一种刀片填装装置

本公开涉及合金刀片加工领域，特别涉及一种刀片填装装置。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

硬质合金刀片制造过程主要经过粉末生产、粉末压制、高温烧结、刀片磨削、刀片钝化及涂层工艺过程，其中硬质合金刀片磨削加工工序主要采用金刚石砂轮磨削加工方法，经过刀片端面磨削、抛光、周边磨削、刀片开槽及切削刃磨削等磨削工艺后经过后续的钝化及涂层完成硬质合金刀片的最终生产过程。随着计算机技术的不断发展，我国传统制造业开始逐渐向智能制造模式转变，硬质合金刀片产线由传统的人力加工模式逐渐更换升级成智能化程度高的设备加工模式，各加工环节通过智能输送物流设备进行有机连接，同时各生产设备系统进行通讯连接，实时分享物料供需关系及加工状态信息，实现全流程加工过程的少人化，甚至实现局部加工过程的无人化。

在刀片的智能加工产线中，智能加工设备配备工业机械手实现刀片的自动上下料，只需要在加工设备上料端放置一定数量的待加工刀片，即可完成刀片的自动加工过程。

发明人发现，通常在刀片加工初始工艺环节前，通过人工手动将刀片装添至刀盘中，刀盘中设计加工有刀片放置槽。人工装填过程需要进行大量重复性劳动，大大增加工作者的劳动负担，并且硬质合金刀片的边缘及刃角部分尖锐，容易划伤劳动者的手，对操作工人存在安全风险，且人工刀片装填效率不稳定。

技术实现要素：

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种刀片填装装置，具有刀片自动化上料装盘功能，将散乱的刀片批量装填在刀盘中，代替人工完成刀片装盘过程中的重复性工作，降低工人的劳动强度，提高了生产效率，降低刀片生产成本。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种刀片填装装置，包括输送板和输送盘，输送盘上设有用于容纳刀片的过渡孔，输送板上设有滑道，滑道上设有容纳抽板的凹槽，输送盘滑动配合在滑道内，往复驱动机构带动输送盘沿滑道往复运动以改变过渡孔与抽板的相对位置，抽板下方设有承接机构，抽板通过沿凹槽的滑动使过渡孔与承接机构连通或隔断。

进一步地，所述输送板沿滑道延伸方向的两侧设有凸台，输送盘约束在两个凸台之间，沿滑道延伸方向往复滑动。

进一步地，所述输送盘侧面对应凸台的位置设有齿条，往复驱动机构输出端通过传动机构配合有驱动齿轮，齿轮转动配合在凸台上，齿轮与对应齿条啮合。

进一步地，所述齿轮有多个，对称分布在滑道两侧的凸台上，对于每一凸台，多个齿轮沿滑道延伸方向依次间隔设置，齿轮在往复驱动机构的驱动下同步转动。

进一步地，所述过渡孔分为多组，多组过渡孔沿输送板依次间隔设置，每组包括对应刀盘容纳空间的阵列布置的多个过渡孔。

进一步地，所述凹槽沿滑道延伸方向依次间隔布置，抽板沿凹槽的滑动方向与凹槽的延伸方向垂直。

进一步地，所述抽板的顶面与过渡孔接触输送板的平面平齐，抽板位于凹槽内时，抽板与输送盘底面贴合。

进一步地，所述承接机构包括收纳腔和安装在腔体内的顶升模块，收纳腔内容纳有多个依次叠加的刀盘，顶升模块顶部接触并配合刀盘，驱动刀盘沿垂直于抽板底面的方向进行升降。

进一步地，所述输送板通过固定杆连接有底板，固定杆有四个，布置在输送板底面四个角上，固定杆配合底板形成对输送板的支架。

进一步地，所述驱动机构和承接机构均布置在底板与输送板之间，输送盘位于输送板远离底板的一侧。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)具有刀片自动化上料装盘功能，将散乱的刀片批量装填在刀盘中，代替人工完成刀片装盘过程中的重复性工作，减少刀片磨削环节加工过程中刀片装盘劳动力的投入，实现加工过程的少人化，降低工人的劳动强度，提高生产效率的同时，降低刀片的生产成本；

(2)刀片的装填过程采用刀片重力落料原理，装填过程通过导向杆对下落刀片进行导向，规范了刀片下落运动轨迹，降低了刀片落入圆柱形储存孔的难度，同时增加刀片回收箱，使未穿入导向杆的刀片再次进行上料，增加了装置工作的效率及稳定性；

(3)硬质合金刀片装盘机刀片输送板中刀片过渡孔阵列排布，与刀盘中刀槽排布样式相同，故一次工作过程能完成一枚刀盘的刀片装填，大大提高刀片装盘效率；

(4)硬质合金刀片装盘机对不同型号刀片通用性较好，根据装盘刀片形状外接圆的尺寸大小对刀片输送环节中运送部件进行更换，实现不同刀片向平放刀盘的装填；

(5)硬质合金刀片装盘机通过智能芯片对设备各部分独立单元硬件进行控制，实现不同部件工作先后次序的控制，建立智能芯片控制系统与其他设备系统的通讯连接，可实现本设备的功能扩展；

(6)硬质合金刀片装盘机刀盘下料单元以刀片成型储存单元为轴线左、右对称分布，通过刀片输送板的左右直线往复移动实现连续工作过程，实现刀片输送板的连续工作过程，加快工作节奏，有效提高装填效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中硬质合金刀片刀盘装料设备轴测图；

