地毯自動碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)含12張CAD圖,地毯,自動,碼垛,設(shè)計(jì),12,十二,cad 地 毯 自 動 碼 垛 機(jī) 的 設(shè) 計(jì)摘要隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步， 人民生活水平不斷提高。 方塊地毯， 作為一種用于 地面鋪設(shè)的新型地毯， 具有使地面效果舒適、 美觀的效果。 目前方塊地毯的需求 量逐年上升 ， 但我國方塊地毯產(chǎn)業(yè)裝備距離高度自動化還有不少差距 ， 集中體現(xiàn) 在在縱橫切之后到自動包裝之前的后整理工作仍舊依靠手工完成， 嚴(yán)重制約了生 產(chǎn)效率和包裝質(zhì)量 。 因此 ， 基于經(jīng)濟(jì) 、 工作效率角度出發(fā) ， 利用機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)方 塊毯碼垛自動化變得勢在必行。本文研究了國內(nèi)方塊地毯的使用、 生產(chǎn)情況， 隨后又介紹了碼垛技術(shù)的概念、 發(fā)展歷史、 應(yīng)用現(xiàn)狀、 存在的技術(shù)難點(diǎn)以及該技術(shù)未來發(fā)展趨勢。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要進(jìn)行了整體方案的設(shè)計(jì)， 主要包括壓實(shí)裝置、 換向裝置、 質(zhì) 檢裝置、 翻轉(zhuǎn)裝置、 碼垛裝置、 推出裝置六個(gè)部分， 并對每個(gè)裝置展開方案的詳 細(xì)設(shè)計(jì)。 緊接著對系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì) ， 計(jì)算校核設(shè)計(jì)參數(shù)， 利用三 維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建模分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性。最后， 論文對地毯自動碼垛機(jī)設(shè)計(jì)方案的總結(jié)， 并對該課題未來研究方向提 出了相關(guān)建議。關(guān)鍵詞：碼垛技術(shù)，方塊地毯，包裝機(jī)械，自動化DESIGN OF THE TILE CARPET AUTOMATIC PALLETIZINGABSTRACTWith the development of science and technology, people's living standard has been improved rapidly. Tile carpet, as a new type of carpet that is used on the ground to make the environmente comfortable and beautiful. Recently, the demand for carpet is increasing year by year, but the carpet production in China has not yet fully realized the automation level. so far, lots of work still need finished manually, obviously in the aspect of cutting after finishing work manual. The production efficiency and packaging quality can not be guaranteed. Therefore, it is an imperative thing to achieve the title carpet pallet automation using of machinery and equipment based on the view of economy and work efficiency.This paper studies the domestic usage and production of tile carpets , then introduces the concept of palletizing technology, development history, application status and existing technical problems and future development trend of the technology. It introduces the overall scheme design according to the design requirements and combined with the actual production requires the overall scheme design, mainly including compaction device, reversing device, inspection device, flip device, pallet device, uninstall device. And, it discuses each part of the plan in detail. Then the paper analysis the design of mechanical structure of the system specifically, calculates the design parameters, and uses the 3D design software to modeling, make analysis, and validate the rationality of design scheme.Finally, the artical makes a summary about the title carpet automatic palletizing design , and puts forwards some suggestions about the future research direction of thesubject.Key words: Palletizing technology, Tile carpet, Packaging machinery, Automation目 錄1 緒論 11.1 引言 11.2 碼垛技術(shù)概述 21.3 碼垛技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 31.3.1 國外碼垛技術(shù)研究現(xiàn)狀 31.3.2 國內(nèi)碼垛技術(shù)研究現(xiàn)狀 42 碼垛機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 52.1 地毯自動碼垛機(jī)設(shè)計(jì)要求 52.2 地毯碼垛機(jī)總體設(shè)計(jì) 53 系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 113.1 壓實(shí)裝置 113.2 換向裝置 113.3 質(zhì)檢裝置 123.4 翻轉(zhuǎn)裝置 133.4.1 方案選擇 133.4.2 工作原理 153.5 碼垛整理裝置 163.5.1 方案選擇 163.5.2 工作原理 173.6 地毯推出裝置 183.7 整體裝置 184 機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算 194.1 設(shè)計(jì)基本參數(shù) 194.2 電機(jī)選型 194.2.1 電動機(jī)轉(zhuǎn)速確定 204.2.2 電動機(jī)容量確定 204.2.3 電動機(jī)技術(shù)參數(shù) 204.3 裝置尺寸設(shè)計(jì) 204.4 氣缸選型 214.4.1 氣動技術(shù)概述 214.4.2 氣缸選型 224.5 傳動零件的校核 234.5.1 軸的校核 234.5.2 鍵的校核 265 結(jié)論 28參考文獻(xiàn) 29致謝 3111 緒 論1.1 引言生活水平的不斷提高， 人類對于居住辦公環(huán)境的關(guān)注度也在持續(xù)升溫。 