适用于机床的方钢上料系统的制作方法

1.本实用新型属于机床上料技术领域，尤其适用于机床的方钢上料系统。


背景技术：

2.方钢为实心的横截面为矩形的钢制材料，属于棒材。方钢一般通过方坯热轧得出；或者由圆钢经过冷拔工艺拔出来。
3.方钢一般是热轧加工而成，深加工可做成圆钢，地脚螺栓等。也可用来做轨道。
4.方钢在使用的时候，通常需要将原始方钢切割成合适的长度，现有的切割方法为：将方钢放置于机床上，定位后，通过切锯进行切割；一段方钢切割完成后，进行下一段方钢的切割，直至整个方钢完成切割。
5.此方法的不足之处在于：1、方钢上料完全依靠人工，同时由于方钢往往比较长，每次上料至少需要两个工人协同工作，工人劳动强度大，同时提高了人力成本；2、方钢每次切割均需要进行定位，效率低；2、方钢在切割的时候，需要固定，目前的固定方法仅仅固定方钢末端，当方钢较长时，很容易出现首端弯曲、移位的现象，影响方钢切割的精度，从而影响成品的质量问题。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在提供一种结构简单、使用效果好的适用于机床的方钢上料系统。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：适用于机床的方钢上料系统，包括沿方钢传输方向自前至后依次设置的上料部、输料部和送料部，输料部上设有控制方钢通过数量的导料机构，送料部包括前侧固定机构和后侧固定机构，前侧固定机构包括横向丝杠和垂设于横向丝杠上方的双向丝杠，横向丝杠与方钢传输方向相同，横向丝杠上螺接有横移滑块，横移滑块带动双向丝杠横向移动；双向丝杠上设两段旋向相反的螺纹，旋向相反的螺纹上分别螺接有夹紧滑块，夹紧滑块上连接有向下设置的夹持板；后侧固定机构包括沿竖直方向设置的纵向丝杠，纵向丝杠上设纵移滑块，纵移滑块上连接有水平设置的可动板。
8.在输料部前端设置导料机构，导料机构包括上挡板和两个侧挡板；两个侧挡板间隙设置，两个侧挡板之间的间隙从输料部前端向后端方向上逐渐减小；上挡板位于两个侧挡板末端上方，上挡板与输料框架之间的距离大于方钢的厚度，小于两倍方钢厚度。
9.送料部还包括沿方钢传输方向设置的送料框架，前侧固定机构和后侧固定机构沿方钢传输方向自前之后依次设置，送料框架上设位于可动板下方的支撑板，支撑板送料框架固连，支撑板和可动板之间预留有间隙。
10.所述系统还包括控制部，控制部包括处理器、双向丝杠驱动电路、横向丝杠驱动电路、纵向丝杠驱动电路、位于输料部后侧的光电传感器以及纵向丝杠后侧的光电传感器，两个光电传感器的信号输出端连接处理器的信号输入端，处理器的信号输出端分别连接双向丝杠驱动电路、横向丝杠驱动电路和纵向丝杠驱动电路。
11.输料部包括输料框架、输料电机和转动设置于输料框架上的滚筒，输料电机带动滚筒在输料框架上转动，各个滚筒沿输料框架长度方向依次设置；处理器的信号输出端还连接有输料电机驱动电路，输料电机驱动电路驱动输料电机的动作。
12.输料框架后端固定设置有横移电机和两个横向滑轨，两个横向滑轨在输料框架宽度方向上预留有间隙，横移滑块滑动设置于其中1个横向滑轨内；横移电机的输出轴与横向丝杠传动连接。
13.横向滑轨上方设夹紧滑轨，夹紧滑轨上设两个垂直于横向滑轨的支撑杆，两个支撑杆分别固定连接横移滑块以及滑动设置于横向滑轨内。
14.夹紧滑轨上连接有夹紧电机，夹紧电机的输出轴与双向丝杠传动连接。
15.上料部包括上料平台和位于上料平台下方的升降平台；上料平台上设有传输电机、在上料平台前端和后端之间循环传动的传输带，传输电机带动传输带传动。
16.处理器的信号输出端还连接有传输电机驱动电路，传输电机驱动电路驱动传输带传动。
