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自動化機構(gòu)作業(yè)-淺析自動上料裝置
淺析自動上料裝置
摘要：自動上料裝置通常由供料器、隔離機構(gòu)、分路機構(gòu)、合路機構(gòu)、上料機構(gòu)及機構(gòu)等所組成。其中，供料器、隔離機構(gòu)及上料機構(gòu)是其最基本的三個組成部分。各機構(gòu)之間的連接通常使用料道或其它輸送機構(gòu)。在實際應(yīng)用中，上述各機構(gòu)往往不是彼此獨立的，有時一個機構(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。本文從自動化機械入手，舉例供料器、隔離機構(gòu)、上料機構(gòu)的一些實例和分析，以及國民生產(chǎn)中幾個創(chuàng)新性實用性極高的自動上料機械以供學(xué)習(xí)交流。
1引言
工件機械加工的自動化可分為半自動、全自動、完全自動三種形式，半自動是指工件的裝卸利用人工操作，只有加工過程自動化；全自動話是以手工將工件填裝入滑槽或料倉，裝卸、加工全部自動化的機械；完全自動化是用有工件整理能力的進料器、料斗等對滑槽或料倉供給工件，而且可一次對進料器供給大量工件。
以前設(shè)計機械，只需要滿足機能，成本低廉即可，先進為了提高生產(chǎn)效率，還必須考慮自動化程度，設(shè)計成可自動化供給，在設(shè)計中工序越少越好。雖然自動供給方式有眾多優(yōu)勢，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供給裝置，但可考慮半自動化。 2 供料器
2.1振動式供料器
振動式進料器是漏斗式進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，振動彈簧與旋渦盤配合實現(xiàn)垂直軸周圍的角振動，工件借助與軌道的摩擦力和間歇性的振動過程實現(xiàn)工件的運送。振動式供料器在工件進料器中通用性最大；動作平穩(wěn)，工件劃傷程度低且易調(diào)整工件供給速度 圖1與圖2是兩種種振動式供料器的舉例，圖3是振動供料器的一種直接應(yīng)用，即電磁振動篩，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，將會自動從料斗下端依次流出進行篩分。
圖1 旋轉(zhuǎn)式振動供料器 圖2 直進式振動供料器
圖3 振動供料器的應(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)運動作為主運動，工件再以某種形態(tài)通過滑槽或者導(dǎo)軌進行運送，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)式供料器是通過機構(gòu)的往復(fù)運動，將工件分離出來，再通過一定形狀的滑槽，運送至加工機械，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，圓弧板以一點為中心上下往復(fù)運動，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 隔離機構(gòu)
在自動上料裝置中，自動排列整齊的工件在前往加工機械或裝配機械時，需要工件的隔離過程，對各種形狀工件自由進行隔離并非易事，必須依工件的形狀、材質(zhì)、重量等多方面進行設(shè)計。
3.1利用分度臺的隔離裝置
圖8 側(cè)向分度臺隔離裝置 圖9 縱向分度臺隔離裝置
上圖為利用分度臺的工件隔離裝置，圖8是從側(cè)向，圖9是從上方進行隔離供給。側(cè)向供給時，工件的移動是借助滑槽內(nèi)工件重量推入分度臺，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 帶凸臺軸類工件隔離裝置
工件在滑槽中并列時，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，后指放開補充，周期性的逐個分離工件，還可改變錨的設(shè)計用以隔離2個或多個工件，其驅(qū)動設(shè)備可以是電磁、凸輪、氣缸等。
3.3利用往復(fù)臺的隔離裝置
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)臺隔離裝置，拉臂上的分離槽運動至料倉下方時，工件嵌入分離槽中，往復(fù)運動，實現(xiàn)工件的隔離�？尚薷姆蛛x槽的深度以適應(yīng)每次分離工件的個數(shù)。圖13所示裝置通過搬運臺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，簡單實用。
隔離裝置的設(shè)計也有許多種，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，在這里著重介紹以上三種。
4 上料機構(gòu)
工件的上料通常是指將定向排列好的工件裝入加工機械夾具中的作業(yè)，是自
動上料裝置中最為復(fù)雜的一環(huán)。上料機構(gòu)的設(shè)計，關(guān)鍵在于根據(jù)工件的形狀、重量、特性及加工機械的夾具等選擇最適當?shù)纳狭戏椒�。下面介紹兩種種典型的上料機構(gòu)。
4.1頂桿式上料機構(gòu)
圖14為滑板頂桿式上料機構(gòu)，滑板的端部鉸接有帶承料槽的托板，當料倉中的工件落入承料槽時，托板可沿逆時針轉(zhuǎn)動微小角度，故沖擊力不直接作用在滑板上。隨著滑板向前運動，承料槽中的工件與料倉中的其他工件分離，同時托板在彈簧片的作用下復(fù)位；當工件被送至上料位置后，頂桿將其推入彈簧夾頭中。
圖14 滑板頂桿式上料機構(gòu)
圖15為搖塊頂桿式上料機構(gòu)，當搖塊順時針擺動使其上的槽口對準料道出口時蓋板將壓板頂開，一個工件落入槽內(nèi)。當搖塊逆時針擺動時，隔料圓弧將后續(xù)工件擋住，同時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。
圖15 搖塊頂桿式上料機構(gòu)
4.2機械手式上料機構(gòu)