图2为本公开实施例1、2中硬质合金刀片刀盘装料设备主视图；

图3为本公开实施例1、2中刀片螺旋振动上料单元装置轴测图；

图4为本公开实施例1、2中刀片重力落料导向装置轴测图；

图5(a)为本公开实施例1、2中刀片重力落料导向装置主视图；

图5(b)为本公开实施例1、2中图5(a)ⅰ处局部放大图；

图5(c)为本公开实施例1、2中图5(a)ⅱ处局部放大图；

图6为本公开实施例1、2中刀片重力落料导向装置装配部件爆炸图；

图7为本公开实施例1、2中刀片回收箱轴测图；

图8为本公开实施例1、2中刀片成型储存单元设备轴测图；

图9为本公开实施例1、2中刀片成型储存单元设备装配部件爆炸图；

图10为本公开实施例1、2中刀片成型储存单元设备左视图；

图11为本公开实施例1、2中刀片储存器轴测图；

图12为本公开实施例1、2中刀片装盘单元设备轴测图；

图13为本公开实施例1、2中刀片装盘单元设备装配部件爆炸图；

图14为本公开实施例1、2中刀片装盘单元设备左视图；

图15为本公开实施例1、2中刀片装盘单元设备俯视图；

图16(a)为本公开实施例1、2中图15中b-b处截面剖视图；

图16(b)为本公开实施例1、2中图16(a)ⅲ处局部放大图；

图16(c)为本公开实施例1、2中图16(a)ⅳ处局部放大图；

图16(d)为本公开实施例1、2中图16(a)ⅴ处局部放大图；

图16(e)为本公开实施例1、2中图16(a)ⅵ处局部放大图；

图17为本公开实施例1、2中刀片运输盘轴测图；

图18为本公开实施例1、2中刀片装盘单元与刀盘下料单元位置关系图；

图19为本公开实施例1、2中刀盘下料单元轴测图；

图20为本公开实施例1、2中刀盘顶升装置轴测图；

图21为本公开实施例1、2中刀盘顶升装置装配部件爆炸图；

图22(a)为本公开实施例1、2中刀盘顶升装置主视图；

图22(b)为本公开实施例1、2中图22(a)ⅶ处局部放大图；

图22(c)为本公开实施例1、2中图22(a)ⅷ处局部放大图；

图22(d)为本公开实施例1、2中图22(a)ⅸ处局部放大图；

图23为本公开实施例1、2中刀盘推送装置轴测图；

图24为本公开实施例1、2中刀盘推送装置装配部件爆炸图；

图25(a)为本公开实施例1、2中刀盘推送装置主视图；

图25(b)为本公开实施例1、2中图25(a)ⅹ处局部放大图；

图25(c)为本公开实施例1、2中图25(a)ⅰ＇处局部放大图；

图25(d)为本公开实施例1、2中图25(a)ⅱ＇处局部放大图；

图26为本公开实施例1、2中刀盘上顶更换推杆装配部件爆炸图；

图27为本公开实施例1、2中导向滑轮轴测图；图28为本公开实施例1、2中刀盘上料箱外壳图；

图29为本公开实施例1、2中上料板轴测图；图30为本公开实施例1、2中刀片装料刀盘轴测图；

图31为本公开实施例1、2中过渡孔与刀片的配合示意图；

图32为本公开实施例1、2中滚珠丝杠的力学模型示意图；

图33(a)为本公开实施例1、2中刀片在螺旋倾斜轨道中受力分析示意图；

图33(b)为本公开实施例1、2中刀片在螺旋倾斜轨道中受力分析示意图。

图中，ⅰ-刀片螺旋振动上料单元，ⅱ-刀片成型储存单元，ⅲ-刀片装盘单元，ⅳ-刀盘下料单元。ⅰ-01-刀盘上料输送带，ⅰ-02-刀片螺旋振动上料盘，ⅰ-03-刀片重力落料导向装置；ⅰ-0201-输送轨道，ⅰ-0301-刀片重力落料导向杆，ⅰ-0302-导向杆分时固定夹具，ⅰ-0303-夹具导向滑块，ⅰ-0304-夹具导向滑轨，ⅰ-0305-气缸固定夹，ⅰ-0306-双轴气缸，ⅰ-0307-刀片堆垛高度监测传感器，ⅰ-0308-传感器固定夹，ⅰ-0309-传感器固定板，ⅰ-0310-刀片回收箱，ⅰ-0311-导向装置固定架；ⅰ-031001-刀片重上料滑槽，ⅰ-031002-刀片回收箱料斗，ⅰ-031003-刀片回收箱固定板；

ⅱ-01-固定侧板，ⅱ-02-固定立柱，ⅱ-03-固定连接板，ⅱ-04-刀片防卡涩振动器，ⅱ-05-刀片储存状态观测板，ⅱ-06-刀片储存器，ⅱ-07-加强固定连接板，ⅱ-08-刀片运输盘定位传感器，ⅱ-09-刀盘下料承接板，ⅱ-10-传感器固定底座；

ⅱ-0601-振动器固定凸台，ⅱ-0602-刀片储存孔；

ⅲ-01-刀片运输盘输送板，ⅲ-02-刀片运输盘定位器，ⅲ-03-刀片运输盘，ⅲ-04-齿轮固定套，ⅲ-05-齿轮，ⅲ-06-带轮轴上端轴承，ⅲ-07-传动键，ⅲ-08-从动皮带轮，ⅲ-09-带轮轴下端轴承，ⅲ-10-带轮固定座，ⅲ-11-传动带，ⅲ-12-带轮驱动电机，ⅲ-13-主动皮带轮，ⅲ-14-联轴器，ⅲ-15-电机固定套，ⅲ-16-主动皮带轮轴承，ⅲ-17-轴承安装座，ⅲ-18-刀片运输盘底板，ⅲ-19-输送板固定杆；

