多規(guī)格線攬捆扎機(jī)械設(shè)計與研究

王曄

摘要：隨著線纜包裝的自動化需求，提出了一種多規(guī)格線纜裹包的雙側(cè)捆扎設(shè)計，可滿足多種規(guī)格需求，解決了線纜裹包過程中不能快速捆扎的問題，實(shí)現(xiàn)線纜自動化快速裹包。本文詳細(xì)的介紹了該設(shè)計工藝流程、結(jié)構(gòu)組成及工作原理。

關(guān)鍵詞：線纜;自動化;捆扎;輸送鏈道

0 ?引言

隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化，包裝行業(yè)自動化，線纜的包裝也迎來了新的需求，本文主要介紹了線纜包裝中最基礎(chǔ)的捆扎部分，通過數(shù)字化控制和分工位完成動作，實(shí)現(xiàn)了不同外徑、不同內(nèi)經(jīng)、不同高度的線卷捆扎自動化，達(dá)到4卷/分鐘的速度要求。更換不同規(guī)格的產(chǎn)品前，只需要將各部分需要調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)調(diào)到所需狀態(tài)，便可滿足需求，操作簡單，實(shí)用有效。

1 ?總體結(jié)構(gòu)與工藝流程

本設(shè)備主要由夾緊移動機(jī)構(gòu)，機(jī)架1，送卷機(jī)構(gòu)，輸送機(jī)構(gòu)，移動機(jī)構(gòu)，機(jī)架2組成，如圖1所示。

具體工藝流程：①夾緊移動機(jī)構(gòu)將纏繞機(jī)送來的線卷移動到1號扎帶機(jī)工位，捆扎完成后移動到送卷機(jī)構(gòu)起始位置;②送卷機(jī)構(gòu)將捆扎完一道扎帶的線卷送到輸送機(jī)構(gòu)初始位置;③輸送機(jī)構(gòu)將線卷輸送到2號扎帶機(jī)工位;④移動機(jī)構(gòu)移動線卷完成第二道捆扎;⑤捆扎完兩道扎帶的線卷由輸送機(jī)構(gòu)輸送到下一工位。

由于前端纏繞后線卷的線頭所處位置在七點(diǎn)鐘方向，為了扎緊線頭防止松散，夾緊移動機(jī)構(gòu)與移動機(jī)構(gòu)均與豎直方向成60度布置，并且可以滿足不同外徑的線卷準(zhǔn)確靠攏在扎帶機(jī)旁邊，整個運(yùn)動過程由伺服控制并按給定模型完成數(shù)字化運(yùn)行周期[1]。

2 ?技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)：①整機(jī)線卷裹膜速度≥4卷/分鐘;②適用線卷規(guī)格：外徑Φ160～Φ230，內(nèi)經(jīng)Φ120～Φ140，高度50～95mm，更換線卷后，需要調(diào)整尺寸的位置嚴(yán)格按說明來;③壓力范圍：6.0～8.0bar。

3 ?結(jié)構(gòu)組成與工作原理

3.1 夾緊移動機(jī)構(gòu)

夾緊移動機(jī)構(gòu)主要由兩個智能組合單元、方管連接臂、導(dǎo)向桿、導(dǎo)向塊、導(dǎo)向絲桿、氣缸連接板，抱爪，氣缸等組成。所有組件安裝在機(jī)架1上面。

抱爪和氣缸由氣缸連接板相連，氣缸安裝在導(dǎo)向塊上，導(dǎo)向塊和導(dǎo)向絲桿與方管連接臂連接，方管連接臂安裝在上下移動單元上，上下移動單元與左右移動單元相連，左右移動單元的運(yùn)動可以實(shí)現(xiàn)整體位置的改變。

夾緊移動機(jī)構(gòu)工作原理如圖2所示，當(dāng)光電開關(guān)檢測到線卷并傳送信號至PLC系統(tǒng)，控制伺服帶動上下移動單元下降至工作位置，由左右兩個氣缸從初始位置到工作狀態(tài)，從而夾緊線纜卷，接著由伺服控制左右移動單元移動到扎帶工位，由扎帶機(jī)完成第一道捆扎，再由移動單元移動到推送工位，上下移動單元帶動抱爪上行返回至初始位置[2]。

