一种魔方翻面设备的制作方法

本发明涉及自动化生产辅助设备，具体涉及一种魔方翻面设备。

背景技术：

1、在魔方的批量生产过程中，贴标、质检、印刷等工序通常需要将其翻转至特定的朝向，以便后续设备对指定表面进行加工处理。因此，翻面是魔方生产流水线中一道常见且关键的工序。

2、目前，魔方的翻面操作主要依靠人工逐件完成，操作人员从传送带末端逐个拾取魔方，手动将其翻转至所需朝向后放置到下游工位。这种作业方式不仅效率低下、翻面姿态不一致，而且劳动强度大、人力成本高。

3、此外，人工翻面环节无法与上下游自动化设备实现节拍同步和信号联动，制约了整线自动化水平的提升。现有技术中虽然存在针对板状工件、箱体等规则形状物品的自动翻转装置，但魔方具有体积小、表面光滑、正方体结构的特殊性，现有的通用翻转装置难以对其进行可靠夹持和准确定位，且无法适应生产线上多件并排同步翻面的高效需求。

4、因此，如何实现魔方的高效、稳定、自动化翻面，使翻面姿态一致且能与自动化产线顺畅衔接，是本领域技术人员亟须解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中魔方翻面依靠人工逐件操作、效率低且翻面姿态不一致的问题，本技术提供一种魔方翻面设备。

2、本技术提供的一种魔方翻面设备采用如下的技术方案：

3、一种魔方翻面设备，包括机架，所述机架上安装有传送带组件，所述传送带组件传动连接有第一驱动组件，所述机架上对应所述传送带组件的输出端安装有翻转组件，所述翻转组件包括转动连接于所述机架的翻转辊，所述翻转辊上设有用于容纳多个并列放置的魔方的卡槽，所述卡槽沿所述翻转辊的轴向延伸，所述翻转组件传动连接有第二驱动组件，所述机架上位于所述传送带组件的输出端安装有与所述翻转组件对应的引导组件；所述机架上位于所述翻转组件的下方安装有承接组件；所述翻转组件还包括固定安装在所述机架上对应所述传送带组件输出端两侧的安装座，所述翻转辊转动连接在所述安装座之间，所述卡槽的宽度与魔方的宽度相匹配，所述卡槽的深度与魔方的厚度相匹配，所述卡槽的长度与多个魔方并列放置的总长度相匹配，所述第二驱动组件驱动所述翻转辊转动，使所述卡槽在槽口朝向所述传送带组件输出端的接料位与槽口朝下的卸料位之间切换。

4、通过采用上述技术方案，传送带组件将整排魔方输送至其输出端，引导组件对魔方进行导向使其平稳进入翻转组件中的卡槽，第二驱动组件驱动翻转组件转动使卡槽内的整排魔方同步翻面，翻面后的魔方从卡槽中脱出落入承接组件，以机械翻转替代人工翻面，一次即可完成整排魔方的翻面，翻面节拍稳定、姿态一致，效率较逐件翻面成倍提高；同时翻转辊上的卡槽对整排魔方起到左右限位和周向约束的作用，使整排魔方在随翻转辊转动时始终保持同一姿态，转过90°后原朝前的表面即转换为朝上表面，从而实现整排魔方的同步翻面，结构紧凑、定位可靠。

5、进一步的，所述传送带组件包括转动连接在所述机架上的主动辊和从动辊，所述主动辊与所述从动辊上张紧绕设有输送带，所述输送带的上部形成用于承托魔方的输送面，所述输送带的出料侧与所述翻转组件相对应；所述主动辊与所述第一驱动组件传动连接。

6、通过采用上述技术方案，主动辊经第一驱动组件驱动后带动输送带运转，输送面承载魔方并将其由上游平稳输送至翻转组件的输出端，结构简单、输送可靠。

7、进一步的，所述第一驱动组件包括固定安装在所述机架上的第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴上固定安装有第一主动轮，所述主动辊的辊轴端部固定安装有第一从动轮，所述第一主动轮与所述第一从动轮上传动绕设有第一传动件。

8、通过采用上述技术方案，第一驱动电机经第一主动轮、第一传动件和第一从动轮将动力传递至主动辊，传动链路简洁、维护方便，且采用同步带轮与同步带的传动方式可保证主动辊的转速稳定，从而保证输送节拍的一致性。

9、进一步的，所述卡槽的槽底开设有沿所述卡槽的长度方向均匀分布的气孔，所述气孔沿所述翻转辊的径向开设并贯穿至所述卡槽的槽底，所述翻转辊的内部开设有连通全部所述气孔的气道，所述翻转辊上对应所述气道开设有配气孔，所述翻转辊上对应所述配气孔密封转动连接有配气块，所述配气块固定安装在所述安装座上，所述配气块内部开设有能够与所述配气孔密封连通的正压腔和负压腔；所述配气块上开设有连通所述正压腔的正压孔以及连通所述负压腔的负压孔，所述正压孔与外部的正压气源连接，所述负压孔与外部的负压气源连接。

10、通过采用上述技术方案，当卡槽转动至接料位时配气孔与负压腔相对，气孔处形成吸附力将魔方吸紧于卡槽槽底，避免魔方在翻转过程中因重力或离心力而提前脱出；当卡槽转动至卸料位时配气孔切换为与正压腔相对，压缩空气经气孔吹入卡槽内部将魔方主动吹离卡槽，克服了静电吸附、塑料毛刺与配合间隙造成的粘槽或卡料问题，卸料成功率显著高于单纯依靠自重的方案；配气块固定安装在机架上而翻转辊转动，正压腔与负压腔沿翻转辊的周向相隔90°布置，使气路的吸附与吹卸切换与翻转角度天然同步，无需额外的换向控制元件。