ⅲ-0101-刀片运输盘滑动导轨，ⅲ-0301-刀片过渡孔，ⅲ-0302-刀片运输盘定位器安装孔，ⅲ-0303-刀片运输盘传送齿；

ⅳ-01-刀盘顶升装置，ⅳ-02-刀盘推送装置；

ⅳ-0101-滑块连接杆，ⅳ-0102-升降台固定板，ⅳ-0103-刀盘顶升架，ⅳ-0104-刀盘顶升架连接头，ⅳ-0105-升降台，ⅳ-0106-丝杠上端轴承，ⅳ-0107-升降丝杠，ⅳ-0108-丝杠螺母连接块，ⅳ-0109-滚珠丝杠螺母，ⅳ-0110-丝杠远轴端轴承，ⅳ-0111-轴向定位环，ⅳ-0112-升降电机联轴节，ⅳ-0113-丝杠近轴端轴承，ⅳ-0114-轴承安装套环，ⅳ-0115-升降丝杠驱动电机，ⅳ-0116-升降丝杠驱动电机固定套，ⅳ-0117-升降底板，ⅳ-0118-丝杠轴向固定板，ⅳ-0119-升降台升降导轨，ⅳ-0120-导轨滑块，ⅳ-0121-导轨固定杆侧边固定板，ⅳ-0122-导轨固定杆顶部固定板，ⅳ-0123-导轨固定杆；ⅳ-0201-装料刀盘，ⅳ-0202-刀盘更换上顶旋转杆，ⅳ-0203-刀盘下料推送装置，ⅳ-0204-落料抽板连接头，ⅳ-0205-抽板电动伸缩杆，ⅳ-0206-伸缩杆固定座，ⅳ-0207-导向滑轮固定板，ⅳ-0208-导向滑轮，ⅳ-0209-固定板支撑杆，ⅳ-0210-刀盘上料箱，ⅳ-0211-刀盘推送装置底板，ⅳ-0212-上料板滚轴，ⅳ-0213-上料板，ⅳ-0214-挡块复位扭簧，ⅳ-0215-刀盘下料滑动挡块，ⅳ-0216-落料抽板；ⅳ-020201-棘轮固定座，ⅳ-020202-棘轮，ⅳ-020203-棘轮转动挡块，ⅳ-020204-刀盘上料旋转杆，ⅳ-020205-棘轮固定螺母，ⅳ-020206-棘轮转动挡块座，ⅳ-020207-上料旋转杆支撑座；ⅳ-020801-滚轮，ⅳ-020802-滚轮固定杆；ⅳ-021001-刀盘上料箱侧板，ⅳ-021002-刀盘下料推板导向槽，ⅳ-021003-上料板固定卡扣b，ⅳ-021004-刀盘上料箱固定底孔，ⅳ-021005-上料板滚轴固定凸台，ⅳ-021301-上料板滚轴安装孔，ⅳ-021302-上料板固定卡扣a，ⅳ-021303-刀盘下料滑动挡块安装孔，ⅳ-021304-扭簧安装柱。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中能实现将压制、烧结完毕的刀片经过机械手装填至刀盘中，能实现刀片自动化装填，但单次抓取一枚刀片进行装填效率较低，且成本较高；针对上述问题，本公开提出了一种刀片填装装置。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图33(b)所示，提出了一种刀片填装装置。

如图1所示的刀片填装装置，包括刀片螺旋振动上料单元ⅰ，刀片成型储存单元ⅱ，刀片装盘单元ⅲ和刀盘下料单元ⅳ。每一部分独立完成刀片装盘过程中某一功能，通过每一单元设备合理的空间位置布局，使各单元按照工作流程实现设备硬件的衔接，最终通过控制系统共同作用完成混乱状态的刀片批量安装在刀盘中。各功能单元配置有控制过程的反馈调节传感器，根据传感器实时采集信息并反馈至控制系统中，通过工业计算机软件系统对此装备硬件系统进行有效控制，防止工作过程中不良工作状态及设备故障的发生，工业控制系统可选智能芯片作为控制元器件，将各路反馈传感器与智能芯片i/o端口连接，同时芯片控制信息输出端与刀片螺旋振动上料单元ⅰ，刀片成型储存单元ⅱ，刀片装盘单元ⅲ和刀盘下料单元ⅳ硬件控制接口连接，通过智能芯片控制系统对设备各单元工作状态进行有效调控。

如图2刀片填装装置主视图所示，刀片螺旋振动上料单元ⅰ位于设备最上端，下端紧靠刀片成型储存单元ⅱ设备，刀片装盘单元ⅲ设备上部工作平面紧贴刀片成型储存单元ⅱ刀片出料口，刀盘下料单元ⅳ连接在刀片装盘单元ⅲ设备底板上，左右对称安置，满足刀片装盘过程中左右往复装填要求，有利于提高刀片填装装置的工作效率。

如图3-图4所示，对于刀片螺旋振动上料单元装置，包括刀盘上料输送带ⅰ-01，刀片螺旋振动上料盘ⅰ-02，刀片重力落料导向装置ⅰ-03。刀盘上料输送带ⅰ-01采用斜坡输送带将刀片从上料箱输送至刀片螺旋振动上料盘ⅰ-02中。

