CN104401708B - 料箱旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种料箱旋转装置，包括：底座、旋转体、楔形凸轮、弹性件和锁紧装置。旋转体包括旋转支撑件和工作平台，旋转支撑件转动安装在底座上，工作平台安装在旋转支撑件上，工作平台上放置至少两个料箱。楔形凸轮的凸轮轮廓线包括接近段和离去段，接近段的倾斜度小于离去段，接近段与离去段在顶点相交。弹性件包括安装基座、弹簧和端部件，弹簧的一端连接到安装基座，另一端连接到端部件，弹性件的端部件与楔形凸轮的轮廓线接触。锁紧装置安装在底座上，与旋转体配合，锁紧装置锁紧，旋转体不转动，锁紧装置松开，旋转体转动。楔形凸轮和弹性件的其中之一安装在旋转体上，另一个安装在底座上。

Description

料箱旋转装置

技术领域

本发明涉及汽车制造流水线，更具体地说，涉及汽车制造流水线上用户放置物料的辅助装置。

背景技术

在汽车制造流水线上，物料是一个必不可少的环节。通常在汽车制造流水线上，都会在每一个工位旁边放置料箱，在料箱中放置该流水线上该工位所需要的物料。由于流水线是连续作业，因此在料箱中的物料用完之后，需要花时间去更换料箱，更换料箱的时间会影响流水线的工作效率。如果不能及时更换，则会对流水线的工作造成影响。

为了提高流水线的工作效率，通常会在流水线的每一个工位旁边放置两个料箱，两个料箱中盛放同一种物料。先使用其中一个料箱中的物料，在用完之后，继续使用另一个料箱中的物料，并且同时更换空的料箱。更换空的料箱的工作通常会由送料人员负责。

在双料箱的情况下，双料箱通常有两种布置方式：如图1A所示的平行布置方式和如图1B所示的垂直布置方式。参考图1A，水平布置方式即沿平行流水线102的方向布置两个料箱104a和104b，两个料箱104a和104b盛放同一种物料。在使用时，尽量先使用其中一个料箱，比如104a中的物料。当料箱104a中的物料用完时，继续使用另一料箱104b供料，对于流水线操作员来说，可以不间断地连续操作，减少等料时间。在使用料箱104b中的物料时，由送料人员对料箱104a进行更换或者补充物料。采用平行布置的方案，缺陷是占地面积较大，占用了流水线边较多的空间，在相隔较近的工位之间，平行布置显得空间不足。同时，流水线操作员需要行走较长的距离才能取到料，略显不便。参考图1B，垂直布置方式即两个料箱104a和104b沿垂直于流水线102的方向布置。采用垂直布置方式，一方面节省了占地面积，另一方面流水线操作员去料的距离可以大大缩短，但同时给送料人员的送料带来了不便，尤其是位置较为靠近流水线102的料箱104a的更换或者补料都显得很不方便。

发明内容

本发明旨在提出一种既节省占地面积，又能够方便地取料补料的料箱放置装置。

根据本发明的一实施例，提出一种料箱旋转装置，包括：底座、旋转体、楔形凸轮、弹性件和锁紧装置。旋转体包括旋转支撑件和工作平台，旋转支撑件转动安装在底座上，工作平台安装在旋转支撑件上，工作平台上放置至少两个料箱。楔形凸轮的凸轮轮廓线包括接近段和离去段，接近段的倾斜度小于离去段，接近段与离去段在顶点相交。弹性件包括安装基座、弹簧和端部件，弹簧的一端连接到安装基座，另一端连接到端部件，弹性件的端部件与楔形凸轮的轮廓线接触。锁紧装置安装在底座上，与旋转体配合，锁紧装置锁紧，旋转体不转动，锁紧装置松开，旋转体转动。楔形凸轮和弹性件的其中之一安装在旋转体上，另一个安装在底座上。

