針對(duì)二氧化硅粉料桶進(jìn)行升降旋轉(zhuǎn)的操作平臺(tái)的改善研究

薛志剛，王文玉，王嘉禾

（久智光電子材料科技有限公司，廊坊 065000）

0 引言

2016年全球光纖光纜需求量已經(jīng)超過(guò)4億公里，中國(guó)強(qiáng)勁的需求仍是主要推動(dòng)力，將繼續(xù)引領(lǐng)全球增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2010年至2016年，全球互聯(lián)網(wǎng)流量年均增長(zhǎng)率達(dá)到29%，隨著4G和光纖到戶(hù)的廣泛覆蓋，至少在2020年之前，中國(guó)光纖光纜產(chǎn)業(yè)仍將是高速增長(zhǎng)狀態(tài)。作為制造光纖的主要生產(chǎn)原材料，二氧化硅粉料占據(jù)大量光纖成本，因此在二氧化硅粉料的生產(chǎn)運(yùn)用中減少不必要的人為操作，提高生產(chǎn)效率至關(guān)重要。對(duì)二氧化硅粉料桶的操作流程進(jìn)行分析，得到一個(gè)可以減少人為操作，縮減操作周期，提高生產(chǎn)效率的方案，并已應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

1 問(wèn)題背景

現(xiàn)有的物料桶翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，由用于抱緊料桶1的抱緊架2、抱緊架2兩側(cè)的橫軸3和用于支撐橫軸3的托架4構(gòu)成，抱緊架2和橫軸3為同一整體，與托架4為分體結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，需要將抱緊架2環(huán)抱料桶1的桶體，之后人力將料桶1、抱緊架2和橫軸3一同放在托架4上，最后，人力驅(qū)動(dòng)使其以旋轉(zhuǎn)軸3為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。

在現(xiàn)有的物料桶翻轉(zhuǎn)裝置中存在以下技術(shù)問(wèn)題：

首先，生產(chǎn)中所用的物料桶較重（一般200kg），將固定有料桶的抱緊架和橫軸搬起并安裝到托架上的過(guò)程十分困難到，操作不便；

其次，要實(shí)現(xiàn)對(duì)物料桶翻轉(zhuǎn)至少需要2～3人，浪費(fèi)人力；

再次，旋轉(zhuǎn)操作過(guò)程中，在旋轉(zhuǎn)至平衡點(diǎn)以后在重力作用下會(huì)出現(xiàn)加速旋轉(zhuǎn)情況，容易造成料桶損傷甚至物料灑落，同時(shí)操作人員也容易在此過(guò)程中受傷。

圖1 原有翻料裝置示意圖

2 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況并結(jié)合TRIZ理論對(duì)現(xiàn)有方案進(jìn)行分析并改進(jìn)

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，必須去除人力作業(yè)，人力提升的操作過(guò)程需要?jiǎng)h除，旋轉(zhuǎn)過(guò)程的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性有待提升，同時(shí)兩個(gè)升降和旋轉(zhuǎn)兩個(gè)操作要相互結(jié)合，避免過(guò)度分離，綜上分析設(shè)計(jì)全新的升降旋轉(zhuǎn)操作平臺(tái)。

該升降旋轉(zhuǎn)操作平臺(tái)包括支撐架、在升降機(jī)構(gòu)作用下可升降的升降臺(tái)、連接在升降臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)部件；旋轉(zhuǎn)部件包括由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸和連接在旋轉(zhuǎn)軸上的用于固定物料桶的料桶固定架；升降機(jī)構(gòu)包括一對(duì)分別架設(shè)在支撐架上端和下端并通過(guò)鏈條配合的鏈輪；升降臺(tái)連接在鏈輪一側(cè)的鏈條上，隨著鏈輪的旋轉(zhuǎn)而升降；支撐架上設(shè)有用于升降臺(tái)升降的滑軌。將物料桶固定在料桶固定架上，鏈輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)升降臺(tái)沿滑軌上升至適當(dāng)高度后停止運(yùn)動(dòng)并自鎖定位；旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)料桶固定架及料桶翻轉(zhuǎn)，完成卸料。本設(shè)計(jì)方案節(jié)省人力，且物料桶旋轉(zhuǎn)速度可控，避免了料桶在平衡點(diǎn)后旋轉(zhuǎn)速度不可控造成的料桶損傷和人員受傷，提高了料桶翻轉(zhuǎn)裝置的穩(wěn)定性和安全性，增強(qiáng)了升降旋轉(zhuǎn)物料桶的可操作性。此外，本申請(qǐng)還具有結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造成本低，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