方塊 毯 （ 如 圖 1-1 所 示 ） ， 一 種 按 照 鋪 裝 方 法 和 形 狀 大 小 分 類 的 新 型 地 毯 [1]。 由 于 其 具 有 輕 巧 （ 主 要 有 50cm×50cm,60cm×60cm 兩 種 規(guī) 格 ） 、 鋪 裝 簡 單 、 保 養(yǎng) 或 清 洗 方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在家居生活或是商用辦公裝修都被廣泛采用。圖 1-1 方 塊 地 毯我國方塊毯的發(fā)展剛剛起步， 無論從產(chǎn)品品牌上還是從生產(chǎn)加工技術(shù)層面上 看 都 還 不 及 發(fā) 達(dá) 國 家 的 發(fā) 展 水 平 [2]。 但 從 方 塊 地 毯 的 生 產(chǎn) 上 看 ， 其 產(chǎn) 線 并 未 完 全 實(shí)現(xiàn)自動化， 例如： 山東威海山花地毯集團(tuán)有限公司， 一個(gè)作為我國方塊地毯供 應(yīng)生產(chǎn)的龍頭企業(yè)， 其方塊毯縱橫切之后的碼垛整理工作主要依靠人工完成 （如 圖 1-2 所示）。圖 1-2 方 塊 地 毯 生 產(chǎn) 現(xiàn) 場一方面， 方塊地毯的需求量日益增長， 傳統(tǒng)的手工碼垛效率已不能滿足實(shí)際2需求； 另一方面 ， 人工碼垛的質(zhì)量不能得到保證， 且國內(nèi)勞動力成本也在逐年上 升。 生產(chǎn)自動化的發(fā)展不僅可以保護(hù)工人的安全 ， 獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品， 而且可以 改 善 由 人 力 勞 動 帶 來 的 生 產(chǎn) 效 率 低 下 的 問 題 [3]。 國 內(nèi) 企 業(yè) 從 20 世紀(jì) 80 年代開始對碼垛技術(shù)展開研究 [4],迄今為止經(jīng)過 30 多年的有條不紊的持續(xù)發(fā)展， 我國的碼 垛技術(shù)也在快速發(fā)展， 包裝機(jī)械自動化程度也達(dá)到了一定的高度。 綜合這些因素， 結(jié)合所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識， 基于現(xiàn)有的碼垛技術(shù)， 取長補(bǔ)短， 優(yōu)化設(shè)計(jì)一款 地毯自動碼垛機(jī)，以求改善生產(chǎn)線的自動化水平，從而提高方塊毯的生產(chǎn)效率。1.2 碼垛技術(shù)概述碼垛技術(shù)就是以集成單元化思想把雜亂無章的物體， 以某一模式將物料整齊 有 序 的 擺 放 在 一 起 [5]。 經(jīng) 過 碼 垛 后 的 物 體 ， 具 有 占 地 面 積 少 ， 搬 運(yùn) 快 捷 ， 存 儲 方 便等諸多優(yōu)點(diǎn)。 碼垛技術(shù)， 作為物流自動化領(lǐng)域的新興技術(shù)之一， 近年來得到了 飛 速 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 已 廣 泛 應(yīng) 用 于 石 油 化 工 、 食 品 、 建 材 、 交 通 等 領(lǐng) 域 ， 發(fā) 揮 著 越 來 越 重 要 的 作 用 [6]。碼 垛 技 術(shù) 主 要 分 為 兩 類 （ 如 圖 1-3所 示 ） ， 一 類 為 人 工 碼 垛 ， 另 一 類 為 機(jī) 器 自 動 碼 垛 [4]。圖1-3 兩 種 碼 垛 方 式人工碼垛是人工將碼垛臺先放置在固定的位置上， 再依次把所需碼垛的物料 整齊的排列在托盤上。 該碼垛方式的靈活性相對較好， 生產(chǎn)初期也不需要承擔(dān)設(shè) 備的購買費(fèi)。 但是人工碼垛仍然存在很多的局限性， 例如對衛(wèi)生有嚴(yán)格要求的產(chǎn) 品、 危害人體健康的產(chǎn)品， 人工碼垛會導(dǎo)致很多質(zhì)量為問題， 其碼垛效率也遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不及機(jī)器碼垛。 機(jī)器自動碼垛， 在保證工人安全作業(yè)的情況下， 既提升碼垛速度， 又減少產(chǎn)品的損耗，使得碼垛效率大大提升。人工碼垛一般應(yīng)用于小批量生產(chǎn)、 產(chǎn)品重量輕、 形狀不一的場合。 用機(jī)器代替人工勞動， 不僅解決工人長時(shí)間勞動3提高了生產(chǎn)效率。 因?yàn)槊恳环N碼垛都有其優(yōu)缺點(diǎn)， 所以一般在實(shí)際應(yīng)用中這兩種 碼垛方式仍然并存。生產(chǎn)力在發(fā)展的同時(shí)， 碼垛技術(shù)也迎來了新的挑戰(zhàn)， 急需向跟上發(fā)展的步伐。 同時(shí)， 各大廠商都以 “廣而少” 的生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)利益最大化， 碼垛設(shè)備的通用性 面臨巨大的考驗(yàn)。 碼垛機(jī)需要實(shí)現(xiàn)一臺機(jī)器可以適應(yīng)多個(gè)產(chǎn)品， 一臺機(jī)器可以適 應(yīng) 多 條 生 產(chǎn) 線 ， 從 而 減 少 生 產(chǎn) 成 本 [7]。 隨 著 自 動 化 碼 垛 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 ， 自 動 碼 垛堆積設(shè)備也得到了大量應(yīng)用，且已卓見成效。1.3 碼垛技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀目前 ， 國內(nèi)外都在研究并使用自動碼垛技術(shù)來極高生產(chǎn)效率 ， 創(chuàng)造更多的經(jīng) 濟(jì)效益。 越來越多的行業(yè)開始引入自動碼垛設(shè)備， 人們也感受到了自動碼垛帶來 的好處。 我國碼垛技術(shù)起步較國外晚， 其發(fā)展水平還不能與國外的發(fā)展水平相抗 衡，仍需繼續(xù)加大力度研發(fā)。1.3.1 國外碼垛技術(shù)研究現(xiàn)狀(1)20 世 紀(jì) 60 年 代 ， 美 國 成 為 首 個(gè) 研 制 出 替 代 人 工 碼 垛 的 機(jī) 器 (后 被 稱 為 碼 垛 機(jī) ） [4]的 國 家 ， 而 后 一 些 歐 洲 工 業(yè) 發(fā) 達(dá) 地 區(qū) 也 意 識 到 碼 垛 技 術(shù) 的 重 要 意 義 ， 相 繼開始研究半自動及全自動碼垛機(jī)， 隨著生產(chǎn)的需求， 碼垛機(jī)在結(jié)構(gòu)和外觀上也 在 不 斷 改 進(jìn) 和 完 善 [8]。