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        高溫玻璃挑料機(jī)械手的研究

        2018-12-07 10:07:08王建立
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年21期
        關(guān)鍵詞:機(jī)械手玻璃高溫

        王建立

        摘 要:本文主要針對(duì)加工玻璃器皿的高溫工況,分析了人工挑料操作對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率的影響,為改善工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,本文研究一種挑料的機(jī)械手,能夠代替人工完成高溫玻璃溶液的挑起、澆注等工作。

        關(guān)鍵詞:高溫;玻璃;挑料;機(jī)械手

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.057

        為了滿足市場(chǎng)上對(duì)高性能玻璃挑料機(jī)械裝置的需求,有效的提高玻璃挑料的質(zhì)量、效率,本項(xiàng)目要研發(fā)一種新型的玻璃挑料機(jī)械手,底座采用圓形結(jié)構(gòu),上有可旋轉(zhuǎn)圓臺(tái),能夠360°自由轉(zhuǎn)動(dòng),可解決玻璃胎具位置的靈活調(diào)整;同時(shí),實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制,便于工人安全操作,把工人從高溫、充滿灰塵和高強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解放出來(lái),提高生產(chǎn)效率,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,為行業(yè)快速發(fā)展助力。

        1 現(xiàn)狀分析

        玻璃器具在我們?nèi)粘I钪惺亲畛S玫沫h(huán)保容器,尤其在化學(xué)研究領(lǐng)域更是檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)中必不可少的一種玻璃器皿,而玻璃容器的生產(chǎn)制造過(guò)程,需要1100°-1200°高溫玻璃溶液在胎具中澆注成型,一直以來(lái)因高溫惡劣的工作環(huán)境直接影響操作工人的安全,且人工操作不穩(wěn)定,更影響了產(chǎn)品的質(zhì)量,生產(chǎn)效率低。為解決此問(wèn)題,一般玻璃制造企業(yè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的機(jī)械手來(lái)輔助工人完成玻璃溶液的挑料工作。但是,目前在玻璃制造行業(yè)中,對(duì)一些器型較大的產(chǎn)品,挑料的方式依然主要是依靠人工在高溫爐口逐個(gè)生產(chǎn),無(wú)論產(chǎn)品質(zhì)量,質(zhì)量穩(wěn)定性,還是工人的勞動(dòng)環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度,生產(chǎn)效率等都難以滿足生產(chǎn)需要。

        目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的玻璃挑料機(jī)械裝置主要采用框架式結(jié)構(gòu),存在的主要問(wèn)題是框架固定不能轉(zhuǎn)動(dòng),整個(gè)裝置的挑料桿只能在垂直平面內(nèi)擺動(dòng),設(shè)備自由度少,這樣就限制了玻璃器皿胎具安放位置以及工人操作的方便性。

        2 挑料機(jī)械手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

        玻璃挑料裝置基本結(jié)構(gòu)如上圖所示,主要由固定座1、回轉(zhuǎn)盤(pán)2 、機(jī)架3、搖臂4、桿座5、挑料桿6、曲柄7、拉桿8、回轉(zhuǎn)電機(jī)9、搖臂電機(jī)10、拉桿電機(jī)11、搖臂軸17、齒圈18、齒輪20 等組成。

        玻璃挑料機(jī)械手的設(shè)計(jì)參照國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù),旨在設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊湊、合理,能夠適用于不同挑料重量和胎具安裝位置的高效率的玻璃挑料機(jī)械手,完成市場(chǎng)調(diào)研、方案論證、整機(jī)結(jié)構(gòu)及零部件設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、圖紙繪制及標(biāo)準(zhǔn)化等研發(fā)工作。

        設(shè)計(jì)技術(shù)路線:

        首先明確企業(yè)技術(shù)指標(biāo)要求,分析現(xiàn)有設(shè)備存在的問(wèn)題,確定項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)要點(diǎn),機(jī)器人整機(jī)結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)(繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖);根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)要求,零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);根據(jù)電機(jī)功能參數(shù),零部件強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì);根據(jù)加工要求進(jìn)行工藝性設(shè)計(jì);根據(jù)控制要求,設(shè)計(jì)電氣控制線路;圖紙的繪制、審核及標(biāo)準(zhǔn)化。

        本機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括:

        (1)玻璃挑料機(jī)械手的整體功能設(shè)計(jì),要滿足企業(yè)使用要求,并解決市場(chǎng)上現(xiàn)有裝置的使用缺陷;(2)玻璃挑料機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),保證結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活平穩(wěn),安全可靠;(3)玻璃挑料機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),要便于控制,方便操作,保證手臂轉(zhuǎn)動(dòng)到位、準(zhǔn)確可靠;(4)玻璃挑料機(jī)械手結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì),既要保證零部件設(shè)計(jì)強(qiáng)度剛度要求,同時(shí)要結(jié)構(gòu)輕巧,搬運(yùn)方便,便于加工和安裝;(5)玻璃挑料機(jī)械手加工工藝性設(shè)計(jì),工藝工裝設(shè)計(jì)要保證設(shè)備制造精度,保證產(chǎn)品質(zhì)量;(6)主要技術(shù)指標(biāo):配用動(dòng)力:5.6kW;回轉(zhuǎn)半徑:2.4m(最大),1.2m(最?。惶袅现亓浚?Kg;挑料速度:6個(gè)/分鐘(最大);挑料桿回轉(zhuǎn)速度:120rpm;主搖臂回轉(zhuǎn)角度:前傾40度,后傾25度;控制方式:四軸聯(lián)動(dòng)。

        3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)、先進(jìn)性

        相比企業(yè)現(xiàn)有玻璃挑料裝置的缺陷,本設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在:圓形底座上安裝回轉(zhuǎn)盤(pán),可在水平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn),利于靈活調(diào)整玻璃胎具安裝位置;主搖臂和調(diào)節(jié)拉桿配合使玻璃挑料桿在垂直平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng),保證機(jī)器人靈活挑料和準(zhǔn)確澆注;玻璃挑料桿能導(dǎo)入冷卻水適時(shí)降溫;電氣控制圓形挑料頭不斷旋轉(zhuǎn)以保證玻璃溶液不滴落。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

        (1)底座采用圓形結(jié)構(gòu),上面按裝回轉(zhuǎn)盤(pán),可在水平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn),利于靈活調(diào)整玻璃胎具安裝位置,方便工人操作。(2)回轉(zhuǎn)盤(pán)支撐軸空心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利于導(dǎo)線的安裝。(3)主搖臂和調(diào)節(jié)拉桿在垂直平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng),以靈活調(diào)整挑料球的工作位置,保證玻璃挑料機(jī)械手靈活挑料和準(zhǔn)確澆注。主搖臂、調(diào)節(jié)拉桿與有開(kāi)口槽的挑料桿支架連接,安裝拆卸方便。(4)挑料桿空心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在運(yùn)行過(guò)程中導(dǎo)入冷卻水,適時(shí)降低挑料桿的溫度,同時(shí),旋轉(zhuǎn)的圓形挑料頭保證玻璃料液在輸送過(guò)程中不滴落。(5)挑料桿支架有軸承承托挑料桿,電機(jī)用同步帶輪帶動(dòng)挑料桿旋轉(zhuǎn),保證挑料桿運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。

        4 結(jié)語(yǔ)

        玻璃挑料機(jī)械手投入使用后,將解放勞動(dòng)力,為玻璃制造企業(yè)節(jié)省人工成本,同時(shí)降低廢品率,大大提高生產(chǎn)效率,預(yù)計(jì)年產(chǎn)量將提高60%,年銷(xiāo)售收入增加50萬(wàn)元,年增利潤(rùn)10萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)效益顯著。

        同時(shí),本研發(fā)機(jī)械手將工人從高溫惡劣、不環(huán)保的工作環(huán)境中解放出來(lái),保證工人身體不受損害,社會(huì)效益不是用錢(qián)可衡量的。

        本研發(fā)玻璃挑料機(jī)械手突破傳統(tǒng)玻璃器具制造瓶頸,解決企業(yè)生產(chǎn)難題,技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,填補(bǔ)行業(yè)技術(shù)空白。

        參考文獻(xiàn):

        [1]蔣昊俁.液態(tài)玻璃挑料機(jī)械手關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)研究[D].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),2016.

        [2]黃迎輝,王艷春,薛大為.自動(dòng)上下料玻璃機(jī)械手控制系統(tǒng)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2016.

        [3]鄶紅藝.自動(dòng)下料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究[D].中北大學(xué),2017.

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