一種模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)的設(shè)計

孫貝貝，田偉東，李彥明，田偉亮

（太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西太原030024）

一種模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)的設(shè)計

孫貝貝，田偉東，李彥明，田偉亮

（太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西太原030024）

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化生產(chǎn)線運行過程中，往往需要多工位多動作的協(xié)調(diào)并行，并保證動作的一致性。針對以上使用需求，設(shè)計了一種模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)，實現(xiàn)多工位動作的協(xié)調(diào)一致性，降低干涉的可能性，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

模具；循環(huán)；聯(lián)動

在現(xiàn)代化生產(chǎn)過中，許多勞動密集型的工序正逐漸需要機械自動化去替代。而在機械自動化生產(chǎn)過程中，一個產(chǎn)品的某一生產(chǎn)工序也往往需要多個動作去實現(xiàn)。怎樣保證多個動作的協(xié)調(diào)一致性，節(jié)省產(chǎn)品在各個工位間傳輸搬運的時間，提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性和位置移動的精確性以及生產(chǎn)效率。這就需要一種模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)去協(xié)調(diào)各個動作的一致性；防止因動作的不一致造成的動作干涉和效率的低下；提高產(chǎn)品搬運的位置精度，并且還要盡量降低生產(chǎn)線設(shè)備的生產(chǎn)運行成本。

本文所設(shè)計的模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)，通過伺服電機、絲杠導(dǎo)軌、直線軸承和相關(guān)機械結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個產(chǎn)品模具同時在多個生產(chǎn)工位間的循環(huán)搬運；既能保證產(chǎn)品模具搬運的位置精度和穩(wěn)定性又能精確控制產(chǎn)品模具搬運速度從而保證搬運動作的平穩(wěn)。

1　模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)設(shè)計要求

此機構(gòu)所要實現(xiàn)的功能是產(chǎn)品的多個模具在產(chǎn)線傳輸運行時，能同時實現(xiàn)升降動作和同步搬運動作，并且產(chǎn)品模具可在自動產(chǎn)線上實現(xiàn)循環(huán)往復(fù)利用。在模具傳輸過程中能在要求的位置停下進行相關(guān)工藝需要的操作，且速度可控、搬運動作平穩(wěn)、位置精度高且穩(wěn)定。

2　確定總體結(jié)構(gòu)

要實現(xiàn)多個動作聯(lián)動的一致性和速度的平穩(wěn)性，可通過機械結(jié)構(gòu)將運動部件連接在一起，通過伺服電動機驅(qū)動絲桿在導(dǎo)軌上實現(xiàn)同步動作，保證搬運動作的平穩(wěn)和搬運位置的可控。

整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要是由模具卡位支撐部件、模具搬運部件、模具傳輸鏈條部件組成。左側(cè)模具卡位支撐部件主要用途是將模具搬運部件搬運來的模具卡位支撐，并且搬運至模具傳輸鏈條部件。右側(cè)模具卡位部件的作用是將傳輸鏈條部件傳輸來的模具搬運至模具傳輸部件并且卡位。傳輸鏈條部件的作用是將模具傳輸至左側(cè)模具卡位部件。模具搬運部件的作用是將模具搬運至指定位置進行相關(guān)工藝操作。

工作原理：機構(gòu)的初始位置如圖1所示，模具2、模具3、模具4、模具5進行相關(guān)的工藝動作。執(zhí)行完相關(guān)動作后，模具1、2、3、4、5通過模具搬運部件的伺服電機控制整體提升脫離模具支撐后，往左側(cè)搬運一個模具間距的距離，再通過搬運部件的伺服電機控制下降放到模具支撐上。此時模具1在模具2的位置，模具2在模具3的位置，依次后移。模具5在左側(cè)模具卡位支撐部件上，然后通過模具卡位支撐部件的升降機構(gòu)下降，將模具放置傳輸鏈條部件。此時右側(cè)模具卡位部件將傳輸鏈條上的模具6部件搬運至模具1的位置。依次進行此系列動作形成相關(guān)工藝動作和模具搬運的循環(huán)。

圖1　模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)示意圖

2.1模具搬運部件的設(shè)計

模具搬運機構(gòu)如圖2、圖3所示。由模具升降部件、模具升降驅(qū)動、模具搬運驅(qū)動組成。模具升降部件能夠?qū)⒛＞咴诎徇\時抬離支撐，且升降動作的位置、速度可控。模具升降部件驅(qū)動是為模具升降部件提供升降的動力。模具搬運驅(qū)動是在模具升降部件升起后，提供模具整體搬運的動力。

工作流程：模具升降驅(qū)動通過伺服電機帶動絲杠驅(qū)動模具升降連接板左右移動，將所有模具同時升起脫離支撐。此時，模具搬運驅(qū)動通過伺服電機帶動絲杠驅(qū)動模具搬運連接板左右運動，從而將所有模具同時搬運到下一相鄰位置；然后模具升降驅(qū)動左右動作，將所有模具下降放至支撐。通過這一系列動作實現(xiàn)了產(chǎn)線所有模具的整體依次搬運。

2.1.1模具升降驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具升降驅(qū)動機構(gòu)如圖4所示。由伺服電機、聯(lián)軸器、滾珠絲杠及絲杠支撐、絲杠連接板、模具升降連接板組成。

圖2　模具搬運部件結(jié)構(gòu)俯視圖

圖3　模具搬運部件結(jié)構(gòu)正視

工作原理：伺服電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠轉(zhuǎn)動會帶動絲杠連接板移動，從而驅(qū)動模具升降連接板左右移動。