(2)國 外 碼 垛 機(jī) 器 人 快 速 發(fā) 展 ， 碼 垛 技 術(shù) 逐 漸 成 熟 。 20 世 紀(jì) 后 期 ， 碼 垛 技 術(shù) 在日本得到推廣， 首次將機(jī)器人和碼垛技術(shù)結(jié)合運(yùn) 用 。 1993 年， OKURA 公司到 中 國 進(jìn) 行 技 術(shù) 交 流 時(shí) 稱 其 包 裝 碼 垛 機(jī) 的 最 大 處 理 能 力 可 達(dá) 2400 袋 /小 時(shí) 。 德 國（ KUKA） 、 瑞 典 （ ABB） 等 國 家 也 研 制 出 了 碼 垛 機(jī) 器 人 [9]， 如 圖 1-4 所示。圖 1-4 碼 垛 機(jī) 器 人4(3)碼 垛 技 術(shù) 的 未 來 發(fā) 展 呈 智 能 化 趨 勢 ， 一 臺 機(jī) 器 與 多 個(gè) 傳 感 器 配 合 使 用 成 為重要的一個(gè)研究方向 [10]。1.3.2 國內(nèi)碼垛技術(shù)研究現(xiàn)狀（ 1） 20 世 紀(jì) 80 年 代 ， 國 內(nèi) 相 關(guān) 機(jī) 構(gòu) 或 人 員 開 始 注 意 碼 垛 技 術(shù) 并 積 極 開 展 研究， 到現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)擁有與之相關(guān)的專業(yè)科技和制造團(tuán)隊(duì) ， 如宜昌機(jī)械廠、 哈 工大學(xué)機(jī)器人研究所等 [11]。 現(xiàn)階段， 我國自主制造的碼垛機(jī)在產(chǎn)品型號、 機(jī)器性 能 方 面 都 取 得 了 可 觀 的 成 績 ， 基 本 滿 足 生 產(chǎn) 需 要 [8]。（2）碼垛機(jī)器人也在快速發(fā)展，其工作效率得到很大的提升。哈工大機(jī)器 人 研 究 所 研 制 的 碼 垛 機(jī) 器 人 ， 工 作 效 率 可 達(dá) 800 袋 /小 時(shí) 。 國 內(nèi) 自 主 研 制 生 產(chǎn) 的 ZM1000 托 盤 式 全 自 動 碼 垛 機(jī) 工 作 效 率 可 達(dá) 1000 袋 /小 時(shí) [5]。 高 速 碼 垛 是 碼 垛 技 術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，我國也跟國外一樣，正在積極開展研發(fā)工作。（3）碼垛技術(shù)在我國包裝行業(yè)中是“新生兒” [12]，在化工業(yè)、制造業(yè)、農(nóng) 業(yè)中均被廣泛使用。 雖然我國的碼垛技術(shù)經(jīng)過了三十幾年的發(fā)展， 但是現(xiàn)在仍然 還有很多企業(yè)由于經(jīng)濟(jì)能力的限制還未采用自動碼垛技術(shù)。 目前我國的自動碼垛 技術(shù)在一些特定產(chǎn)品上技術(shù)還不夠成熟， 例如聚丙烯自動碼垛機(jī) [10]大部分從國外 購買。（4）國產(chǎn)碼垛機(jī)的性能還不及發(fā)到國家水平。從生產(chǎn)加工角度來看，由于 國內(nèi)加工方法有限和加工精度不夠， 國產(chǎn)碼垛機(jī)普遍存在使用壽命不足和維修工 作頻繁的特點(diǎn)。機(jī)器中控制系統(tǒng)的主要元器件也無法同國外先進(jìn)的元器件相比， 這也在一定程度上影響了設(shè)備的性能。52 碼 垛 機(jī) 總 體 方 案 設(shè) 計(jì)2.1 地毯自動碼垛機(jī)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)中的地毯自動碼垛機(jī)， 需要實(shí)現(xiàn)地毯自動隔一間一翻轉(zhuǎn)、 碼垛、 整理 功 能 ， 滿 足 自 動 疊 放 要 求 ， 實(shí) 現(xiàn) 地 毯 自 動 隔 一 間 一 翻 轉(zhuǎn) 、 碼 垛 、 整 理 功 能 ， 滿 足 自動疊放要求。 該設(shè)計(jì)可以有效解決人工碼垛生產(chǎn)效率低下、 碼垛質(zhì)量不過關(guān)等 問題。在設(shè)計(jì)過程中，該裝置需要滿足如下要求：（1）需要在方塊地毯生產(chǎn)流水線的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)；（2）裝置的設(shè)計(jì)需要考慮方塊地毯材質(zhì)的特殊性；（3）快速、準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)裝置的關(guān)鍵工作（翻轉(zhuǎn)、碼垛、整理）；（4）整體從安全、經(jīng)濟(jì)、適用等角度出發(fā)，進(jìn)行整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)。 在進(jìn)行地毯自動碼垛機(jī)參數(shù)計(jì)算前， 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要， 對該裝置要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了模塊化處理 [13]，圖 2-1 為整個(gè)生產(chǎn)流程的總體設(shè)計(jì)方案框架。2.2 地毯碼垛機(jī)總體設(shè)計(jì)圖 2-1 設(shè) 計(jì) 方 案 框 架地毯自動碼垛機(jī)的總體設(shè)計(jì)主要包括以下六個(gè)模塊： 地毯壓實(shí)裝置、 地毯換 向 裝 置 、 地 毯 質(zhì) 檢 裝 置 、 地 毯 翻 轉(zhuǎn) 裝 置 、 地 毯 碼 垛 整 理 裝 置 、 地 毯 推 出 裝 置 。 地縱 橫 切 后 的 方 塊 毯壓 實(shí) 傳 送 帶 換 向 裝 置 增速 傳送帶 （用于 地毯 間 距 的 調(diào) 整 ）碼 垛 整 理 裝置 翻 轉(zhuǎn) 裝 置 合 格 地 毯 檢 次 裝 置不 合 格地 毯 推 出 裝 置回 收 箱6毯自動碼垛機(jī)實(shí)現(xiàn)了地毯從縱橫切之后到包裝前的所有工作， 實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線碼垛 的自動化。(1)地 毯 壓 實(shí) 裝 置 當(dāng)方塊毯經(jīng)過縱橫切之后 ， 需要進(jìn)入下一級傳送帶 ， 為后續(xù)的工作做好準(zhǔn)備。方 塊 地 毯 材 質(zhì) 特 殊 ， 背 襯 材 料 一 般 為 彈 性 或 高 分 子 材 料 [14]。 為 了 防 止 地 毯 在 進(jìn) 入下一級傳送帶時(shí)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象， 設(shè)計(jì)了地毯壓實(shí)裝置， 主要原理為物體壓在地 毯表面， 物體隨著地毯的移動而運(yùn)動進(jìn)一步帶動地毯的順利傳送。 裝置大致框圖 如圖 2-2 所示，大體設(shè)計(jì)如下：1）裝置位于縱橫切傳送帶后端傳送帶的接頭處上方，大致分為機(jī)架，壓實(shí) 機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)部分，其中支架直接與皮帶支架連接。