一种不锈钢管十字臂旋转夹持叠垛装置的设计

发布时间：2020-10-31 17:39

　　 针对不锈钢管自动包装生产线的叠垛模块,在分析不锈钢管叠垛方案的基础上,对采用的十字臂旋转叠垛装置进行多处创新设计,使十字臂旋转过程中能够精确定位,并使夹持气缸夹紧及松开能准确控制,实现6种不同规格不锈钢管的自动叠垛。实践证明,该装置整机性能稳定可靠,提高了不锈钢管包装生产效率和企业的自动化水平,具有较好的经济效益和推广价值。
【部分图文】：

叠垛机构位于缠绕段，每叠垛一层叠垛机构下降一个不锈钢管高度，直至叠满10层或5层，再一起下降，将叠好的不锈钢管放在缠绕段输送带上向前输送。如图1所示，拟定两种叠垛方案将不锈钢管从放料段移动到叠垛机构上。方案一如图1(a）所示，由行走小车、升降机构、夹持机构、叠垛机构组成，升降机构固定在行车小车上，当行走小车位于实线位置时，升降机构带动夹持机构下降，夹持机构从两端夹住不锈钢管，然后升降机构上升，行走小车运动倒虚线位置处时，升降机构下降，夹持机构将不锈钢管叠垛，之后升降机构上升，行走小车返回实线位置，开始下一个工作循环。方案二如图1(b）所示，在放料段和缠绕段之间，采用十字旋转臂机构，在十字臂1和十字臂2上均固定了夹持机构，当十字臂1处于水平位置时，其上的夹持机构从两端夹紧一层10根不锈钢管，十字臂顺时针旋转900，十字臂2处于处于水平位置，十字臂2上的夹持机构从两端夹紧一层10根不锈钢管，十字臂顺时针继续旋转900，十字臂1上夹持机构松开不锈钢管，将一层不锈钢管放在叠垛机构上，之后十字臂再顺时针旋转900，开始下一个工作循环。第一种方案中行走机构、升降机构、夹持机构的设计难度不大，但由于涉及多个动作，如小车往复运动、升降机构的上升与下降、抓取机构的夹紧与松开，叠垛效率较低。第二种方案采用十字臂旋转夹持机构，十字臂一端夹紧不锈钢管，另一端松开不锈钢管进行叠垛，叠垛效率较高，但该方案难点在于十字臂旋转过程的准确定位，且每个十字臂上夹持机构夹紧及松开时不能互相影响。通过以上分析，方案二叠垛效率高于方案一，解决十字臂旋转过程的精确定位，并准确控制夹持机构夹紧及松开，选择方案二较优。

十字臂旋转夹持机构如图2所示，包括：十字臂1、十字臂2、主轴、气缸、步进电机、单向轴承、带座轴承、电刷、气管接头和机架等；十字臂及每个臂上的气缸固定座通过焊接加工在一起，两个十字臂通过键连接分别安装在主轴的两端，每个十字臂的四个臂端上，通过气缸固定座分别固定一个TN系列双轴气缸，各个气缸的工作部位固定一块硅胶板，以用来增大摩擦夹紧不锈钢管，通过气缸固定座条形孔调节气缸的固定位置，以适应不同规格不锈钢管的夹持；主轴通过步进电机驱动旋转，在步进电机和转轴之间设置减速机，减速机通过键连接和安装座分别安装在转轴和机架的中间部位。主轴的两端通过带座轴承、中间通过两个单向轴承座固定在机架上；电刷用来切换气缸的通电状态，使气缸在放料段夹紧不锈钢管，在叠垛段松开不锈钢管；气管接头与气管的进气口滑动接触，使十字臂转动时气管接头始终与各气缸的进气口、排气口连通。为了解决十字臂旋转过程的精确定位，并准确控制夹持气缸夹紧及松开，该机构做了如下创新设计：

(1）选用110BYG步进电机，减速机选用减速比大且具有反向自锁功能的涡轮蜗杆减速机，型号为NMRV9040-80B5。因主轴直径为?40、长度为1658mm，为了加强对主轴的支撑，设计如图3所示的单向轴承座，每个单向轴承座安装两个单向轴承。(2）采用的电刷包括5路集电环及碳刷，将4个电磁阀的正极分别通过碳刷接在5路集电环的4个触头上，将4个电磁阀的负极均接在5路集电环的1个触头上，实现电源信号传送以控制气缸的夹紧及松开，电刷安装在位于十字臂和带座轴承之间的主轴上。
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