擺剪線高速分揀皮帶的設(shè)計(jì)

于海飛，沈 揚(yáng)，石 磊，張冠軍，胡志達(dá)

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司 卷板事業(yè)部，江蘇 揚(yáng)州 225200）

通過(guò)分析鋼板在皮帶上運(yùn)行的模型分析，計(jì)算電機(jī)及傳動(dòng)部分等主要參數(shù)。為滿足效率要求，分揀部分采用曲軸連桿機(jī)構(gòu)配合永磁鐵吸附的方式實(shí)現(xiàn)分揀目的，皮帶采用逐段升速方式，保證板帶通過(guò)的平穩(wěn)性。

1 分揀皮帶模型及相關(guān)計(jì)算

1.1 板帶的運(yùn)行狀態(tài)

（1）鋼板剪斷瞬間，鋼板不再與送料發(fā)生關(guān)系，板帶此時(shí)＞60%板長(zhǎng)在此帶上，如圖1所示，認(rèn)為按此帶速的勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)皮帶速度：

圖1 板帶1#位運(yùn)行示意圖

式中：V1——1#帶的線速度，m/min；

n——電機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm；

i——減速機(jī)速比；

D——?jiǎng)恿佒睆剑琺m；

T——皮帶厚度，mm。

（2）當(dāng)板帶＞60%在板長(zhǎng)在2#皮帶上，如圖2所示，認(rèn)為按此帶速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)板帶會(huì)有一個(gè)明顯的加速過(guò)程，加速一般與板長(zhǎng)、速差率、表面摩擦、板帶材質(zhì)等有關(guān)，此時(shí)皮帶速度為V2。

圖2 板帶2#位運(yùn)行示意圖

（3）當(dāng)板帶處于 1#、2#、3#皮帶之上，如圖 3所示，速度為混合速度，分析時(shí)判斷60%的區(qū)域所處皮帶位置，可近似認(rèn)為此位置的皮帶速度即為板帶速度，當(dāng)處于40%～60%混速區(qū)時(shí)，可取兩段的平均速度值即 V=(V1+V2）/2。

圖3 板帶在混速區(qū)運(yùn)行示意圖

1.2 追板的運(yùn)行狀態(tài)

根據(jù)剪切板長(zhǎng)、剪切效率、生產(chǎn)線的速度參數(shù)，計(jì)算兩張板各自的速度，從而計(jì)算出兩張板的時(shí)間差Tc，此時(shí)間與分揀動(dòng)作周期時(shí)間Tz比較，判斷有無(wú)相疊可能；只有當(dāng)Tz＜Tc時(shí)，動(dòng)作才能完成，如圖4所示。

圖4 板帶追板示意圖

2 工作原理

基于板帶運(yùn)行的模型分析，確定皮帶的基本段數(shù)及每段皮帶長(zhǎng)度要求，計(jì)算曲柄連桿參數(shù)，皮帶的爬升角度、輥輪直徑參數(shù)，繪制原理圖，如圖5所示。

圖5 分揀輸送皮帶結(jié)構(gòu)原理圖

沿傳動(dòng)方向依次排列 1#、2#、3#、4#、5# 皮帶輸送段，速度設(shè)計(jì)依次遞增，4#皮帶輸送至一號(hào)堆垛架，5#皮帶輸送至二號(hào)堆垛架，3#皮帶設(shè)計(jì)為分揀段，利用永磁鐵吸盤吸附反向置于上方，下方皮帶可上下擺動(dòng)，擺動(dòng)的部分為曲柄連桿機(jī)構(gòu)，需設(shè)置原點(diǎn)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)高速升降，前端還需設(shè)計(jì)有板料位置檢測(cè)；2#段皮帶還需設(shè)計(jì)成向下翻轉(zhuǎn)，用于剪切排廢的要求，當(dāng)板帶經(jīng)1#、2#、3#拉開(kāi)間距后，經(jīng)曲軸部分的皮帶每次擺動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)從4#或5#進(jìn)行堆垛。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 皮帶結(jié)構(gòu)形式的確定

1#皮帶由于長(zhǎng)度較短，可采用變中心距方式進(jìn)行預(yù)緊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。2#及3#皮帶由于動(dòng)力輥有位置要求，所以采用S輥漲緊調(diào)整方式。3#永磁鐵部分皮帶，由于整段皮帶的永磁鐵布置困難，維護(hù)不便等問(wèn)題，采用分段窄皮帶方式，用滑鍵串聯(lián)動(dòng)力輥輪，且橫向可調(diào)，避免由于高速傳動(dòng)時(shí)，板帶被永磁吸附尖角撞擊問(wèn)題，4#、5#屬于長(zhǎng)皮帶，同樣采用S輥漲緊，且為防止皮帶下垂，中間需布置有托輥，各段動(dòng)力獨(dú)立，采用變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，其最終結(jié)構(gòu)示意如圖6所示。

圖6 分揀皮帶的結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 擺動(dòng)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3#皮帶下方的擺動(dòng)部分由伺服電機(jī)經(jīng)空心軸減速機(jī)，動(dòng)力由中間向兩邊輸出，帶動(dòng)兩側(cè)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心軸用連桿與皮帶機(jī)架連接，實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)動(dòng)作，為保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)及效率要求，連桿系數(shù)及曲柄半徑需在一定范圍內(nèi)，安裝時(shí)為保證兩邊相位一致，采用脹套式聯(lián)軸器，其提升裝置示意圖如圖7所示。

圖7 曲柄連桿提升裝置示意圖

此外，還需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）升速率在實(shí)際使用中有不同位置要求限制，1#皮帶升速一般為當(dāng)前線速度的10%～15%，最大不能超過(guò)20%，否則會(huì)出現(xiàn)剪切時(shí)板帶被拉跑偏的現(xiàn)象，從而影響后面排料架堆垛；一般主要在第二段皮帶升速，此處升速可達(dá)線速度的2～3倍，板帶之間的間距主要在此處拉開(kāi)。

（2）皮帶段數(shù)不宜過(guò)多，板帶在每經(jīng)過(guò)一段皮帶接口處，會(huì)出現(xiàn)一定的偏移，會(huì)導(dǎo)致姿態(tài)不穩(wěn)定。

（3）上方永磁鐵布置需呈三角形，因?yàn)樘菪伟寮饨堑木壒?，提升時(shí)，尖角會(huì)被先吸附至永磁鐵上，導(dǎo)致姿態(tài)變化。

（4）同樣是梯形板尖角問(wèn)題，在3#皮帶到脫離進(jìn)入5#皮帶時(shí)，梯形板總是尖角先接觸皮帶，在落至皮帶上的一瞬間，尖角處會(huì)被皮帶拉偏，導(dǎo)致板帶最終落到5#皮帶時(shí)姿態(tài)不對(duì)，這種現(xiàn)象在寬板、薄板時(shí)更嚴(yán)重，所以在5#皮帶的頭部位置同樣要布置一組永磁鐵以穩(wěn)定其輸送中姿態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

此輸送皮帶可做為模塊化設(shè)計(jì)，可安裝于停剪線、飛剪線、擺剪線、制桶線或其它鋼板加工類工況要求，具有效率高、結(jié)構(gòu)可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，可使原設(shè)備性能得到大幅提升，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。