自动化方案

旋转上浮机构

规格

目的动作

简化升降和旋转的复合运动机构。

环境²操作性

通过鼓风机清洁圆柱形工件（薄型树脂）的内部（清洁工序的一个环节）。工件上浮，上方固定的鼓风机进入工件内部。

直接旋转和升降工件，鼓风机可清洁工件内壁的各个角落。

对象工件

较长的圆柱形工件。

外形：φ160³H90mm

工件重量：219g

特点

规格尺寸

工件动作规格

旋转角度： 360deg；转速： 0.5rev/sec = 3.14rad/sec

升降行程： 100mm；升降速度： 100mm/sec

装置尺寸

外形尺寸：W480³D125³H413mm

滑台下方深度： 408mm

精度负载

工件动作规格

旋转起动时间： 0.1sec

升降起动时间： 0.1sec

主要零件的选型依据

马达和齿轮头的旋转扭矩。

气缸的推力。

设计要点

主要零件的计算过程

根据所需扭矩和负载验证马达扭矩、汽缸推力等。

马达和齿轮头的旋转扭矩（60Hz）

马达额定转速：1575Hz→齿轮头减速比：(1575/60)/0.5 = 52.5 → 取50

马达的起动扭矩：0.17N²m → 齿轮头换算：0.17³50 = 8.5N²m

齿轮头的容许扭矩： 5.29N²m（根据产品目录）＜ 8.5 →采用5.29N²m

旋转部分的总惯量：J = 6083kg²mm=6083³10-6 kg²m

旋转起动时间：0.1sec → 旋转起动角加速度： dω/dt = 3.14 / 0.1 = 31.4rad/sec

旋转部分的所需扭矩： Tr = dω/dt ³J = 31.4 ³6083³10-6 = 0.191N²m 根据皮带过载系数 Ks = 1.6（产品目录值），驱动侧的所需扭矩： 0.191³1.6 = 0.306N²m

安全系数： 5.29/0.306 = 17.3

气缸的推力

升降部分总重量： 10.68kg、垂直顶起时的加速度： g + dv/dt = 9.8 + 1 = 10.8m/sec

气缸的所需推力： F = 10.68³10.8 = 115.5N

使用压力： 0.5MPa；伸出侧理论输出： 628N（根据产品目录）

安全系数： 628/115.5 = 5.44

工件动作规格

升降起动时间：0.1sec → 升降起动加速度： dv/dt = 100 / 0.1 = 1000mm/sec = 1m/sec

构造制作与设计要点

采用同步带轮后，可以一定精度确定工件的相位角。

分离马达、齿轮头和工件、旋转部分，避开齿轮头的外伸负载。

旋转固定机构

通过油缓冲器缓慢旋转

规格

目的动作

固定工件的夹具，用于通过螺丝固定较重工件的盖板的多个面。

动作步骤

1.将盖板固定到夹具上(在工件固定的状态下)。

2.将主体置于夹具上并通过螺丝紧固(通过压纹旋钮手动紧固6个)。

3.将夹具转动90°，通过螺丝紧固盖板(顶面、底面和背面3面，共17个大圆头螺丝)。

4.恢复到工件固定状态，拆下固定主体的压纹旋钮。

环境²操作性

通过油缓冲器缓慢旋转较重的工件，使用柱塞锁定旋转。

对象工件

重物

外形：W155³D403³H79

工件重量：31.5kg

特点

规格尺寸

外形尺寸：W480³D700³H763

缓冲器最大使用角度105°

主要零件的选型依据

缓冲器

选择可调整扭矩并相对于轴进行双向旋转的类型。

设计要点

主要零件的计算过程

选择可承受工件旋转时的力矩的缓冲器。

缓冲器

旋转工件时的负载：20 N

手动旋转的臂长(手的位置到旋转中心)：390mm(0.39m)

此时的力矩为(旋转时的负载)³(臂长)

20³0.39=7.8 N²m，选择最大使用扭矩为2～10N²m的可调缓冲器(2个)。(将2个缓冲器分别调整为7.8/2=3.9 N²m)

构造制作与设计要点

使工件的重心与夹具旋转轴的中心保持一致，以防止工件因自重而旋转。

已确定油缓冲器的使用角度，安装时倾斜45°。

质量判断组件

质量判断组件

使用了市售输送机的判断组件

规格

目的动作

通过输送机传送工件，通过摄像头检查并判断质量，区分合格品和不合格品的装置。

通过喷气装置排出不合格品。

人工投放工件，数量较少时添加。（用于周围始终站有作业人员，可目测确认数量减少的情况下。）

环境²操作性

基于输送机、摄像头及喷气装置的自动机构。

对象工件

圆盘状零件（SUS）

外形：φ13³t3mm

工件重量：3.1g

特点

规格尺寸

外形尺寸：W650³D250³H437mm

输送机长度：500mm

输送机传送速度：18.8m/min

精度负载

将接近传感器与工件之间的距离设定为6.1mm。

主要零件的选型依据

输送机

工件重量较轻，选择传送能力较低（6W）的类型。

接近传感器

选择检测距离较大的类型。

检测距离：14mm±10%、设定距离：0～11.2mm

滚轮

选择聚氨酯型，以防止工件损伤。

设计要点

构造制作与设计要点

可通过单轴简易滑台单独调整摄像头、LED照明。

已在投放滑道上设置导轨和滚轮，以确保工件处于水平状态。

通过试错测试确定工件投放滑道的角度是否可将工件逐一传送到输送机上。（该实例仅适合较易滑动工件。）

需通过试错测试调整喷嘴和空气压力等，确认喷气装置是否可按要求排出工件。