刀片振动盘采用多轨道螺旋振动上料盘，能使散乱无序的刀片按照某一位姿通过轨道进行输送。

具体实现形式为硬质合金刀片在振动盘驱动源振动作用下，从料斗中沿着螺旋轨道进行刀片的输送，通过定向排列元件使刀片沿轨道按照排列元件限定位姿进入输送轨道ⅰ-0201进行输送，在定向排列元件下端设置剔除器，此装置剔除器采用视觉监测及吹气装置对刀片的正反面进行识别并将反面排列的刀片通过吹气装置吹出轨道，保证输送至轨道出料口的刀片均为正面排布的刀片。当装盘的刀片不区分正反面时，则多轨道螺旋振动上料盘中剔除器不工作。

多轨道螺旋振动上料盘轨道末端安置有刀片重力落料导向杆ⅰ-0301，如图5(a)所示，选取合适的振动盘参数，进而控制刀片在轨道中输送速度保持适中，使刀片从输送轨道口滑落时在硬质合金刀片内接圆孔穿在导向杆上，导向杆顶端的球状设计使刀片内接圆孔更易穿进导向杆。

所述的刀片螺旋振动上料单元能实现散乱状态刀片的初步整形工作，位于装盘机设备的初始端，是装盘机装盘工作的基础工作环节。通过斜坡输送带将刀片运送至多轨道螺旋振动上料盘中，通过振动盘将刀片按照一定位姿形式输送至轨道末端，进而将刀片穿在导向杆上。

所述导向杆为弯折杆，能够使得刀片在弯折部位形成缓冲，避免相邻刀片在快速滑动状态下的碰撞损伤，在本实施例，导向杆为近s型杆件结构。

振动盘的振动在工作过程中会产生偶然的不规则振动等情况的发生，无法穿入导向杆的少量刀片会落入如图7所示的刀片回收箱ⅰ-0310内，通过刀片重上料滑槽ⅰ-031001回送至刀盘上料输送带ⅰ-01进行刀片的重新上料装填。

螺旋振动上料盘选取参数使刀片在轨道中连续输送，刀片在螺旋倾斜轨道中受力分析图如图33所示，刀片在轨道上受力：自重力、轨道反力、摩擦力、惯性力；其中摩擦力、惯性力与振动盘电磁铁的电流有关。

(1)当i＝0时，支撑弹簧复位，轨道以加速度a1向右上方运动，工件力平衡，如图33(a)所示：

ma1cosβ+mgsinα＝f＝μn

ma1sinβ+mgcosα＝n

(2)当i>0时，电磁铁吸引，轨道以加速度a1向左下方运动，工件受力平衡如图33(b)所示：

ma2cosβ-mgsinα＝f＝μn

ma2sinβ-mgcosα＝-n

当刀片沿着轨道上行，此时根据电磁铁吸合与否可得：

i＝0a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)

i＞0a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)

电磁振动供料器要实现预定的上供料，轨道向右上方运动的加速度a1和向左下方运动的加速度a2必须满足上述工件沿轨道上行时的条件式。工件沿轨道上行时的运动状态随多种条件而变。

此装置刀片为连续输送，需满足以下条件：连续滑移运动过程：

①i＝0、弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦、空间位置从a点上行到b点；

②i>0、电磁铁吸合，由于惯性、工件沿轨道由b点滑移(滑移时间≥料斗运至最下方的时间)；

③i＝0、工件停下时已滑移至c点。

如此往复，工件“随轨道上行--滑移--再随轨道上行。

此种供料方式工件具有较大的供料速度和供料率，且工件运动平稳，利于定向；适用于形状较规则、有定向要求的件料及供料速度较大的场合。通过上述分析得知，装配运行条件为电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角均较跳跃时的小。

如图5(a)所示，刀片重力落料导向杆ⅰ-0301上端及下端连接刀片储存器附近安装有两处导向杆分时固定夹具ⅰ-0302对应的两套相同的夹具对导向杆进行固定，两处导向杆采用分时固定模式进行工作，具体工作形式表现为：当装置处于非工作状态下，两套夹具均对导向杆处于夹紧工作状态。

当装置启动工作模式后，刀片从多轨道振动上料盘上料并输送至轨道端口，即工作状态处于刀片穿杆阶段时，上端导向杆夹具松开，下端夹具对导向杆进行固定，当达到设定时间后，上端夹具重新夹紧，振动盘停止刀片输送，下端夹具松开，则穿杆阶段堆积在下端夹具处的刀片失去下端夹具的止挡作用滑落至刀片储存器刀片储存孔中，刀片落料完毕，下端夹具重新夹紧，上端夹具松开，刀片振动盘重新振动，进行刀片的穿杆动作。

如图6所示，导向杆分时固定夹具ⅰ-0302的夹紧与松开通过连接的双轴气缸ⅰ-0306的伸缩与舒张动作实现，双轴气缸ⅰ-0306轴端为平板，通过螺栓与导向杆分时固定夹具ⅰ-0302固定连接，导向杆分时固定夹具底部通过内六角螺钉与夹具导向滑块ⅰ-0303连接，通过夹具导向滑块ⅰ-0303和夹具导向滑轨ⅰ-0304作用保证导向杆夹具夹持工作过程的运动稳定性，夹具导向滑轨ⅰ-0304通过内六角螺钉固定在导向装置固定架ⅰ-0311底板上，上述连接关系如图5(c)所示。刀片重力落料导向杆ⅰ-0301在夹具固定位置处开设有矩形凹槽，能保证夹具夹持时导向杆不发生圆周方向的转动及竖直方向的滑动，如图5(b)所示。