導(dǎo)向桿，導(dǎo)向塊和導(dǎo)向絲桿主要是起到調(diào)節(jié)作用，為了滿足不同外徑的線卷，調(diào)節(jié)方便[3]。

3.2 送卷機(jī)構(gòu)

送卷機(jī)構(gòu)由移動單元、支架、調(diào)節(jié)板、推塊、安裝板等組成。

移動單元通過安裝板安裝在機(jī)架上，支架連接在移動單元上，通過調(diào)節(jié)板連接推塊。不同規(guī)格的線卷只需要調(diào)整調(diào)節(jié)板的安裝位置便可以。

送卷機(jī)構(gòu)工作原理：如圖3所示，由伺服驅(qū)動移動單元將捆扎后的線卷由機(jī)構(gòu)的起始工位精確推送至輸送鏈道的起始位置。其中調(diào)節(jié)板將推塊與移動單元連接在一起并起到調(diào)節(jié)不同規(guī)格線卷的作用。

3.3 輸送機(jī)構(gòu)

輸送機(jī)構(gòu)由輸送鏈道、伺服電機(jī)、減速機(jī)、主動軸、從動軸、法蘭安裝板、機(jī)架、扎帶安裝板等組成。伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速3000rpm，功率400W，輸送線圈速度700mm/s。

伺服電機(jī)通過減速機(jī)帶動整個輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，可以精確地控制整個輸送鏈道的速度，從而準(zhǔn)確控制每個工位的定位。并且在每一個運(yùn)動周期內(nèi)，按照設(shè)定的數(shù)學(xué)模型運(yùn)動[4]。

輸送機(jī)構(gòu)工作原理：如圖4所示，輸送機(jī)構(gòu)將送卷機(jī)構(gòu)送來的線卷以額定速度送到移動機(jī)構(gòu)工位，光電開關(guān)檢測到信號并反饋給PLC，PLC控制系統(tǒng)控制輸送鏈道停止，線卷由移動機(jī)構(gòu)移動至第二道捆扎工位，進(jìn)行捆扎。

第二道捆扎的同時，夾緊移動機(jī)構(gòu)繼續(xù)重復(fù)下一卷的工作。第二道捆扎動作完成后線卷回到輸送鏈道，同時完成第一道扎帶的線卷由送卷機(jī)構(gòu)輸送到輸送機(jī)構(gòu)的起始位置，光電開關(guān)檢測到信號后繼續(xù)反饋給PLC，控制輸送機(jī)構(gòu)的鏈道開始工作，鏈道上兩個線卷同時運(yùn)動到下一工位進(jìn)行各自的后續(xù)工藝。

3.4 移動機(jī)構(gòu)工作原理

移動機(jī)構(gòu)由兩個移動單元、方管連接臂、兩個氣缸連接板、調(diào)節(jié)塊、兩個連接塊組成。

夾緊線卷的連接塊和氣缸通過連接板連接，氣缸固定在方管連接臂上，方管連接臂安裝在上下移動單元上并與左右移動單元連接。

為了適應(yīng)不同規(guī)格尺寸的線卷，現(xiàn)將與氣缸尾部連接的連接塊通過調(diào)節(jié)塊連接，不同的線卷只需調(diào)整螺釘位置即可。

移動機(jī)構(gòu)工作原理：如圖5所示，當(dāng)光電開關(guān)檢測到線卷并傳送信號至PLC系統(tǒng)，控制上下移動單元控制可調(diào)節(jié)抱爪下行至輸送鏈帶，由氣缸帶動氣缸連接板和連接塊夾緊線卷，在左右移動單元帶動下移動至2號扎帶機(jī)位置，待2號扎帶機(jī)捆扎完成后再由左右移動單元帶動移至輸送帶所需位置，松開線卷，控制上下運(yùn)動的移動機(jī)構(gòu)上行至初始位置，輸送鏈道將線卷輸送至下一工位，同時將前一工位線卷輸送過來。

4 ?結(jié)束語

本套設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)速度4卷/分鐘，兩道扎帶均布，一機(jī)可適應(yīng)不同規(guī)格線卷的要求，滿足了裹膜之前完成扎帶的需求，實(shí)現(xiàn)了與前端生產(chǎn)線的匹配，在伺服控制下，多工位同步進(jìn)行，為不同規(guī)格線卷的捆扎要求提供了解決方案。

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