在一个实施例中，旋转体的旋转轴为倾斜设置。旋转体及放置在旋转体上的至少两个料箱的重心使得所述旋转体沿旋转轴旋转。端部件沿接近段向顶点接近的过程中，弹簧压缩储能，端部件沿离去段离开顶点的过程中，弹簧释能；其中锁紧装置锁紧时，弹性件的端部位于楔形凸轮的顶点。

在一个实施例中，倾斜的旋转体上放置两个料箱，处于较高位置的料箱以及其中物料的重量与处于较低位置的料箱以及其中物料的重量不相等。

在一个实施例中，弹性件的端部件为滚轮，滚轮在楔形凸轮的轮廓线上滚动。

在一个实施例中，楔形凸轮为两个，相隔180°布置。弹性件为两个，相隔180°布置。锁紧装置为两个，相隔180°布置。锁紧装置为锁紧块，旋转支撑件上在相隔180°的位置设有两个凹槽。旋转体旋转至凹槽与锁紧块对准时，锁紧块滑入凹槽中锁紧。锁紧块在外力作用下退出凹槽松开。

在一个实施例中，两个料箱中第一料箱为空、第二料箱为满，第二料箱以及其中物料的重量大于第一料箱以及其中物料的重量。松开锁紧装置，滚轮紧贴楔形凸轮的轮廓线由顶点沿离去段滚动，弹簧释能，弹簧通过凸轮对旋转体施加弹力辅助旋转体旋转。第一料箱和第二料箱的重力使得旋转体沿倾斜的旋转轴旋转。旋转体转过接近180°后，楔形凸轮的接近段与滚轮接触，滚轮沿接近段逐步靠近轮廓线的顶点，弹簧被压缩储能，旋转体的转速在弹力作用下减慢。旋转体转过180°，锁紧装置重新锁紧旋转体，旋转体停止转动，滚轮位于轮廓线的顶点，第一料箱和第二料箱互换位置。

在一个实施例中，楔形凸轮安装在旋转支撑件上并与底座平行。弹性件安装在支架上，支架固定在底座上。

在一个实施例中，楔形凸轮安装在支架上，支架固定在底座上。弹性件安装在旋转支撑件上并与底座平行。

在一个实施例中，楔形凸轮安装在工作平台的下表面并与底座垂直。弹性件安装在底座上。

在一个实施例中，楔形凸轮安装在底座上并与底座垂直。弹性件安装在工作平台的下表面。

本发明的料箱旋转装置整体上采用垂直布置，占地面积较小。利用料箱自身重力驱动旋转体旋转，通过楔形凸轮和弹性件的配合实现调速功能，在旋转初期加速，旋转末期减速，使得旋转过程更加平稳。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1A揭示了现有技术中双料箱的平行布置方式的示意图。

图1B揭示了现有技术中双料箱的垂直布置方式的示意图。

图2揭示了采用本发明的一实施例的料箱旋转装置的双料箱布置方式的示意图。

图3揭示了根据本发明的一实施例的料箱旋转装置的结构图。

图4A和图4B揭示了根据本发明的一实施例的料箱旋转装置中旋转体、楔形凸轮和弹性件的受力情况示意图。

图5揭示了根据本发明的另一实施例的料箱旋转装置的结构图。

图6揭示了根据本发明的又一实施例的料箱旋转装置的结构图。

图7揭示了根据本发明的又一实施例的料箱旋转装置的结构图。

图8揭示了根据本发明的一实施例的料箱旋转装置的倾斜布置的示意图。

图9揭示了图8所示的倾斜布置的料箱旋转装置的旋转轴和对称轴在水平面上的投影情况示意图。

具体实施方式

本发明的多个实施例将结合两个料箱的情况进行说明，这两个料箱中的一个为“空”，另一个为“满”。需要说明的是，此处的“空”和“满”是相对概念，“空”表示料箱中的物料需要补充，“满”表示料箱中的物料充足，不需要补充。通常，“满”的料箱中的物料多于“空”的料箱中的物料。即，“满”的料箱中以及其中的物料的总重量大于“空”的料箱中以及其中的物料的总重量。同样需要说明的是，虽然此处的多个实施例是结合两个料箱的情况进行说明，在实际应用中，本领域的技术人员能够根据本发明的原理布置更多数量的料箱。

