一種煙支雙重緩沖取樣吸頭裝置的設(shè)計(jì)

陳 圣，沈宗毅，徐國(guó)現(xiàn)

（紅云紅河集團(tuán)會(huì)澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

在卷煙實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常涉及到取樣、移位工作，很多時(shí)候只能依靠人工搬運(yùn)、人工取樣來(lái)完成工作，特別對(duì)于自動(dòng)取樣方面來(lái)說(shuō)大部分行業(yè)還處于空缺，無(wú)形中就增加了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，缺乏定時(shí)、定量性。

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)搬運(yùn)的功能，正確抓取產(chǎn)品并保證產(chǎn)品不受損是關(guān)鍵。針對(duì)平整、輕量的產(chǎn)品，在拾取方式可以使用負(fù)壓進(jìn)行吸取，然后通過(guò)類似導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)的移動(dòng)裝置將其移送到指定位置。

在卷煙濾棒自動(dòng)取樣上運(yùn)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(shí)打開，濾棒在重力作用下掉入取樣管，隨后取樣管關(guān)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(dòng)綜合測(cè)試臺(tái)。類似技術(shù)如：機(jī)械手臂，許多大型搬運(yùn)場(chǎng)合，運(yùn)用到的機(jī)械手臂用于搬運(yùn)貨物，很多地方采用到了負(fù)壓風(fēng)板來(lái)進(jìn)行抓取，主要針對(duì)大重量的物體搬運(yùn)。

1 創(chuàng)新思路及方法

吸爪裝置設(shè)計(jì)有雙重緩沖機(jī)構(gòu)，可以避免在取樣、搬運(yùn)過(guò)程中吸爪與產(chǎn)品的硬接觸，損傷產(chǎn)品外觀，更適合用于流水線上運(yùn)動(dòng)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(duì)煙支進(jìn)行取樣，該裝置配合位移機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，如導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等，用于對(duì)輕量、平整的物體取樣、搬運(yùn)等工作，其抓取、放置功能主要是由負(fù)壓的接通與斷開來(lái)控制。該裝置可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)取樣、自動(dòng)搬運(yùn)，節(jié)省人力資源，保證作業(yè)的定時(shí)、定量性，十分適用于自動(dòng)取樣等工作。

2 設(shè)計(jì)方案

這一雙重緩沖取樣吸頭裝置主要由預(yù)裝板、固定螺絲、上連桿、一級(jí)減振彈簧、上搖桿、緩沖氣缸、下?lián)u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(shí)際使用情況進(jìn)行更換，圖1a）為弧形吸爪總成，用于抓取棒狀的產(chǎn)品；圖1b）為平面吸爪總成，用于抓取具有平面的產(chǎn)品。

圖1 新型裝置的整體結(jié)構(gòu)

（1）該裝置整套固定在移動(dòng)模組上，在移動(dòng)模組的帶動(dòng)下可以前后左右上下移動(dòng)。向下移動(dòng)抓取物品時(shí)，當(dāng)吸爪觸及被抓取物品，如模組具有繼續(xù)下降的動(dòng)作，下連桿受到吸爪總成的推力，在一級(jí)減振彈簧的幫助下向上運(yùn)行，同時(shí)在吸爪總成上也設(shè)有二級(jí)減振，可以防止產(chǎn)品表面受損，起到保護(hù)作用。

（2）上連桿、下連桿、上搖桿、下?lián)u桿一同構(gòu)成了四桿機(jī)構(gòu)，用于保證下連桿可以穩(wěn)固上下運(yùn)動(dòng)，避免發(fā)生過(guò)大的抖動(dòng)，其連接點(diǎn)位上用了小軸承進(jìn)行連接，轉(zhuǎn)動(dòng)效果更佳。

（3）緩沖氣缸用于保護(hù)機(jī)構(gòu)，其上部為膠墊形式。當(dāng)下連桿猛然向下掉落時(shí)，下?lián)u桿向下旋轉(zhuǎn)，觸碰到緩沖氣缸減少剛性沖擊，保護(hù)裝置的完好性。

（4）弧形吸爪總成主要用于抓取棒狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，當(dāng)吸爪下移接觸到產(chǎn)品表面時(shí)候，如果吸爪有向下運(yùn)動(dòng)，弧形吸爪受力向上移動(dòng)，帶動(dòng)吸爪懸臂繞軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，二級(jí)減振彈簧通過(guò)彈簧鉤固定在支撐架和吸爪懸臂之間。二級(jí)減振彈簧的拉力較一級(jí)減振彈簧更小，對(duì)較為輕微的受力也可以靈敏感知。一般情況二級(jí)減振彈簧先工作，達(dá)到行程極限后一級(jí)減振彈簧才參與減振工作（圖2）。

圖2 弧形吸爪總成

（5）無(wú)論弧形吸爪總成還是其他吸爪，設(shè)計(jì)有載貨檢測(cè)，載貨檢測(cè)包括光纖檢測(cè)頭和氣壓檢測(cè)開關(guān)，為雙重檢測(cè)。弧形吸爪為中空結(jié)構(gòu)，通過(guò)氣管接頭連接到氣管，氣管經(jīng)過(guò)氣壓檢測(cè)開關(guān)與外部負(fù)壓氣源相連接，當(dāng)弧形吸爪吸取到產(chǎn)品后，吸爪下部?jī)蓚€(gè)開孔被堵住，此時(shí)的負(fù)壓壓力倍增，在氣壓檢測(cè)開關(guān)的檢測(cè)并進(jìn)行閥值判定（當(dāng)氣壓大于設(shè)定值）下，向控制元件發(fā)出信號(hào)，判定吸爪已經(jīng)吸取到產(chǎn)品；同時(shí)，棒狀產(chǎn)品要長(zhǎng)度大于弧形吸爪時(shí)，吸爪吸取到產(chǎn)品，棒狀產(chǎn)品便會(huì)遮擋住光纖檢測(cè)頭，通過(guò)光纖線將遮擋信號(hào)向控制元件發(fā)送，判定為吸取到產(chǎn)品。在光纖檢測(cè)頭和氣壓檢測(cè)開關(guān)雙重判定均吸取到產(chǎn)品后，移動(dòng)模組才將進(jìn)行下一步提升（或移動(dòng)）動(dòng)作。雙重檢測(cè)的加入，可有效防止流水線上的產(chǎn)品無(wú)法被及時(shí)吸取，整個(gè)裝置進(jìn)行大量的誤操作。

（6）阻尼轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)可以按照軸向定量360°轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)15°被內(nèi)部結(jié)構(gòu)卡緊，需要較大力才能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以調(diào)節(jié)吸爪的平面方向，便于吸取任何角度進(jìn)入的產(chǎn)品。

3 總結(jié)

該雙重緩沖取樣吸頭裝置通過(guò)負(fù)壓來(lái)吸取產(chǎn)品，用于吸取各種輕量化、表面要求高的產(chǎn)品，配合各類移動(dòng)模組，可用于搬運(yùn)、取樣等工作，在取樣時(shí)候具有輕、重兩級(jí)彈簧減振，可以避免吸爪頭與產(chǎn)品表面的剛性接觸。在判定方面設(shè)有光纖檢測(cè)和氣壓檢測(cè)，雙重檢測(cè)可以準(zhǔn)確判斷吸爪上產(chǎn)品是否被吸取并反饋至控制程序，方便進(jìn)行補(bǔ)正操作。它降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)同時(shí)完美地保護(hù)了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，達(dá)到精準(zhǔn)判定的效果，提高各種搬運(yùn)、取樣場(chǎng)合的運(yùn)行準(zhǔn)確性。