某型藥筒的自動夾取與翻轉機構設計

劉晨敏

（重慶工商大學融智學院， 重慶 401320）

引言

炮彈是國家為軍事斗爭準備的重要戰略物資，需要大量存儲，然而達到一定存儲年限的彈藥，戰術技術指標不能滿足作戰訓練的要求，需要對報廢彈藥進行回收處理[1]。某型炮彈因超過一定年限失去修理價值和使用價值，分解拆卸后需要對報廢彈藥進行回收利用，以往主要通過人工把藥筒切割后將彈藥倒出來收集，這種方法不僅存在安全隱患，而且彈藥揚塵對人身健康危害較大，因此需要研制一種自動夾取藥筒和倒藥的裝備。

本文提出了一種藥筒的自動夾取與翻轉機構，在上一道工序將藥筒切割并推出主藥丸之后，再由本機構來夾取藥筒并翻轉一定角度，以將藥筒內殘留的彈藥全部倒出。本套機構結構簡單，操作安全，由程序控制可實現完全自動化運行。

1 夾取機構設計

依據曲柄連桿滑塊機構的工作原理[2]，經過優化，可設計出結構簡單又適用的夾取機構。本文設計的雙曲柄連桿滑塊機構原理簡圖如圖1所示，滑塊前端連接一傳動桿，傳動桿兩端分別連接一根連桿，選擇曲柄中部作為鉸接點，一端與連桿相接，另一端為自由端，用來安裝夾取手指。

圖1 夾取機構原理圖

依據圖1所展示的夾取工作原理，經過細化設計，本文完成的藥筒夾取機構二維模型如圖2所示，主要由拉伸氣缸、傳動桿、連接桿、機械手臂、夾爪、固定座及銷軸等組成[3]。其設計思路為把拉伸氣缸作為曲柄連桿滑塊機構中的滑塊，缸桿末端連接一傳動桿，機械手臂作為曲柄，一端通過連接桿與傳動桿連接，另一端安裝夾爪。藥筒輸送到位后，拉伸氣缸缸桿伸出，杠桿作用下機械手臂閉合，兩夾爪抱住藥筒。對稱布置的連接桿與機械手臂，可以確保藥筒被夾爪可靠夾緊，通過鉸接機械手臂的中部，在傳動桿和連接桿的作用下可以放大拉伸氣缸的夾緊力。

圖2 夾取機構模型圖

2 翻轉機構設計

藥筒翻轉機構依據曲柄滑桿機構的工作原理[2]，經過優化，設計出的翻轉機構結構簡單、適用性強。本文設計的雙曲柄滑桿機構的原理簡圖如圖3所示。

依據圖3所展示的翻轉工作原理，經過詳細設計，本文完成的藥筒翻轉機構二維模型如下頁圖4所示。該翻轉機構主要由夾取機構、翻轉氣缸、夾取轉動鉸鏈、翻轉轉動鉸鏈、拉伸轉動鉸鏈及固定座等組成。其設計思路是把翻轉氣缸作為雙曲柄滑桿機構中的滑桿，夾取轉動鉸鏈的中心到拉伸轉動鉸鏈的中心距作為長曲柄，翻轉轉動鉸鏈到翻轉氣缸缸桿的垂直距離作為短曲柄。夾取機構夾住藥筒后，通過翻轉氣缸缸桿的縮回，藥筒由水平狀態至傾斜狀態，實現筒內殘留彈藥的傾倒。選擇氣缸作為翻轉動力源，既使結構簡單化，又滿足設備的防爆技術要求。

圖3 翻轉機構原理圖

圖4 翻轉機構模型圖

本文所述的自動夾取與翻轉機構，其工作過程是：藥筒輸送到指定工位后，夾取機構的拉伸氣缸缸桿伸出，經過傳動桿、連接桿驅動機械手臂繞支點旋轉，兩夾爪夾住藥筒，此時藥筒呈水平夾住狀態；然后翻轉氣缸缸桿縮回，夾取機構沿著夾取轉動鉸鏈旋轉一定角度，此時藥筒呈大角度傾斜狀態，可將藥筒內殘留的彈藥傾斜倒出，倒藥后翻轉氣缸缸桿伸出，拉伸氣缸缸桿縮回，將倒藥后的藥筒放置到原工位。

3 結論

針對炮彈藥筒內殘留彈藥的清理問題，本文提出了一種藥筒的自動夾取與翻轉機構。該夾取機構采用雙曲柄連桿滑塊機構的工作原理，通過氣缸的來回伸縮，即可實現藥筒的自動夾緊；該翻轉機構采用雙曲柄滑桿機構的工作原理，通過一個長行程氣缸的往復運動，使藥筒由水平狀態變換至傾斜狀態，實現藥筒內殘留彈藥的自動傾倒。本套自動夾取與翻轉機構結構及控制均簡單易行，可替代人工操作，實現完全自動化運行。