首先参考图2，图2揭示了采用本发明的一实施例的料箱旋转装置的双料箱布置方式的示意图。两个料箱104a和104b被放置在料箱旋转装置300上，料箱旋转装置300沿流水线102布置。两个料箱104a和104b的布置是类似图1B所示的垂直布置方案，因此具有占地面积小的优势。料箱旋转装置300能够旋转，使得“满”的料箱始终处于靠近流水线的位置、“空”的料箱始终处于远离流水线的位置。这样，流水线操作员始终在最近的位置取料，比传统的垂直布置方案更加便利。而补料人员始终在远离流水线的位置对“空”料箱进行补料，补料人员不需要接近流水线的位置，因此避免了图1B所示的传统垂直布置方案中补料困难的缺陷。

参考图3、图4A和图4B所示，揭示了根据本发明的一实施例的料箱旋转装置及其受力情况。其中图3揭示了料箱旋转装置的结构图。图4A和图4B揭示了料箱旋转装置中旋转体、楔形凸轮和弹性件的受力情况示意图。如图所示，该料箱旋转装置300包括：底座301、旋转体、楔形凸轮306(参考图4A和图4B)、弹性件304和锁紧装置305。

旋转体包括旋转支撑件302和工作平台303，旋转支撑件302转动安装在底座301上，工作平台303安装在旋转支撑件上。工作平台303上放置两个料箱，即前述的料箱104a和104b。

楔形凸轮306(参考图4A和图4B)的凸轮轮廓线包括接近段和离去段。接近段的倾斜度小于离去段，接近段与离去段在顶点相交。如图所示，接近段306a具有较为平缓的坡度和较长的长度，其倾角大致为α。接近段306a从楔形凸轮的底边的一侧起始，终止于顶点P。离去段306b具有较为陡峭的坡度和较短的长度，其倾角大致为β。离去段306b从顶点P开始，终止于楔形凸轮的底边的另一侧。

弹性件304包括安装基座307、弹簧308和端部件309。弹簧308的一端连接到安装基座308，另一端连接到端部件309。在图示的实施例中，弹性件304的端部件为滚轮，滚轮309在楔形凸轮306的轮廓线上滚动。