刀片导向杆上端靠近刀片输送轨道末端出料口，下端到达刀片成型储存通道末端，靠近刀片输送板但不干涉其做平面运动；刀片导向杆采取分时错位固定形式，使穿入导向杆的刀片能成功落入刀片成型储存单元刀片储存孔内。

传感器固定板ⅰ-0309通过螺钉固定在导向装置固定架ⅰ-0311底板上，刀片堆垛高度监测传感器ⅰ-0307通过传感器固定夹ⅰ-0308固定在传感器固定板ⅰ-0309上，透过刀片储存状态观测板ⅱ-05监测刀片储存器ⅱ-06中刀片储存情况，实时反馈控制系统，当储存器中刀片处于满载状态时，控制系统及时暂停振动盘刀片上料工作过程。

刀片成型储存单元ⅱ主要工作部件为刀片储存器ⅱ-06，轴测图如图11所示，侧壁设计有振动器固定凸台ⅱ-0601，通过螺钉连接刀片防卡涩振动器ⅱ-04，在刀片振动落料单元完成每次刀片落料工作后，刀片防卡涩振动器启动工作一次，保证刚进入刀片储存器的刀片在储存孔中处于平铺状态。刀片储存器ⅱ-06通过固定立柱ⅱ-02，固定连接板ⅱ-03及加强固定连接板ⅱ-07螺纹连接在固定侧板ⅱ-01上，连接关系如图8、图9、图10所示。

所述的刀片成型储存单元中刀片储存器两端为开口设计，下端紧贴的刀片运输盘上水平面封闭下端口，通过刀片运输盘的直线移动过程控制内部刀片向刀片运输盘中刀片过渡孔的装填。同时刀片储存器上端部安装可视板，通过传感器进而监测刀片储存器中刀片是否接近满载状态，以控制上一单元设备实时暂停刀片输送过程。

刀片装盘单元ⅲ主要完成将刀片成型储存单元ⅱ储存库中刀片排布至刀片运输盘ⅲ-03中，刀片运输盘ⅲ-03如图17所示，设计有比刀片形状外接圆直径尺寸略大的圆形刀片过渡孔ⅲ-0301，平面边缘处设计加工有与齿轮ⅲ-05参数匹配的齿条结构，平面一边侧板上加工有刀片运输盘定位器安装孔ⅲ-0302用以安装刀片运输盘定位器ⅲ-02。

图15，刀片运输盘ⅲ-03在刀片运输盘输送板ⅲ-01上通过刀片运输盘滑动导轨ⅲ-0101的作用下沿x轴方向进行直线往复运动，通过齿轮ⅲ-05与其接触的刀片运输盘ⅲ-03侧边刀片运输盘传送齿ⅲ-0303旋转驱动作用实现上述运动。

所述的刀片装盘单元中刀片运输盘的直线移动过程速度可控，在没有刀片过渡孔的上表面经过刀片储存器时，刀片运输盘移动速度较快，当刀片过渡孔经过刀片储存器时，速度相对较慢。

如图12、图13所示，刀片运输盘输送板ⅲ-01上在前、中、后位置处左右对称设计有斜齿轮，保证刀片运输盘ⅲ-03在移动过程中始终有驱动齿轮提供驱动力，并且前、中、后三对齿轮组中始终保持一组动力源参与刀片运输盘ⅲ-03输送过程，即当刀片运输盘处于前端工作位置时，前端齿轮组及其驱动组件工作，随着位置变化，控制系统切换工作的驱动齿轮，依次更换为中、后段齿轮组接替工作，具体更换时间点由刀片运输盘定位传感器ⅱ-08监测的刀片输送盘位置信息输送至控制系统决策后进而控制。

驱动齿轮组中采用斜齿轮作为传动齿轮，通过传动键ⅲ-07在从动皮带轮ⅲ-08上进行周向固定，上端通过齿轮固定套ⅲ-04将斜齿轮与皮带轮旋转驱动轴固定连接，同时保证了斜齿轮的轴向固定作用。皮带轮旋转驱动轴上、下端轴肩处安装有带轮轴上端轴承ⅲ-06和带轮轴下端轴承ⅲ-09，采用推力轴承，轴承另一端安装在带轮固定座ⅲ-10上，带轮固定座通过螺钉连接在刀片运输盘输送板ⅲ-01上，具体部件装配关系如图14所示。

从动皮带轮ⅲ-08通过传动带ⅲ-11与主动皮带轮ⅲ-13带连接，通过带轮驱动电机ⅲ-12带动主动皮带轮旋转，通过皮带传动作用进而带动从动皮带轮旋转，进而带动固定连接在皮带轮旋转轴上斜齿轮旋转，进而带动刀片运输盘ⅲ-03实现直线移动。

主动皮带轮与其旋转轴为一体设计，上端轴肩处安装主动皮带轮轴承ⅲ-16，采用深沟球轴承，轴承上端外圈顶在轴承安装座ⅲ-17凸台处，轴承安装座通过内六角螺钉固定在输送板上，如图16(d)所示，主动轮旋转轴下端通过联轴器ⅲ-14与带轮驱动电机ⅲ-12连接，电机通过凸边孔螺钉固定在电机固定套ⅲ-15上，如图16(a)所示，电机固定套固定在输送板上。如图16(a)所示，主动皮带轮连接两根皮带，同时带动两侧从动皮带轮转动，此种布置方式能保证齿轮组一对齿轮传动力一致，使传动稳定性较好，同时此种布置方式下能两根皮带同向转动，满足输送要求。

