自動(dòng)化機(jī)構(gòu)作業(yè)-淺析自動(dòng)上料裝置

時(shí)間：2023-05-01 05:22:05 資料我要投稿

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淺析自動(dòng)上料裝置

摘要：自動(dòng)上料裝置通常由供料器、隔離機(jī)構(gòu)、分路機(jī)構(gòu)、合路機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)等所組成。其中，供料器、隔離機(jī)構(gòu)及上料機(jī)構(gòu)是其最基本的三個(gè)組成部分。各機(jī)構(gòu)之間的連接通常使用料道或其它輸送機(jī)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中，上述各機(jī)構(gòu)往往不是彼此獨(dú)立的，有時(shí)一個(gè)機(jī)構(gòu)既能將工件隔離又能將其分路，或既能將工件隔離又能上料。本文從自動(dòng)化機(jī)械入手，舉例供料器、隔離機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)的一些實(shí)例和分析，以及國民生產(chǎn)中幾個(gè)創(chuàng)新性實(shí)用性極高的自動(dòng)上料機(jī)械以供學(xué)習(xí)交流。

1引言

工件機(jī)械加工的自動(dòng)化可分為半自動(dòng)、全自動(dòng)、完全自動(dòng)三種形式，半自動(dòng)是指工件的裝卸利用人工操作，只有加工過程自動(dòng)化；全自動(dòng)話是以手工將工件填裝入滑槽或料倉，裝卸、加工全部自動(dòng)化的機(jī)械；完全自動(dòng)化是用有工件整理能力的進(jìn)料器、料斗等對(duì)滑槽或料倉供給工件，而且可一次對(duì)進(jìn)料器供給大量工件。

以前設(shè)計(jì)機(jī)械，只需要滿足機(jī)能，成本低廉即可，先進(jìn)為了提高生產(chǎn)效率，還必須考慮自動(dòng)化程度，設(shè)計(jì)成可自動(dòng)化供給，在設(shè)計(jì)中工序越少越好。雖然自動(dòng)供給方式有眾多優(yōu)勢(shì)，但并不是所有零件都適用，工件產(chǎn)量少、種類多、不允許外觀有劃痕破損等情況都不適合用自動(dòng)供給裝置，但可考慮半自動(dòng)化。 2 供料器

2.1振動(dòng)式供料器

振動(dòng)式進(jìn)料器是漏斗式進(jìn)料器中最常見的形式，其原理是給電磁鐵通脈沖電壓，電磁鐵使旋渦盤振動(dòng)，振動(dòng)彈簧與旋渦盤配合實(shí)現(xiàn)垂直軸周圍的角振動(dòng)，工件借助與軌道的摩擦力和間歇性的振動(dòng)過程實(shí)現(xiàn)工件的運(yùn)送。振動(dòng)式供料器在工件進(jìn)料器中通用性最大；動(dòng)作平穩(wěn)，工件劃傷程度低且易調(diào)整工件供給速度圖1與圖2是兩種種振動(dòng)式供料器的舉例，圖3是振動(dòng)供料器的一種直接應(yīng)用，即電磁振動(dòng)篩，常用于藥片（錠狀物）的篩分。只需要將需篩選物大量投入料斗，將會(huì)自動(dòng)從料斗下端依次流出進(jìn)行篩分。

圖1 旋轉(zhuǎn)式振動(dòng)供料器圖2 直進(jìn)式振動(dòng)供料器

圖3 振動(dòng)供料器的應(yīng)用

2.2旋轉(zhuǎn)式料斗供料器

旋轉(zhuǎn)式供料器，一般情況下是料斗的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作為主運(yùn)動(dòng)，工件再以某種形態(tài)通過滑槽或者導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)送，可供工件數(shù)量多，但工件間摩擦大，工件易產(chǎn)生磨痕。以下是兩種典型旋轉(zhuǎn)式供料器。