2）壓實(shí)動作主要由軸上套圓柱式橡膠輥?zhàn)油瓿桑?）壓實(shí)過程為間歇式，利用氣動技術(shù)推動軸的上下運(yùn)動控制，氣缸安裝在 機(jī)架上。 氣缸執(zhí)行動作利用安裝在該段傳送帶上的光電開關(guān)對地毯的進(jìn)入檢測信 號進(jìn)行控制。(2)地 毯 換 向 裝 置圖 2-2 壓 實(shí) 裝 置 框 架 圖方塊毯生產(chǎn)過程工序復(fù)雜繁多，占地面積較大。從節(jié)省占地面積角度出發(fā)， 設(shè) 計(jì) 地 毯 換 向 裝 置 。 該 裝 置 可 快 速 實(shí) 現(xiàn) 地 毯 速 度 方 向 的 90°轉(zhuǎn) 變 ， 調(diào) 整 生 產(chǎn) 線 的 布置，減少生產(chǎn)占地。換向裝置的主要原理是利用皮帶運(yùn)輸線擺放位置的不同， 如圖 2-3 所示，實(shí)現(xiàn) 90°的換向。壓 實(shí) 裝 置機(jī)架 壓 實(shí) 組 件 執(zhí) 行 元 件固 定 在 皮 帶 運(yùn)輸 線 的 頭 端軸 上 套 圓 柱 式橡 膠 輥 子 氣 缸 +光 電 檢 測氣 缸 運(yùn) 動輥 子 運(yùn) 動 ， 壓在 地 毯 表 面7圖 2-3 換 向 原 理 圖 根據(jù)查閱相關(guān)資料，初步選擇有以下兩個(gè)方案： 1 )皮 帶 運(yùn) 輸 線 。 皮 帶 輸 送 線 ， 又 被 成 為 皮 帶 運(yùn) 輸 機(jī) ， 可 以連 續(xù) 或 間 歇 的 運(yùn) 送物料 [15]，具有耐油、耐腐蝕、防靜電等優(yōu)點(diǎn)。2)輥道運(yùn)輸線。 輥道運(yùn)輸線主要分為動力式和無動力 式兩種 [16]。 該運(yùn)輸線運(yùn) 輸平穩(wěn)，便于保養(yǎng)，可用于箱體、包狀等較大物件的輸送。由于方塊地毯縱橫切之后的運(yùn)輸速度較快， 地毯的換向必須保證準(zhǔn)確， 換向 之后地毯的位置不會發(fā)生偏移， 否則對后續(xù)的工作造成影響 。 輥道運(yùn)輸線相較于 皮帶運(yùn)輸線與方塊毯的接觸面積小， 且摩擦小， 換向更為容易， 所以選擇輥道運(yùn) 輸 線 作 為 地 毯 的 換 向 裝 置 。 且 考 慮 到 速 度 90°換 向 幅 度 較 大 ， 需 要 將 原 來 的 速 度 方向瞬間變?yōu)?0，此時(shí)在輥道運(yùn)輸線的兩側(cè)加以擋板以防地毯沖出輥道運(yùn)輸線， 影響后續(xù)工序。(3) 地毯質(zhì)檢裝置 地毯在生產(chǎn)過程中，由于一些不可控因素存在一定的次品率。次品的存在，一方面影響了整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量， 對企業(yè)的品牌進(jìn)行沖擊 ， 另一方面可能危害人的 身體健康。 針對這些次品， 設(shè)計(jì)地毯檢次裝置 ， 用于地毯次品的檢測和剔除。 該 裝置總體設(shè)計(jì)為：1)裝置整體分為三個(gè)部分 ： 檢測系統(tǒng) 、 剔除裝置、 回收箱。 檢測系統(tǒng)位于皮 帶運(yùn)輸線的頭端上方。 剔除裝置放在檢測系統(tǒng)之后 ， 位于皮帶的側(cè)邊。 回收箱位 于剔除裝置的對面，放在皮帶運(yùn)輸線側(cè)邊。2）檢測系統(tǒng)分為工業(yè)相機(jī)（與分析系統(tǒng)相連）、光源兩個(gè)部分，剔除裝置 由氣缸擋板組成。當(dāng)檢測到地毯進(jìn)入到制定區(qū)域時(shí)，工業(yè)相機(jī)對地毯進(jìn)行拍照， 分析系統(tǒng)對信號進(jìn)行分析處理， 并將分析結(jié)果傳遞給剔除裝置 ， 剔除裝置對處理8結(jié)果進(jìn)行處理。 利用擋板推動傳送帶上的地毯次品， 讓其掉進(jìn)回收箱， 主要運(yùn)動 過程如圖 2-3 所示。圖 2-3 質(zhì) 檢 過 程 示 意 圖(4)地 毯 翻 轉(zhuǎn) 裝 置 地毯碼垛時(shí)需要面對面碼垛或者背對背碼垛， 經(jīng)過縱橫切后的地毯全部是正面朝上或背面朝上。 面對這種情況， 設(shè)計(jì)地毯翻轉(zhuǎn)裝置， 實(shí)現(xiàn)地毯的隔一間一翻 轉(zhuǎn)，為后續(xù)的碼垛工作打好基礎(chǔ)。針對翻轉(zhuǎn)功能，有以下兩種方案可供選擇：1)利 用 翻 轉(zhuǎn) 皮 帶 或 機(jī) 器 人 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 行 地 毯 的 翻 轉(zhuǎn) ；2)利 用 翻 轉(zhuǎn) 桿 帶 動 方 塊 毯 實(shí) 現(xiàn) 地 毯 的 自 動 翻 轉(zhuǎn) 。方案 1） 中翻轉(zhuǎn)皮帶雖然可以實(shí)現(xiàn)地毯的翻轉(zhuǎn)工作， 但是實(shí)際流水線上地毯 的 碼 垛 需 要 面 對 面 碼 垛 或 是 背 對 背 碼 垛 ， 所 以 前 面 的 基 礎(chǔ) 工 作 之 一 -翻 轉(zhuǎn) 也 需 要 是隔一間一進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。 翻轉(zhuǎn)皮帶無法實(shí)現(xiàn)地毯的隔一間一翻轉(zhuǎn)動作， 即使采用兩 個(gè)路徑匯聚的形式 （翻轉(zhuǎn)的皮帶和不翻轉(zhuǎn)的皮帶匯聚到一起最后一起運(yùn)輸至下一 個(gè)工位） ， 該方法占地面積增大， 對各個(gè)設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性提出了更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 機(jī)器人雖已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械加工場合， 其工作效率、 安全性等都有不凡表 現(xiàn)。但對于一般的小企業(yè)來說，機(jī)器人的使用成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出能夠承擔(dān)的范圍。考慮到方案 1）中的成本及裝置的復(fù)雜性，采用方案 2）。將皮帶運(yùn)輸線做 成分段式的形式， 將翻轉(zhuǎn)桿放在皮帶斷的中間分段空隙處， 利用伺服電機(jī)控制翻 轉(zhuǎn)桿的翻轉(zhuǎn)角度， 讓其在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動， 從而保證方塊地毯的順利翻 轉(zhuǎn)。地毯的隔一翻一采用傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)控制，當(dāng)計(jì)數(shù)為奇數(shù) 1 時(shí)，地毯翻轉(zhuǎn)；當(dāng)計(jì)數(shù)為偶數(shù) 2 時(shí)， 地毯不翻轉(zhuǎn)， 直接進(jìn)入下一級傳送帶。 一個(gè)循環(huán)后， 傳感器計(jì)數(shù)清零，為下一次工作循環(huán)做好準(zhǔn)備。大致設(shè)計(jì)圖如圖 2-4 所示。