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        同步移動(dòng)式定長(zhǎng)切割裝置的研制

        2011-07-07 08:48:54吳小邦
        制造業(yè)自動(dòng)化 2011年21期
        關(guān)鍵詞:輸送線(xiàn)玻璃板滾輪

        吳小邦

        (常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,常州 213164)

        1 問(wèn)題的提出

        從玻璃板輸送線(xiàn)上進(jìn)行定長(zhǎng)切割玻璃,目前很多廠(chǎng)家仍沿用人工切割的方法,不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)率低,且切割質(zhì)量不易保證。某些廠(chǎng)家采用的玻璃定長(zhǎng)切割裝置,長(zhǎng)度控制采用方式是用一滾輪壓在運(yùn)動(dòng)的玻璃板上,滾輪后面的編碼器根據(jù)其每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù),轉(zhuǎn)換成玻璃板走過(guò)的距離,當(dāng)達(dá)到設(shè)定的脈沖數(shù)前,即發(fā)電信號(hào)給切割裝置啟動(dòng)。這種裝置的缺陷是:

        1)由于是在運(yùn)動(dòng)中切割,切割方向和輸送方向是不垂直的,要有附加的機(jī)械結(jié)構(gòu),且輸送速度的波動(dòng)直接影響到切割長(zhǎng)度和垂直度;

        2)提前設(shè)定的脈沖數(shù)難以確定。玻璃板表面的高低不平會(huì)影響到滾輪的轉(zhuǎn)數(shù),影響了編碼器得到的脈沖數(shù),從而直接影響到定長(zhǎng)控制。

        由于以上技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題和不足之處,影響了切割裝置的推廣使用。在深入了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)流水線(xiàn)布置形式及工藝流程的基礎(chǔ)上,本人為生產(chǎn)廠(chǎng)家研制了一種能精確定長(zhǎng)控制輸送線(xiàn)上玻璃板長(zhǎng)度的切割裝置,長(zhǎng)度誤差可控制在1mm以?xún)?nèi),且能達(dá)到切割自動(dòng)控制,無(wú)人值守。

        2 專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)思路

        1)模擬人工劃玻璃的方式,應(yīng)用切割裝置和輸送線(xiàn)同步移動(dòng)的新穎形式,在同步移動(dòng)過(guò)程中切割刀和玻璃板在輸送方向無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),以精確保證切割長(zhǎng)度。

        2)切割、抬刀、擋料、框架復(fù)位等全部動(dòng)作均采用氣動(dòng)位置控制形式,安全可靠,易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)作自動(dòng)化。

        3)因玻璃板較寬,切割頭的移動(dòng)距離長(zhǎng),采用無(wú)桿氣缸代替復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu),也可使移動(dòng)框架重量更輕,從而使玻璃板推動(dòng)框架縱向移動(dòng)時(shí)更靈活。

        4)定長(zhǎng)裝置中的擋料板可調(diào)節(jié),可預(yù)先調(diào)整好定長(zhǎng)尺寸,以適應(yīng)不同的玻璃切割長(zhǎng)度。

        3 專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

        3.1 總體設(shè)計(jì)

        專(zhuān)機(jī)為達(dá)到上述目的采用的技術(shù)方案是:

        由二立柱和一橫梁組成的龍門(mén)框架橫跨玻璃輸送線(xiàn),其二立柱由滾動(dòng)導(dǎo)軌及滾輪在固定座上導(dǎo)向,整個(gè)龍門(mén)框架可輕松縱向移動(dòng)。

        龍門(mén)框架上橫梁正面安裝一無(wú)桿氣缸,在無(wú)桿氣缸的滑塊上聯(lián)結(jié)切割頭;在橫梁中部上側(cè)面安裝玻璃板定長(zhǎng)裝置,其上的叉形擋料座可縱向擋住前進(jìn)中的玻璃板。

