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        同步移動式定長切割裝置的研制

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

        吳小邦

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

        1 問題的提出

        從玻璃板輸送線上進(jìn)行定長切割玻璃,目前很多廠家仍沿用人工切割的方法,不僅勞動強(qiáng)度大,生產(chǎn)率低,且切割質(zhì)量不易保證。某些廠家采用的玻璃定長切割裝置,長度控制采用方式是用一滾輪壓在運(yùn)動的玻璃板上,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)換成玻璃板走過的距離,當(dāng)達(dá)到設(shè)定的脈沖數(shù)前,即發(fā)電信號給切割裝置啟動。這種裝置的缺陷是:

        1)由于是在運(yùn)動中切割,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),且輸送速度的波動直接影響到切割長度和垂直度;

        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控制。

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

        2 專機(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同步移動的新穎形式,在同步移動過程中切割刀和玻璃板在輸送方向無相對運(yùn)動,以精確保證切割長度。

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

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

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

        3 專機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

        3.1 總體設(shè)計(jì)

        專機(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框架橫跨玻璃輸送線,其二立柱由滾動導(dǎo)軌及滾輪在固定座上導(dǎo)向,整個(gè)龍門框架可輕松縱向移動。

        龍門框架上橫梁正面安裝一無桿氣缸,在無桿氣缸的滑塊上聯(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。

        同步移動切割完成后,龍門框架的復(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組成的龍門框架橫跨玻璃板輸送線,其立柱一端底部固定在滾動導(dǎo)軌2的滑塊上(采用雙滑塊),導(dǎo)軌則安裝于輸送線側(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。由于是滾動磨擦,整個(gè)龍門框架可輕松縱向移動。其中橫梁5的高度可根據(jù)輸送線的高低由調(diào)節(jié)裝置4通過絲桿螺紋調(diào)節(jié)。

        圖1 定長切割裝置的結(jié)構(gòu)圖

        橫梁正面安裝一無桿氣缸6,在B-B剖視圖中,在無桿氣缸的滑塊上聯(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、滾動導(dǎo)軌7-8,回轉(zhuǎn)氣缸上聯(lián)接了偏心輪7-3,可通過軸承7-5推動安裝于直線滾動導(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通過彈簧拉栓7-2調(diào)節(jié)(轉(zhuǎn)動時(shí),里面螺桿可上、下移動控制彈簧伸長),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裝置8,在A-A剖視圖中,其上的叉形擋料座8-1和箱體8-3中的擺動軸8-2螺紋聯(lián)接,可使刀片至擋料座的定長尺寸L可調(diào)。擺動軸由二向心軸承8-4支承,所受軸向力由推力軸承8-5承受。定長裝置旁的定位氣缸9可推動安裝于直線滾動導(dǎo)軌8-8上的齒條8-7,通過擺動軸8-2上的齒輪8-6使叉形擋料座擺動一定角度,以完成擋料和放料動作。定長裝置8和定位氣缸9通過連接底板8-9和橫梁聯(lián)接。

        圖2 定長切割裝置的剖視圖

        整機(jī)切割運(yùn)動過程如下:當(dāng)玻璃板輸送至碰到叉形擋料座8-1時(shí),龍門框架就在玻璃板推動下開始脫離限位擋鐵15,沿直線滾動導(dǎo)軌2,和輸送線同步向前縱向移動,這時(shí)限位擋鐵上的接近開關(guān)發(fā)出電信號,使無桿氣缸6動作,帶動切割頭7向右運(yùn)動進(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帶動偏心輪7-3轉(zhuǎn)90°,使切割刀架7-7在彈簧7-6的拉動下向上抬刀,此時(shí)切割頭在無桿氣缸帶動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。在切割頭返回移動的同時(shí),定位氣缸9推動齒條8-7通過齒輪8-6使叉形擋料座向上擺動45°,以讓開已切下的玻璃板,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帶動下復(fù)位至擋料位置,等待下一次切割。

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

        3.2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

        1)該裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是同步移動機(jī)構(gòu),它要求在玻璃板的推動下和輸送線同步運(yùn)動。裝置設(shè)計(jì)時(shí),輸送線上玻璃板運(yùn)動產(chǎn)生的推力可用測力儀確定,要求產(chǎn)生的推力能推動龍門框架,這就要求控制龍門框架的總重量。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桿氣缸,和以往采用的電機(jī)減速機(jī)傳動結(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)更簡潔,且在調(diào)試時(shí)可方便調(diào)整切割速度,使橫梁移動更平穩(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二側(cè)而不能聯(lián)成一體,為避免運(yùn)動的干涉而產(chǎn)生大的阻滯力,立柱的一端采用二導(dǎo)軌塊和滾動導(dǎo)軌相配,另一端應(yīng)采用滾輪結(jié)構(gòu)(內(nèi)帶滾動球軸承),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)動持續(xù)性好,且可為裝配調(diào)試帶來很大方便。

        3)框架移動用的滾動導(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載荷Ca,使設(shè)計(jì)額定壽命達(dá)到3年以上。

        4 結(jié)束語

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

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

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

        4)裝置采用了滾動導(dǎo)軌及無桿氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸,使機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)簡化,位置控制更方便、精確,其設(shè)計(jì)原理對自動線上定長控制提供了新思路。

        [1] 吳 筠.氣動工程手冊[K].國防工業(yè)出版社,1995.

        [2] 卜炎.機(jī)械傳動裝置設(shè)計(jì)手冊[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[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[K].國防工業(yè)出版社,1996.

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