地 毯 進(jìn) 入 信 號 工業(yè) 相機(jī)拍照， 分析 信號下 一 級 傳 送 帶 Y 分 析 信 號 傳 遞 給 剔 除 裝 置 （ 氣 缸 擋 板 ） N 回 收 箱9分 段 皮 帶 運(yùn) 輸線翻轉(zhuǎn)(5)地 毯 碼 垛 整 理 裝 置圖 2-4 翻 轉(zhuǎn) 皮 帶地毯自動碼垛機(jī)的核心動作之一就是碼垛， 針對這個(gè)動作， 主要根據(jù)人工碼 垛整理的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。地毯碼垛裝置代替了人工碼垛，且碼垛質(zhì)量得到保證。 碼垛的初步設(shè)計(jì)方案有以下兩種方式可供選擇：1)地 毯 直 接 掉 落 到 升 降 臺 上 ， 每 掉 一 塊 地 毯 ， 升 降 臺 下 降 一 次 ， 如 圖 2-5 所示。圖 2-5 方 案 （ 1） 示 意 圖2)地毯的掉落過程分為兩級。地毯先掉落到一級平臺，然后進(jìn)行二級掉落， 如圖 2-6 所示。圖 2-6 方 案 （ 2） 示 意 圖一 平二 級 平 臺地 毯 降 落升 降 臺 下 降10整理的動作主要設(shè)計(jì)思路如下： 碼垛的平臺四周加四塊擋板， 一是防止碼垛 好的地毯移動位置， 影響包裝質(zhì)量， 二是擋板作為整理動作的一個(gè)零件。 整理的 動作主要采用氣缸推動擋板進(jìn)行水平移動來實(shí)現(xiàn)。 四塊擋板中兩對邊各一塊擋板 進(jìn) 行 移 動 （ 如 圖 2-7 所 示 ） ， 其 余 兩 塊 擋 板 位 置 固 定 不 動 。 每 當(dāng) 地 毯 掉 落 時(shí) ， 擋 板伸縮一次，進(jìn)行地毯的整理工作。固定固 定(6)地 毯 推 出 裝 置圖 2-7 整 理 示 意 圖為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)性，需要將碼垛好的地毯推出，以便后面的包裝工作。 地毯推出裝置需要在地毯碼垛裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)， 地毯推出動作設(shè)定為氣缸 推動完成。 地毯推出裝置主要由檢測開關(guān) （位于傳送帶上） 、 執(zhí)行元件、 升降臺、 收集臺四個(gè)部分組成，升降臺利用地毯碼垛裝置中方案（2）中的二級平臺，將 其設(shè)計(jì)成氣缸控制的升降臺。 在升降臺的最低位置側(cè)邊設(shè)置地毯推出裝置， 主要 采用氣缸推動擋板，擋板推動碼垛好的地毯。整個(gè)裝置布局圖如圖 2-8 所示。圖 2-8 推 出 裝 置 布 局 圖收 集 臺 升 降 平 臺 氣 缸 擋 板111233 系 統(tǒng) 的 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)3.1 壓實(shí)裝置壓實(shí)裝置的主要目的是防止地毯縱橫切之后進(jìn)入下一級傳送帶時(shí)打滑， 所以 當(dāng)?shù)靥簞傔M(jìn)入下一級傳送帶時(shí)， 用輥?zhàn)訅簩?shí)地毯。 一是增大地毯與傳送帶的摩擦， 二是輥?zhàn)釉趬簩?shí)的同時(shí)自身轉(zhuǎn)動， 有助于地毯跟傳送帶同步運(yùn)動。 考慮到地毯生 產(chǎn)流水線的特征， 壓實(shí)動作只能是間歇式， 采用氣缸的伸縮控制該動作的間歇性。 綜上所述， 地毯壓實(shí)裝置主要由機(jī)架、 推動氣缸、 壓實(shí)輥三部分組成 ， 三維設(shè)計(jì) 模型 [17]如圖 3-1 所示。圖 3-1 地 毯 壓 實(shí) 傳 送 帶1-機(jī) 架 2-推 動 氣 缸 3-壓 實(shí) 輥在設(shè)計(jì)過程中， 根據(jù)地毯縱橫切實(shí)際情況和地毯自身屬性， 且考慮到每塊方 塊地毯的厚度不一，軸與輥?zhàn)硬捎幂S承配合，軸與支架直接采用軸孔過度配合， 使實(shí)際運(yùn)動過程中輥?zhàn)訅簩?shí)地毯的效果更好， 保證了地毯的質(zhì)量要求。 機(jī)架的高 度不宜過高，這保證了壓實(shí)動作的快速性。當(dāng)光電開關(guān)檢測到地毯開始進(jìn)入該級傳送帶時(shí) ， 氣缸開始工作 ， 活塞桿推動 帶有壓實(shí)輥的橫梁向下移動 。 當(dāng)?shù)靥和耆M(jìn)入傳送帶時(shí) ， 壓輥剛好壓在方塊毯表 面，每個(gè)壓實(shí)輥在傳送帶的帶動下轉(zhuǎn)動，從而帶動方塊毯與傳送帶一起運(yùn)動。3.2 換向裝置換向裝置采用傳統(tǒng)的動力式輥道運(yùn)輸線。 由于地毯的傳送速度快， 為防止由12于慣性原因 ， 地毯在進(jìn)入該段運(yùn)輸線時(shí)沖出輥道線外 ， 在輥道線的兩側(cè)邊進(jìn)行了 添加側(cè)邊擋板設(shè)計(jì) 。 該裝置保證了換向動作的準(zhǔn)確性 ， 對后續(xù)工序起著非常重要 的作用，三維模型如圖 3-2 所示。圖 3-2 換 向 裝 置 -輥 道 運(yùn) 輸 線整個(gè)輥道運(yùn)輸線的長度根據(jù)壓實(shí)皮帶段的寬度而定， 寬度由方塊地毯的外觀 尺寸而定。 方塊地毯相對來說， 質(zhì)地不算太軟， 也不易出現(xiàn)地毯從各個(gè)滾筒之間 間隙劃出的情況。地毯從壓實(shí)傳送帶傳送過來， 進(jìn)入輥道運(yùn)輸線。 輥道運(yùn)輸線兩側(cè)邊裝的擋板 有效防止地毯掉落。 緊接著地毯在動力輥道的推動下改變傳送方向， 向新的傳送 方向移動。3.3 質(zhì) 檢 裝 置考慮到方塊地毯的次品率較低，地毯的質(zhì)檢裝置采用了擋板來剔除殘次品， 讓其自動掉入回收箱， 從成本角度出發(fā)而不單獨(dú)再設(shè)置殘次品的回收傳送帶 。 三 維模型如圖 3-3 所示。圖 3-3 地 毯 質(zhì) 檢 裝 置13該 質(zhì) 檢 裝 置 主 要 采 用 視 覺 檢 測 原 理 [18]， 這 種 技 術(shù) 主 要 原 理 是 利 用 機(jī) 器 視 覺 完成檢測。 用機(jī)器校驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量， 檢測精度得以優(yōu)化。 視覺檢測核心技術(shù)主要 有圖形的自動生成、圖形的自動獲取、圖形的定位于分割、圖形的識別與檢測。地 毯 質(zhì) 檢 裝 置 主 要 包 括 光 源 、 相 機(jī) 、 剔 除 擋 板 裝 置 [19]組 成 。 光 源 和 相 機(jī) 的 位置在實(shí)際使用時(shí)高度可以調(diào)節(jié)，當(dāng)光電傳感器檢測到方塊毯進(jìn)入特定區(qū)域時(shí)， 工業(yè)相機(jī)對地毯進(jìn)行拍照。 工業(yè)相機(jī)與信息采集卡相連， 信息采集卡獲取信息后， 電腦對圖像進(jìn)行處理分析。 分析結(jié)果信號與推動擋板裝置相連 ， 若檢測結(jié)果不合 格， 則推動裝置中的氣缸開始運(yùn)動， 推動擋板向前移動， 擋板推動次品掉入次品 回 收 箱 （ 如 圖 3-4 所 示 ） ； 若 檢 測 合 格 ， 推 動 擋 板 裝 置 不 啟 動 ， 地 毯 繼 續(xù) 運(yùn) 動 至 下一傳送帶。3.4 翻轉(zhuǎn)裝置圖 3-4 地 毯 質(zhì) 檢 裝 置 工 作 狀 態(tài) 圖3.4.1 方案選擇 翻 轉(zhuǎn) 裝 置 主 要 是 實(shí) 現(xiàn) 方 塊 毯 的 自 動 隔 一 間 一 翻 轉(zhuǎn) [20]， 裝 置 隔一 間 一 的 動 作是整個(gè)運(yùn)動過程的核心。