17.通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：本实用新型结构简单可以实现方钢的自动上料，上料过程方便，劳动强度低，可以极大降低工人劳动强度，同时，定位方便，保证了加工出产品的质量，可以定长送料，提高了工作效率，进而提高了企业生产效益。
附图说明
18.图1为本实用新型结构示意图；
19.图2为输料部结构示意图；
20.图3为前侧固定机构结构示意图；
21.图4为双向丝杠结构示意图；
22.图5为后侧固定机构结构示意图；
23.图6为本实用新型原理框图；
24.图7为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
25.适用于机床的方钢上料系统，如图1所示，包括沿方钢传输方向依次设置的上料部、输料部和送料部，方钢通过上料部进入到系统，上料部上的方钢进入到输料部，通过输料部输送到送料部，实现定长输送。
26.上料部包括上料平台2和位于上料平台2下方的升降平台1；上料平台2可以在升降平台1的作用下升降。升降平台1为市售的液压升降平台1，本实施例不涉及对升降平台1的改进，直接从市面上购买即可。
27.上料平台2上设有传输电机4以及在上料平台2前端和后端之间循环传动的传输带3，传输电机4带动传输带3传动。
28.使用的时候，首先使得升降平台1降下，将码好的一扎方钢放置于传输带3上，随后升降平台1升起来，升降平台1带动上料平台2上升到合适的高度，方便传输带3将方钢从上料平台2送入到输料部。
29.通过设置升降平台1可以降低上料过程中的劳动强度，一人操作就可以将方钢放
入到上料平台2，降低了上料过程中的人力成本，同时提高了上料速度。
30.输料部设置于上料部后侧，如图2所示，输料部包括输料框架6、输料电机5和转动设置于输料框架6上的滚筒7，输料电机5带动滚筒7在输料框架6上转动，各个滚筒7沿输料框架6长度方向依次设置。其中，输料电机5带动滚筒7在输料框架6上转动的实现方式为：在输料电机5的输出轴上传动连接有链条，滚筒7一端设有与链条啮合的齿轮，在输料框架6与齿轮齿轮相对的位置设置轴承，滚筒7另外一端连接轴承。输料电机5的输出轴转动，带动链条传动，链条带动齿轮转动，进而带动滚筒7在输料框架6上转动。
31.实施的时候，输料框架6临近上料部，当升降平台1升起来后，传输带3与输料滚筒7平齐，从而方钢可以通过传输带3进入到输料部的滚筒7上，输料电机5转动，实现方钢在输料框架6上的移动。
32.在输料的过程中，为了控制送料部向输料部输送方钢的数量，保证每次仅输送1个方钢，在输料部前端设置导料机构，导料机构包括上挡板9和两个侧挡板8，两个侧挡板8在输料框架6宽度方向上间隙设置，同时，两个侧挡板8之间的间隙从输料部前端向后端方向上逐渐减小，从而使得通过的方钢数量逐渐减小，直至减到1个方钢。上挡板9位于两个侧挡板8上方，且上挡板9沿输料框架6宽度方向设置。上挡板9与输料框架6之间的距离大于方钢的厚度，小于两倍方钢厚度，从而防止多个方钢叠放进入到输料框架6后端。
33.方钢从在滚筒7上从输料框架6前端向输料框架6后端移动，到达导料机构处时，在侧挡板8作用下通过的方钢数量越来越小，直至宽度方向上仅有1个方钢可以通过，上挡板9再将高度上的方钢数量控制到1个，最终仅有一个方钢从输料框架6后端传输出来。
34.从输料框架6后端传输出来的方钢进入到送料部处，其中，送料部包括沿方钢传输方向设置的送料框架10，送料框架10上设沿方钢传输方向依次设置的前侧固定机构11和后侧固定机构12。
35.其中，如图3~4所示，前侧固定机构11包括横向丝杠14，横向丝杠14的长度方向与送料框架10的长度方向相同。