圖4 滾筒型旋轉(zhuǎn)供料器圖5 磁鐵式旋轉(zhuǎn)供料器

2.3往復(fù)式供料器

往復(fù)式供料器是通過機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將工件分離出來，再通過一定形狀的滑槽，運(yùn)送至加工機(jī)械，以下是兩種往復(fù)式供料器。圖6為推上式供料裝置，一帶斜槽的垂直板在料斗內(nèi)升降，工件由傾斜軌道帶至最高處通過滑槽流出，適于圓筒狀、環(huán)狀、球狀工件。圖7為掏上式供給裝置，圓弧板以一點(diǎn)為中心上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其他原理同推上式。往復(fù)式供料器損傷少于旋轉(zhuǎn)式，但也不能避免劃傷。

圖6 推上式供料裝置圖7 掏上式供料裝置

以上介紹了三種常見供料器，另外還有噴氣式、升降式、柱塞式等等，不再過多贅述。

3 隔離機(jī)構(gòu)

在自動(dòng)上料裝置中，自動(dòng)排列整齊的工件在前往加工機(jī)械或裝配機(jī)械時(shí)，需要工件的隔離過程，對(duì)各種形狀工件自由進(jìn)行隔離并非易事，必須依工件的形狀、材質(zhì)、重量等多方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1利用分度臺(tái)的隔離裝置

圖8 側(cè)向分度臺(tái)隔離裝置圖9 縱向分度臺(tái)隔離裝置

上圖為利用分度臺(tái)的工件隔離裝置，圖8是從側(cè)向，圖9是從上方進(jìn)行隔離供給。側(cè)向供給時(shí)，工件的移動(dòng)是借助滑槽內(nèi)工件重量推入分度臺(tái)，縱向供給工件也是利用工件的重力供料。

3.2錨形隔離裝置

圖10 餅狀工件隔離裝置圖11 帶凸臺(tái)軸類工件隔離裝置

工件在滑槽中并列時(shí)，工件間若需要間隙，很適合錨形裝置，錨的前指放開工件，后指阻擋后面的工件；前指阻擋工件時(shí)，后指放開補(bǔ)充，周期性的逐個(gè)分離工件，還可改變錨的設(shè)計(jì)用以隔離2個(gè)或多個(gè)工件，其驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以是電磁、凸輪、氣缸等。

3.3利用往復(fù)臺(tái)的隔離裝置

圖12 拉臂型往復(fù)隔離裝置圖13 板彈簧往復(fù)隔離裝置

拉臂型往復(fù)臺(tái)隔離裝置，拉臂上的分離槽運(yùn)動(dòng)至料倉下方時(shí)，工件嵌入分離槽中，往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件的隔離。可修改分離槽的深度以適應(yīng)每次分離工件的個(gè)數(shù)。圖13所示裝置通過搬運(yùn)臺(tái)的分離槽將工件拉出，板彈簧的作用是防止后續(xù)工件流出，不需再另做分離剪，簡(jiǎn)單實(shí)用。

隔離裝置的設(shè)計(jì)也有許多種，夾指型、蝸桿型、皮帶型等等，根據(jù)不同的工件形態(tài)、要求有千千萬萬中設(shè)計(jì)，在這里著重介紹以上三種。

4 上料機(jī)構(gòu)

工件的上料通常是指將定向排列好的工件裝入加工機(jī)械夾具中的作業(yè)，是自

動(dòng)上料裝置中最為復(fù)雜的一環(huán)。上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于根據(jù)工件的形狀、重量、特性及加工機(jī)械的夾具等選擇最適當(dāng)?shù)纳狭戏椒�。下面介紹兩種種典型的上料機(jī)構(gòu)。

4.1頂桿式上料機(jī)構(gòu)

圖14為滑板頂桿式上料機(jī)構(gòu)，滑板的端部鉸接有帶承料槽的托板，當(dāng)料倉中的工件落入承料槽時(shí)，托板可沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)微小角度，故沖擊力不直接作用在滑板上。隨著滑板向前運(yùn)動(dòng)，承料槽中的工件與料倉中的其他工件分離，同時(shí)托板在彈簧片的作用下復(fù)位；當(dāng)工件被送至上料位置后，頂桿將其推入彈簧夾頭中。

