一種煙支雙重緩沖取樣吸頭裝置的設計

陳 圣，沈宗毅，徐國現

（紅云紅河集團會澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

在卷煙實際生產過程中，經常涉及到取樣、移位工作，很多時候只能依靠人工搬運、人工取樣來完成工作，特別對于自動取樣方面來說大部分行業還處于空缺，無形中就增加了人工勞動強度，缺乏定時、定量性。

要實現自動取樣、自動搬運的功能，正確抓取產品并保證產品不受損是關鍵。針對平整、輕量的產品，在拾取方式可以使用負壓進行吸取，然后通過類似導軌滑塊機構的移動裝置將其移送到指定位置。

在卷煙濾棒自動取樣上運用到了正壓取樣的方式，可以打開、閉合的取樣管置于濾棒流下方，定時打開，濾棒在重力作用下掉入取樣管，隨后取樣管關閉，取樣管一端接有正壓氣管接通，輸出正壓氣，將濾棒吹送至自動綜合測試臺。類似技術如：機械手臂，許多大型搬運場合，運用到的機械手臂用于搬運貨物，很多地方采用到了負壓風板來進行抓取，主要針對大重量的物體搬運。

1 創新思路及方法

吸爪裝置設計有雙重緩沖機構，可以避免在取樣、搬運過程中吸爪與產品的硬接觸，損傷產品外觀，更適合用于流水線上運動的物品。比如煙支、煙條、濾棒、盒子等。使用一種雙重緩沖取樣吸頭裝置對煙支進行取樣，該裝置配合位移機構進行工作，如導軌滑塊機構、連桿機構等，用于對輕量、平整的物體取樣、搬運等工作，其抓取、放置功能主要是由負壓的接通與斷開來控制。該裝置可以實現產品的自動取樣、自動搬運，節省人力資源，保證作業的定時、定量性，十分適用于自動取樣等工作。

2 設計方案

這一雙重緩沖取樣吸頭裝置主要由預裝板、固定螺絲、上連桿、一級減振彈簧、上搖桿、緩沖氣缸、下搖桿、下連桿、連接銷、連接螺絲、氣缸支座、吸爪組成（圖1）。其中，吸爪總成可以按照實際使用情況進行更換，圖1a）為弧形吸爪總成，用于抓取棒狀的產品；圖1b）為平面吸爪總成，用于抓取具有平面的產品。

圖1 新型裝置的整體結構

（1）該裝置整套固定在移動模組上，在移動模組的帶動下可以前后左右上下移動。向下移動抓取物品時，當吸爪觸及被抓取物品，如模組具有繼續下降的動作，下連桿受到吸爪總成的推力，在一級減振彈簧的幫助下向上運行，同時在吸爪總成上也設有二級減振，可以防止產品表面受損，起到保護作用。

（2）上連桿、下連桿、上搖桿、下搖桿一同構成了四桿機構，用于保證下連桿可以穩固上下運動，避免發生過大的抖動，其連接點位上用了小軸承進行連接，轉動效果更佳。

（3）緩沖氣缸用于保護機構，其上部為膠墊形式。當下連桿猛然向下掉落時，下搖桿向下旋轉，觸碰到緩沖氣缸減少剛性沖擊，保護裝置的完好性。

（4）弧形吸爪總成主要用于抓取棒狀結構的產品，當吸爪下移接觸到產品表面時候，如果吸爪有向下運動，弧形吸爪受力向上移動，帶動吸爪懸臂繞軸承轉動，二級減振彈簧通過彈簧鉤固定在支撐架和吸爪懸臂之間。二級減振彈簧的拉力較一級減振彈簧更小，對較為輕微的受力也可以靈敏感知。一般情況二級減振彈簧先工作，達到行程極限后一級減振彈簧才參與減振工作（圖2）。

圖2 弧形吸爪總成

（5）無論弧形吸爪總成還是其他吸爪，設計有載貨檢測，載貨檢測包括光纖檢測頭和氣壓檢測開關，為雙重檢測。弧形吸爪為中空結構，通過氣管接頭連接到氣管，氣管經過氣壓檢測開關與外部負壓氣源相連接，當弧形吸爪吸取到產品后，吸爪下部兩個開孔被堵住，此時的負壓壓力倍增，在氣壓檢測開關的檢測并進行閥值判定（當氣壓大于設定值）下，向控制元件發出信號，判定吸爪已經吸取到產品；同時，棒狀產品要長度大于弧形吸爪時，吸爪吸取到產品，棒狀產品便會遮擋住光纖檢測頭，通過光纖線將遮擋信號向控制元件發送，判定為吸取到產品。在光纖檢測頭和氣壓檢測開關雙重判定均吸取到產品后，移動模組才將進行下一步提升（或移動）動作。雙重檢測的加入，可有效防止流水線上的產品無法被及時吸取，整個裝置進行大量的誤操作。

（6）阻尼轉動環可以按照軸向定量360°轉動，每轉動15°被內部結構卡緊，需要較大力才能繼續轉動，這樣可以調節吸爪的平面方向，便于吸取任何角度進入的產品。

3 總結

該雙重緩沖取樣吸頭裝置通過負壓來吸取產品，用于吸取各種輕量化、表面要求高的產品，配合各類移動模組，可用于搬運、取樣等工作，在取樣時候具有輕、重兩級彈簧減振，可以避免吸爪頭與產品表面的剛性接觸。在判定方面設有光纖檢測和氣壓檢測，雙重檢測可以準確判斷吸爪上產品是否被吸取并反饋至控制程序，方便進行補正操作。它降低了人工勞動強度，實現自動化作業同時完美地保護了產品的外觀質量，達到精準判定的效果，提高各種搬運、取樣場合的運行準確性。