孫貝貝，田偉東，李彥明，田偉亮

（太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西太原030024）

一種模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

孫貝貝，田偉東，李彥明，田偉亮

（太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西太原030024）

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行過程中，往往需要多工位多動(dòng)作的協(xié)調(diào)并行，并保證動(dòng)作的一致性。針對以上使用需求，設(shè)計(jì)了一種模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多工位動(dòng)作的協(xié)調(diào)一致性，降低干涉的可能性，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

模具；循環(huán)；聯(lián)動(dòng)

在現(xiàn)代化生產(chǎn)過中，許多勞動(dòng)密集型的工序正逐漸需要機(jī)械自動(dòng)化去替代。而在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，一個(gè)產(chǎn)品的某一生產(chǎn)工序也往往需要多個(gè)動(dòng)作去實(shí)現(xiàn)。怎樣保證多個(gè)動(dòng)作的協(xié)調(diào)一致性，節(jié)省產(chǎn)品在各個(gè)工位間傳輸搬運(yùn)的時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和位置移動(dòng)的精確性以及生產(chǎn)效率。這就需要一種模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)去協(xié)調(diào)各個(gè)動(dòng)作的一致性；防止因動(dòng)作的不一致造成的動(dòng)作干涉和效率的低下；提高產(chǎn)品搬運(yùn)的位置精度，并且還要盡量降低生產(chǎn)線設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行成本。

本文所設(shè)計(jì)的模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過伺服電機(jī)、絲杠導(dǎo)軌、直線軸承和相關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)產(chǎn)品模具同時(shí)在多個(gè)生產(chǎn)工位間的循環(huán)搬運(yùn)；既能保證產(chǎn)品模具搬運(yùn)的位置精度和穩(wěn)定性又能精確控制產(chǎn)品模具搬運(yùn)速度從而保證搬運(yùn)動(dòng)作的平穩(wěn)。

1　模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

此機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)品的多個(gè)模具在產(chǎn)線傳輸運(yùn)行時(shí)，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作和同步搬運(yùn)動(dòng)作，并且產(chǎn)品模具可在自動(dòng)產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)循環(huán)往復(fù)利用。在模具傳輸過程中能在要求的位置停下進(jìn)行相關(guān)工藝需要的操作，且速度可控、搬運(yùn)動(dòng)作平穩(wěn)、位置精度高且穩(wěn)定。

2　確定總體結(jié)構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)多個(gè)動(dòng)作聯(lián)動(dòng)的一致性和速度的平穩(wěn)性，可通過機(jī)械結(jié)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)部件連接在一起，通過伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作，保證搬運(yùn)動(dòng)作的平穩(wěn)和搬運(yùn)位置的可控。

整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要是由模具卡位支撐部件、模具搬運(yùn)部件、模具傳輸鏈條部件組成。左側(cè)模具卡位支撐部件主要用途是將模具搬運(yùn)部件搬運(yùn)來的模具卡位支撐，并且搬運(yùn)至模具傳輸鏈條部件。右側(cè)模具卡位部件的作用是將傳輸鏈條部件傳輸來的模具搬運(yùn)至模具傳輸部件并且卡位。傳輸鏈條部件的作用是將模具傳輸至左側(cè)模具卡位部件。模具搬運(yùn)部件的作用是將模具搬運(yùn)至指定位置進(jìn)行相關(guān)工藝操作。

工作原理：機(jī)構(gòu)的初始位置如圖1所示，模具2、模具3、模具4、模具5進(jìn)行相關(guān)的工藝動(dòng)作。執(zhí)行完相關(guān)動(dòng)作后，模具1、2、3、4、5通過模具搬運(yùn)部件的伺服電機(jī)控制整體提升脫離模具支撐后，往左側(cè)搬運(yùn)一個(gè)模具間距的距離，再通過搬運(yùn)部件的伺服電機(jī)控制下降放到模具支撐上。此時(shí)模具1在模具2的位置，模具2在模具3的位置，依次后移。模具5在左側(cè)模具卡位支撐部件上，然后通過模具卡位支撐部件的升降機(jī)構(gòu)下降，將模具放置傳輸鏈條部件。此時(shí)右側(cè)模具卡位部件將傳輸鏈條上的模具6部件搬運(yùn)至模具1的位置。依次進(jìn)行此系列動(dòng)作形成相關(guān)工藝動(dòng)作和模具搬運(yùn)的循環(huán)。

