某型藥筒的自動(dòng)夾取與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉晨敏

（重慶工商大學(xué)融智學(xué)院， 重慶 401320）

引言

炮彈是國家為軍事斗爭準(zhǔn)備的重要戰(zhàn)略物資，需要大量存儲(chǔ)，然而達(dá)到一定存儲(chǔ)年限的彈藥，戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)不能滿足作戰(zhàn)訓(xùn)練的要求，需要對(duì)報(bào)廢彈藥進(jìn)行回收處理[1]。某型炮彈因超過一定年限失去修理價(jià)值和使用價(jià)值，分解拆卸后需要對(duì)報(bào)廢彈藥進(jìn)行回收利用，以往主要通過人工把藥筒切割后將彈藥倒出來收集，這種方法不僅存在安全隱患，而且彈藥揚(yáng)塵對(duì)人身健康危害較大，因此需要研制一種自動(dòng)夾取藥筒和倒藥的裝備。

本文提出了一種藥筒的自動(dòng)夾取與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在上一道工序?qū)⑺幫睬懈畈⑼瞥鲋魉幫柚螅儆杀緳C(jī)構(gòu)來夾取藥筒并翻轉(zhuǎn)一定角度，以將藥筒內(nèi)殘留的彈藥全部倒出。本套機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，操作安全，由程序控制可實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化運(yùn)行。

1 夾取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理[2]，經(jīng)過優(yōu)化，可設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單又適用的夾取機(jī)構(gòu)。本文設(shè)計(jì)的雙曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)原理簡圖如圖1所示，滑塊前端連接一傳動(dòng)桿，傳動(dòng)桿兩端分別連接一根連桿，選擇曲柄中部作為鉸接點(diǎn)，一端與連桿相接，另一端為自由端，用來安裝夾取手指。

圖1 夾取機(jī)構(gòu)原理圖

依據(jù)圖1所展示的夾取工作原理，經(jīng)過細(xì)化設(shè)計(jì)，本文完成的藥筒夾取機(jī)構(gòu)二維模型如圖2所示，主要由拉伸氣缸、傳動(dòng)桿、連接桿、機(jī)械手臂、夾爪、固定座及銷軸等組成[3]。其設(shè)計(jì)思路為把拉伸氣缸作為曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊，缸桿末端連接一傳動(dòng)桿，機(jī)械手臂作為曲柄，一端通過連接桿與傳動(dòng)桿連接，另一端安裝夾爪。藥筒輸送到位后，拉伸氣缸缸桿伸出，杠桿作用下機(jī)械手臂閉合，兩夾爪抱住藥筒。對(duì)稱布置的連接桿與機(jī)械手臂，可以確保藥筒被夾爪可靠夾緊，通過鉸接機(jī)械手臂的中部，在傳動(dòng)桿和連接桿的作用下可以放大拉伸氣缸的夾緊力。

圖2 夾取機(jī)構(gòu)模型圖

2 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

藥筒翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)依據(jù)曲柄滑桿機(jī)構(gòu)的工作原理[2]，經(jīng)過優(yōu)化，設(shè)計(jì)出的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、適用性強(qiáng)。本文設(shè)計(jì)的雙曲柄滑桿機(jī)構(gòu)的原理簡圖如圖3所示。

依據(jù)圖3所展示的翻轉(zhuǎn)工作原理，經(jīng)過詳細(xì)設(shè)計(jì)，本文完成的藥筒翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)二維模型如下頁圖4所示。該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由夾取機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)氣缸、夾取轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈、翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈、拉伸轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈及固定座等組成。其設(shè)計(jì)思路是把翻轉(zhuǎn)氣缸作為雙曲柄滑桿機(jī)構(gòu)中的滑桿，夾取轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈的中心到拉伸轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈的中心距作為長曲柄，翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈到翻轉(zhuǎn)氣缸缸桿的垂直距離作為短曲柄。夾取機(jī)構(gòu)夾住藥筒后，通過翻轉(zhuǎn)氣缸缸桿的縮回，藥筒由水平狀態(tài)至傾斜狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)筒內(nèi)殘留彈藥的傾倒。選擇氣缸作為翻轉(zhuǎn)動(dòng)力源，既使結(jié)構(gòu)簡單化，又滿足設(shè)備的防爆技術(shù)要求。

圖3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)原理圖

圖4 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)模型圖

本文所述的自動(dòng)夾取與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其工作過程是：藥筒輸送到指定工位后，夾取機(jī)構(gòu)的拉伸氣缸缸桿伸出，經(jīng)過傳動(dòng)桿、連接桿驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，兩夾爪夾住藥筒，此時(shí)藥筒呈水平夾住狀態(tài)；然后翻轉(zhuǎn)氣缸缸桿縮回，夾取機(jī)構(gòu)沿著夾取轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈旋轉(zhuǎn)一定角度，此時(shí)藥筒呈大角度傾斜狀態(tài)，可將藥筒內(nèi)殘留的彈藥傾斜倒出，倒藥后翻轉(zhuǎn)氣缸缸桿伸出，拉伸氣缸缸桿縮回，將倒藥后的藥筒放置到原工位。

3 結(jié)論

針對(duì)炮彈藥筒內(nèi)殘留彈藥的清理問題，本文提出了一種藥筒的自動(dòng)夾取與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。該夾取機(jī)構(gòu)采用雙曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理，通過氣缸的來回伸縮，即可實(shí)現(xiàn)藥筒的自動(dòng)夾緊；該翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用雙曲柄滑桿機(jī)構(gòu)的工作原理，通過一個(gè)長行程氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使藥筒由水平狀態(tài)變換至傾斜狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)藥筒內(nèi)殘留彈藥的自動(dòng)傾倒。本套自動(dòng)夾取與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及控制均簡單易行，可替代人工操作，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化運(yùn)行。