        同步移動(dòng)切割完成后,龍門(mén)框架的復(fù)位由安裝在固定座上的氣缸控制,等待下一次切割。

        該裝置如圖1和圖2中A-A、B-B剖視圖所示。由二立柱3和一橫梁5組成的龍門(mén)框架橫跨玻璃板輸送線(xiàn),其立柱一端底部固定在滾動(dòng)導(dǎo)軌2的滑塊上(采用雙滑塊),導(dǎo)軌則安裝于輸送線(xiàn)側(cè)面的固定底座1上;立柱另一端底部則安裝在滾輪架10上,滾輪架上安裝有滾輪11及用于微調(diào)的偏心軸12,滾輪11沿淬硬的支承板13滾動(dòng)。由于是滾動(dòng)磨擦,整個(gè)龍門(mén)框架可輕松縱向移動(dòng)。其中橫梁5的高度可根據(jù)輸送線(xiàn)的高低由調(diào)節(jié)裝置4通過(guò)絲桿螺紋調(diào)節(jié)。

        圖1 定長(zhǎng)切割裝置的結(jié)構(gòu)圖

        橫梁正面安裝一無(wú)桿氣缸6,在B-B剖視圖中,在無(wú)桿氣缸的滑塊上聯(lián)結(jié)玻璃切割頭7(參看圖1中件7)的基板7-1,其上安裝有回轉(zhuǎn)氣缸7-4的支架、彈簧拉栓7-2、滾動(dòng)導(dǎo)軌7-8,回轉(zhuǎn)氣缸上聯(lián)接了偏心輪7-3,可通過(guò)軸承7-5推動(dòng)安裝于直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌上的縱滑板7-7,在縱滑板上聯(lián)接有刀體7-10(上面固連有玻璃切割刀片),切割力的調(diào)整由彈簧7-6通過(guò)彈簧拉栓7-2調(diào)節(jié)(轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),里面螺桿可上、下移動(dòng)控制彈簧伸長(zhǎng)),同時(shí)刀體擺角的限位由刀體限位螺母7-9調(diào)節(jié)。

        在橫梁中部上側(cè)面安裝有玻璃板定長(zhǎng)裝置8,在A(yíng)-A剖視圖中,其上的叉形擋料座8-1和箱體8-3中的擺動(dòng)軸8-2螺紋聯(lián)接,可使刀片至擋料座的定長(zhǎng)尺寸L可調(diào)。擺動(dòng)軸由二向心軸承8-4支承,所受軸向力由推力軸承8-5承受。定長(zhǎng)裝置旁的定位氣缸9可推動(dòng)安裝于直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌8-8上的齒條8-7,通過(guò)擺動(dòng)軸8-2上的齒輪8-6使叉形擋料座擺動(dòng)一定角度,以完成擋料和放料動(dòng)作。定長(zhǎng)裝置8和定位氣缸9通過(guò)連接底板8-9和橫梁聯(lián)接。

        圖2 定長(zhǎng)切割裝置的剖視圖

        整機(jī)切割運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下:當(dāng)玻璃板輸送至碰到叉形擋料座8-1時(shí),龍門(mén)框架就在玻璃板推動(dòng)下開(kāi)始脫離限位擋鐵15,沿直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌2,和輸送線(xiàn)同步向前縱向移動(dòng),這時(shí)限位擋鐵上的接近開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào),使無(wú)桿氣缸6動(dòng)作,帶動(dòng)切割頭7向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切割,至氣缸行程終點(diǎn)時(shí)停止,切割頭中的回轉(zhuǎn)氣缸7-4帶動(dòng)偏心輪7-3轉(zhuǎn)90°,使切割刀架7-7在彈簧7-6的拉動(dòng)下向上抬刀,此時(shí)切割頭在無(wú)桿氣缸帶動(dòng)下再快速向左返回至原位停止,回轉(zhuǎn)氣缸再反轉(zhuǎn)90°使刀架向下復(fù)位待切割。在切割頭返回移動(dòng)的同時(shí),定位氣缸9推動(dòng)齒條8-7通過(guò)齒輪8-6使叉形擋料座向上擺動(dòng)45°,以讓開(kāi)已切下的玻璃板,并由下面的雙速輥道快速帶走(由雙速電機(jī)控制);在叉形擋料座向上擺動(dòng)到位的同時(shí),聯(lián)結(jié)在固定底座1上的二只復(fù)位氣缸14伸出,推動(dòng)立柱使框架退回到限位擋鐵15位置,接著復(fù)位氣缸返回;同時(shí)叉形擋料座在定位氣缸9帶動(dòng)下復(fù)位至擋料位置,等待下一次切割。