锁紧装置305安装在底座上，与旋转体配合，锁紧装置锁紧，旋转体不能相对于底座转动，锁紧装置松开，旋转体能转动。

楔形凸轮306和弹性件的其中之一安装在旋转体上，另一个安装在底座301上。图3、图4A和图4B所示的实施例中，楔形凸轮306安装在旋转支撑件302上并与底座301平行，楔形凸轮306安装在旋转支撑件302的外圆周上，因此楔形凸轮306的底边是圆弧形。楔形凸轮306与底座301平行是指楔形凸轮306的轮廓线是在平行于底座301的方向上起伏变化。弹性件304安装在支架310上并与底座301平行，支架310固定在底座301上。弹性件304与底座301平行是指弹簧308以平行于底座301的方式安装，滚轮309也以平行于底座301的方式安装。如图所示，弹性件的端部件309(滚轮)与楔形凸轮306的轮廓线始终接触。需要说明的是，滚轮309一般会与楔形凸轮平行，因为滚轮309需要沿楔形凸轮的轮廓线滚动，在该实施例中，滚轮309与楔形凸轮都平行于底座301。弹簧308不一定需要与底座301平行，弹簧308可以与底座301呈0°～90°之间的任意角度。当然，倾斜布置弹簧308会使得作用在滚轮上的弹性力收到影响，为了获得更大的弹性力，一般会将弹簧308也布置成与楔形凸轮平行的方式。当然在安装空间受限的情况下，可以选择倾斜安装弹簧。当滚轮309沿接近段306a由楔形凸轮的底部向顶点P接近的过程中，旋转体处于旋转状态，弹簧308被压缩储能。参考图4A所揭示的受力情况图，滚轮309与楔形凸轮306的接近段306a接触时，由于弹簧308被压缩，其弹力产生两个方向的分力：Fsinα和Fcosα。Fsinα大致上是沿着楔形凸轮306的切线方向，因此该力的作用是使得旋转体的转动速度降低，Fcosα大致上是沿着楔形凸轮306的法线方向，因此该力的作用是压缩弹簧308。当滚轮309沿着接近段306a逐步靠近顶点P时，弹簧308被逐步压缩，弹簧的弹力逐步增大，最终会使得旋转体的转速得到实质性地降低。在端部件309(滚轮)沿离去段306b离开顶点P的过程中，弹簧308释能，并且滚轮309与楔形凸轮306的轮廓线也始终接触。参考图4B所揭示的受力情况图，滚轮309与楔形凸轮306的离去段306b接触时，弹簧308放松释能，其弹力同样产生两个方向的分力：Fsinβ和Fcosβ。Fsinβ大致上是沿着楔形凸轮306的切线方向，因此该力的作用是使得旋转体的加速转动。由于β是一个较大的倾角，因此Fsinβ较大。滚轮309沿离去段306b滚动时，旋转体处于由静止状态开始加速旋转的过程，弹力的分量Fsinβ正好起到加速的作用。

料箱旋转装置300旋转的目的是为了使得两个料箱104a和104b互换位置，因此，每一次旋转，料箱旋转装置300的转动角度为180°。于是，在一个实施例中，楔形凸轮306为两个，相隔180°布置。弹性件304为两个，相隔180°布置。锁紧装置305也为两个，相隔180°布置。

锁紧装置305为锁紧块，旋转支撑件302上在相隔180°的位置开有两个凹槽。每一个凹槽对应一个锁紧块。旋转体旋转至凹槽与锁紧块对准时，锁紧块滑入凹槽中锁紧。此时旋转体被锁紧块锁紧，不能转动。锁紧块305在外力作用下退出凹槽，锁紧块305松开，旋转体能转动。锁紧装置305每次锁紧旋转体时，弹性件304的端部(滚轮309)正好位于楔形凸轮306的轮廓线的顶点P，以使得松开锁紧装置305时，弹性件304能够利用其弹力辅助旋转体由静止状态启动旋转。

下面详细描述料箱旋转装置300的工作过程。

两个料箱中第一料箱104a为“空”、第二料箱104b为“满”。需要将第一料箱104a和第二料箱104b的位置互换，即需要使得料箱旋转装置300旋转180°。

松开锁紧装置305，滚轮309紧贴楔形凸轮306的轮廓线由顶点P沿离去段306b滚动，弹簧308释能，弹簧通过楔形凸轮306对旋转体施加弹力辅助旋转体旋转，起到由静止状态加速的作用。

在滚轮309与楔形凸轮306的轮廓面脱离后，旋转体会依靠惯性继续旋转。在一个实施例中，该料箱旋转装置300整体被倾斜布置，以使得旋转体能够依靠第一料箱和第二料箱的重力继续维持旋转体沿旋转轴旋转，关于料箱旋转装置300的倾斜布置后面会详细描述。

由于楔形凸轮、弹性件和锁紧装置都是以180°的间隔成对布置，因此在旋转体转过接近180°后，楔形凸轮会再次与(另一个)弹性件接触。此时滚轮309是与楔形凸轮306的接近段306a接触，滚轮沿接近段306a逐步靠近轮廓线的顶点P，弹簧308被压缩储能。随着弹簧308不断被压缩，其产生的弹力越来越大，弹力通过楔形凸轮作用在旋转体上，旋转体的转速在弹力作用下逐步减慢。

