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        超低溫冰箱多復合機械手設計研發

        放大字體  縮小字體 發布日期:2020-04-07 17:04:29    瀏覽次數:26    評論:0
        導讀

        本文主要以超低溫冰箱的安裝腳輪、打包等工序為研究對象,通過分析明確了各工序及設備結構,通過對超低溫的輸送、夾抱、立箱、移栽、旋轉等動作完成了對超低溫冰箱的打包工序,設備采用了伺服升降、伺服對中及伺服移栽,很好的滿足了不同產品的精度及定位要求,從而滿足了不同產品的要求。結果表明,該設備工序流程合理,設備運行穩定,真正體現了減人增效的目的,解決了該類箱體打包難的問題。

        引言

        超低溫冰箱,又稱超低溫冰柜、超低溫保存箱。其應用領域包括:可適用金槍魚的保存、電子器件、特殊材料的低溫試驗及保存血漿、生物材料、疫苗、試劑、生物制品、化學試劑、菌種、生物樣本等低溫保存。然而為了保證超低溫冰箱內部溫度,超低溫冰箱發泡層、側板厚度均大于普通冰箱,并且采用不同于普通冰箱的壓縮機等部件,總體重量可以達到400 kg,在裝配時候由于產品體積大,往往需要翻身、旋轉及包裝,導致需要大量裝配人員,并且產品過重增加了裝配人員的勞動強度,通常在安裝底托、打包時候需要人員5-7人,并且人員操作經常出現磕碰、劃傷等現象,由于該產品價格高、生產工藝特殊,一旦出現磕碰、劃傷就導致了產品的報廢,浪費了人力及物力。

        綜上所述,解決該產品的翻箱、旋轉、上底托等問題成為生產商面臨的迫切需求。本文主要對大型箱體多復合機械手的設計及研發進行了闡述,從而真正填補了該類設備研發的空白。

        1 產品生產工序流程分析

        部分超低溫冰箱打包前道工序是安裝箱體的上下門,超低溫冰箱的體積大,用料厚導致了箱體的上下門尺寸同樣比較大,重量比較重,所以箱體在安裝門時需要口部向上,人工安裝好門體之后由AGV小車將箱體輸送到打包工序。

        打包工序主要是為超低溫冰箱安裝腳輪、安裝底托、封箱。在安裝腳輪時需要將超低溫冰箱由水平立箱成豎直(圖1),安裝底托時需要將超低溫冰箱前面對著輸送方向(圖2),之后由操作人員安裝腳輪,并將安裝后的產品放到底托上面。

        2 設備研究方案

        針對上述超低溫冰箱生產工藝的分析可以總結出超低溫冰箱在打包、安裝腳輪、封箱時需要的工序為箱體的立箱、箱體的提升、箱體的旋轉、箱體的輸送等。首先超低溫冰箱安裝上下門之后由AGV小車輸送到打包區域,這時需要由輸送類線體與AGV小車對接,產品在AGV小車輸送過程中會產生相應的偏移,這就需要在輸送類線體上面完成對中工序,對中時候線體需要一直輸送,需要減少箱體與產品的摩擦。

        當箱體對中結束后需要完成的動作是箱體的立箱,箱體對中后是平放的,需要將對中好后平放的箱體進行立箱,平放的箱體在立箱的時候需要按照高度的中心旋轉,需要將箱體提升大于箱體旋轉半徑的高度,這樣在旋轉的時候箱體不會與輸送線體碰撞。

        箱體立箱之后人工需要安裝腳輪,箱體由AGV小車輸送到輸送線體時是平放的,需要輸送的線體很寬,但是立箱之后箱體在輸送線體的上方中心位置,人工需要站在寬度很寬的輸送線體上操作,增加了操作工的危險性,而為了避免這個危險性,需要將箱體移栽到寬度比較窄的操作平臺或者輸送線體的上方。

        當箱體移栽到寬度比較小的操作平臺或者輸送線體上方時,腳輪存在前后的方向性,并且為了滿足操作工安裝的方便,需要保證箱體的門正對著操作工,而立箱后箱體的門與輸送線體方向平行,需要將箱體進行旋轉(圖3)。

        箱體旋轉后人工將腳輪安裝好,人工將底托放到箱體下方,箱體進行落降,與底托很好的配合,當安裝好底托后需要將產品輸送到封箱工位,這就確認了箱體移栽后的線體也是輸送類線體。

        最后完成封箱、進行轉運,該產品打包結束,由于箱體立箱與旋轉要保證箱體的穩定性,并且安裝腳輪時箱體不能發生相應的位移,所以需要真空系統進行輔助。

        3 詳細結構

        通過上述方案的分析來確認夾抱機械手的結構,并且完成分析中的輸送、對中、立箱、移栽等工序,其詳細結構如下:

        箱體由AGV小車輸送到輸送類線體上,我們常規的輸送類線體包括皮帶線、板鏈線、倍速線等,由于廠家對超低溫冰箱外觀要求較高,AGV小車上輸送組件均采用輸送皮帶線,由于箱體輸送到位后,需要對箱體初步定位,所以采用滾筒結構比較合理,并且為了不劃傷箱體外觀,需要采用包膠結構,由于箱體較長,最大產品可達2 m以上,但是單根滾筒如果長度大于1.5 m后同心度很差,為了保證輸送的平穩將該長滾筒改成了2根1.2 m結構,采用一個動力傳動,這樣輸送同心度好,輸送平穩(圖4)。箱體輸送到位后前定位進行阻擋,左右進行對中,對中組件通過滾筒線的間距進行寬度方向上的調整。

        圖1 安裝腳輪立箱示意圖(立箱體90 °)

        圖2 安裝底托示意圖(立箱后的箱體旋轉90 °)

        圖3 旋轉后箱體與輸送線體的位置示意

        圖4 寬度輸送滾筒線示意

        箱體對中好后需要對箱體進行立箱,由于箱體需要升降,箱體立箱采用左右夾抱結構,左右夾抱臂需要適應不同產品的大小,所以左右夾抱臂采用左右旋滾珠絲桿結構,由于產品參數變化大,左右旋絲桿采用伺服電機進行調整。當夾抱臂夾抱后需要將產品提升,提升后要保證產品不能有位移,這就需要采用真空吸盤將產品進行吸附,夾抱臂通過絲桿及伺服電機調整,但是調整后伺服電機無法對夾抱力進行保證,這就將夾抱臂與絲桿調整組件通過分層結構將其分開,上層為伺服電機及絲桿調整裝置,下層則為氣缸帶動夾抱臂夾緊結構。當夾抱臂夾緊后需要對箱體進行立箱,立箱是將產品水平通過機構立箱為豎直,該機構采用氣缸推動連桿,連桿帶動轉軸結構,該結構設計合理,充分利用氣缸行程,保證翻轉的準確性。

        由于箱體立箱、安裝腳輪都需要將箱體進行升降,該升降機構采用伺服電機帶動齒輪齒條結構,伺服電機通過行星減速機旋轉帶動齒輪,齒輪與齒條進行相應位移,保證升降機構的平穩。由于產品的重量加上升降機構的重量很大,所以單獨選用伺服電機配合行星減速機結構需要很大的速比及很大功率,為了解決該問題,在升降架左右兩側分別增加了兩個升降氣缸,不但保證了升降的平穩性而且也節省了安裝空間,更節省了成本。

        箱體在安裝腳輪時需要進行移栽,移栽主要是將箱體在立箱、旋轉后移動到移栽滾筒上方,方便操作人員安裝腳輪,由于該立箱、旋轉機構及箱體重量都比較大,所以移栽采用雙同步結構形式,由伺服電機帶動減速機及帶輪軸的旋轉進行實現產品的移栽。

        箱體移栽后由于箱體側面對著操作人員,人員無法安裝腳輪,這時需要箱體90 °轉向,箱體的90 °轉向由氣缸推動推桿,推桿與旋轉軸連接,旋轉軸與夾抱組件連接,當氣缸伸縮后夾抱組件及箱體進行90 °轉向。由于箱體及夾抱組件重量過大,完全靠一個旋轉軸進行旋轉時間久后可能會出現安全問題,會導致掉箱、軸斷裂等現象,這時就考慮增加了安全組件,安全組件由幾組滾輪,滾輪安裝在旋轉盤上,保證了使用的壽命及強度,并且保證操作人員安全(圖5)。

        配合夾抱組件的還需要由真空系統構成,由于夾抱時需要將吸盤內抽真空,這樣才能保證箱體不會掉落,但是箱體重量過重導致所需要的吸盤就很大,需要很快的完成抽真空,就需要配合真空泵,但是當箱體需要釋放的時候,吸盤過大也會出現另外的問題就是將吸盤內的真空取消,由于吸盤過大這就需要采用電磁閥將吸盤內通入空氣,這就很好的解決了節拍的問題,保證安全準確放箱。

        圖5 旋轉組件示意

        圖6 夾抱機械手整體示意

        4 結論

        通過對現有工序的分析,研制了可以很好實現超低溫冰箱夾抱、翻轉的設備,該設計結構合理,穩定性好,并且真正體現了減人增效的目的,填補了該類設備夾抱的研發空白。

        參考文獻:

        [1] 孫繼成.冰箱側板劃模線設計研發 [J]. 日用電器, 2019(2):60-62.

        [2] 江銀兵,孫繼成. 冰箱生產線抽真空自動拔管改造方案 [J]. 裝備制造, 2017(7):94.

        [3] 孫繼成,江銀兵. 冰箱生產線套箱線體改造方案 [J]. 日用電器,2017(4):65-66.

        [4] 劉宸,孫繼成,等. 一種冷柜生產用連續翻箱線方案 [J]. 物流技術與應用 , 2018(4):79-81.

        [5] 江銀兵,孫繼成. 制冷設備的現場維護與管理研究 [J]. 科研,2017(12):104.


         
        (文/小編)
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