針對(duì)二氧化硅粉料桶進(jìn)行升降旋轉(zhuǎn)的操作平臺(tái)的改善研究

薛志剛，王文玉，王嘉禾

（久智光電子材料科技有限公司，廊坊 065000）

0 引言

2016年全球光纖光纜需求量已經(jīng)超過4億公里，中國強(qiáng)勁的需求仍是主要推動(dòng)力，將繼續(xù)引領(lǐng)全球增長的趨勢(shì)。2010年至2016年，全球互聯(lián)網(wǎng)流量年均增長率達(dá)到29%，隨著4G和光纖到戶的廣泛覆蓋，至少在2020年之前，中國光纖光纜產(chǎn)業(yè)仍將是高速增長狀態(tài)。作為制造光纖的主要生產(chǎn)原材料，二氧化硅粉料占據(jù)大量光纖成本，因此在二氧化硅粉料的生產(chǎn)運(yùn)用中減少不必要的人為操作，提高生產(chǎn)效率至關(guān)重要。對(duì)二氧化硅粉料桶的操作流程進(jìn)行分析，得到一個(gè)可以減少人為操作，縮減操作周期，提高生產(chǎn)效率的方案，并已應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

1 問題背景

現(xiàn)有的物料桶翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，由用于抱緊料桶1的抱緊架2、抱緊架2兩側(cè)的橫軸3和用于支撐橫軸3的托架4構(gòu)成，抱緊架2和橫軸3為同一整體，與托架4為分體結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，需要將抱緊架2環(huán)抱料桶1的桶體，之后人力將料桶1、抱緊架2和橫軸3一同放在托架4上，最后，人力驅(qū)動(dòng)使其以旋轉(zhuǎn)軸3為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。

在現(xiàn)有的物料桶翻轉(zhuǎn)裝置中存在以下技術(shù)問題：

首先，生產(chǎn)中所用的物料桶較重（一般200kg），將固定有料桶的抱緊架和橫軸搬起并安裝到托架上的過程十分困難到，操作不便；

其次，要實(shí)現(xiàn)對(duì)物料桶翻轉(zhuǎn)至少需要2～3人，浪費(fèi)人力；

再次，旋轉(zhuǎn)操作過程中，在旋轉(zhuǎn)至平衡點(diǎn)以后在重力作用下會(huì)出現(xiàn)加速旋轉(zhuǎn)情況，容易造成料桶損傷甚至物料灑落，同時(shí)操作人員也容易在此過程中受傷。

圖1 原有翻料裝置示意圖

2 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況并結(jié)合TRIZ理論對(duì)現(xiàn)有方案進(jìn)行分析并改進(jìn)

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，必須去除人力作業(yè)，人力提升的操作過程需要?jiǎng)h除，旋轉(zhuǎn)過程的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性有待提升，同時(shí)兩個(gè)升降和旋轉(zhuǎn)兩個(gè)操作要相互結(jié)合，避免過度分離，綜上分析設(shè)計(jì)全新的升降旋轉(zhuǎn)操作平臺(tái)。

該升降旋轉(zhuǎn)操作平臺(tái)包括支撐架、在升降機(jī)構(gòu)作用下可升降的升降臺(tái)、連接在升降臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)部件；旋轉(zhuǎn)部件包括由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸和連接在旋轉(zhuǎn)軸上的用于固定物料桶的料桶固定架；升降機(jī)構(gòu)包括一對(duì)分別架設(shè)在支撐架上端和下端并通過鏈條配合的鏈輪；升降臺(tái)連接在鏈輪一側(cè)的鏈條上，隨著鏈輪的旋轉(zhuǎn)而升降；支撐架上設(shè)有用于升降臺(tái)升降的滑軌。將物料桶固定在料桶固定架上，鏈輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)升降臺(tái)沿滑軌上升至適當(dāng)高度后停止運(yùn)動(dòng)并自鎖定位；旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)料桶固定架及料桶翻轉(zhuǎn)，完成卸料。本設(shè)計(jì)方案節(jié)省人力，且物料桶旋轉(zhuǎn)速度可控，避免了料桶在平衡點(diǎn)后旋轉(zhuǎn)速度不可控造成的料桶損傷和人員受傷，提高了料桶翻轉(zhuǎn)裝置的穩(wěn)定性和安全性，增強(qiáng)了升降旋轉(zhuǎn)物料桶的可操作性。此外，本申請(qǐng)還具有結(jié)構(gòu)較為簡單，制造成本低，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