当旋转体转过180°，(另一个)锁紧装置305重新锁紧旋转体，旋转体停止转动，滚轮309重新位于楔形凸轮306轮廓线的顶点上，弹簧被压缩储能，准备下一次的转动。

此时，第一料箱104a和第二料箱104b互换位置。在实际操作中，“空”的料箱由靠近流水线的位置转到远离流水线的位置，而“满”的料箱由远离流水线的位置转到靠近流水线的位置。补料人员可以在远离流水线的位置对“空”的料箱进行补料或者更换，而流水线操作员则只需要始终站在靠近流水线的位置就能从“满”的料箱中获得物料。

除了图3所示的楔形凸轮和弹性件的布置方案之外，还有其他的楔形凸轮与弹性件的布置方案。

比如，图5揭示了根据本发明的另一实施例的料箱旋转装置的结构图。在图5所示的实施例中，楔形凸轮安装在支架310上并与底座301平行。楔形凸轮在图5中未明显示出，但本领域的技术人员能够明确地了解楔形凸轮的存在。支架310固定在底座301上。弹性件304安装在旋转支撑件302上并与底座301平行。“平行”的含义与图3所示的实施例中“平行”的含义一致。需要说明的是，弹性件304中的滚轮309一般会与底座301平行，而弹簧308不一定需要与底座301平行，弹簧308可以与底座301呈0°～90°之间的任意角度。

图6揭示了根据本发明的又一实施例的料箱旋转装置的结构图。在图6所示的实施例中，楔形凸轮安装在工作平台的下表面并与底座301垂直，楔形凸轮在图6中未明显示出，但本领域的技术人员能够明确地了解楔形凸轮的存在。弹性件304安装在底座301上并与底座301垂直。此处，楔形凸轮与底座301垂直是指楔形凸轮306的轮廓线是在垂直于底座301的方向上起伏变化。弹性件304与底座301垂直是指弹簧308以垂直于底座301的方式安装，滚轮309也以垂直于底座301的方式安装。同样需要说明的是，弹性件304中的滚轮309一般会与底座301垂直，而弹簧308不一定需要与底座301垂直，弹簧308可以与底座301呈0°～90°之间的任意角度。

图7揭示了根据本发明的又一实施例的料箱旋转装置的结构图。在图7所示的实施例中，楔形凸轮安装在底座上并与底座垂直。弹性件安装在工作平台的下表面并与底座垂直。楔形凸轮在图7中未明显示出，但本领域的技术人员能够明确地了解楔形凸轮的存在。该实施例中“垂直”的含义与图6所示的实施例一致。需要说明的是，弹性件304中的滚轮309一般会与底座301垂直，而弹簧308不一定需要与底座301垂直，弹簧308可以与底座301呈0°～90°之间的任意角度。

考虑到料箱旋转装置300每次需要旋转180°，仅仅依靠弹簧弹力在初期的推动可能无法使得料箱旋转装置300有足够的动力旋转180°。因此在一个实施例中，旋转体的旋转轴为倾斜设置。图8揭示了根据本发明的一实施例的料箱旋转装置的倾斜布置的示意图。参考图8所示，整个的料箱旋转装置300呈倾斜状态，旋转体的转轴Z1与竖直轴线Z偏离且呈一角度。当需要料箱旋转装置300旋转时，其中的一个料箱为“空”，另一个料箱为“满”，在倾斜设置的情况下，旋转体及放置在旋转体上的两个料箱(一空一满的情况)的重心是偏离的，于是借助于旋转体及放置在旋转体上的两个料箱的重力，能够使得旋转体沿倾斜的旋转轴旋转。