圖14 滑板頂桿式上料機(jī)構(gòu)

圖15為搖塊頂桿式上料機(jī)構(gòu)，當(dāng)搖塊順時(shí)針擺動(dòng)使其上的槽口對(duì)準(zhǔn)料道出口時(shí)蓋板將壓板頂開，一個(gè)工件落入槽內(nèi)。當(dāng)搖塊逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，隔料圓弧將后續(xù)工件擋住，同時(shí)壓板在彈簧的作用下將槽中工件夾緊；搖塊擺至上料位置，頂桿由氣缸驅(qū)動(dòng)將工件推入彈簧夾頭中。

由于工件在槽內(nèi)被夾緊，故搖塊能以較高速度擺動(dòng)。

圖15 搖塊頂桿式上料機(jī)構(gòu)

4.2機(jī)械手式上料機(jī)構(gòu)

下圖為一種機(jī)械手式上料機(jī)構(gòu)示意圖，目的為向分度轉(zhuǎn)臺(tái)上料，機(jī)械手逆時(shí)針、向下運(yùn)動(dòng)，抓取工件，談后上提，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，到限位點(diǎn)向下，將工件安裝在分度盤上。這種上料方式機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，定位十分準(zhǔn)確。

圖16 機(jī)械手式上料機(jī)構(gòu)

每一種不同的工件都可以為其設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的上料機(jī)構(gòu)，以上兩類極為常用。除了這兩類，還有推桿式、滑塊式、真空吸盤式、凸輪驅(qū)動(dòng)式等等，在這里不再一一概述。

5生產(chǎn)中自動(dòng)上料裝置設(shè)計(jì)

前面介紹了自動(dòng)上料裝置的三個(gè)重要組成部分，下面介紹幾種在實(shí)際生產(chǎn)中創(chuàng)新性和實(shí)用性很強(qiáng)的幾例上料裝置。

5.1椰子剝衣機(jī)自動(dòng)上料機(jī)構(gòu) 手工剝除椰衣效率低，危險(xiǎn)性大，椰子剝衣機(jī)自動(dòng)上料的實(shí)現(xiàn)提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。該椰子剝衣上料機(jī)構(gòu)由傳送機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、掃板機(jī)構(gòu)組成。機(jī)械手的作用是夾持拖動(dòng)椰子，掃板機(jī)構(gòu)用來清除剝下來的椰皮。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示：

9 8 7 4 1 2 3

1.椰子 2.傳送機(jī)構(gòu)側(cè)擋板 3.傳送帶 4.信號(hào)發(fā)射器 5.傳送機(jī)構(gòu)后擋板 6.電動(dòng)機(jī)

7.傳送機(jī)構(gòu)前擋板 8.椰子剝衣機(jī) 9.掃板機(jī)構(gòu) 10.機(jī)械手 11.氣動(dòng)控制側(cè)擋板

圖17 上料機(jī)構(gòu)正視簡(jiǎn)圖

椰子經(jīng)過人工初選，大小一致的運(yùn)送到傳送帶，由傳送帶帶動(dòng)椰子前進(jìn)。在遇到傳送機(jī)構(gòu)后擋板５時(shí)被擋住，等待擋板打開。在傳送機(jī)構(gòu)后擋板５和前擋板７之間（稱為待剝區(qū)）有一個(gè)待剝的椰子，將由一對(duì)機(jī)械手10抓取并運(yùn)送至傳送帶正前方的椰子剝衣機(jī)８的托盤上。當(dāng)該椰子被放置于托盤上時(shí)由壓力傳感器產(chǎn)生信號(hào)使傳送機(jī)構(gòu)后擋板５快速開啟閉合，允許下一個(gè)椰子通過并進(jìn)入待剝區(qū)。在剝衣機(jī)托盤上被剝完的椰子由掃板機(jī)構(gòu)９的掃板掃入置于剝衣機(jī)左右兩側(cè)的收集箱中。