在設(shè)計(jì)過程中，有以下幾個(gè)階段：（1）翻轉(zhuǎn)桿（如圖 3-5 所示）在 180°旋轉(zhuǎn)氣缸的帶動下進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)桿 帶 動 地 毯 進(jìn) 行 翻 轉(zhuǎn) 。 該 方 案 旋 轉(zhuǎn) 氣 缸 運(yùn) 動 過 程 沒 有 停 歇 ， 方 塊 毯 在 翻 轉(zhuǎn) 過 程 中（ 0°-180°） 一 直 與 翻 轉(zhuǎn) 桿 接 觸 ， 地 毯 最 后 會 被 翻 轉(zhuǎn) 桿 壓 在 傳 送 帶 平 面 上 。 雖 然 實(shí)現(xiàn)了方塊毯的自動翻轉(zhuǎn)， 但是翻轉(zhuǎn)后的方塊毯不能順利通過傳送帶繼續(xù)傳到下 一級。14圖 3-5 翻 轉(zhuǎn) 桿（2）針對方案 （1） 中的不足， 重新制定了方案。 該方案對翻轉(zhuǎn)桿進(jìn)行結(jié)構(gòu) 調(diào) 整 ， 在 翻 轉(zhuǎn) 桿 中 間 部 分 增 加 凸 出 部 分 （ 如 圖 3-6 所 示 ） ， 用 于 需 要 翻 轉(zhuǎn) 方 塊 地 毯的截停， 使得翻轉(zhuǎn)過程更加順利。 驅(qū)動部分采用伺服電機(jī)驅(qū)動， 以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)過 程中翻轉(zhuǎn)桿的間歇運(yùn)動， 讓翻轉(zhuǎn)后的地毯順利傳送出去。 此方案， 雖然可以實(shí)現(xiàn) 方塊地毯的自動翻轉(zhuǎn)，且地毯也能順利繼續(xù)傳送，但是每次地毯翻轉(zhuǎn)完成之后， 裝 置 復(fù) 位 需 要 繼 續(xù) 翻 轉(zhuǎn) 180°，全過程實(shí)現(xiàn) 360°的 翻 轉(zhuǎn) 。 在 該 過 程 中 ， 復(fù) 位 過 程 無疑對下一片傳送過來的地毯造成了影響。 從整個(gè)生產(chǎn)的合理性來看， 該方案需 要繼續(xù)優(yōu)化改進(jìn)。圖 3-6 增 加 凸 出 部 分 的 翻 轉(zhuǎn) 桿針對上述兩個(gè)方案的問題，在修改了方案（2）的基礎(chǔ)上重新制定了新的方 案。 該方案在方案 2 上對裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整， 對截停功能和翻轉(zhuǎn)功能進(jìn)行了 分離。 截停裝置采用氣缸推動擋板 ， 擋板上升和下降實(shí)現(xiàn)地毯的截停。 當(dāng)檢測到 翻轉(zhuǎn)地毯時(shí)， 截停裝置進(jìn)行工作， 上升截停需要翻轉(zhuǎn)的地毯； 當(dāng)?shù)靥翰恍枰D(zhuǎn) 時(shí)， 該裝置維持不動， 地毯不進(jìn)行翻轉(zhuǎn)， 順利進(jìn)入下一級。 該裝置主要由地毯翻 轉(zhuǎn)裝置、地毯截停裝置、地毯輸送裝置、光電檢測控制裝置組成。裝置如圖 3-7 所示。15圖 3-7 翻 轉(zhuǎn) 裝 置 軸 測 圖為了看清楚截停裝置， 圖 3-8 中可以清楚的看出其所處位置 。 該裝置位于翻 轉(zhuǎn)桿前端，對地毯進(jìn)行截停實(shí)現(xiàn)地毯的有效翻轉(zhuǎn)。3.4.2 工作原理圖 3-8 翻 轉(zhuǎn) 裝 置 正 視 圖（1）需翻轉(zhuǎn)地毯剛經(jīng)過入口檢測開關(guān)時(shí)，檢測信號傳遞到截停裝置，截停 裝置工作并推動擋板上升做好截停準(zhǔn)備，此時(shí)入口計(jì)數(shù)傳感器為 1。（2）當(dāng)翻轉(zhuǎn)地毯完全經(jīng)過入口檢測開關(guān)時(shí)，檢測信號傳遞到翻轉(zhuǎn)裝置，伺 服 電 機(jī) 開 始 工 作 ， 先 以 速 度 V1 轉(zhuǎn) 動 20°， 再 以 速 度 V2（ V2＞ V1） 帶 動 地 毯 轉(zhuǎn) 動 130°。此時(shí)翻轉(zhuǎn)桿與地毯均轉(zhuǎn)過 150°。當(dāng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)過 150°時(shí)，為了保證地 毯掉落之后順利傳送出去，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，地毯則依靠自重掉落到輸送帶上。（ 3） 當(dāng) 地 毯 剛 好 經(jīng) 過 出 口 光 電 檢 測 開 關(guān) 時(shí) ， 此 時(shí) 入 口 計(jì) 數(shù) 傳 感 器 為 1， 并 將此信號傳遞到截停裝置，裝置復(fù)位為下一次翻轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備。（4）當(dāng)?shù)靥和耆?jīng)過出口光電檢測開關(guān)時(shí)，將信號傳遞到翻轉(zhuǎn)裝置，電機(jī) 按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動 30°，此時(shí)翻轉(zhuǎn)桿完成 180°翻轉(zhuǎn)，即復(fù)位（處于水平狀態(tài)）。 上 述 （ 1） -（ 4） 實(shí) 現(xiàn) 了 地 毯 的 一 次 翻 轉(zhuǎn) ， 當(dāng) 第 二 片 地 毯 傳 送 過 來 時(shí) ， 入 口16光電檢測開關(guān)計(jì)數(shù)為 2 然后立馬清零， 截停裝置和翻轉(zhuǎn)裝置均不工作。 當(dāng)?shù)靥航?jīng) 過 出 口 檢 測 開 關(guān) 時(shí) ， 計(jì) 數(shù) 為 2， 然 后 立 馬 清 零 。 這 樣 第 二 片 地 毯 沒 有 經(jīng) 過 翻 轉(zhuǎn) 順 利通過傳送帶。 至此一個(gè)地毯隔一間一翻轉(zhuǎn)循環(huán)完成， 以后的地毯不斷重復(fù)這個(gè) 過程。工作過程中各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)各裝置的狀態(tài)見表 3-1.表 3-1 地 毯 隔 一 間 一 翻 轉(zhuǎn) 過 程 各 裝 置 狀 態(tài)循 環(huán) 過 程 節(jié)點(diǎn)第 一 塊 地 毯 進(jìn) 入 （ 需 要 翻 轉(zhuǎn) 的 地 毯 ） 各 裝 置 狀 態(tài)第 二 塊 地 毯 進(jìn) 入 （ 不 需 要 翻 轉(zhuǎn) 的 地 毯 ） 各 裝 置 狀 態(tài)剛 好 經(jīng)過 入 口完 全 經(jīng)過 入 口剛 好 經(jīng)過 出 口完 全 經(jīng)過 入 口剛 好 經(jīng)過 入 口完 全 經(jīng)過 入 口剛 好 經(jīng)過 出 口完 全 經(jīng)過 入 口光 電 檢 光 電 檢 光 電 檢 光 電 檢 光 電 檢 光 電 檢 光 電 檢 光 電 檢裝置 測 開 關(guān) 測 開 關(guān) 測 開 關(guān) 測 開 關(guān) 測 開 關(guān) 測 開 關(guān) 測 開 關(guān) 測 開 關(guān)入 口 傳 感 器 計(jì) 數(shù) 1 1 1 1 2→ 0 0 0 0出 口 傳 感器 計(jì) 數(shù) 1 1 1 1 2→ 0 0 0 0輸 送 帶 正 準(zhǔn) 備 輸 送 帶 輸 送 帶地毯 上 接觸 上 上 地毯 不翻轉(zhuǎn) ， 全程 隨著輸送 帶向前傳 動翻 轉(zhuǎn) 桿 0° 20° 150° 180° 180°截 停 裝 置 工 作 上 停 止 不升 動 復(fù) 位 狀 態(tài)3.5 碼垛整理裝置3.5.1 方案選擇（ 1） 地 毯 一 次 掉 落 到 升 降 臺 上 ， 升 降 臺 控 制 升 降 [21]。 