图9揭示了图8所示的倾斜布置的料箱旋转装置的旋转轴和对称轴在水平面上的投影情况示意图。其中Z1是转轴在水平面上的投影，Z2是料箱旋转装置300的纵向对称轴。

本发明的料箱旋转装置整体上采用垂直布置，占地面积较小。利用料箱自身重力驱动旋转体旋转，通过楔形凸轮和弹性件的配合实现调速功能，在旋转初期加速，旋转末期减速，使得旋转过程更加平稳。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种料箱旋转装置，其特征在于，包括：

底座；

旋转体，旋转体包括旋转支撑件和工作平台，旋转支撑件转动安装在底座上，工作平台安装在旋转支撑件上，工作平台上放置至少两个料箱；

楔形凸轮，楔形凸轮的凸轮轮廓线包括接近段和离去段，接近段的倾斜度小于离去段，接近段与离去段在顶点相交；

弹性件，包括安装基座、弹簧和端部件，弹簧的一端连接到安装基座，另一端连接到端部件，弹性件的端部件与楔形凸轮的轮廓线接触；

锁紧装置，安装在底座上，与旋转体配合，锁紧装置锁紧，旋转体不转动，锁紧装置松开，旋转体转动；

其中所述楔形凸轮和弹性件的其中之一安装在旋转体上，另一个安装在底座上。

2.如权利要求1所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述旋转体的旋转轴为倾斜设置；

所述旋转体及放置在旋转体上的至少两个料箱的重力使得所述旋转体沿旋转轴旋转；

端部件沿接近段向顶点接近的过程中，弹簧压缩储能，端部件沿离去段离开顶点的过程中，弹簧释能；其中锁紧装置锁紧时，弹性件的端部件位于楔形凸轮的顶点。

3.如权利要求2所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述倾斜的旋转体上放置两个料箱，处于较高位置的料箱以及其中物料的重量与处于较低位置的料箱以及其中物料的重量不相等。

4.如权利要求3所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述弹性件的端部件为滚轮，滚轮在楔形凸轮的轮廓线上滚动。

5.如权利要求4所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述楔形凸轮为两个，相隔180°布置；

所述弹性件为两个，相隔180°布置；

所述锁紧装置为两个，相隔180°布置；所述锁紧装置为锁紧块，所述旋转支撑件上在相隔180°的位置设有两个凹槽；旋转体旋转至凹槽与锁紧块对准时，锁紧块滑入凹槽中锁紧；锁紧块在外力作用下退出凹槽松开。

6.如权利要求5所述的料箱旋转装置，其特征在于，

两个料箱中第一料箱为空、第二料箱为满，第二料箱以及其中物料的重量大于第一料箱以及其中物料的重量；

松开锁紧装置，滚轮紧贴楔形凸轮的轮廓线由顶点沿离去段滚动，弹簧释能，弹簧通过楔形凸轮对旋转体施加弹力辅助旋转体旋转；

第一料箱和第二料箱的重力使得旋转体沿倾斜的旋转轴旋转；

旋转体转过接近180°后，楔形凸轮的接近段与滚轮接触，滚轮沿接近段逐步靠近轮廓线的顶点，弹簧被压缩储能，旋转体的转速在弹力作用下减慢；

旋转体转过180°，锁紧装置重新锁紧旋转体，旋转体停止转动，滚轮位于轮廓线的顶点，第一料箱和第二料箱互换位置。

7.如权利要求1-6中任一项所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述楔形凸轮安装在旋转支撑件上并与底座平行；

所述弹性件安装在支架上，支架固定在底座上。

8.如权利要求1-6中任一项所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述楔形凸轮安装在支架上，支架固定在底座上；

所述弹性件安装在旋转支撑件上并与底座平行。

9.如权利要求1-6中任一项所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述楔形凸轮安装在工作平台的下表面并与底座垂直；

所述弹性件安装在底座上。

10.如权利要求1-6中任一项所述的料箱旋转装置，其特征在于，

所述楔形凸轮安装在底座上并与底座垂直；

所述弹性件安装在工作平台的下表面。