36.横向丝杠14可以带动方钢从前向后移动。横向丝杠14位于输料部后端，横向丝杠14上螺接有横移滑块15，横向丝杠14转动的时候，横移滑块15可以在横向丝杠14上移动。
37.为了保证横移滑块15移动过程中的稳定性，在送料框架10上固定设置有两个横向滑轨16，两个横向滑轨16沿送料框架10宽度方向间隙设置，同时，两个横向滑轨16之间的间隙大于方钢的宽度，横移滑块15滑动设置于其中1个横向滑轨16内。
38.为了带动横向丝杠14转动，在送料框架10上连接有横移电机13，横移电机13的输出轴与横向丝杠14传动连接。为了便于控制，在横移电机13的输出轴通过减速电机连接横向丝杠14，横移电机13工作，带动横向丝杠14转动。其中，减速电机没有在图中显示。
39.在横向丝杠14上方设有双向丝杠20，双向丝杠20垂直于横向丝杠14设置，同时，双向丝杠20沿送料机构宽度方向设置。
40.在双向丝杠20上设两段旋向相反的螺纹，旋向相反的两段螺纹上分别螺接有夹紧滑块22，夹紧滑块22上连接有端部朝下设置的夹持板21，两个夹持板21相对设置。
41.双向丝杠20转动，两个夹紧滑块22在双向丝杠20上均沿双向丝杠20长度方向移动，且两个夹紧滑块22在双向丝杠20上的传输方向相反，夹紧滑块22带动两个夹持板21相互靠近或者相互远离，从而将方钢夹持住或松开方钢。
42.为了保证夹紧滑块22在双向丝杠20上移动的稳定性，在横向滑轨16上方设夹紧滑轨19，夹紧滑轨19与横向滑轨16垂直，且夹紧滑轨19的长度方向与双向丝杠20的长度方向相同，均与送料框架10的宽度方向相同。
43.在夹紧滑轨19两端分别设两个垂直于横向滑轨16的支撑杆18，且支撑杆18纵向设置，两个支撑杆18分别连接横移滑块15和另外1个横向滑轨16，支撑杆18与横向滑轨16是滑动连接的，即支撑杆18可以在横向滑轨16内滑动。这样当横向丝杠14带动横移滑块15在横向滑轨16内移动时，两个支撑杆18也可以带动夹紧滑轨19在长度方向上移动。
44.为保证双向丝杠20的转动，在夹紧滑轨19上设有夹紧电机17，夹紧电机17的输出轴与双向丝杠20传动连接。为了便于控制，在夹紧电机17的输出轴通过减速电机连接双向丝杠20，夹紧电机17工作，带动双向丝杠20转动，从而通过夹紧滑块22带动夹持板21相互靠近或远离。减速电机没有在图中显示。
45.后侧固定机构12如图5所示，包括纵移电机27、纵移滑块28、可动板24和沿竖直方向设置的纵向丝杠25，纵移电机27连接于送料框架10上，同时纵移电机27的输出轴与纵向丝杠25传动连接，纵移滑块28螺接于纵向丝杠25上，可动板24水平设置，且可动板24与纵移滑块28固定连接，同时保证可动板24的中心与夹持板21的中心延长线相交。可动板24用于将方钢再次夹持住，为了提高作用效果，在可动板24下方设有与送料框架10固连的支撑板23。
46.为保证可动板24移动过程中的稳定性，在送料框架10上设竖直设置的纵移滑轨26，纵移滑块28可以在纵移滑轨26内移动。
47.横向丝杠14在横移电机13的作用下朝向送料框架10后端行进，从而带动双向丝杠20和方钢也一起向后端行进。
48.本实施例中，通过夹持板21夹持住方钢，保证了方钢移动过程中的稳定性，同时提高了输送精度。
49.方钢的前端进入可动板24下方，并从支撑板23上穿过去，当穿过去的距离达到设定值时，横向丝杠14停止移动，纵向丝杠25转动，使得可动板24向下移动，将方钢夹紧；随后，切锯将设定长度的方钢切下。
50.随后，纵向丝杠25反向转动，可动板24向上升，将方钢松开，横向丝杠14继续转动，剩下的方钢在横向丝杠14的带动下，继续朝向可动板24和支撑板23之间输送，依次循环。
