升轨道7用于改变球形物料的输出方向，并使得轨道出口在拨盘的中心位置，所述的上升轨道7包括两个竖向支撑架7-1和两根竖向导轨7-2，两个竖向支撑架7-1相对设置且处于上升轨道7入口的两侧，两根所述的竖向导轨7-2相对设置在两个竖向支撑架7-1之间的位置处，且每根竖向导轨7-2与两侧的竖向支撑架7-1固定连接；其中一根竖向导轨7-2与上升轨道7的入口相对设置，且所述其中一根竖向导轨7-2的下端设置成弧形坡面，所述的弧形坡面向上升轨道7的入口处延伸；另一根竖向导轨7-2处于上升轨道7入口的正上方。

进一步的，每根竖向导轨7-2上沿其长度方向设置有若干个导辊7-2-1，所述的导辊7-2-1与竖向导轨7-2转动连接，以减小球形物料与上升轨道7之间的摩擦力。

其中，所述的一级弧形导轨5对球形物料的周向运动具有导向作用，一级弧形导轨5的长度长于二级弧形导轨6的长度，并将上升轨道7的周向部分大部分包围住，以保证更多的球形物料可以进入到物料传输槽中；所述一级弧形导轨5的首端与尾端之间留有开口(首端与尾端以球形物料的运动方向而定)，并对准上升轨道7的入口；所述二级弧形导轨6的尾端与一级弧形导轨5的首端相连，二级弧形导轨6的首端向一级弧形导轨5的尾端延伸，所述二级弧形导轨6的曲率半径大于一级弧形导轨5的曲率半径，故二级弧形导轨6的首端与一级弧形导轨5的尾端之间在径向上存在一定的距离，作为二级传输轨道的入口使用，所述的二级弧形导轨6用于球形物料周向运动的方向的改变，以使得球形物料可以顺利进入到上升轨道7内。

进一步的，所述的一级弧形导轨5和二级弧形导轨6结构形式相同，以一级弧形导轨5为例进行说明；所述的一级弧形导轨5包括弧形导轨5-1和沿着弧形导轨5-1的长度方向进行排布的若干个辊轮5-2，所述的辊轮5-2安装在弧形导轨5-1的上表面上，并与弧形导轨5-1转动连接；其中，所述辊轮5-2的外圆面凸出于弧形导轨5-1的外侧壁；所述辊轮5-2的滚动方向与球形物料的传输方向相同，用于减小球形物料在传输过程中所受到的摩擦力，一方面可以减小球形物料的磨损，另一方面可以减小驱动模块A的输出力矩。

其中，为避免多层物料同时进入二级传输轨道发生卡死，故在物料变向进入二级轨道处设计轨道挡板8和防卡滞轴承9，防卡滞轴承9与物料传输路径的圆弧曲线呈空间垂直设置，防卡滞轴承9的高度控制在球形物料直径的1.2～1.5倍之间，防卡滞轴承9的直径约为球形物料直径的1/3。

参见图4，所述的拨盘模块C为环形，其套在一级弧形导轨5和二级弧形导轨6的外面，并与安装底板4固定连接；所述的拨盘模块C包括拨盘齿环10、拨叉环11、环形支撑板12和大轴承，所述的环形支撑板12套装在大轴承的外圈上，并与安装底板4固定连接；所述的拨盘齿环10和拨叉环11分别设置在环形支撑板12的上方和下方，并分别与大轴承的内圈固定连接；所述拨叉环11的内壁上沿圆周方向布置有若干个拨叉11-1，所述拨叉11-1的数量优选为8～10个；每相邻的两个拨叉11-1与一级弧形导轨5的外壁围合成一个近圆形的物料传输槽；所述的驱动模块A的驱动齿轮3与拨盘齿环10相啮合，构成传动齿轮副；拨盘齿环10在驱动齿轮3的传动下带动拨叉环11转动，拨叉环11带动物料传输槽中的球形物料进行圆周运动。

其中，所述的环形支撑板12为长方形，中间开有圆形的通孔，用于大轴承的安装；所述的环形支撑板12通过10根铜柱固定于安装底板4上，在有效支撑拨盘平面的同时，加强了轨道平面的刚度，改善了该底面受到球形物料向下作用的分力发生变形。

其中，设物料传输槽的内径为r，球形物料的直径为d，2d≥r≥d，以保证每个物料传输槽中仅能容纳一个球形物料，且物料传输槽对球形物料的包裹性更强。

进一步的，每个拨叉11-1的底部转动安装有一个小轴承11-2，所述小轴承11-2的直径为球形物料直径的1/5，小轴承11-2的外圈抵接在球形物料中心偏上的位置处，给球形物料施加一个向下和向前的力，以使得球形物料在进行圆周运动的过程中，减少球形物料跳起堆叠直至卡住的可能。

更进一步的，所述拨叉环11的高度高于一级弧形导轨5和二级弧形导轨6的高度，以使得球形物料在进行圆周运动的过程中，减少球形物料跳起堆叠直至卡住的可能。

以下对本发明的工作过程做进一步的说明，以进一步展示本发明的工作原理和优点：

首先将大量的球形物料倒入拨盘模块C与轨道模块B间，此时由于物料传输槽尺寸的设计，使得每个物料传输槽中容置有一个球形物料，启动电机2，驱动模块A中的驱动齿轮3转动，并带动拨叉环11转动，此时拨叉11-1上的小轴承11-2抵接在球形物料的球面上并给其一个向下和向前的推力，物料传输槽中的球形物料进行圆周运动，当首个球形物料从一级传输轨道进入到二级传输轨道时，由于拨叉环11不再对球形物料产生推力，球形物料靠惯性继续沿着二级传输轨道运动，随着二级传输轨道内的球形物料的增加，下一个球形物料会给上一个球形物料推力，使得球形物料可以进入到上升轨道7内并从出口排出。本申请中物料传输装置的出口设置在拨盘模块C的中心位置，即所述的球形物料从拨盘模块C与轨道模块B所形成的物料传输槽进入，经过拨盘模块C的依次传动，使得球形物料进入到上升轨道7内，并在下方球形物料的挤压下从上升轨道7的顶端排出；将轨道出口设置在中心的位置可以节约大量拨盘的体积，同时增加机构的对称性，结构相对更紧凑。

本申请中，拨盘模块C与一级弧形导轨5间形成一级传输轨道，一级弧形导轨5和二级弧形导轨6间形成二级传输轨道，一级传输轨道、二级传输轨道与上升轨道7相通，球形物料在拨盘模块C的作用下进行平面二维的变轨，即依次从一级传输轨道和二级传输轨道进入到上升轨道7中；其中，一级传输轨道的半径较大，二级传输轨道的半径变小，作用是引导球形物料进入拨盘的中心，保证两曲率不同的轨道衔接处曲率相同，不发生方向的突变，规避物料卡死或受力跳起的现象；通过上升轨道与平面二维轨道衔接处的曲率平缓变化保证在物料脱离二维平面上升的瞬间受力连续不跳变。同时整体的物料行进的路线设计为对称的形式，即物料脱离平面轨道时的速度方向在平面上的投影恰为轨道的中轴线，而固定轨道的连接件也同样设计为对称分布，改善受力状况。

本申请中，出口处四周若因加工问题不够光滑或球形物料本身比较粗糙，可在该处平整粘贴聚四氟乙烯基胶带以保证润滑。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。