如圖2和圖3所示，該升降旋轉(zhuǎn)操作平臺(tái)包括支撐架5、在升降機(jī)構(gòu)作用下可升降的升降臺(tái)6、連接在升降臺(tái)6上的旋轉(zhuǎn)部件。其中，旋轉(zhuǎn)部件包括由旋轉(zhuǎn)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸8和連接在旋轉(zhuǎn)軸8上的用于固定物料桶1的料桶固定架9。升降機(jī)構(gòu)包括一對(duì)分別架設(shè)在支撐架5上端和下端并通過鏈條10配合的鏈輪11；升降臺(tái)6連接在鏈輪11一側(cè)的鏈條10上，隨著鏈輪11的旋轉(zhuǎn)而升降。鏈條10一端連接在升降臺(tái)6上端，另一端連接在升降臺(tái)6下端，即鏈條10與升降臺(tái)6共同組成一個(gè)閉環(huán)。支撐架5上設(shè)有用于升降臺(tái)6升降的滑軌13，使得升降臺(tái)6的升降更穩(wěn)定。本實(shí)施例提供的物料桶自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置在使用時(shí)先將物料桶1固定在料桶固定架9上，鏈輪11旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)升降臺(tái)6沿滑軌上升至適當(dāng)高度后停止運(yùn)動(dòng)并自鎖定位；旋轉(zhuǎn)軸8在旋轉(zhuǎn)電機(jī)7作用下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)料桶固定架9及料桶翻轉(zhuǎn)，完成卸料。

圖2 升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)側(cè)視圖

圖3 升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)三維視圖

支撐架5上設(shè)有控制面板（未示出）；控制面板上設(shè)有用于控制升降臺(tái)上升的上升按鈕、用于控制升降臺(tái)下降的下降按鈕、用于控制旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的左旋按鈕和用于控制旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的右旋按鈕。使用時(shí)，先將物料桶1固定在料桶固定架9上，按住上升按鈕使得升降臺(tái)6上升；當(dāng)升降臺(tái)6上升至適當(dāng)位置時(shí)松開上升按鈕，升降臺(tái)6停止上升并自鎖定位；按下左旋/右旋按鈕，旋轉(zhuǎn)軸8帶動(dòng)物料桶1逆時(shí)針/順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后松開左旋/右旋按鈕，物料桶1停止旋轉(zhuǎn)，口朝下進(jìn)行卸料；卸料完成后，按下右旋/左旋按鈕，旋轉(zhuǎn)軸8反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)物料桶1順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，物料桶1口朝上后，按住下降按鈕，升降臺(tái)6下降至物料桶1落地，松開下降按鈕，卸下物料桶1，完成物料桶翻轉(zhuǎn)卸料。

3 結(jié)束語

升降臺(tái)可帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件及旋轉(zhuǎn)部件上的物料桶進(jìn)行升降操作，去除了人為搬運(yùn)物料桶的繁瑣操作流程，旋轉(zhuǎn)部件在旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的勻速旋轉(zhuǎn)，使物料桶能穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，避免了料桶在平衡點(diǎn)后旋轉(zhuǎn)速度不可控造成的料桶損傷和人員受傷，降低整個(gè)操作的危險(xiǎn)性，提高裝置的穩(wěn)定性。整個(gè)裝置與地面固定，在執(zhí)行升降或旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，減少不必要的晃動(dòng)和顫動(dòng)，保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，提高了該操作流程的安全性。

[1]濮良貴,陳國定,吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社,2013.

[2]張定華.工程力學(xué)[M].高等教育出版社,2000.