51.夹持板21和可动板24共同作用在方钢上，一方面保证了方钢在移动时的稳定性，保证方钢可以有导向的移入到可动板24内，同时，保证了方钢在切割时的受力，相当于在方钢中部和后端均有稳定的支撑，提高切割精准度。
52.本实施例通过夹持板21和可动板24的协助，实现了方钢定长切割，切割过程中，切锯不动，系统将设定长度的方钢送入到切锯下方，巧妙解决了现有技术中，方钢夹持好后，固定不动，悬出长度过长，方钢出现下垂等问题。
53.为了实现自动送料，如图6~7所示，本系统还包括控制部，控制部包括处理器、双向丝杠驱动电路、横向丝杠驱动电路、纵向丝杠驱动电路、第一光电传感器u2和第二光电传感器u3。
54.其中，处理器为型号为stc8f2k64s2_lqfp32的单片机u1，为了保证单片机u1的正常运行，在单片机u1上连接有复位电路、时钟电路和晶振电路，其中，复位电路、时钟电路和
晶振电路组成单片机u1的最小系统为成熟的现有技术，本实施例不再赘述。
55.第一光电传感器u2和第二光电传感器u3分别位于输料部后侧以及可动板24后侧。
56.其中，第一光电传感器u2位于输料部后侧，用于检测方钢末端是否到达了夹持板21处，如果是，则输出信号到单片机u1，在达到设定时间后，单片机u1输出信号使得夹紧电机17动作，夹持板21将方钢夹紧。
57.第二光电传感器u3位于可动板24后侧，用于检测方钢末端是否到达了可动板24后侧，如果是，则输出信号到单片机u1，在达到设定时间后，则纵向丝杠25带动可动板24向下移动，可动板24和支撑板23将方钢夹紧在其中。
58.本实施例中，第一光电传感器u2和第二光电传感器u3型号均为gd
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5a，供应商为：上海迈乔机电液压有限公司。
59.对于第一光电传感器u2，第一光电传感器u2的信号输出端（引脚2）连接单片机u1的信号输入端（引脚p2.1），第一个方钢从输料部后端通过时，光电传感器采集到这一信号并将采集到的信号传输到单片机u1，单片机u1在接收到光电传感器的信号后，开始计时，到达设定时间后，单片机u1输出信号使得双向丝杠20转动，夹持板21夹紧方钢的后部。其中，单片机u1设定时间的计算方法为：t1=l1/v1其中，t1为设定时间，l1为方钢的长度，v1为方钢在输料部上的移动速度。
60.对于第二光电传感器u3，当方钢首端从可动板24处通过时，光电传感器采集到这一信号并将采集到的信号传输到单片机u1，单片机u1在接收到光电传感器的信号后，设定时间达到后，单片机u1输出信号使得纵向丝杠25转动，可动板24夹紧方钢，同时，单片机u1输出信号使得横向丝杠14停止转动，被夹持的方钢在可动板24内静止，等待被切割。其中，单片机u1设定时间的计算方法为：t2=l2/v2其中，t2为设定时间，l2为方钢需要切断的长度，v2为方钢在横向丝杠14带动下的移动速度。
61.本实施例中，双向丝杠驱动电路、横向丝杠驱动电路、纵向丝杠驱动电路、输料电机驱动电路和传输电机驱动电路分别驱动夹紧电机17、横移电机13、纵移电机27、输料电机5和传输电机4的动作。本实施例中，夹紧电机17、横移电机13、纵移电机27、输料电机5、传输电机4的工作电源均为直流电源。
62.双向丝杠驱动电路、横向丝杠驱动电路、纵向丝杠驱动电路、输料电机驱动电路和传输电机驱动电路分别包括第一电机驱动电路、第二电机驱动电路和第三电机驱动电路；
63.第一电机驱动电路驱动双向丝杠20和横向丝杠14；
64.第二电机驱动电路驱动纵向丝杠25和输料电机5；