11、进一步的，所述卡槽配置为多个，多个所述卡槽沿所述翻转辊的周向均匀分布，所述翻转辊的内部对应每个所述卡槽分别开设有独立的一套所述气孔、所述气道和所述配气孔，各套所述气道之间互不连通。

12、通过采用上述技术方案，多个卡槽沿翻转辊周向均匀分布并与分度间歇转动配合，将“翻转辊正反转一次或转一圈才能完成一次翻面”提升为“每转过一个分度角就能完成一次翻面”，单位时间产能成倍提高；接料、回转、卸料等多个工序在同一台设备上并行进行，传送带得以持续运行而无需频繁启停，输送节拍平稳。

13、进一步的，所述第二驱动组件包括固定安装在所述机架上的第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴传动连接有联轴器，所述联轴器与所述翻转辊传动连接。

14、通过采用上述技术方案，第二驱动电机通过联轴器与翻转辊传动连接，联轴器用以补偿第二驱动电机输出轴与翻转辊辊轴之间的同轴度误差，保证传动平稳、延长使用寿命；第二驱动电机优选为伺服电机，可精确控制翻转角度和速度。

15、进一步的，所述引导组件包括固定安装在所述机架上并位于所述传送带组件输出端两侧的引导座，两个所述引导座之间的距离与多个魔方并列放置的总长度相匹配；所述机架上位于所述传送带组件输出端上方两侧固定安装有上引导板，所述上引导板的下侧设置有自所述传送带组件的输出端向所述翻转组件一侧倾斜向下延伸的第一引导面，所述第一引导面的下端延伸至与所述翻转组件中的卡槽的槽口上沿相对应；所述机架上位于所述传送带组件输出端下方两侧固定安装有下引导板，所述下引导板上设置有自所述传送带组件的输出端向所述翻转组件一侧倾斜向下延伸的第二引导面，所述第二引导面包覆于所述翻转辊的辊面外侧并与所述翻转辊的辊面之间留有间隙。

16、通过采用上述技术方案，引导座对整排魔方作横向限位，防止魔方在输送过程中歪斜、散开；上引导板的第一引导面与下引导板的第二引导面构成上下双向约束，使魔方由水平输送平稳过渡到随辊回转，避免了魔方卡入输送带与翻转辊之间的间隙；第二引导面与翻转辊辊面之间留有间隙，既对魔方起到承托导向作用又不干涉翻转辊的正常转动。

17、进一步的，所述承接组件包括固定安装在所述机架上并位于所述翻转组件下方的承接台，所述承接台与所述卡槽转动至槽口朝下的卸料位时的位置相对应，所述承接台上可拆卸地安装有周转盒，所述周转盒的顶部设有与所述卸料位相对应的开口。

18、通过采用上述技术方案，翻面后的魔方从卡槽中脱出后经开口落入周转盒内收集，周转盒可拆卸地安装在承接台上，装满后可整体取下更换，方便转运和后续工序的衔接。

19、进一步的，所述第一驱动组件、所述第二驱动组件共同电连接有控制器，所述负压孔与外部的负压气源之间串接有第一压力传感器，所述正压孔与外部的正压气源之间串接有第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均与所述控制器电连接。

20、通过采用上述技术方案，当第一压力传感器检测到负压增强时，表明魔方已封堵气孔、在卡槽内妥善就位，控制器据此驱动翻转辊转动至卸料位，同时暂停传送带运行以避免后排魔方堆叠推挤；当第二压力传感器检测到正压减弱时，表明魔方已离开卡槽，控制器据此驱动翻转辊转回接料位，同时重新启动传送带进入下一个循环。直接以气压变化作为魔方在位与离位的判据，省去了在狭窄的卡槽内部布设光电开关或接近开关的困难，检测元件不占用卡槽内部空间且不受粉尘与反光干扰；在位检测与离位检测构成闭环，杜绝了“未装满即翻转”的空翻与“卡料仍继续运转”的叠料两类典型故障。

21、本技术至少具有以下有益效果：

22、1.提高翻面效率与一致性：以机械翻转替代人工逐件翻面，整排魔方在卡槽的约束下同步翻转，翻面节拍稳定、姿态一致，一次循环即可完成整排魔方的翻面，较逐件人工翻面效率成倍提高。

23、2.实现平稳过渡：上引导板的第一引导面与下引导板的第二引导面构成上下双向约束，使魔方由水平输送平稳过渡到随翻转辊回转，避免了魔方卡入输送带与翻转辊之间的间隙，过渡过程平稳可靠。

24、3.增强翻转与卸料可靠性：负压吸附使魔方在整个回转过程中被可靠保持于卡槽槽底，设备可采用更高的翻转速度而不必担心魔方提前脱出；正压主动吹卸克服了静电吸附、塑料毛刺与配合间隙造成的粘槽或卡料，卸料成功率显著高于单纯依靠自重的方案。

25、4.实现气路自动切换：配气块固定安装在机架上而翻转辊转动，正压腔与负压腔沿翻转辊的周向相隔90°布置，使气路的吸附与吹卸切换与翻转角度天然同步，无需额外的换向控制元件，结构简洁、可靠性高。

26、5.适用于多工位并行作业：在多卡槽的实施方式中，多个卡槽沿翻转辊周向均匀分布，每个卡槽配备独立的气道，各卡槽之间互不串气，接料、回转、卸料等工序在同一台设备上并行进行，传送带得以持续运行而无需频繁启停，单位时间产能成倍提高。