No.007216 托盤垂直轉移機構

發布日期: 2023-10-18

No.007216 托盤垂直轉移機構

規格

目的?動作

  • 目的
    • 將輸送機上的工件垂直傳送到下一工序。
      升起托盤。此時,會產生托盤的前進動力,
      可轉移托盤。
  • 動作
    • 托盤下待機的3對滾輪在待機時位于托盤傳送面下方,保持停止。托盤到來時,通過氣缸驅動連桿,升起托盤。在通過連桿傾斜移動的3對滾輪中,頂端的滾輪為驅動滾輪,始終與旋轉的馬達滾輪接觸,向后方傳遞驅動。驅動傳遞完成后,垂直傳送托盤。排出托盤后氣缸返回,3對滾輪下降。

對象工件

  • 托盤
  • 規格:W450×D300×H10mm
  • 重量:3.7kg
  • 傳送負載:8kg

特點

規格?尺寸

  • 動作規格
    • 為了順利垂直移動托盤和不損傷輸送機滾輪,轉移時須在升起托盤后再開始轉移。
    • 轉移速度:12~14(m/min)
  • 尺寸
    • W500×D300×H250mm

主要零件的選型依據

  • 選擇氣缸時,應考慮托盤和傳送物重量。
  • 選擇馬達滾輪時,應考慮托盤和傳送物重量。
  • 選擇驅動滾輪直徑時,應考慮傳送速度。

設計要點

主要零件的計算過程

  • 根據工件負載選擇馬達滾輪和氣缸
    • 條件值:彈簧常數k=9.8N/mm、彈簧的自然長度X0=65mm、接觸滾輪時的彈簧長度X1=47.2mm、滾輪底座轉軸與彈簧之間的距離Lk1=83mm、滾輪底座與滾輪接觸點之間的距離Lk2=158mm、0.5MPa時的氣缸推力Fs0=402N、氣缸效率η=0.8、氣缸推力的角度θ1=36°、氣缸連桿轉軸與氣缸推力點之間的距離Ls1=150mm、氣缸連桿與滾輪接觸點之間的距離Ls2=140.6mm、馬達滾輪軸與驅動滾輪軸之間的角度θ2=30.4°、氣缸連桿與氣缸推力方向之間的角度θ3≈90°、馬達滾輪強度Fm=490N、馬達滾輪直徑D1=42.7mm、驅動滾輪直徑D2=40mm、馬達滾輪速度V1=12.7m/min、驅動滾輪與托盤之間的摩擦系數μ1=0.1、馬達滾輪與驅動滾輪之間的摩擦系數μ2=0.6(金屬與橡膠)、馬達滾輪的額定切向力N1=14.2N、工件重量M=3.7+8=11.7kg、重力加速度g=9.8m/s2
  • 選擇馬達滾輪
    • 確認接觸滾輪時的強度
      彈簧產生的力
      將彈簧力設為Fk1N,將彈簧施加在滾輪接觸點上的力設為Fk2N,根據滾輪底座轉軸周圍的力矩平衡,
      Fk1×Lk1=Fk2×Lk2
      Fk2={k×(X0-X1)}×Lk1/Lk2={9.8×(65-47.2)}×83/158=91.6N
      因此,滾輪接觸點上彈簧產生的法線方向的力:Fk=Fk2×cosθ2=91.6×cos30.4=79N
      氣缸產生的力
      將氣缸推力設為Fs1,將氣缸施加在滾輪接觸點上的力設為Fs2,根據θ3≈90°和氣缸連桿轉軸周圍的力矩平衡,
      Fs1×Ls1=Fs2×Ls2
      Fs2={P0×η}×Ls1/Ls2={402×0.8}×150/140.6=343.1N
      氣缸推力方向、驅動滾輪軸及馬達滾輪軸之間的角度:θ4=θ1+θ2=66.4°
      因此,滾輪接觸點上氣缸產生的法線方向的力:Fs=Fs2×cosθ4=343.1×cos66.4=137.4N
      確認滾輪強度
      Fs>Fk,馬達滾輪的壓緊力:F=Fk=79N<490N=Fm
      ?Fm>Fk,滿足條件。
    • 確認傳送速度
      通過滾輪進行傳送,因此考慮滾輪比,
      傳送速度:V2=V1×D1/D2=12.7×42.7/40=13.5m/min,滿足條件(12~14 m/min)
    • 確認所需切向力
      確認通過壓緊力傳遞的切向力
      馬達滾輪和驅動滾輪的最大傳遞力:P=F×μ2=79×0.6=47.4N
      N1<P,馬達滾輪的切向力無損傳遞到驅動滾輪上。
      確認滾輪傳送能力
      驅動滾輪的所需切向力:N2=9.8×M×μ1=9.8×11.7×0.1=11.5N
      考慮到滾輪比,馬達滾輪的所需切向力:N3=N2×D1/D2=11.5×43.7/40=12.3N<14.2N=N1
      ?N1>N3,滿足條件。
  • 選擇氣缸
    • 確認提升氣缸推力
      此處已使用連桿,
      上升力:Fu=Fs0×η×sinθ1=402×0.8×sin36°=189N
      工件重量:M×g=114.7N<189N=Fu
      ?滿足條件

構造制作與設計要點

  • 正確配置連桿氣缸,以便升起托盤并按壓馬達滾輪。
  • 此處暫時將輸送機高度設為200mm,設計時也可降低高度。
  • 該設定下也可執行相反的動作。
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