65.第三电机驱动电路驱动传输电机4。
66.第一驱动电路、第二驱动电路结构相同，以第一驱动电路为例进行说明包括电机驱动芯片u4（型号为l298n），电机驱动芯片u4的信号输入端连接单片机u1的信号输出端，电机驱动芯片u4的输出端连接有两个连接电路，两个连接电路连接夹紧电机17和横移电机13的电源控制引脚。
67.以夹紧电机17的连接电路为例进行说明，连接电路包括第一稳压二极管d1、第二稳压二极管d2、第三稳压二极管d3和第四稳压二极管d4，电机驱动芯片u4的第一输出引脚连接夹紧电机17的第一电源端，同时，电机驱动芯片u4的第一输出引脚还连接第一稳压二极管d1的正极，第一稳压二极管d1的负极连接直流电源。第一稳压二极管d1的正极还连接
第三稳压二极管d3的负极，第三稳压二极管d3的正极接地。
68.电机驱动芯片u4的第二输出引脚连接夹紧电机17的第二电源端，同时，电机驱动芯片u4的第二输出引脚还连接第二稳压二极管d2的正极，第二稳压二极管d2的负极连接直流电源。第二稳压二极管d2的正极还连接第四稳压二极管d4的负极，第四稳压二极管d4的正极接地。
69.第一稳压二极管d1的负极和第二稳压二极管d2的负极还分别通过第一滤波电容c1和第二滤波电容c2接地。第三驱动电机驱动电路与第一电机驱动电路和第二电机驱动电路相比，仅仅少了1个连接电路，在此不再赘述。
70.为了对系统工作过程进行控制，在单片机u1上连接有按键电路，其中，按键电路包括启动按键和停止按键，启动按键和停止按键的第一端均接地，启动按键和停止按键的第二端分别通过第一上拉电阻r1和第二上拉电阻r2连接直流电源，同时，启动按键和停止按键的第二端还分别连接单片机u1u2的第一输入端和第二输入端。
71.工作过程为：工作时，将码好的方钢放入到上料平台2，升降平台1带动上料平台2上升到与输料框架6同高，按下启动按键，传输电机4和输料电机5工作，传输带3带动方钢向输料框架6处移动，当移动到输料框架6处时，在侧挡板8和上挡板9的作用下，保证在输料框架6宽度方向上，每次仅有1个方钢向输料框架6后端输送。
72.方钢在输料框架6上的滚筒7的输送下，从两个夹持板21之间穿过，位于输料框架6后侧的光电传感器采集到这一信号，并将采集到的信号传输到单片机u1，单片机u1根据接收到的信号，到达设定时间后，单片机u1输出信号驱动夹紧电机17动作，夹紧电机17带动双向丝杠20转动，夹持板21夹紧方钢。
73.单片机u1输出信号驱动横向丝杠14转动，从而使得横向丝杠14转动，横移滑块15带动双向丝杠20和方钢朝向卡盘移动，当方钢伸入到卡盘内时，位于卡盘后侧的光电传感器检测到这一信号，并将采集到的信号传输到单片机u1，到达设定时间后，单片机u1输出信号到机床电机驱动电路，机床电机驱动电路驱动机床电机转动，主轴带动卡盘动作，使得卡盘闭合，夹紧方钢；同时，单片机u1输出信号使得横移电机13停止工作。
74.切锯转动，同时朝向方钢移动，对方钢进行切割。
75.切下设定长度后，方钢在横向丝杠14的带动下，继续向卡盘后侧移动，直至方钢被完全切割。
76.横向丝杠14带动双向丝杠20复位，等待下一个方钢。
77.在对方钢进行切割的过程中，位于输料部后侧的光电传感器时刻采集方钢信号，当采集到有方钢进入到输料部后端时，单片机u1输出信号使得传输电机4和输料电机5停止工作，防止在横向丝杠14上的夹持板21没有复位时，有方钢从输料部后侧掉下来。
78.本实用新型结构简单可以实现方钢的自动上料，上料过程方便，劳动强度低，可以极大降低工人劳动强度，同时，定位方便，保证了加工出产品的质量，可以定长送料，提高了工作效率，进而提高了企业生产效益。