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1 2

5 3 4

1.機(jī)械手運(yùn)動(dòng)縱導(dǎo)軌 2.機(jī)械手 3.氣動(dòng)控制側(cè)擋板 4.信號(hào)接收器

5.信號(hào)發(fā)射器 6.機(jī)械手運(yùn)動(dòng)橫導(dǎo)軌 7椰子剝衣機(jī) 8.掃板機(jī)構(gòu)

圖18 上料機(jī)構(gòu)俯視簡(jiǎn)圖

該設(shè)計(jì)解決了某種椰子剝衣機(jī)的椰子上料環(huán)節(jié)因人工送料而帶來的效率不高，自動(dòng)化程度低等問題，帶來了很高的經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。

5.2禽蛋自動(dòng)上料裝置

為了打開國際市場(chǎng)，我們應(yīng)該對(duì)禽蛋進(jìn)行包括清洗、品質(zhì)檢測(cè)、分級(jí)、包裝等工序在內(nèi)的商品化處理�，F(xiàn)有一由彎道料斗、滑道和落蛋隔離機(jī)構(gòu)組成的禽蛋自動(dòng)上料裝置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖19所示：

1.可調(diào)雙頭螺柱 2.料斗支架 3.料斗 4.料斗門 5.滑道 6.落蛋平臺(tái)

7.禽蛋 8.落蛋隔離機(jī)構(gòu) 9.落蛋口 10.分級(jí)機(jī)輸送帶

圖19 禽蛋自動(dòng)上料裝置簡(jiǎn)圖

先在滑道中依次放置、布滿禽蛋 ,啟動(dòng)主分級(jí)機(jī),當(dāng)?shù)巴猩系那莸半S輸送帶

通過接近開關(guān)時(shí),接近開關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)電信號(hào),經(jīng)集成定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行脈沖整形和定時(shí)控制,再輸出信號(hào)啟動(dòng)推拉電磁鐵動(dòng)作,將落料口打開, 滑道最右端落料口上的禽蛋便準(zhǔn)確地落到輸送帶的蛋托上,進(jìn)行下一步的分級(jí)操作;電磁鐵失電,落料口迅速關(guān)閉。落下一個(gè)蛋后,滑道上的禽蛋在自重和后續(xù)推力作用下,沿水平方向依次向右滾動(dòng)一個(gè)蛋的短軸距離料斗底部最下端的禽蛋在壓力作用下從出蛋口滾到滑道上,以等待下一步運(yùn)作,完成一個(gè)上蛋循環(huán)。

其中應(yīng)注意幾點(diǎn)：上料前應(yīng)在滑道內(nèi)布滿禽蛋，防止禽蛋因碰撞碎裂；一個(gè)料斗沒有禽蛋了后應(yīng)立即更換裝滿禽蛋的料斗。另外，為了避免堵蛋、碰撞、滯蛋情況的產(chǎn)生，將料斗及溜道、滑道做了以下設(shè)計(jì)：

（a）（b）（c）

圖20 （a）料斗及溜道（b）溜道上截面（c）滑道設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)利用禽蛋本身的物理特性、運(yùn)動(dòng)學(xué)特性設(shè)計(jì)的自動(dòng)上料裝置，實(shí)現(xiàn)了上料自動(dòng)化，值得推廣。

6結(jié)論

當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國家，自動(dòng)上料裝置在各類制造業(yè)中比比皆是，生產(chǎn)過程的自動(dòng)化不僅大大提高了生產(chǎn)率，把人們從繁重的勞動(dòng)中解脫出來；而且對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化起到了積極的作用。在學(xué)習(xí)了機(jī)械制造自動(dòng)化機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用這門課程后，更是對(duì)自動(dòng)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了濃烈的興趣，在生活中也有許多實(shí)用、巧妙的自動(dòng)化裝置值得去發(fā)現(xiàn)，去學(xué)習(xí)，也有很多問題等待我們?nèi)ソ鉀Q�？傊�，在這門課程中，興趣多多，收獲多多。希望自己將來能夠在這個(gè)方面為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。

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