如图12、图19所示，刀片运输盘ⅲ-03在直线移动过程中，刀片运输盘ⅲ-03上表面始终与ⅱ-06刀片储存器下端面高度方向上存在一定间隙，间隙高度远小于一枚刀片厚度，当y轴方向一列刀片过渡孔ⅲ-0301中心线移动至与刀片储存器ⅱ-06中刀片储存孔ⅱ-0602中心线重合时，刀片会在重力、移动过程中落料孔侧壁摩擦力及刀片孔的周边约束作用下装填至一列刀片过渡孔ⅲ-0301，随着直线移动过程，使刀片过渡孔中充满刀片，充满刀片的刀片过渡孔在刀片运输盘ⅲ-03直线移动过程，到达刀盘下料单元ⅳ指定落料位置后，输送板停止移动，刀盘推送装置ⅳ-02中落料抽板ⅳ-0216抽出，与刀片运输盘输送板ⅲ-01脱离，刀片过渡孔ⅲ-0301中刀片失去抽板上表面的支撑，从圆形刀片过渡孔中掉落至下端就近放置的空刀盘矩形刀槽中，矩形刀槽最短边尺寸大于圆形刀片过渡孔直径尺寸，故下落过程中，由于抽板厚度很薄且抽取速度较快，刀片会在惯性力作用下准确落进刀盘中矩形刀槽中，刀盘轴测图如图30所示。

以带内接圆孔的三角形刀片为例，重力下落过程中各种过渡孔及最终刀盘矩形槽尺寸关系图如图31所示，d1为刀片导向杆直径尺寸，d2为刀片内接圆孔直径尺寸，d3为刀片圆形过渡孔直径尺寸，l1为刀盘矩形刀槽最短边长度。

刀片运输盘ⅲ-03是否到达落料位置由传感器监测，每一组刀片过渡孔中轴线位置的刀片输送盘侧板上安装有刀片运输盘定位器ⅲ-02，当刀片运输盘定位传感器ⅱ-08与刀片运输盘定位器ⅲ-02处于同一轴线位置时，刀片运输盘ⅲ-03停止移动，刀盘下料单元ⅳ相关装置开始工作，完成刀片装盘工作。

刀盘下料单元ⅳ主要由刀盘顶升装置ⅳ-01和刀盘推送装置ⅳ-02两部分构成。当完成刀盘中刀片装填后，装填刀盘推送装置ⅳ-02将满载刀盘从刀片装填工位推出，刀盘顶升装置ⅳ-01将储存库中空载刀盘顶升推送到刀片装填工位，等待下一次供料装填。

储存库中空载刀盘采用立体储存形式，在每次空载刀盘上料过程中，顶部刀盘装填区没有刀盘，在刀盘顶升装置ⅳ-01竖直顶升作用下，能将储存库中一个刀盘上料至工作区。刀盘顶升装置ⅳ-01升降作用主要通过滚珠丝杠直线移动原理实现，采用滚珠丝杠可以实现传动的高速进给和微进给，适用于本装置中刀盘顶升过程的微进给，同时在传动过程中轴向刚度高，精度高，同时具有传动的可逆性，并且摩擦损失小，传动效率高，节省能源。装置轴测图如图20所示，装配部件爆炸图如图21所示，去除导轨固定杆顶部固定板ⅳ-0122的主视图如图22(a)所示。

升降丝杠ⅳ-0107穿过升降底板ⅳ-0117中心孔，中心孔高度位置处丝杠部分为光轴并设计有轴肩，一级轴肩处安装丝杠远轴端轴承ⅳ-0110，二级轴肩处安装有丝杠近轴端轴承ⅳ-0113，并通过轴向定位环ⅳ-0111和轴承安装套环ⅳ-0114进行轴承固定，轴向定位环通过螺钉固定在丝杠光轴上，轴承安装套环通过螺钉固定在升降底板ⅳ-0117上，装配关系如图22(d)所示。丝杠最低端通过升降电机联轴节ⅳ-0112与升降丝杠驱动电机ⅳ-0115连接在一块，电机通过升降丝杠驱动电机固定套ⅳ-0116固定在升降底板上。丝杠顶端轴肩处安装丝杠上端轴承ⅳ-0106，轴承固定在丝杠轴向固定板ⅳ-0118轴承安装孔内，如图22(d)所示，丝杠轴向固定板ⅳ-0118通过螺钉固定安装在升降底板上。丝杠旋转带动滚珠丝杠螺母ⅳ-0109直线移动，进而转换成竖直升降运动。滚珠丝杠螺母螺钉固定连接丝杠螺母连接块ⅳ-0108，连接块通过升降台固定板ⅳ-0102与升降台ⅳ-0105固定连接，进而滚珠丝杠螺母的竖直移动带动升降台ⅳ-0105完成升降移动，升降台顶端通过刀盘顶升架连接头ⅳ-0104连接刀盘顶升架ⅳ-0103。为了减少升降台对丝杠作用力，丝杠螺母连接块ⅳ-0108通过滑块连接杆ⅳ-0101固定连接在导轨滑块ⅳ-0120上，通过导轨滑块增加了装置整体刚度，减少丝杠的受力，避免装置发生倾斜。

