一種重型工件自動翻轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)計(jì)

李春雷，陳建勝

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院精密制造工程系，江蘇 蘇州215104）

經(jīng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)企業(yè)中有一種重型工件按照常規(guī)的生產(chǎn)流程，其頂面和底面都必須進(jìn)行檢驗(yàn)，因此為了能夠進(jìn)行詳細(xì)徹底的檢驗(yàn)，需要對重型工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。而現(xiàn)有重型工件的翻轉(zhuǎn)工作全部由人工利用行車進(jìn)行吊裝后完成，不僅勞動強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性極高，而且人工翻轉(zhuǎn)無法保證重型工件的位置精度，檢驗(yàn)效率低[1]。針對這一難題，設(shè)計(jì)了一種重型工件自動翻轉(zhuǎn)機(jī)（專利號201621292641.X）。

1 結(jié)構(gòu)組成

機(jī)器的整體組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，其由底部支座1，電氣控制柜2，控制盒28，啟動按鈕29、復(fù)位按鈕30，停止按鈕31，重型工件10，安全柵欄27，可調(diào)支撐腳33，加固梁32等組成。

圖1 整體結(jié)構(gòu)的正面立體圖

兩臺翻轉(zhuǎn)裝置的位置關(guān)系及其結(jié)構(gòu)如圖2所示，其由工作臺3，移動板7，伺服電機(jī)23，同步主動輪25，同步帶26，同步從動輪22，導(dǎo)軌6，壓緊液壓缸安裝板13，旋轉(zhuǎn)板11，軸承座8，旋轉(zhuǎn)軸9，支撐柱12，壓緊板15，壓緊液壓缸14組成。

圖2 兩臺翻轉(zhuǎn)裝置的位置關(guān)系及其結(jié)構(gòu)圖

翻轉(zhuǎn)裝置正面的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，其由伺服電機(jī)安裝板24、滾珠絲杠20、滾珠絲杠安裝座21、壓緊液壓缸14、壓緊板15、墊板4、導(dǎo)軌滑動座5等組成。

圖3 翻轉(zhuǎn)裝置的正面立體圖

翻轉(zhuǎn)裝置反面的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，其由翻轉(zhuǎn)液壓缸連接座18、翻轉(zhuǎn)液壓缸安裝板16、翻轉(zhuǎn)液壓缸17、移動板螺母座19、滾珠絲杠20、滾珠絲杠安裝座21等組成。

圖4 翻轉(zhuǎn)裝置的反面立體圖

2 工作原理

在操作員檢驗(yàn)完重型工件10的頂面后，走到安全柵欄27外面，按下電氣控制柜2上位于控制盒28上的啟動按鈕29，翻轉(zhuǎn)裝置開始翻轉(zhuǎn)工作，具體包括以下步驟：

右側(cè)的工作臺3上的伺服電機(jī)23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動移動板螺母座19帶動移動板7向左移動，移動到位置后伺服電機(jī)23停止工作，移動板7停止移動；然后右側(cè)的翻轉(zhuǎn)液壓缸17開始工作，通過翻轉(zhuǎn)液壓缸連接座18推動旋轉(zhuǎn)板11向上翻轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)板11翻轉(zhuǎn)到豎直位置后，翻轉(zhuǎn)液壓缸17停止工作；此時(shí)左側(cè)的工作臺3上的壓緊液壓缸14開始工作，推動壓緊板15向右伸出，將重型工件10夾緊在支撐柱12上；然后左側(cè)的工作臺3上的伺服電機(jī)23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動移動板螺母座19帶動移動板7向右移動，移動到位置后伺服電機(jī)23停止工作，移動板7停止移動；緊接著左側(cè)的翻轉(zhuǎn)液壓缸17開始工作，通過翻轉(zhuǎn)液壓缸連接座18推動旋轉(zhuǎn)板11翻轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)板11翻轉(zhuǎn)到豎直位置后，翻轉(zhuǎn)液壓缸17停止工作。