如圖2和圖3所示，該升降旋轉(zhuǎn)操作平臺(tái)包括支撐架5、在升降機(jī)構(gòu)作用下可升降的升降臺(tái)6、連接在升降臺(tái)6上的旋轉(zhuǎn)部件。其中，旋轉(zhuǎn)部件包括由旋轉(zhuǎn)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸8和連接在旋轉(zhuǎn)軸8上的用于固定物料桶1的料桶固定架9。升降機(jī)構(gòu)包括一對(duì)分別架設(shè)在支撐架5上端和下端并通過(guò)鏈條10配合的鏈輪11；升降臺(tái)6連接在鏈輪11一側(cè)的鏈條10上，隨著鏈輪11的旋轉(zhuǎn)而升降。鏈條10一端連接在升降臺(tái)6上端，另一端連接在升降臺(tái)6下端，即鏈條10與升降臺(tái)6共同組成一個(gè)閉環(huán)。支撐架5上設(shè)有用于升降臺(tái)6升降的滑軌13，使得升降臺(tái)6的升降更穩(wěn)定。本實(shí)施例提供的物料桶自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置在使用時(shí)先將物料桶1固定在料桶固定架9上，鏈輪11旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)升降臺(tái)6沿滑軌上升至適當(dāng)高度后停止運(yùn)動(dòng)并自鎖定位；旋轉(zhuǎn)軸8在旋轉(zhuǎn)電機(jī)7作用下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)料桶固定架9及料桶翻轉(zhuǎn)，完成卸料。

圖2 升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)側(cè)視圖

圖3 升降旋轉(zhuǎn)平臺(tái)三維視圖

支撐架5上設(shè)有控制面板（未示出）；控制面板上設(shè)有用于控制升降臺(tái)上升的上升按鈕、用于控制升降臺(tái)下降的下降按鈕、用于控制旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的左旋按鈕和用于控制旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的右旋按鈕。使用時(shí)，先將物料桶1固定在料桶固定架9上，按住上升按鈕使得升降臺(tái)6上升；當(dāng)升降臺(tái)6上升至適當(dāng)位置時(shí)松開(kāi)上升按鈕，升降臺(tái)6停止上升并自鎖定位；按下左旋/右旋按鈕，旋轉(zhuǎn)軸8帶動(dòng)物料桶1逆時(shí)針/順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后松開(kāi)左旋/右旋按鈕，物料桶1停止旋轉(zhuǎn)，口朝下進(jìn)行卸料；卸料完成后，按下右旋/左旋按鈕，旋轉(zhuǎn)軸8反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)物料桶1順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，物料桶1口朝上后，按住下降按鈕，升降臺(tái)6下降至物料桶1落地，松開(kāi)下降按鈕，卸下物料桶1，完成物料桶翻轉(zhuǎn)卸料。

3 結(jié)束語(yǔ)

升降臺(tái)可帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件及旋轉(zhuǎn)部件上的物料桶進(jìn)行升降操作，去除了人為搬運(yùn)物料桶的繁瑣操作流程，旋轉(zhuǎn)部件在旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的勻速旋轉(zhuǎn)，使物料桶能穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，避免了料桶在平衡點(diǎn)后旋轉(zhuǎn)速度不可控造成的料桶損傷和人員受傷，降低整個(gè)操作的危險(xiǎn)性，提高裝置的穩(wěn)定性。整個(gè)裝置與地面固定，在執(zhí)行升降或旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，減少不必要的晃動(dòng)和顫動(dòng)，保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，提高了該操作流程的安全性。

[1]濮良貴,陳國(guó)定,吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社,2013.

[2]張定華.工程力學(xué)[M].高等教育出版社,2000.