通过建立滚珠丝杠结构系统动力学模型，进而分析滚珠丝杠进给系统的动力学特性，揭示不同部件间力与运动的数学关系，以图22(a)滚珠丝杠系统为研究对象，通过物理模型的抽象及物理模型本身建立系统动力学模型，如图32所示，该模型综合考虑了三个运动自由度，包括滚珠丝杠的转动自由度，滚珠丝杠的轴向移动自由度，工作台的轴向移动自由度：模型考虑的部件刚度包括联轴器的扭转刚度，滚珠丝杠的扭转刚度，滚珠丝杠的轴向拉伸刚度，支撑轴承的轴向刚度，螺母的轴向刚度；模型考虑的摩擦阻尼包括滑块与导轨间轴向摩擦力，支撑轴承轴向摩擦力矩，丝杠螺母摩擦力矩，支撑轴承轴向粘滞阻尼；根据力传递分析结果，滚珠丝杠与螺母之间的相互作用力可抽象为轴向力f和切向扭矩tn。

系统动力学方程可表示为：

其中，jb为滚珠丝杠转动惯量，mb滚珠丝杠质量，mt为工作台质量，θm为电机角位移，θb为滚珠丝杠角位移，xb为滚珠丝杠轴向位移，xt为工作台轴向位移，kg为联轴器和滚珠丝杠的等效扭转刚度，keq(x)为滚珠丝杠和支撑轴承的等效轴向刚度，x为丝杠的有效工作段刚度，tfn为支撑轴承的螺母的轴向摩擦力矩之和，fd为工作台受到的外载荷，fft为滑块和导轨间的轴向摩擦力，ffb为轴承的轴向粘滞阻尼力；其中，ffb值为bbxb，bb为支撑轴承轴向粘滞阻尼系数。通过上述滚珠丝杠系统动力学模型结合刀盘下料单元中最大承载刀盘的重量及滚珠丝杠工作台质量进行计算，选型滚珠丝杠型号及动力输出扭矩电机系统部件。

刀盘推送装置ⅳ-02轴测图如图23所示，装配部件爆炸图如图24所示，通过控制落料抽板ⅳ-0216完成刀片向刀盘的落料装填，装填完毕的刀盘由刀盘下料推送装置ⅳ-0203将其推出，通过刀盘下料承接板ⅱ-09滑落至输送带上，输送至指定存放位置。刀盘下料推送装置通过电机带动转盘旋转，转盘上设计有凸台，连接有曲柄，曲柄另一端铰连接推板，电机旋转带动曲柄摆动，进而带动推板在刀盘下料推板导向槽ⅳ-021002作用下实现直线移动，撞击满载刀盘受力顺势顶开刀盘下料滑动挡块ⅳ-0215，同时推板恢复至初始位置。

滑动挡块ⅳ-0215可沿旋转轴旋转，当刀盘下料时，挡块沿旋转轴旋转至90度后，刀盘推出后，在挡块复位扭簧ⅳ-0214作用下自行恢复至初始位置，如图25(b)所示。刀盘推板与刀片装载工作区刀盘处于同一高度位置，刀片装载工作区刀盘两端由刀盘更换上顶旋转杆ⅳ-0202支撑，刀盘更换上顶旋转杆上端为待装填刀盘刀盘，下端为由如图28所示的刀盘上料箱ⅳ-0210和如图29所示的上料板ⅳ-0213围成的空载刀盘上料储存库，放置按高度方向排布的空载刀盘，在刀盘顶升装置ⅳ-01作用下进行刀盘的上料，上料板与刀盘上料箱通过卡扣连接，当其中的刀盘全部装填完毕后，打开上料板ⅳ-0213添加刀盘。

刀盘更换上顶旋转杆ⅳ-0202装配部件爆炸图如图26所示，刀盘上料旋转杆ⅳ-020204设计有为阶梯状，端面处设计有轴孔，两端通过棘轮固定螺母ⅳ-020205固定安装有棘轮ⅳ-020202，棘轮与旋转轴为一体设计，棘轮另一轴端安装在棘轮固定座ⅳ-020201，可绕中轴线旋转，棘轮下端安装设计有棘轮转动挡块ⅳ-020203，棘轮转动挡块安装在棘轮转动挡块座ⅳ-020206上；

通过上述棘轮组件作用可实现如下功能：使刀盘更换上顶旋转杆只能沿旋转轴实现单方向旋转，故刀盘更换上顶旋转杆上方放置有待装料刀盘时，由于棘轮作用，在刀盘的重力作用下也不会发生刀盘更换上顶旋转杆的旋转运动，对刀盘进行有效的支撑，当工作区刀盘刀片装载完毕，被推杆推出后，刀盘顶升装置ⅳ-01工作，推动堆积的刀盘整体向上移动，则刀盘更换上顶旋转杆下端紧靠的刀盘a会上升，使刀盘更换上顶旋转杆底板受力沿着旋转轴旋转，刀盘a继续上升，当刀盘上表面接触落料抽板ⅳ-0216后，停止顶升作用，刀盘顶升装置ⅳ-01下降一个刀盘厚度高度h0，刀盘更换上顶旋转杆在刀盘重力和上料旋转杆支撑座ⅳ-020207弹簧阻力作用下恢复至初始位置，刀盘更换上顶旋转杆中间位置安装有上料旋转杆支撑座ⅳ-020207，支撑座内部有阻尼弹簧，旋转杆非上料状态下起支撑作用，当刀盘上料旋转杆旋转时，旋转杆旋转过程中外侧下压，此时上料旋转杆支撑座弹簧收缩以释放旋转杆旋转所需的空间。