雖 然 該 方 案 簡 單 ， 但 是由于生產(chǎn)出來的地毯厚度不一， 那么每次升降臺需要降落的高度難易確定， 碼 垛效果也不理想。（2）針對地毯厚度不均的問題，采用一分為二思想，地毯分為兩次掉落。17臺上。 同時(shí)， 地毯在二級平臺四周加四塊擋板， 其中兩側(cè)邊用兩個(gè)氣缸與板固定， 用 于 實(shí) 現(xiàn) 地 毯 的 整 理 工 作 。 一 級 平 臺 采 用 一 個(gè) 氣 缸 驅(qū) 動 ， 由 氣 缸 推 動 [15]實(shí) 現(xiàn) 平 臺的打開關(guān)閉。 考慮到方塊毯的尺寸規(guī)格， 這種方案地毯二級掉落容易出現(xiàn)位置 偏移，碼垛效果也不能得到保證。（3）為了解決方案 （2） 中所面臨的問題， 繼續(xù)采用一份為二思想， 對方案 進(jìn)行了調(diào)整， 將一級平臺等分為兩個(gè)部分， 由兩個(gè)氣缸分別驅(qū)動。 同時(shí)， 對平臺 進(jìn)行了面積較少處理， 直接改成三根軸， 使得地毯一級掉落變得更好， 碼垛效果 也達(dá)到最佳。裝置如圖 3-8 所示。3.5.2 工作原理圖 3-8 碼 垛 裝 置當(dāng)光電開關(guān)檢測到地毯掉落時(shí)， 一級平臺的兩個(gè)氣缸工作， 伸縮條向外伸出， 地毯掉落至二級平臺， 同時(shí)兩側(cè)邊擋板的兩個(gè)氣缸開始工作， 推動擋板前進(jìn)對碼 垛 的 地 毯 進(jìn) 行 整 理 ， 此 時(shí) 碼 垛 裝 置 的 狀 態(tài) 如 圖 3-9 所 示 。 而 后 各 個(gè) 氣 缸 復(fù) 位 ， 進(jìn) 行下一個(gè)工作循環(huán)。圖 3-9 碼 垛 裝 置 打 開 狀 態(tài)183.6 地 毯 推 出 裝 置地毯推出裝置需要在地毯碼垛整理裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)， 利用碼垛裝置中 的二級平臺， 將其設(shè)計(jì)成升降平臺， 當(dāng)?shù)靥捍a垛到設(shè)定數(shù)量后， 升降臺下降。 然 后， 利用氣缸推動擋板， 擋板推動地毯， 實(shí)現(xiàn)地毯的連續(xù)生產(chǎn) 。 緊接著所有裝置 復(fù)位，等待下一次工作。三維模型如圖 3-10 所示。圖 3-10 地 毯 推 出 裝 置如圖 3-8 所示， 裝置中升降臺和地毯推出擋板均采用氣缸控制， 地毯推出被 送到收集臺上， 收集臺采用中間鏤空形式， 便于后續(xù)地毯自動包裝時(shí)地毯抓手順 利抓取碼垛好的地毯，從總體上提高整個(gè)生產(chǎn)線的自動化水平。3.7 整 體 裝 置上述分別就地毯自動碼垛機(jī)的各個(gè)功能進(jìn)行了分解介紹， 清楚的看到每個(gè)功 能可以有多個(gè)方案， 如何選擇每個(gè)方案中的最優(yōu)以及如何確定組合方案的最優(yōu)成 為了設(shè)計(jì)難點(diǎn)。 在該設(shè)計(jì)裝置中， 基本可以實(shí)現(xiàn)地毯從縱橫切之后到自動包裝之 前的全部工作。整個(gè)裝置三維模型圖如圖 3-11 所示。圖 3-11 整 體 裝 置 三 維 模 型 圖194 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算4.1 設(shè)計(jì)基本參數(shù)（ 1） 方 塊 地 毯 有 兩 種 規(guī) 格 尺 寸 ： 500×500mm， 600×600mm（2）每片方塊地毯厚度為 5-10mm（3）方塊毯切塊的基本速度 60 片/分，每次切割成品為 4/8 片（因切割機(jī)而異）（4）裝箱數(shù)常規(guī)的有 4 片/8 片/10 片/12 片/箱4.2 電機(jī)選型在實(shí)際生產(chǎn)中， 電機(jī)的選型尤其重要， 選擇合適的電機(jī)對工作性能和經(jīng)濟(jì)性 能均有很大作用 。 電機(jī)功率選擇過大造成能源浪費(fèi) ， 功率過小又不能滿足實(shí)際生 產(chǎn)需要。圖 4-1 為整個(gè)裝置的三維圖。6 5 4 321圖 4-1 裝 置 俯 視 圖1-壓 實(shí) 段 2-輥 道 段 3-增 速 段 4-檢 次 段 5-翻 轉(zhuǎn) 段 6-碼 垛 段設(shè)計(jì)過程中， 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求， 首先設(shè)定各個(gè)傳送帶的運(yùn)行速度 （詳情見 表 4-1）。表 4-1 各 傳 送 帶 設(shè) 定 速 度階段 1 2 3 4 5 6設(shè) 定 速 度 30 40 50 50 50 60電機(jī)具體選型過程以階段 1 為例：已 知 ： 取 皮 帶 輥 輪 D=80mm； 皮 帶 速 度 V=30m/min； 傳 送 帶 上 地 毯 與 皮 帶20nP總 質(zhì) 量 m=5Kg;摩 擦 系 數(shù) ????0.3 ；傳動效率 ????0.9 ； 選 用 Y 系 列 齒 輪 減 速 三相交流異步電動機(jī)。4.2.1 電動機(jī)轉(zhuǎn)速確定 滾軸轉(zhuǎn)速：式中：1000V?w ?D??1000 ??30 =119 r/min (4-1)3.14 ??80V: 皮 帶 傳 輸 速 度 ； D： 滾 筒 外 觀 直 徑取電動機(jī)轉(zhuǎn)速 nd=1500r/min， 減 速 器 傳 動 比 i=1500/119=12.6 4.2.2 電動機(jī)容量確定（1）滾輪所需輸入功率??FV ? Mg?V ??5 ??9.84 ??0.3 ??30 ? 442 W (4-2)（2）電動機(jī)所需功率4.2.3 電動機(jī)技術(shù)參數(shù)442? w ? ??a 0.9 491W （4-3）具體參數(shù)如表 4-2 所示：表 4-2 電 動 機(jī) 技 術(shù) 參 數(shù)型號 額 定 功 率 (w) nw DY801-4 550 1500 254.3 裝 置 尺 寸 設(shè) 計(jì)在地毯自動碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)過程中 ， 大量的機(jī)械結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì) ， 在設(shè) 計(jì)過程中需要根據(jù)實(shí)際需要并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行尺寸的修改和完善。 本文以傳 送帶的設(shè)計(jì)為例，圖 4-2 為傳送帶的三維模型圖。PwPd21圖 4-2 傳 送 帶 三 維 模 型 圖（ 1） 根 據(jù) 方 塊 地 毯 的 尺 寸 規(guī) 格 ， 確 定 傳 送 帶 的 寬 度 700mm ， 傳 送 帶 長 度2000mm；（2）考慮到 2m 傳 送 帶 較 長 ， 將 傳 送 帶 一 分 為 二 ， 中 間 再 用 支 架 連 接 。 