此時(shí)重型工件10的一半位于左側(cè)的工作臺的支撐柱12上，另一半位于右側(cè)的工作臺的支撐柱12上；接下來左側(cè)的工作臺3上壓緊液壓缸14開始工作，向上收回壓緊板15；右側(cè)工作臺3上壓緊液壓缸14開始工作，推動壓緊板15向下伸出，將重型工件10夾緊在支撐柱12上；左側(cè)的工作臺3上的伺服電機(jī)23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動移動板螺母座19帶動移動板7向左移動，移動到位置后伺服電機(jī)23停止工作，移動板7停止移動；左側(cè)的工作臺上的翻轉(zhuǎn)液壓缸17開始工作，通過翻轉(zhuǎn)液壓缸連接座18推動旋轉(zhuǎn)板11翻轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)板11翻轉(zhuǎn)到水平位置后，翻轉(zhuǎn)液壓缸17停止工作。

此時(shí)右側(cè)的工作臺3上的伺服電機(jī)23開始工作，通過同步主動輪25、同步帶26、同步從動輪22帶動滾珠絲杠20旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動移動板螺母座19帶動移動板7向右移動，移動到位置后伺服電機(jī)23停止工作，移動板7停止移動；右側(cè)的工作臺上的翻轉(zhuǎn)液壓缸17開始工作，通過翻轉(zhuǎn)液壓缸連接座18推動旋轉(zhuǎn)板11翻轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)板11翻轉(zhuǎn)到水平位置后，翻轉(zhuǎn)液壓缸17停止工作。

此時(shí)重型工件10已經(jīng)完成翻轉(zhuǎn)，底面朝上；操作員走到安全柵欄27里面檢驗(yàn)工件的底面；完成后走到安全柵欄27外，按下電氣控制柜2上位于控制盒28上的復(fù)位按鈕30，右側(cè)的工作臺3上的壓緊液壓缸14開始工作，收回壓緊板15，最后利用行車將完成檢驗(yàn)的重型工件10吊走[2-5]。

3 結(jié)束語

為了解決實(shí)際工作中重型工件翻轉(zhuǎn)困難這一難題，設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)崿F(xiàn)重型工件自動翻轉(zhuǎn)的機(jī)器。使用UG軟件對機(jī)器的電氣柜、安全柵欄和翻轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行了三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此重型工件自動翻轉(zhuǎn)機(jī)的特點(diǎn)是：（1）通過電氣控制柜可實(shí)現(xiàn)全自動控制，操作簡單，作業(yè)員只需在完成零件頂面檢驗(yàn)后，按啟動按鈕即可實(shí)現(xiàn)重型工件的翻轉(zhuǎn)，大大降低了勞動強(qiáng)度，減少了生產(chǎn)成本；（2）一次工作循環(huán)即可完成重型工件的夾緊、移動、翻轉(zhuǎn)三個工序，翻轉(zhuǎn)精度高，大大提高了檢驗(yàn)效率；（3）在工作區(qū)外圍設(shè)置安全柵欄，操作人員在安全柵欄外操作，遠(yuǎn)離工作區(qū)，大大提高了安全性；（4）工作臺尺寸為 1 000 mm×800 mm×340 mm，底部支座尺寸為2 200 mm×980 mm×70 mm，均選用70 mm×70 mm方管鋼材組裝而成，不僅整體強(qiáng)度高，而且符合人機(jī)工程；（5）安全柵欄底部設(shè)有可調(diào)支撐腳，方便調(diào)節(jié)高度，電氣控制柜和控制盒放在安全柵欄外，人員操作時(shí)與工作區(qū)隔離，保證了操作人員的安全，布局合理。通過詳細(xì)的工作原理分析，結(jié)果表明該機(jī)器的結(jié)構(gòu)合理，具有很強(qiáng)的實(shí)用性?，F(xiàn)已申請獲得了專利，今后可試制樣機(jī)，進(jìn)一步完善并推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

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