        以上無(wú)桿氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸、定位氣缸及復(fù)位氣缸均帶磁性開(kāi)關(guān),運(yùn)動(dòng)到位時(shí)發(fā)出信號(hào),由PLC進(jìn)行程序控制,全自動(dòng)運(yùn)行。

        3.2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

        1)該裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是同步移動(dòng)機(jī)構(gòu),它要求在玻璃板的推動(dòng)下和輸送線(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)。裝置設(shè)計(jì)時(shí),輸送線(xiàn)上玻璃板運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的推力可用測(cè)力儀確定,要求產(chǎn)生的推力能推動(dòng)龍門(mén)框架,這就要求控制龍門(mén)框架的總重量。實(shí)際中立柱和橫梁采用了鋁合金框架,安裝在橫梁上的檔料座采用了鋁合金焊接結(jié)構(gòu)。固定在橫梁上的鋁合金缸體的無(wú)桿氣缸,和以往采用的電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相比,重量大為降低,而且集氣缸、導(dǎo)軌、緩沖及發(fā)信裝置于一體,機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔,且在調(diào)試時(shí)可方便調(diào)整切割速度,使橫梁移動(dòng)更平穩(wěn),切割質(zhì)量得到有效保證。

        2)由于裝置的二端固定底座須布置在輸送線(xiàn)二側(cè)而不能聯(lián)成一體,為避免運(yùn)動(dòng)的干涉而產(chǎn)生大的阻滯力,立柱的一端采用二導(dǎo)軌塊和滾動(dòng)導(dǎo)軌相配,另一端應(yīng)采用滾輪結(jié)構(gòu)(內(nèi)帶滾動(dòng)球軸承),且用偏心軸調(diào)節(jié)滾輪位置,或采用彈簧拉緊滾輪支架的形式,強(qiáng)制滾輪接觸支承板,這樣的形式運(yùn)動(dòng)持續(xù)性好,且可為裝配調(diào)試帶來(lái)很大方便。

        3)框架移動(dòng)用的滾動(dòng)導(dǎo)軌,因一天二班運(yùn)行,每分鐘往復(fù)二次,應(yīng)考慮導(dǎo)軌壽命。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)的計(jì)算公式,導(dǎo)軌采用滾珠循環(huán)形式時(shí),應(yīng)選擇較大的基本額定動(dòng)載荷Ca,使設(shè)計(jì)額定壽命達(dá)到3年以上。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        1)該裝置能在輸送線(xiàn)上完成精確的定長(zhǎng)切割,完全不受輸送線(xiàn)的速度波動(dòng)的影響,且長(zhǎng)度精確可調(diào);

        2)采用全氣動(dòng)位置順序控制形式,易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化;

        3)由于切割后的板件需快速移走,所以要對(duì)原輸送線(xiàn)作改造,即在輸送線(xiàn)末端增加雙速輥道,在切割后啟動(dòng)輥道快速回轉(zhuǎn)使切下的玻璃板迅速移走,以利擋料裝置的復(fù)位;

        4)裝置采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌及無(wú)桿氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸,使機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,位置控制更方便、精確,其設(shè)計(jì)原理對(duì)自動(dòng)線(xiàn)上定長(zhǎng)控制提供了新思路。

        [1] 吳 筠.氣動(dòng)工程手冊(cè)[K].國(guó)防工業(yè)出版社,1995.

        [2] 卜炎.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

        [3] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

        [4] 楊黎明.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].國(guó)防工業(yè)出版社,1996.

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