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高速硬盒包裝機(jī)采用雙路直包技術(shù)， 生產(chǎn)能力800包/min,運(yùn)行穩(wěn)定且包裝質(zhì)量良好⑴。膠 缸提升裝置是機(jī)器第二水平輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之 一，其主升程由手動推拉手柄驅(qū)動，將動力通過槽輻傳 遞給膠缸平臺實(shí)現(xiàn)升降，輔助升程由氣缸控制并實(shí)現(xiàn) 最高點(diǎn)的鎖緊。該裝置雖能滿足提升要求，但15 kg的 膠缸平臺僅靠槽體內(nèi)直徑16 mm的輻子支撐做上下運(yùn) 動，受力不平衡，容易引起輻子失效。目前對于包裝機(jī) 膠缸位置檢測的電氣控制⑵已有報道，但對其運(yùn)動方 式和驅(qū)動手段的研究較少。

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機(jī)改進(jìn)設(shè)計為過程中，對膠缸提升裝置進(jìn) 行了改進(jìn)，通過增加一套反平行四邊形機(jī)構(gòu)驅(qū)動對稱 肘桿，以實(shí)現(xiàn)膠缸提升平臺的穩(wěn)定升降，減輕操作人員 的勞動強(qiáng)度，減少設(shè)備的維護(hù)時間。

1存在問題

1.1 工作原理

膠缸提升裝置主要由提升平臺、桿、輻 子和氣缸組成，采用手動-氣動相結(jié)合的方式提升膠 缸。安裝膠缸1時，提升平臺4處于最低位置， 當(dāng)膠缸1放置到提升平臺4支座上后，按順時針方向手 動壓下桿2將膠缸1抬起，直到鎖扣6到位。松開桿2, 點(diǎn)擊氣動控制面板上的“提升膠缸”按鈕，由氣缸5將膠 缸1提升并保持在最高工作位置，提升的總行程為 67.375 mm0下降膠缸1時，再次按下氣動控制面板上的“提升膠缸”按鈕，脫開鎖扣6,手動轉(zhuǎn)動桿2,將提升 平臺4移動到最低位置。在生產(chǎn)過程中，為清除膠缸上 凝結(jié)的膠皮⑴，需要長時間停機(jī)對該裝置進(jìn)行拆裝和擦 洗

2改進(jìn)方法

改進(jìn)后的膠缸“n提升裝置利用了肘桿 機(jī)構(gòu)原理，由于空間位置的限制，肘桿機(jī)構(gòu)釆用反肘桿 方式，左右肘桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動釆用反平行四邊形。其中，4M為輸入桿，曲肘1和曲肘3分別以A,D為 擺動支點(diǎn)，兩側(cè)的滑塊7和滑塊8引導(dǎo)平臺的升降。其 設(shè)計基準(zhǔn)包括膠缸起始和工作位置，提升高度等與膠缸提升裝置相同。研究分析發(fā)現(xiàn)，一個 滑塊即能保證提升平臺左右位置的平衡，為此對該機(jī) 構(gòu)進(jìn)行了簡化，將〃點(diǎn)處的滑塊去除。提升平 臺4 一側(cè)與桿5較接，另一側(cè)與桿2分別與滑塊C皎 接。曲肘1,桿2與曲肘3,桿5分別組成雙肘桿機(jī)構(gòu)， 該機(jī)構(gòu)由曲肘1,桿6和曲肘3組成的反平行四邊形 4CED驅(qū)動桿2右邊的3,5肘桿機(jī)構(gòu)。

2.1膠釘提升裝置運(yùn)動分析

膠缸提升裝置中，活動構(gòu)件的總數(shù)幾=7, 低副數(shù)R=10 ,高副數(shù)R=0。根據(jù)Grashof自由度計算公 式⑶DoF=3n-2PLPh=3 x 7-2 x 10-0=1可知，該裝置為單自 由度機(jī)構(gòu)。在輸入桿的作用下，C處滑塊7輔助導(dǎo) 向限定了提升平臺4水平方向上的位置。合理設(shè)計和 優(yōu)化兩側(cè)曲肘和桿6擺動的角度關(guān)系以及其他各桿件 的長度，可以使提升平臺4在指定高度的行程內(nèi)盡量保 持水平。

通過機(jī)構(gòu)優(yōu)化，兩固定支點(diǎn)0,0之間的長度4£>= 305 mm,桿 6,1,3,2 的長度分別為 290,60,60 ,.75 mm, ZB4C=76°, rE£)F=140°o當(dāng)提升平臺4提升到同樣高 度時，提升平臺4水平偏轉(zhuǎn)造成的誤差小于±0.5。。

2.2膠気提升裝置受力分析

提升平臺4從最低點(diǎn)的起始位置開始， 隨著輸入桿44/按順時針方向旋轉(zhuǎn)，作豎直提升，此時 手動輸入桿驅(qū)動力也不斷增加。當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行到曲肘1 與桿2(與之對稱的是曲肘3與桿5)相互垂直時.輸入 桿驅(qū)動力達(dá)到最大值。隨后驅(qū)動力逐漸減小，當(dāng)雙肘 桿機(jī)構(gòu)的曲肘1 ,桿2接近支點(diǎn)4時，輸入桿的驅(qū)動力 最小。

使用 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動力學(xué)仿真，深色零件為提升裝置的固定支點(diǎn)，淺色為桿件和 提升平臺，在提升兩個周期內(nèi)得到輸入桿的最大驅(qū)動 力矩為42.6029 N?m。已知輸入桿長為300 mm ,則裝 載膠缸后提升平臺的最大輸入力F= 142.0097 N ,與 膠缸提升方案相比最大輸入力減小了 15%。

3應(yīng)用效果

改進(jìn)后膠缸提升裝置全部由手動操作 完成，不需要增加控制氣缸運(yùn)動的電氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡 單，操作方便。由于釆用了連桿結(jié)構(gòu)，在安裝和拆卸膠 紅時，只需輕拉并轉(zhuǎn)動手柄即可完成操作，減少了維護(hù) 保養(yǎng)時間。裝載膠缸后提升平臺的最大輸入力減小了 15%,有效降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備有 效作業(yè)率。

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