試驗機試件自動化輸料機構的設計

郭長久，姜 強

（龍口龍泵柴油噴射高科有限公司，山東 龍口 265701）

0 引言

試驗機作為一種產品或材料在投入使用前，對其質量或性能按設計要求進行驗證的儀器。它的應用對有效使用材料、改進工藝、提高產品質量、降低成本、保證產品安全可靠等都具有重要作用。目前，隨著試驗機技術的更新與發展，試驗機正朝著自動化、數字化、智能化方向發展。

供料系統是自動化設備中復雜程度較高而且難度較大的重要組成部分，因為自動化要求有一個高效率的條件，各種工件從散裝狀態到代裝狀態，必須經過一個處理過程，即能在正確的位置、準確的時刻、以正確的空間狀態、從行列中分離出來，移植到下一加工工位上。

結合試件的結構特性和狀態特性，為滿足下一工位的要求，設計了試件的自動輸料機構，詳細描述了工件的吸取裝置，可實現一次性吸取單片和多片試件，并能保持相同姿態，為方便試驗機機械手的抓取打下了基礎。

1 試件自動化輸料機構的總體結構

試件自動化輸料機構的總體結構采用支撐架和兩條直線平行導軌組成，工件被批量安放在支撐架上，輸料機構工作時，由吸取機構和傳送機構共同完成，其整體結構如圖1所示。

1.1 試件

試件的結構特性和狀態特性：試件的外形尺寸如圖1所示，其厚度有多種，實驗機每次實驗所需的試件數目不定，因此試件吸頭一次性吸取的試件數量也不同。試件作為金屬，電磁鐵能夠吸??；試件擺放時由于自身不穩定，會傾斜，因而要求試件吸頭的方向能夠自由調節。

1.2 試件吸頭

試件吸頭是由電機、絲杠螺母、連桿、輕觸傳感器、電磁鐵、螺釘軸組成。輕觸傳感器判斷試件側面是否全部接觸，從而電磁鐵判斷是否通電吸取試件，吸頭的擺動依靠電機帶動絲杠螺母和連桿來實現，并通過螺釘軸進行導向。

圖2 試件吸頭的整體結構

1.3 支撐架

支撐架主要是由一塊底板、不銹鋼扁管、直線導軌組成。兩個不銹鋼扁管分別固定在支撐架兩側，用來支撐試件。直線導軌用來支撐試件吸頭和部分傳動裝置。

1.4 傳動裝置

傳動裝置由電機、齒輪、齒條構成。齒條固定在底板上，電機和齒輪固定在試件吸頭底板上，試件吸頭前后移動時，由電機帶動齒輪可直接沿著齒條移動。

2 主要技術參數

試件自動化輸料機構的主要性能參數包括：電磁鐵的吸力、電磁鐵的使用壽命、工作溫度范圍、吸取試件的效率、運動行程等，其性能參數數值如下：

電磁鐵的吸力：40N （行程0mm）。

電磁鐵的使用壽命：5000000次。

工作溫度范圍 ：-20℃～80°℃。

吸取試件的效率：6件/分。

運動行程：400mm～1600mm。

3 工作原理

試件輸送前，首先人工將試件放到試件支撐架上，由于試件本身結構特性，堆放時容易造成試件傾斜。試件堆放好后，若試驗機需要試件，電機帶動齒輪沿著齒條水平移動，試件吸頭上的輕觸傳感器接觸到試件后，帶動試件吸頭移動的電機停止轉動，若四個輕觸傳感器都與試件接觸，電磁鐵通電將試件吸取，然后帶動試件吸頭水平移動的電機反轉，將試件帶到指定位置；若四個輕觸傳感器未全部與試件接觸，則試件吸頭上的另一電機將帶動絲杠螺母和連桿機構帶動吸頭擺動，直到四個輕觸傳感器都接收到信號為止。

4 結論

本文設計的試件自動化輸料機構主要由支撐架、直線導軌、電機、傳動裝置、連桿機構、輕觸傳感器、電磁鐵等構成。采用電機作為動力，一臺電機傳遞直線運動，一臺電機矯正吸頭方位，具有成本低、操作簡便、運行穩定、精度高的特點，能夠很好的替代人工工作，保障工人的安全性等，大大提高了自動化水平。經初步預算，試件自動化輸料機構能夠完全滿足試驗機的節奏，且大大彌補人為誤差，減小人的勞動強度，在工程應用中有很大的實用性，有很廣泛的應用前景。

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