圖1　模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

2.1模具搬運(yùn)部件的設(shè)計(jì)

模具搬運(yùn)機(jī)構(gòu)如圖2、圖3所示。由模具升降部件、模具升降驅(qū)動(dòng)、模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)組成。模具升降部件能夠?qū)⒛＞咴诎徇\(yùn)時(shí)抬離支撐，且升降動(dòng)作的位置、速度可控。模具升降部件驅(qū)動(dòng)是為模具升降部件提供升降的動(dòng)力。模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)是在模具升降部件升起后，提供模具整體搬運(yùn)的動(dòng)力。

工作流程：模具升降驅(qū)動(dòng)通過伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)模具升降連接板左右移動(dòng)，將所有模具同時(shí)升起脫離支撐。此時(shí)，模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)通過伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)模具搬運(yùn)連接板左右運(yùn)動(dòng)，從而將所有模具同時(shí)搬運(yùn)到下一相鄰位置；然后模具升降驅(qū)動(dòng)左右動(dòng)作，將所有模具下降放至支撐。通過這一系列動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線所有模具的整體依次搬運(yùn)。

2.1.1模具升降驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖4所示。由伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠及絲杠支撐、絲杠連接板、模具升降連接板組成。

圖2　模具搬運(yùn)部件結(jié)構(gòu)俯視圖

圖3　模具搬運(yùn)部件結(jié)構(gòu)正視

工作原理：伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)絲杠連接板移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)模具升降連接板左右移動(dòng)。

圖4　模具升降驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.2模具升降部件設(shè)計(jì)

模具升降部件如圖5所示。是由模具、模具定位機(jī)構(gòu)、模具升降導(dǎo)軌、模具升降連接板、直線軸承、模具升降軌道等零部件組成。

工作原理：模具升降驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)模具升降連接板和模具升降導(dǎo)軌左右移動(dòng)，升降連接板驅(qū)動(dòng)模具升降軌道的升降滾輪在模具升降軌道斜槽內(nèi)滾動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)模具在直線軸承上做上下平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)且上下動(dòng)作速度精確可控。當(dāng)模具升降部件將模具升高到脫離平臺(tái)模具支撐時(shí)，模具定位機(jī)構(gòu)通過定位氣缸驅(qū)動(dòng)對模具進(jìn)行定位夾緊，為模具搬運(yùn)動(dòng)作做好準(zhǔn)備。

圖5　模具升降部件結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.3模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖6所示。由伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、絲杠連接板等零部件組成。

工作原理：伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠帶動(dòng)絲杠連接板左右移動(dòng)，絲杠連接板帶動(dòng)模具搬運(yùn)連接板左右移動(dòng)。所有的模具升降部件都安裝在模具搬運(yùn)連接板上。當(dāng)模具升降驅(qū)動(dòng)將模具升降部件升高，將模具抬離平臺(tái)模具支撐板并定位夾緊時(shí)，模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)模具搬運(yùn)連接板左右移動(dòng)，從而將模具升降部件和模具搬運(yùn)到下一工位；然后模具升降部件下降，將模具放至平臺(tái)模具支撐板后繼續(xù)下降，當(dāng)模具升降部件上表面低于模具下表面時(shí)，模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)又會(huì)驅(qū)動(dòng)模具搬運(yùn)連接板移動(dòng)，將所有的模具升降部件返回原來位置，為下一次的模具搬運(yùn)動(dòng)作做好準(zhǔn)備。

圖6　模具搬運(yùn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2模具卡位支撐部件的設(shè)計(jì)