落料抽板ⅳ-0216由抽板电动伸缩杆ⅳ-0205带动作用下实现抽板在刀片运输盘输送板ⅲ-01落料缺口的封闭与打开工作，当刀片过渡孔ⅲ-0301中刀片处于工作位置时，控制系统给发送指令，落料抽板ⅳ-0216在抽板电动伸缩杆ⅳ-0205伸缩带动作用下，快速向内侧抽出，刀片过渡孔ⅲ-0301中刀片失去支撑，掉落至刀盘中刀槽中，落料抽板ⅳ-0216厚度越小且抽出速度越快，刀片重力落料过程中沿竖直轴线上发生的横向偏移量越小，反之，抽板抽取速度过慢，使刀片在失去抽板的支撑过程越缓慢，有可能会发生刀片发生倾斜翻转，故抽板设计有滑槽，在抽取过程中，在导向滑轮ⅳ-0208作用下，能实现快速抽出且抽板不会发生偏斜，导向滑轮ⅳ-0208如图27所示，通过螺钉连接在导向滑轮固定板ⅳ-0207上，导向滑轮固定板底板面通过固定板支撑杆ⅳ-0209固定支承在刀盘推送装置底板ⅳ-0211上。装盘机各工作单元与刀片直接接触部件均采用非金属材料，硬度较低，在刀片装填过程中不会划伤刀片表面。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图33(b)所示，提出了一种利用实施例1中刀片填装装置的工作方法。

刀片填装装置设备的具体工作及控制过程如下：设备工作前进行初始化设置后，刀片螺旋振动上料单元ⅰ刀盘上料输送带ⅰ-01将刀片从上料箱内运送至刀片螺旋振动上料盘ⅰ-02中，在振动盘振动作用下将刀片从料盘内运送至输送轨道中，刀片输送轨道分流端分出与装置中刀片导向杆数量相当的刀片输送轨道，且分流端安装有定位挡块，平放位姿的刀片运送到分流端能通过定位挡块下端的出料口进入输送轨道，其他位姿的刀片会在定位挡块作用下掉落至下端上料盘中进行刀片的重新上料。刀片在振动作用下从输送轨道末端滑出轨道，通过刀片内接圆孔穿入导向杆中，未穿入的刀片则在刀片收集箱作用下送至刀盘上料输送带ⅰ-01内进行刀片的重新上料。穿入导向杆的刀片配合上、下端导向杆固定夹分时夹紧作用输送至刀片储存器ⅱ-06中。刀片储存器ⅱ-06中下端出料口紧贴刀片运输盘ⅲ-03，刀片运输盘ⅲ-03进行左右直线往复移动，左移及右移各为一个独立的工作过程，刀片运输盘ⅲ-03中刀片过渡孔ⅲ-0301平移经过刀片储存器ⅱ-06后填满刀片，平移至落料抽板ⅳ-0216指定位置后，经过抽板的快速抽出过程，刀片失去支撑掉落至抽板下部紧挨的刀盘中，当刀片运输盘ⅲ-03左移至最后一组刀片过渡孔ⅲ-0301中刀片完成掉落工作后，刀片运输盘在驱动装置反向带动作用下开始向右平移，进行刀片储存器ⅱ-06右侧的刀盘下料单元ⅳ的刀片装料工作。设备中各部分驱动电机与同一电机控制器连接控制，电机驱动器与智能芯片软件控制系统建立连接，通过控制系统给电机控制器发送控制指令，进而控制电机驱动的运动部件的工作顺序满足刀片装填工作过程的要求。

具体的，结合附图1-图33(b)，刀片重力落料装盘机的刀片装盘方法，具体包括以下步骤：

步骤一：刀片螺旋振动上料单元启动，刀片从斜坡输送带上料箱运送至多轨道螺旋振动盘内并通过振动盘出料口的定位块使刀片大平面贴近输送轨道并在轨道滑槽约束作用下输送至末端出料口；

步骤二：设置合理的振动盘振动输送参数，上端导向杆固定夹松开，使滑出末端输料口的刀片内接圆孔在下落过程中穿入导向杆内，刀片落料一段时间后，振动盘停止振动输送，上端导向杆固定夹再次夹紧，下端导向杆固定夹松开，使上述堆积穿在导向杆上的刀片在导向杆的作用下进入下一单元刀片储存孔内。下端导向杆固定夹再次夹紧，上端导向杆固定夹松开，振动盘继续振动上料，进行导向杆的刀片落料。

步骤三：重复步骤一和步骤二的过程，使刀片储存器竖直通道内始终保持足够数量的待装填刀片，此过程中上、下端导向杆固定夹分时工作，保证导向杆始终固定至工作位置；

步骤四：如步骤三所述，刀片储存器中有足够数量的待装填刀片后，刀片装盘单元开始工作，刀片输送盘开始做直线运动，平移经过刀片储存器完成刀片过渡孔的刀片装填；

步骤五：刀片输送盘继续向工作方向移动，到达刀片指定落料位置，刀片输送板停止移动，抽板抽出，刀片失去支撑分别落料至刀盘中矩形槽内完成刀片装填，落料抽板复位。

步骤六：推板将刀片装填完毕的刀盘推送到输送带上进行刀盘的下料，刀盘顶升装置将空载刀盘顶升至刀片落料区。

步骤七：刀片输送盘继续移动，重复步骤五和步骤六，当刀片输送盘单程移动完毕后，驱动装置带动其反向移动，对刀片储存器另一侧刀盘进行刀片的装填。不断重复两个方向的运动，实现左、右刀盘下料单元刀盘的刀片装填。

上述步骤一、二与步骤三到步骤七并行工作。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。