机构应用14-4 利用摩擦滑动机构与区间制动块相结合,构建间歇式工件传动装置
应用要点: 利用摩擦滑动机构的运动原理与区间制动块结构相结合、连接,设计复合式的运动作业单元,并以此构建间歇式推送工件的单元装置。
1、 利用摩擦滑动机构推送工件
如图,这是一个利用滑轨与滑块间的滑动摩擦力与区间制动块相结合,构建自动化推送工件装置。利用摩擦力构建出由气压缸推送的双行程运动形态。机构运行动作由两部分组成,一个是在气压缸控制下,送爪的抓取与释放过程,一个是在气压缸持续推送下,将工件推送至目标位置进行排列的过程。
气压缸驱动工件送爪沿旋转轴方向偏转实现上、下移动过程,由插销A与插销B固定送爪旋转轴。摩擦滑动机构中的滑动块与构成区间制动块的插销A和插销B成一体的联动结构。区间制动块在该设计中并无多少区间间隙,主要是用来利用两侧的边缘驱动力使送爪机构与摩擦滑动机构产生运动联接。
机构运行过程为由单一驱动力气压缸伸展,推动工件送爪旋转轴产生方向偏转,爪尖由上向下与凹槽型工件相啮合,以此完成对工件的下行抓取过程。送爪与工件啮合后形成支撑,此时气压缸继续向前推送,导制送爪旋转轴部分在区间制动块中移动,抵住左侧边缘插销A,在克服了滑块与滑轨间的摩擦力后,线性导块带动整个送爪机构向前运动,送爪与工件间保持抓取形态。机构将工件推送至顺序摆放位置后,还会利用摩擦滑动机构的运动特性,根据摆放距离灵活调节滑块与工件间的距离。以实现顺序摆放、排列的目的。
推送过程完成,气压缸进入后撤、复位进程。由于摩擦滑动机构的摩擦力作用,滑动机构会先保持不动,工件送爪在连杆带动下旋转,抬升,实现对工件的释放动作。到达机构的支撑平衡状态时,气压缸的收缩作用力转移至区间制动块处,旋转轴转移至插销B处,向区间制动块右侧边缘施加作用力,在克服了滑块的摩擦力后,沿导轨方向,带动整个送爪机构一并向右移动至初始状态。
2、 利用棘轮与旋转轴间的摩擦力作用构建间歇式传送机构
如下图所示,这是一个利用棘轮与旋转轴之间的摩擦力构建的摩擦滑动机构。通过控制棘轮的运动过程来实现对远端传送机构的工件传送控制。
棘轮机构所构建的结构装置又称为擒纵器,所以如果把擒纵器作为机构运动的驱动动力源的话,与之连接而产生联动的机构运动过程通常都是间歇式的运动形式。
机构的基础单元组成及传送逻辑为,气压缸驱动动力输入臂杆反向器,带动平行连杆机构运动,再由平行连杆牵引送爪(棘轮机构的限位爪)垂直上、下运动。送爪推动棘轮克服摩擦力后旋转,再由棘轮机构牵引皮带式传送机构向前推送工件移动。
机构运行过程为气压缸驱动臂杆反向器在区间制动块的插销A和插销B之间作摆动式往复运动。气压缸向上伸展,动力输入臂杆围绕旋转中心向上方摆动,在到达区间制动块上方边缘插销A的位置以前,臂杆的反向器一端带动平行连杆机构向下方平移。在平行连杆的作用下,送爪作垂直方向的下行移动,与棘轮相互啮合,实现连接。由于棘轮与旋转轴之间的摩擦力作用,直至送爪与棘轮完全啮合以后,才能克服摩擦力,一并向下方旋转。传送带的传动轴与棘轮为同心轴结构,所以棘轮的角度偏转就会带动传送带向前传送一段距离。当臂杆运行至插销A位置处时,停止偏转。机构前进进程结束。
气压缸收缩,臂杆向下方偏转,平行连杆带动送爪抬起,脱离与棘轮的啮合状态。动力输入臂杆持续下行至插销B位置处,回复到机构运行的初始状态。而送爪在完成了上抬过程后,也将爪尖对准了棘轮的下一个齿槽位置。在这里,区间制动块的边缘挡块插销A和插销B的主要功能是对棘轮机构的限位作用。如果没有此2个挡块,则在前进中会造成送爪与棘轮的脱钩现象(因为过大的驱动偏转角度所至)。也会在初始位置处造成臂杆状态的不稳定因素。使用插销B就可以将臂杆限定在该位置,防止其回复运动时的过度偏转,同时也保证了运动位置及状态的准确性和稳定性。
还要注意的一点是,由于臂杆的驱动过程是弧状的摆动运动。而气压缸是直线运动的驱动形式,为了适应臂杆在驱动中的偏转问题,气压缸在与臂杆机构连接时,应采用耳环式气压缸的安装方式。
棘轮与传送带的传动轴是同轴连接的形式,由棘轮的运动状态带动传动轴运动。在整个机构的一个运动周期中,棘轮只偏转了一个轮齿的距离,也就是说,在一个运动周期中,棘轮偏转的距离受到棘轮大小、棘轮齿间距的大小等因素限制。所以,如果想要满足联动机构不同距离的传送需求的话,可以将棘轮与直接传动轮进行一个大、小轮的配比连接。以此来保证棘轮的一个齿间距偏转可以在输出传动侧完成一个较大角度的旋转。再配以小齿轮带动大齿轮的驱动机构就可以实现理想的传送距离了。另外,在同一个运动周期中,只有在棘轮与送爪啮合状态时,才能驱动传送带的运动过程。其它时刻棘轮与传送机构都是保持静止不动的状态。所以,在循环往复的周期性运转过程中,动力输出机构的末端呈现的是一个间歇式的连续传动运动过程。