工业送料机构上料方案的优化

工业送料机构上料方案的优化

0工业送料机构的作用现代机械工程公司需要首先采用自动手段来提高产品生产的自动化程度和生产效率。因此，工业送料机构在自动工业生产中发挥着非常重要的作用。1棒式自动上料机的概述和选择1.1自动上料方案确定以某电力金具生产企业为例，其使用的棒料切割机如图1所示，该机器型号为Q42-250B，采用两级传动：电动机→飞轮→齿轮。其最大切割力为2450kN，切割棒料直径范围为45～80mm。目前，该设备需要一人专门负责将堆放在地上的棒料用龙门吊吊起并放在设备自带的约4m长的辊道上。上料方式老旧，效率和自动化程度低，难以满足工厂生产需要，并且设备占用率高，所以对新的上料方案提出如下几方面要求：1）上料位置准确度高，方式安全可靠；2）提高上料效率和自动化程度；3）降低龙门吊床的使用频率。针对以上要求，在查阅大量文献并进行总结分析后提出如下几种方案。1）方案一。如图2所示，采用往复式上料机构，通过送料架2的往复运动来实现自动上料的目的，具体过程如下：棒料从料道1逐个落入送料架2的凹槽内后，在销轴3的作用下，与料架一起往前运动到固定承料架6处，此时，压铁7落下，将棒料压入固定承料架上的凹槽内，同时，促使料架2落下并从棒料下方往下退出，再回到起始位置，为下一次上料做准备。整个上料过程中，料架的运动轨迹由摇爪4的轮廓及其在靠模5上的运动轨迹所决定。2）方案二。采用摆杆式上料机构，如图3所示，通过气缸提供原动力使摆杆的一端将棒料顶出，从而实现自动上料操作。制作一个带斜面的料架，料架上首先堆放好需要切割的棒料，启动气缸，摆杆在气缸的驱动下，左端往上摆动，将棒料顶出凸起挡块，棒料在重力作用下从料架滑到摆杆上面，带动摆杆右端继续往下摆动，直到低于辊道高度，从而使棒料平稳地放在辊道上。辊道上的轮子不停往前转动，在轮子与棒料的摩擦力作用下，带动棒料往前运动，进而实现自动上料及自动往前送料。当棒料完全离开摆杆后，摆杆回到初始位置，原料向下滑动，直到遇到凸起的挡块，随后，摆杆在气缸推动下开始第二次上料，从而实现连续上料。3）方案三。采用顶杆式上料机构（如图5），通过气缸提供动力使顶杆2将棒料顶出，从而实现自动上料。由于棒料较长，难以控制平衡，所以采用一个气缸、两个支点的形式工作，其工作过程如图6所示。料架上首先堆放好需要切割的棒料，顶杆在气缸的驱动下向上运动，将棒料顶出凸起挡块，棒料在重力作用下沿着顶杆下滑，直至滑上顶杆的另一端，此时顶杆的另一端略高于滚道，所以棒料仍然留在顶杆上。然后顶杆在气缸的带动下向下运动，直到顶杆低于辊道面，此时，棒料被平稳地放在辊道上，棒料在与滚子的摩擦力作用下，向前运动，同时，料架上的棒料往下滚动，开启下一轮自动上料过程。1.2自动上料方案二针对以上几种方案，具体评价如下：方案一能将棒料成功运送至指定位置，但只适用于较短长度的棒料的自动上料（一般不超过2m），然而目前该工厂所使用的棒料原材料长度一般在9m左右，运送起来较为困难。同时，该方案对棒料直径大小也有限制，其尺寸不能超过送料架2上凹槽直径，适用范围太小。此外，从连续上料位置的准确性和可靠性来讲，也存在一定风险，因此，不选择该方案。方案二从理论上能实现棒料的自动上料，但由于棒料本身是圆柱面，摆杆左端顶起棒料部分的上顶面却是平面，二者之间以线接触方式发生作用，容易打滑，难以保证摆杆将棒料顶起的准确性，可靠性较低。此外棒料完全离开摆杆后，若后面待上料的棒料和挡块与摆杆左端摩擦力太大，将其紧紧压住，则摆杆在重力作用下不能自己落下，难以自动开启下一轮上料，所以不选择该方案。方案三使用顶杆机构，能准确可靠地将棒料顶起来，且整个机构结构简单，可靠性较高，连续性较好，易于实现，因此，选用方案三作为最终方案进行详细设计。2自动上料机构设计根据前面的分析，主要从料架、顶杆机构和辊道几个方面对方案三进行结构上的详细设计。1）料架。切割机自带的结构只有一长度约4m左右的辊道，而工厂所用棒料长度约7～9m，为避免频繁使用龙门吊，可设计9m长料架，将整捆棒料一次性吊起堆放在料架上，并将其在料架上均匀铺开。同时，为了能够在料架上堆放更多的棒料且便于上料时棒料自动滑到挡块位置，可将料架设计成前端倾斜后端水平的结构，如图8所示。由于切割棒料的直径大小并不固定，而该工厂使用的棒料直径主要为20、40、60和80mm四种规格，因此，将料架末端的挡块设计成可活动的结构，如图7所示，增加4个小孔，可根据具体切割棒料的直径大小选择对应小孔，从而将不同直径的棒料顶出，并保证一次只顶起一根棒料。此外，为保证自动上料的连续性和稳定性，料架的末端安装一红外感应装置，当感应到当前棒料运输完成后，自动启动顶杆上的气缸开启下一轮上料操作。2）顶杆机构。这是整个自动上料机构的核心部分，如图5所示，主要由顶杆和气缸两部分组成。顶杆与料架和辊道连接在一起，当顶杆未启动时，其高度低于辊道上的进给轮高度，具体形状如图9所示，右端直角部分负责在气缸的作用下将棒料顶出，左端凸起部分防止棒料被顶上顶杆后掉到地上。由于整个辊道有9m长，因此，为使棒料受力均匀并被可靠地顶出，在料架上总共设置4组顶杆，组成顶杆架，每两组顶杆间隔2m左右，如图10所示。顶杆下部与一气缸相连接，由气缸控制顶杆的升起和落下。当顶杆升起时，配合料架上的活动挡块将相应直径的棒料顶出并落在顶杆左端突起与右端直角结构之间。随后，顶杆落下，棒料随着顶杆一起落下，当顶杆高度低于辊道上的进给轮高度时，棒料被稳稳地放在进给轮中央，并随进给轮的滚动，在摩擦力作用下被往前运输。3）辊道。该企业棒料切割机配置有相应的自动进料辊道，长度约4.3m，能够实现部分棒料的自动进给。但目前该企业使用的棒料长度基本都在7m以上，最长的可以达到9m，其长度远远大于辊道的长度，因此，棒料被放上辊道后，难以保证其自动进给。所以，延长进给辊道的长度，并在原有辊道的后面均匀地加上3～5组进给轮，以保证棒料的稳定运输。3顶杆式上料机构设计本文针对某金具生产企业上料过程中加工效率低、设备占用率高等问题，提出三种自动上料方案