每 段 為1m；（3） 首先初步設(shè)定傳送帶滾輪的外觀直徑 D=40mm， 依次確定滾輪其余段直徑， 再根據(jù)兩端直徑確定軸承座組件，如圖 4-3 所示；圖 4-3 滾輪（4）考慮零件的定位、連接，如在槽鋼上打孔用于軸承座和槽鋼的固定；（5）綜合以上設(shè)計(jì)步驟，再對相關(guān)細(xì)節(jié)做出調(diào)整。4.4 氣 缸 選 型4.4.1 氣動技術(shù)概述 氣動技術(shù) [22]， 廣泛應(yīng)用于機(jī)械自動化技術(shù)中。 氣動傳動與液壓傳動雖然工作原理和系統(tǒng)組成相同， 但工作介質(zhì)不同。 氣壓傳動的工作介質(zhì)是低成本 （有時(shí)候 需要對空氣進(jìn)行處理耗費(fèi)一些財(cái)力） 的空氣， 流動損失小， 可集中供氣。 氣壓傳 動系統(tǒng)主要組成部分見表 4-3。22980.25 ??0.55 ??3.14D表 4-3 氣 壓 傳 動 系 統(tǒng) 組 成名稱 作用 常 見 裝 置能 源 裝 置 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 化 為 壓 力 能 空 氣 壓 縮 機(jī)執(zhí) 行 元 件控 制 元 件壓 力 能 轉(zhuǎn) 化 為 機(jī) 械 能控制 和調(diào)節(jié)方 向、 流量 、 壓力氣 馬 達(dá) 、 擺 動 馬 達(dá)溢 流 閥 、 壓 力 閥輔 助 元 件工 作 介 質(zhì)輔 助 作 用傳 遞 能 量 和 信 號消 音 器 、 過 濾 器空氣氣動傳動技術(shù)具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：（1）系統(tǒng)的介質(zhì)來自于大自然，取材方便，環(huán)保無污染；（2）空氣的年度系數(shù)小，流通順暢，適于遠(yuǎn)距離輸送；（3）適用性好，可承受惡劣環(huán)境，如粉塵環(huán)境、易燃環(huán)境等；（4）相應(yīng)速度快且操作控制方便、省力。 當(dāng)然氣動技術(shù)也不是百分百的好，存在一定的不足：（ 1） 能 量 的 轉(zhuǎn) 換 過 程 存 在 能 量 的 損 失 ， 所 以 轉(zhuǎn) 換 次 數(shù) （ 兩 次 ） 的 增 多 也 會 導(dǎo)致傳動效率低下的問題；（2）氣動元件制造精度高，發(fā)生故障后不易診斷且維修費(fèi)用高；（3）由于空氣具有可壓縮性，也容易發(fā)生泄漏，所以不能保證定比傳動。 4 .4.2 氣缸選型 在整個(gè)裝置中 ， 氣缸被大量使用， 對于氣缸的選型以壓實(shí)裝置中的氣缸為例。壓實(shí)裝置中氣缸行程為 100mm， 運(yùn)動速度為 0.1m/s， 設(shè)定活塞速度負(fù)荷率α =0.5，負(fù)荷質(zhì)量 M=5Kg，（1）安裝方式：前端法蘭型（2）氣缸所需推力確定：F(N) ?（3）氣缸缸徑確定：g ??M ??9.8 ??50.5 ??98 N （4-4）F? ? ??15.06 mm （4-5）m 0.25 ??p ?π23根據(jù)以上計(jì)算，該氣缸的參數(shù)如下表 4-4 所示。表 4-4 氣 缸 技 術(shù) 參 數(shù)型號 缸徑 動 作 方 式 活 塞 速 度 緩沖 給油 接 管 口 徑（ mm）CDJ2B16-12016 雙 作 用 50-750mm/s 橡 膠 緩 沖 不 需 要 M5×0.84.5 傳 動 零 件 的 校 核在機(jī)械設(shè)計(jì)中， 傳動形式 [23]包括帶傳動 、 鏈傳動、 齒輪傳動、 蝸輪蝸桿傳動 等。 各個(gè)傳動方式均有其優(yōu)勢， 實(shí)際應(yīng)用都比較廣泛。 在傳動過程中 ， 起主要作 用的傳動零件有軸、 鍵、 齒輪， 這些零件的壽命往往直接影響著整個(gè)裝置的使用 時(shí) 長 。 所 以 ， 對 設(shè) 計(jì) 的 傳 動 零 件 進(jìn) 行 使 用 安 全 校 核 （ 強(qiáng) 度 校 核 、 壽 命 校 核 等 ） 是 設(shè)計(jì)過程中不可缺少的一步。4.5.1 軸的校核 軸一般用于傳遞運(yùn)動 ， 對于機(jī)器的回轉(zhuǎn)運(yùn)動也是不可或缺的一部分 。 軸的強(qiáng)度或剛度需要滿足實(shí)際需要 ， 必要的時(shí)候還要對軸的振動穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn) ， 以下 以皮帶傳動滾筒上的軸的校核為例。（1）尺寸設(shè)計(jì) 傳動軸主要分為三個(gè)段， 一段用于皮帶的支撐， 一段用于皮帶套筒軸承的安裝，一段用于軸空間位置的固定安裝，其尺寸設(shè)計(jì)如圖 4-4 所示。（2）強(qiáng)度校核1）轉(zhuǎn)軸扭矩強(qiáng)度校核圖 4-4 傳 動 軸 尺 寸 圖軸上安裝一對軸承座， 與一個(gè)電機(jī)相連。 為方便計(jì)算， 現(xiàn)將軸受力予以簡化， 如圖 4-5 所示。24T r1TTT③ ② ①圖 4-5 軸 受 力 簡 圖轉(zhuǎn)軸右端扭矩 T 可根據(jù)轉(zhuǎn)軸電機(jī)參數(shù)計(jì)算而得：T ??9550 P ?n9550 ??0.55 ?1500 3.51 N·m （ 4-6）軸承處的扭矩r1 ? F ??r （ 4-7）根據(jù)材料力學(xué)知識，用截面法根據(jù)平衡方程計(jì)算各段的扭矩。 截面①：如圖 4-6 所示T1 T圖 4-6 截 面 ① 扭 矩 示 意 圖以 T1 表示截面①處的扭矩，由平衡條件列出平衡方程可得：（ 4-8）1 ??T ??0得： 1 ??T ? 3.51 N·m （ 4-9）同理，截面②，所受扭力如圖 4-7 所示：T2 Tr1圖 4-7 截 面 ② 扭 矩 示 意 圖T66525TTr2 Tr1 TT 2WW （ 4-13）TT2 ??T ??Tr1 ??T ??Fr1 ??r (4-10)截面③，所受扭力如圖 4-8 所示：T3圖 4-8 截 面 ③ 扭 矩 示 意 圖3 ????Tr2 ?T ??Tr1 ????Fr2 ?r2 ??T ??Fr1 ??r1(r1 ??r ) （ 4-11）圓形截面抗扭系數(shù)：?D3?t 16 （ 4-12）校核軸的強(qiáng)度條件時(shí)，采用最大切應(yīng)力，計(jì)算公式如下：T?max ?max ＜ [?]t上述三個(gè)截面中可以看出：1 ??T3 ??T2（ 4-14）此處利用反向思維， 假設(shè)強(qiáng)度合格， 推算所能承受的轉(zhuǎn)矩， 再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定 該轉(zhuǎn)矩是否符合使用要求。max ??[?] ??Wt ? 70 ?3.51????0.025316???8 ??104 N·m （ 4-15）可以看出該軸能夠承受的最大扭矩符合要求，所以抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校驗(yàn)合格。 2 )轉(zhuǎn) 軸 抗 彎 強(qiáng) 度 校 核 滾筒上支承皮帶和地毯的重量 ， 此處將該重力看做均布載荷， 軸上各點(diǎn)的受力情況簡化為如圖 4-7 所示。