生产线倍速移动机构设计*

张 平

(普友机电设备有限公司, 天津 300350)

1 倍速移动机构技术难点概述[1]

随着我国经济的不断迅猛发展，在制造业中大量采用自动化生产线进行生产，在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，减少生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。在设计生产线时，有时两个工位之间的距离较远，工件从一个工位转移到另一个工位上，必须保证与生产线的节拍同步，因此，采用提高工件的输送速度来解决此问题。但如果输送速度太快容易出现以下问题。

(1)对驱动机构要求较高从而增加生产成本；

(2)危险系数大，不安全，停车时由于惯性的影响，工件容易向前移动，使工件不能到达预定位置，并且极易导致生产事故的发生；

(3)由于运行速度提高，机件极易磨损，降低了使用寿命，增加了设备的维修频率及维修成本，并且降低了生产率。

针对以上问题，笔者设计了一种结构简单、生产成本低的倍速移动机构，在不增加工件输送速度的情况下，通过这个机构，保证与生产线的节拍同步，满足了生产的使用要求。

2 解决方案[2]

如图1所示，将工件从A端工位移送至B端工位，通过架在轨道上的输送小车来完成。工件输送的距离为L，行程所需要的时间为T；由于生产需要，现在需要将工件由A工位输送到C工位，距离为2L，按原机构，所需要的时间为2T。如果不改变驱动机构的话，即不改变工件的移动速度，如何才能将工件在T时间内移送2L的距离，可在A、C的中间即B的位置增加一个中转提升装置，并将输送小车加长至A、B工位的长度，通过这个中转装置和加长输送小车，输送小车只在A、B工位之间运行，即：输送小车及工件只要走AC距离的一半，就可以在T时间内将工件从A位置输送到C位置(即移动2L的距离)。由此，起到了倍速移动的效果。

3 速度倍增机构主要结构组成

此速度倍增机构主要由轨道支架，输送小车，动力装置，安装支架及提升机构等组成。

如图1所示，1为固定在地面上的轨道支架，它与A、C工位相连接；2为安装在轨道支架上的导轨；3为输送小车，它可以在轨道上往复运行；4是托盘和工件，它放在输送小车上，可随输送小车一起运行；5是减速电机，它安装在输送小车的底部；6是直齿轮，它安装在减速电机的输出轴上，7为齿条，它固定在齿条支架8上，齿条支架固定在A、C工位之间的地面上；在减速电机5驱动下，齿轮6通过与齿条7啮合，驱动输送小车载着托盘和工件4可以在轨道2上往复运行；在轨道支架中间位置，横跨轨道支架的地面上固定有一个提升安装架10，在提升安装架顶部，安装有一个垂直向下的气缸9，气缸的活塞杆一端安装了一个提升架11，提升架的下端装有4个托板，在气缸的带动下，提升架可以使输送小车上升或下降。为了保证输送小车提升架能平稳升降，在提升架与安装支架上面对称均布安装有两个升降导向柱12，在A工位(输送小车的起始端)、C工位(输送小车的终端)及导柱的升降起始端安置有接近开关及其支架13，用以控制输送小车上减速电机的启动、停止及气缸的升降。

图1 速度倍增机构结构图1.轨道支架 2.导轨 3.输送小车 4.托盘及工件 5.减速电机 6.直齿轮 7.齿条 8.齿条支架 9.气缸 10.提升安装架 11.提升架 12.导向柱 13.接近开关及支架

4 主要设计参数

(1) 输送的工件重量为200 kg。

(2) AC两工位的距离为3.12 m。

(3) 生产线的节拍为18 s。

① 在A工位，工件从生产线上被放置到输送小车上，所需的时间为6 s；

② 在B工位，提升气缸从提升架上将工件放置输送小车上所需的的时间为5 s(与①同步)；

③ 输送小车从A工位移至B工位，所需时间为3 s；

④ 在C工位，从输送小车上取走工件所需的时间为6 s；

⑤ 提升气缸从输送小车托起工件所需的的时间为5 s(与④同步)；

⑥ 输送小车从B工位返回A工位所需时间为3s。

(4) 输送小车的驱动力为减速电机，其功率为：2.2 kw，输出转速：112 r/min，速比：12.54，输送小车最大运行速度：35 m/min，传动方式为齿轮齿条传动。

(5) 提升动力为气缸，最大提升力为400 kg，提升速度为6 m/min，下降速度为6 m/min，最大行程为0.5 m。

5 工艺流程[3]

见图1，当工件及托盘4从生产线移送至输送小车3左端(即A端工位)时，与此同时，提升气缸下降，接近开关给减速电机5发出一个启动信号，减速电机启动，驱动输送小车3载着工件及托盘4移送至B端工位；这时C工位的接近开关发出信号，减速电机停止运转，这时，提升气缸9接到电信号后上升，通过提升架11，将工件及托盘4托起，离开输送小车3；托起后，提升安装架上的接近开关给减速电机发出信号，减速电机反向运转，驱动输送小车3返回A端工位；这时A端工位上的接近开关发出信号，第二个工件及托盘4移送至输送小车3左端，与此同时，提升气缸9接到信号后下降，通过提升架11，将第一个工件及托盘4放到输送小车3右端，这时输送小车3上左右两端各有一个工件及托盘。提升安装架上的近开关发出信号，减速电机启动，驱动输送小车3载着两个工件及托盘4向右移动，输送小车3上左端的第二个工件及托盘4移送至B端工位，输送小车右端的第一个工件及托盘4移送至C端工位；这时C工位的接近开关发出信号，减速电机停止运转，与此同时，输送小车右端C工位上的工件及托盘4被移出，输送小车左端B工位上的工件及托盘4由提升气缸，通过提升架11，将工件及托盘4托起，离开输送小车3；托起后，提升安装架上的接近开关给减速电机发出信号，减速电机反向运转，驱动输送小车3返回到A端工位；此时一个循环结束。

6 结 语

倍速移动机构通过在输送轨道线中部设置一个中转提升架，在输送小车运送工件的往复移动过程中。从输送小车一端提升工件，放置小车另一端，就可以达到运送工件的速度提高1倍的作用，因此本机构不必通过改变驱动机构来提高输送小车的速度，不仅有效地控制了生产成本，而且降低了机件的磨损率，延长了使用寿命，本倍速移动机构还具有结构简单、设计合理、安装方便、运行平稳、可靠等优点。

参考文献:

[1] 任永扬.增速输送链在生产线上的应用[J].通信与广播电视,1996(4):95-100.

[2] 宋伟刚.带式输送机的发展与评述[J].物料搬运与分离技术,1998(2):34-43.

[3] 全燕鸣.机械制造自动化[M].广州：华南理工大学出版社,2008.