針對二氧化硅粉料桶進行升降旋轉的操作平臺的改善研究

薛志剛，王文玉，王嘉禾

（久智光電子材料科技有限公司，廊坊 065000）

0 引言

2016年全球光纖光纜需求量已經超過4億公里，中國強勁的需求仍是主要推動力，將繼續引領全球增長的趨勢。2010年至2016年，全球互聯網流量年均增長率達到29%，隨著4G和光纖到戶的廣泛覆蓋，至少在2020年之前，中國光纖光纜產業仍將是高速增長狀態。作為制造光纖的主要生產原材料，二氧化硅粉料占據大量光纖成本，因此在二氧化硅粉料的生產運用中減少不必要的人為操作，提高生產效率至關重要。對二氧化硅粉料桶的操作流程進行分析，得到一個可以減少人為操作，縮減操作周期，提高生產效率的方案，并已應用到實際生產中。

1 問題背景

現有的物料桶翻轉裝置結構如圖1所示，由用于抱緊料桶1的抱緊架2、抱緊架2兩側的橫軸3和用于支撐橫軸3的托架4構成，抱緊架2和橫軸3為同一整體，與托架4為分體結構，使用時，需要將抱緊架2環抱料桶1的桶體，之后人力將料桶1、抱緊架2和橫軸3一同放在托架4上，最后，人力驅動使其以旋轉軸3為中心進行旋轉，如圖1所示。

在現有的物料桶翻轉裝置中存在以下技術問題：

首先，生產中所用的物料桶較重（一般200kg），將固定有料桶的抱緊架和橫軸搬起并安裝到托架上的過程十分困難到，操作不便；

其次，要實現對物料桶翻轉至少需要2～3人，浪費人力；

再次，旋轉操作過程中，在旋轉至平衡點以后在重力作用下會出現加速旋轉情況，容易造成料桶損傷甚至物料灑落，同時操作人員也容易在此過程中受傷。

圖1 原有翻料裝置示意圖

2 根據實際生產情況并結合TRIZ理論對現有方案進行分析并改進

結合實際生產需求，必須去除人力作業，人力提升的操作過程需要刪除，旋轉過程的旋轉穩定性有待提升，同時兩個升降和旋轉兩個操作要相互結合，避免過度分離，綜上分析設計全新的升降旋轉操作平臺。

該升降旋轉操作平臺包括支撐架、在升降機構作用下可升降的升降臺、連接在升降臺上的旋轉部件；旋轉部件包括由旋轉電機驅動的旋轉軸和連接在旋轉軸上的用于固定物料桶的料桶固定架；升降機構包括一對分別架設在支撐架上端和下端并通過鏈條配合的鏈輪；升降臺連接在鏈輪一側的鏈條上，隨著鏈輪的旋轉而升降；支撐架上設有用于升降臺升降的滑軌。將物料桶固定在料桶固定架上，鏈輪旋轉，帶動升降臺沿滑軌上升至適當高度后停止運動并自鎖定位；旋轉軸旋轉，帶動料桶固定架及料桶翻轉，完成卸料。本設計方案節省人力，且物料桶旋轉速度可控，避免了料桶在平衡點后旋轉速度不可控造成的料桶損傷和人員受傷，提高了料桶翻轉裝置的穩定性和安全性，增強了升降旋轉物料桶的可操作性。此外，本申請還具有結構較為簡單，制造成本低，使用方便的優點。

如圖2和圖3所示，該升降旋轉操作平臺包括支撐架5、在升降機構作用下可升降的升降臺6、連接在升降臺6上的旋轉部件。其中，旋轉部件包括由旋轉電機7驅動的旋轉軸8和連接在旋轉軸8上的用于固定物料桶1的料桶固定架9。升降機構包括一對分別架設在支撐架5上端和下端并通過鏈條10配合的鏈輪11；升降臺6連接在鏈輪11一側的鏈條10上，隨著鏈輪11的旋轉而升降。鏈條10一端連接在升降臺6上端，另一端連接在升降臺6下端，即鏈條10與升降臺6共同組成一個閉環。支撐架5上設有用于升降臺6升降的滑軌13，使得升降臺6的升降更穩定。本實施例提供的物料桶自動翻轉裝置在使用時先將物料桶1固定在料桶固定架9上，鏈輪11旋轉，帶動升降臺6沿滑軌上升至適當高度后停止運動并自鎖定位；旋轉軸8在旋轉電機7作用下旋轉，帶動料桶固定架9及料桶翻轉，完成卸料。

圖2 升降旋轉平臺側視圖

圖3 升降旋轉平臺三維視圖

支撐架5上設有控制面板（未示出）；控制面板上設有用于控制升降臺上升的上升按鈕、用于控制升降臺下降的下降按鈕、用于控制旋轉軸逆時針旋轉的左旋按鈕和用于控制旋轉軸順時針旋轉的右旋按鈕。使用時，先將物料桶1固定在料桶固定架9上，按住上升按鈕使得升降臺6上升；當升降臺6上升至適當位置時松開上升按鈕，升降臺6停止上升并自鎖定位；按下左旋/右旋按鈕，旋轉軸8帶動物料桶1逆時針/順時針旋轉180°后松開左旋/右旋按鈕，物料桶1停止旋轉，口朝下進行卸料；卸料完成后，按下右旋/左旋按鈕，旋轉軸8反向旋轉帶動物料桶1順時針/逆時針旋轉180°，物料桶1口朝上后，按住下降按鈕，升降臺6下降至物料桶1落地，松開下降按鈕，卸下物料桶1，完成物料桶翻轉卸料。

3 結束語

升降臺可帶動旋轉部件及旋轉部件上的物料桶進行升降操作，去除了人為搬運物料桶的繁瑣操作流程，旋轉部件在旋轉電機驅動下的勻速旋轉，使物料桶能穩定的旋轉，避免了料桶在平衡點后旋轉速度不可控造成的料桶損傷和人員受傷，降低整個操作的危險性，提高裝置的穩定性。整個裝置與地面固定，在執行升降或旋轉操作時，減少不必要的晃動和顫動，保證裝置的平穩運行，提高了該操作流程的安全性。

[1]濮良貴,陳國定,吳立言.機械設計[M].高等教育出版社,2013.

[2]張定華.工程力學[M].高等教育出版社,2000.