No.007216 托盘垂直转移机构

规格

目的・动作

• 目的
  • 将输送机上的工件垂直传送到下一工序。
    升起托盘。此时，会产生托盘的前进动力，
    可转移托盘。
• 动作
  • 托盘下待机的3对滚轮在待机时位于托盘传送面下方，保持停止。托盘到来时，通过气缸驱动连杆，升起托盘。在通过连杆倾斜移动的3对滚轮中，顶端的滚轮为驱动滚轮，始终与旋转的马达滚轮接触，向后方传递驱动。驱动传递完成后，垂直传送托盘。排出托盘后气缸返回，3对滚轮下降。

对象工件

• 托盘
• 规格：W450×D300×H10mm
• 重量：3.7kg
• 传送负载：8kg

特点

规格・尺寸

• 动作规格
  • 为了顺利垂直移动托盘和不损伤输送机滚轮，转移时须在升起托盘后再开始转移。
  • 转移速度：12～14(m/min)
• 尺寸
  • W500×D300×H250mm

主要零件的选型依据

• 选择气缸时，应考虑托盘和传送物重量。
• 选择马达滚轮时，应考虑托盘和传送物重量。
• 选择驱动滚轮直径时，应考虑传送速度。

设计要点

主要零件的计算过程

• 根据工件负载选择马达滚轮和气缸
  • 条件值：弹簧常数k=9.8N/mm、弹簧的自然长度X0=65mm、接触滚轮时的弹簧长度X1=47.2mm、滚轮底座转轴与弹簧之间的距离Lk1=83mm、滚轮底座与滚轮接触点之间的距离Lk2=158mm、0.5MPa时的气缸推力Fs0=402N、气缸效率η=0.8、气缸推力的角度θ1=36°、气缸连杆转轴与气缸推力点之间的距离Ls1=150mm、气缸连杆与滚轮接触点之间的距离Ls2=140.6mm、马达滚轮轴与驱动滚轮轴之间的角度θ2=30.4°、气缸连杆与气缸推力方向之间的角度θ3≈90°、马达滚轮强度Fm=490N、马达滚轮直径D1=42.7mm、驱动滚轮直径D2=40mm、马达滚轮速度V1=12.7m/min、驱动滚轮与托盘之间的摩擦系数μ1=0.1、马达滚轮与驱动滚轮之间的摩擦系数μ2=0.6（金属与橡胶）、马达滚轮的额定切向力N1=14.2N、工件重量M=3.7+8=11.7kg、重力加速度g=9.8m/s²
• 选择马达滚轮
  • 确认接触滚轮时的强度
    弹簧产生的力
    将弹簧力设为Fk1N，将弹簧施加在滚轮接触点上的力设为Fk2N，根据滚轮底座转轴周围的力矩平衡，
    Fk1×Lk1=Fk2×Lk2
    Fk2={k×(X0-X1)}×Lk1/Lk2={9.8×(65-47.2)}×83/158=91.6N
    因此，滚轮接触点上弹簧产生的法线方向的力：Fk=Fk2×cosθ2=91.6×cos30.4=79N
    气缸产生的力
    将气缸推力设为Fs1，将气缸施加在滚轮接触点上的力设为Fs2，根据θ3≈90°和气缸连杆转轴周围的力矩平衡，
    Fs1×Ls1=Fs2×Ls2
    Fs2={P0×η}×Ls1/Ls2={402×0.8}×150/140.6=343.1N
    气缸推力方向、驱动滚轮轴及马达滚轮轴之间的角度：θ4=θ1+θ2=66.4°
    因此，滚轮接触点上气缸产生的法线方向的力：Fs=Fs2×cosθ4=343.1×cos66.4=137.4N
    确认滚轮强度
    Fs＞Fk，马达滚轮的压紧力：F=Fk=79N＜490N=Fm
    ⇒Fm＞Fk，满足条件。
  • 确认传送速度
    通过滚轮进行传送，因此考虑滚轮比，
    传送速度：V2=V1×D1/D2=12.7×42.7/40=13.5m/min，满足条件（12～14 m/min）
  • 确认所需切向力
    确认通过压紧力传递的切向力
    马达滚轮和驱动滚轮的最大传递力：P=F×μ2=79×0.6=47.4N
    N1＜P，马达滚轮的切向力无损传递到驱动滚轮上。
    确认滚轮传送能力
    驱动滚轮的所需切向力：N2=9.8×M×μ1=9.8×11.7×0.1=11.5N
    考虑到滚轮比，马达滚轮的所需切向力：N3=N2×D1/D2=11.5×43.7/40=12.3N＜14.2N=N1
    ⇒N1＞N3，满足条件。
• 选择气缸
  • 确认提升气缸推力
    此处已使用连杆，
    上升力：Fu=Fs0×η×sinθ1=402×0.8×sin36°=189N
    工件重量：M×g=114.7N＜189N=Fu
    ⇒满足条件

构造制作与设计要点

• 正确配置连杆气缸，以便升起托盘并按压马达滚轮。
• 此处暂时将输送机高度设为200mm，设计时也可降低高度。
• 该设定下也可执行相反的动作。