模具卡位支撐部件是如圖7所示。由模具卡位氣缸、模具、模具卡位升降氣缸等零部件組成。

工作原理：

（1）模具搬運(yùn)部件搬運(yùn)來模具后，左側(cè)模具卡位支撐部件的模具卡位氣缸伸出到前位，將模具托住。模具卡位升降氣缸上升將模具托離模具卡位氣缸，然后模具卡位氣缸縮回到后位；模具卡位升降氣缸下降將模具放至模具傳輸鏈條部件。

（2）模具傳輸鏈條部件傳輸來模具后，右側(cè)模具卡位升降氣缸上升將模具托至上位，模具卡位氣缸伸出到前位將模具托住，模具卡位升降氣缸下降；然后模具搬運(yùn)部件移動(dòng)至右位，模具升降部件上升將模具托起，模具定位機(jī)構(gòu)定位并夾緊等待搬運(yùn)。

圖7　模具卡位支撐部件結(jié)構(gòu)示意圖

2.3模具傳輸鏈條部件的設(shè)計(jì)

模具傳輸鏈條部件如圖8所示。由伺服電機(jī)、同步帶輪、檢測傳感器、模具、傳輸鏈條、止動(dòng)氣缸、液壓緩沖器等零部件組成。

工作原理：左側(cè)模具卡位支撐部件將模具搬運(yùn)至下位放到傳輸鏈條上后，傳輸鏈條部件的伺服電機(jī)通過同步帶輪驅(qū)動(dòng)鏈條傳動(dòng)。當(dāng)模具傳送至檢測傳感器位置時(shí)，傳感器檢測到信號(hào)后，止動(dòng)氣缸伸出將模具止動(dòng)。當(dāng)右側(cè)模具卡位升降氣缸運(yùn)動(dòng)至下位時(shí)止動(dòng)氣缸縮回，模具傳送到右側(cè)模具卡位升降氣缸的托板上方，通過液壓緩沖器減震停止。此時(shí)，模具卡位升降氣缸上升將模具運(yùn)至上位，模具卡位氣缸伸出將模具托住，然后通過模具搬運(yùn)部件的運(yùn)動(dòng)繼續(xù)循環(huán)使用。

圖8　模具傳輸鏈條部件結(jié)構(gòu)示意圖

3　設(shè)計(jì)的驗(yàn)證及運(yùn)用

我們將此模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)用到一系列設(shè)備上，得到了很好的驗(yàn)證和使用。大大節(jié)省了設(shè)備運(yùn)行周期和生產(chǎn)成本，解決了多工位動(dòng)作干涉的許多隱患問題。

4　結(jié)束語

模具循環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)保證了機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)線上多個(gè)動(dòng)作協(xié)調(diào)的一致性，節(jié)省了產(chǎn)品在各個(gè)工位間傳輸搬運(yùn)的時(shí)間；提高了產(chǎn)線設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，有效防止了因動(dòng)作不一致造成的動(dòng)作干涉和效率的低下，降低了產(chǎn)線設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行成本。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］祝燮權(quán).實(shí)用五金手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

［3］SMC氣動(dòng)元件（SMC樣本）［Z］.中文第五版.CAT. C01-4L.

［4］直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（THK樣本）中文版.No.508C［Z］.

The Design of a Kind of Mold Circulation Linkage Mechanism

SUN Beibei，TIAN Weidong，LI Yanming，TIAN Weiliang

（Taiyuan Fenghua Information-Equipment，Taiyuan 030024，China）

With higher and higher automatization of the modern industrial production line，in the process of operationof productionline，itdemands multipositionandmultiactionwork collaboratively parallel and keep the consistency of action.According to the above requirements，we designed a kind of mold circulation linkage mechanism to realize that multi position and multi action are in the harmonization，thus reducing the possibility of interference and improving stability and production efficiency of equipment.

mold；circulation；linkage mechanism；

TN605

B

1004-4507（2016）10-0046-05

2016-08-25

孫貝貝（1980-），男，山東兗州人，學(xué)士，工程師，主要從事電子專用設(shè)備研發(fā)工作。