圖4　模具升降驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.2模具升降部件設(shè)計

模具升降部件如圖5所示。是由模具、模具定位機構(gòu)、模具升降導(dǎo)軌、模具升降連接板、直線軸承、模具升降軌道等零部件組成。

工作原理：模具升降驅(qū)動帶動模具升降連接板和模具升降導(dǎo)軌左右移動，升降連接板驅(qū)動模具升降軌道的升降滾輪在模具升降軌道斜槽內(nèi)滾動，從而實現(xiàn)模具在直線軸承上做上下平穩(wěn)的運動且上下動作速度精確可控。當(dāng)模具升降部件將模具升高到脫離平臺模具支撐時，模具定位機構(gòu)通過定位氣缸驅(qū)動對模具進行定位夾緊，為模具搬運動作做好準備。

圖5　模具升降部件結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.3模具搬運驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具搬運驅(qū)動機構(gòu)如圖6所示。由伺服電機、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、絲杠連接板等零部件組成。

工作原理：伺服電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，滾珠絲杠帶動絲杠連接板左右移動，絲杠連接板帶動模具搬運連接板左右移動。所有的模具升降部件都安裝在模具搬運連接板上。當(dāng)模具升降驅(qū)動將模具升降部件升高，將模具抬離平臺模具支撐板并定位夾緊時，模具搬運驅(qū)動帶動模具搬運連接板左右移動，從而將模具升降部件和模具搬運到下一工位；然后模具升降部件下降，將模具放至平臺模具支撐板后繼續(xù)下降，當(dāng)模具升降部件上表面低于模具下表面時，模具搬運驅(qū)動又會驅(qū)動模具搬運連接板移動，將所有的模具升降部件返回原來位置，為下一次的模具搬運動作做好準備。

圖6　模具搬運驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖

2.2模具卡位支撐部件的設(shè)計

模具卡位支撐部件是如圖7所示。由模具卡位氣缸、模具、模具卡位升降氣缸等零部件組成。

工作原理：

（1）模具搬運部件搬運來模具后，左側(cè)模具卡位支撐部件的模具卡位氣缸伸出到前位，將模具托住。模具卡位升降氣缸上升將模具托離模具卡位氣缸，然后模具卡位氣缸縮回到后位；模具卡位升降氣缸下降將模具放至模具傳輸鏈條部件。

（2）模具傳輸鏈條部件傳輸來模具后，右側(cè)模具卡位升降氣缸上升將模具托至上位，模具卡位氣缸伸出到前位將模具托住，模具卡位升降氣缸下降；然后模具搬運部件移動至右位，模具升降部件上升將模具托起，模具定位機構(gòu)定位并夾緊等待搬運。

圖7　模具卡位支撐部件結(jié)構(gòu)示意圖

2.3模具傳輸鏈條部件的設(shè)計

模具傳輸鏈條部件如圖8所示。由伺服電機、同步帶輪、檢測傳感器、模具、傳輸鏈條、止動氣缸、液壓緩沖器等零部件組成。

工作原理：左側(cè)模具卡位支撐部件將模具搬運至下位放到傳輸鏈條上后，傳輸鏈條部件的伺服電機通過同步帶輪驅(qū)動鏈條傳動。當(dāng)模具傳送至檢測傳感器位置時，傳感器檢測到信號后，止動氣缸伸出將模具止動。當(dāng)右側(cè)模具卡位升降氣缸運動至下位時止動氣缸縮回，模具傳送到右側(cè)模具卡位升降氣缸的托板上方，通過液壓緩沖器減震停止。此時，模具卡位升降氣缸上升將模具運至上位，模具卡位氣缸伸出將模具托住，然后通過模具搬運部件的運動繼續(xù)循環(huán)使用。

圖8　模具傳輸鏈條部件結(jié)構(gòu)示意圖

3　設(shè)計的驗證及運用

我們將此模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)運用到一系列設(shè)備上，得到了很好的驗證和使用。大大節(jié)省了設(shè)備運行周期和生產(chǎn)成本，解決了多工位動作干涉的許多隱患問題。

4　結(jié)束語

模具循環(huán)聯(lián)動機構(gòu)保證了機械自動化生產(chǎn)線上多個動作協(xié)調(diào)的一致性，節(jié)省了產(chǎn)品在各個工位間傳輸搬運的時間；提高了產(chǎn)線設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，有效防止了因動作不一致造成的動作干涉和效率的低下，降低了產(chǎn)線設(shè)備的生產(chǎn)運行成本。

［1］成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］祝燮權(quán).實用五金手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000.

［3］SMC氣動元件（SMC樣本）［Z］.中文第五版.CAT. C01-4L.

［4］直線運動系統(tǒng)（THK樣本）中文版.No.508C［Z］.

The Design of a Kind of Mold Circulation Linkage Mechanism

SUN Beibei，TIAN Weidong，LI Yanming，TIAN Weiliang

（Taiyuan Fenghua Information-Equipment，Taiyuan 030024，China）

With higher and higher automatization of the modern industrial production line，in the process of operationof productionline，itdemands multipositionandmultiactionwork collaboratively parallel and keep the consistency of action.According to the above requirements，we designed a kind of mold circulation linkage mechanism to realize that multi position and multi action are in the harmonization，thus reducing the possibility of interference and improving stability and production efficiency of equipment.

mold；circulation；linkage mechanism；

TN605

B

1004-4507（2016）10-0046-05

2016-08-25

孫貝貝（1980-），男，山東兗州人，學(xué)士，工程師，主要從事電子專用設(shè)備研發(fā)工作。