下圖為一種機械手式上料機構(gòu)示意圖，目的為向分度轉(zhuǎn)臺上料，機械手逆時針、向下運動，抓取工件，談后上提，順時針轉(zhuǎn)動，到限位點向下，將工件安裝在分度盤上。這種上料方式機構(gòu)穩(wěn)定，定位十分準確。
圖16 機械手式上料機構(gòu)
每一種不同的工件都可以為其設(shè)計對應(yīng)的上料機構(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)動式等等，在這里不再一一概述。
5生產(chǎn)中自動上料裝置設(shè)計
前面介紹了自動上料裝置的三個重要組成部分，下面介紹幾種在實際生產(chǎn)中創(chuàng)新性和實用性很強的幾例上料裝置。
5.1椰子剝衣機自動上料機構(gòu) 手工剝除椰衣效率低，危險性大，椰子剝衣機自動上料的實現(xiàn)提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。該椰子剝衣上料機構(gòu)由傳送機構(gòu)、機械手、掃板機構(gòu)組成。機械手的作用是夾持拖動椰子，掃板機構(gòu)用來清除剝下來的椰皮。其結(jié)構(gòu)簡圖如下所示：
9 8 7 4 1 2 3
1.椰子 2.傳送機構(gòu)側(cè)擋板 3.傳送帶 4.信號發(fā)射器 5.傳送機構(gòu)后擋板 6.電動機
7.傳送機構(gòu)前擋板 8.椰子剝衣機 9.掃板機構(gòu) 10.機械手 11.氣動控制側(cè)擋板
圖17 上料機構(gòu)正視簡圖
椰子經(jīng)過人工初選，大小一致的運送到傳送帶，由傳送帶帶動椰子前進。在遇到傳送機構(gòu)后擋板５時被擋住，等待擋板打開。在傳送機構(gòu)后擋板５和前擋板７之間（稱為待剝區(qū)）有一個待剝的椰子，將由一對機械手10抓取并運送至傳送帶正前方的椰子剝衣機８的托盤上。當該椰子被放置于托盤上時由壓力傳感器產(chǎn)生信號使傳送機構(gòu)后擋板５快速開啟閉合，允許下一個椰子通過并進入待剝區(qū)。在剝衣機托盤上被剝完的椰子由掃板機構(gòu)９的掃板掃入置于剝衣機左右兩側(cè)的收集箱中。
876
1 2
5 3 4
1.機械手運動縱導(dǎo)軌 2.機械手 3.氣動控制側(cè)擋板 4.信號接收器
5.信號發(fā)射器 6.機械手運動橫導(dǎo)軌 7椰子剝衣機 8.掃板機構(gòu)
圖18 上料機構(gòu)俯視簡圖
該設(shè)計解決了某種椰子剝衣機的椰子上料環(huán)節(jié)因人工送料而帶來的效率不高，自動化程度低等問題，帶來了很高的經(jīng)濟效益，值得推廣。
5.2禽蛋自動上料裝置
為了打開國際市場，我們應(yīng)該對禽蛋進行包括清洗、品質(zhì)檢測、分級、包裝等工序在內(nèi)的商品化處理。現(xiàn)有一由彎道料斗、滑道和落蛋隔離機構(gòu)組成的禽蛋自動上料裝置。結(jié)構(gòu)簡圖如圖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
7.禽蛋 8.落蛋隔離機構(gòu) 9.落蛋口 10.分級機輸送帶
圖19 禽蛋自動上料裝置簡圖
先在滑道中依次放置、布滿禽蛋 ,啟動主分級機,當?shù)巴猩系那莸半S輸送帶
通過接近開關(guān)時,接近開關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)電信號,經(jīng)集成定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行脈沖整形和定時控制,再輸出信號啟動推拉電磁鐵動作,將落料口打開, 滑道最右端落料口上的禽蛋便準確地落到輸送帶的蛋托上,進行下一步的分級操作;電磁鐵失電,落料口迅速關(guān)閉。落下一個蛋后,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一個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,以等待下一步運作,完成一個上蛋循環(huán)。
其中應(yīng)注意幾點：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：
（a） （b） （c）
圖20 （a）料斗及溜道 （b）溜道上截面 （c）滑道設(shè)計
該設(shè)計利用禽蛋本身的物理特性、運動學(xué)特性設(shè)計的自動上料裝置，實現(xiàn)了上料自動化，值得推廣。
6結(jié)論
當今工業(yè)發(fā)達國家，自動上料裝置在各類制造業(yè)中比比皆是，生產(chǎn)過程的自動化不僅大大提高了生產(chǎn)率，把人們從繁重的勞動中解脫出來；而且對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本、促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化起到了積極的作用。在學(xué)習(xí)了機械制造自動化機構(gòu)及其應(yīng)用這門課程后，更是對自動化機構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生了濃烈的興趣，在生活中也有許多實用、巧妙的自動化裝置值得去發(fā)現(xiàn)，去學(xué)習(xí)，也有很多問題等待我們?nèi)ソ鉀Q�？傊谶@門課程中，興趣多多，收獲多多。希望自己將來能夠在這個方面為社會創(chuàng)造價值。
參考文獻
[1] 黃越平，徐進. 自動化機構(gòu)設(shè)計構(gòu)思實用圖例. 北京：中國鐵道出版社，1993
[2] 姜文炳譯. 自動化機構(gòu)圖例. 北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1976
[3] 謝逸泉. 一套自動上料機構(gòu). 現(xiàn)代機械，2001；（2）
[4] 日本.自動上料機械資料
[5] 王銳，樊軍慶．椰子剝衣機自動上料機構(gòu)的設(shè)計[J].食品與機械.2012，
28(5):144-146
[6] 陳紅，陳偉，文有先.禽蛋自動上料裝置的研究[J].糧食加工與食品機
械.2003,7:66-68
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