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常用易失效典型顶升机构浅谈
发布时间:2020-12-21  文章来源:鞍山开普自动化系统工程有限公司  浏览量:407

在汽车生产自动线中的焊装工件拼接工序中都有大小不一的顶升机构,其目的都是为了举升,把工件脱离原有的定位位置,从而有可能进入下一个工序。由于要顶升的工件大小、形状、重量、顶升速度都不相同,所以顶升机构的形式、种类也各式各样。但是其基本点是相同的,就是采用各种方法,把对象举升到需要的高度。

一、顶升机构的分类

1、从形式上分类

一体式:一套机构顶升起所需要顶升的工件。

多体式:采用多套机构联动,同步举升多工件的工件。

2、从动力源分类

气动式:以气缸工作为动力源,推动(或拉动)机构运作,达到举升目的。

电动式:以电动机为动力源,通过齿轮、齿条传动或蜗轮蜗杆传动使机构运作,达到举升目的。

气电混合式:多是气电组合,多工位同步顶升多有应用,每一工位都有气缸推动摆杆,而且由同步杆联动,达到举升目的。但是由于举升力不足,需要电机通过曲柄连杆机构,增加拉力使摆杆上摆,达到要求举升高度。

二、应用场合及优缺点比较

1、气动式:动力源为气缸,整套装置主要由气缸和导向杆组成,垂直布置,多应用于一套装置顶升一套工件,结构简单、成本低;但是垂直空间尺寸大,某些场合还需开挖地坑,使用有局限性。

2、电动式:一般结构较复杂,加工成本高;但是这种机构可靠性较好,特别是蜗轮蜗杆形式的顶升,还具备自锁性。

3、气电混合式:多为整线同步顶升,由同步杆相连,容易实现同步;但是结构相对复杂,其******优点是垂直空间很小,不用挖地坑,基建费用得到降低。

三、典型顶升机构的设计(气缸顶升,导柱导向)

在顶升机构中,用气缸垂直顶升应用较多,这是由于此机构结构简单,设计计算也较方便和直观,以此为例详细介绍设计要点。

1、顶升力的计算

要计算顶升力的大小首先要******计算出载荷的大小,载荷包括:(1)被举升工件的重量 W工件;(2)支撑工件构件,如框架、定位夹紧件等重量W支,包括除工件以外的所有被举升件重量。

(1)总载荷:W= W工件+W支。

(2)选用空气压力:一般工厂气站供气压力为4~7kgf/cm2,进行理论计算时,通常应用在5kgf/cm2=0.5MPa。

(3)根据气缸使用时的动作方向,顶升都是垂直动作方向,则确定负载率,顶升工作时,上升是静载荷,顶升速度较慢,一般不会超过50~500mm/s,负载率可选在η=50%~70%之间,理论输出力=总载荷/η,以此确定气缸缸径。

2、导向机构

导柱:材料一般为45钢,表面淬火HRC40~45,也有其他更高要求的材料,硬度为HRC50~60以上,表面粗糙度1.6;

导套:无油衬套、直线轴承,根据精度、重要性、经济性等决定。导柱与导套的配合要求H7/g6。

(1)在导向机构中,导杆直径小于φ30mm时,导套采用无油衬套;直径超过φ30mm而且定位要求较精密的导向,则多采用直线轴承。

(2)导杆直径的分类。不同用途的导向机构,导柱的直径的采用也不同,按直径大小可以分为三种类型:

轻型(Ⅰ型):φ8~16mm。多应用与拉动定位销之类或顶升小块焊接件,导套为无油衬套。

中型(Ⅱ型):φ16~30mm。多应用于分拼焊装夹具,部装工装中,导套也多采用无油衬套,大尺寸也有采用线性轴承导向套。

重型(Ⅲ型):φ30~80mm。大部装及主线中的顶升,导套多数采用线性轴承。

3、设计有关事项

(1)导杆的直径大小。一般与需要顶升的重量与导向的稳定性有关,也与机构的大小有关,在分拼焊装顶升装置中导杆直径φ25~40mm,在总拼主线中φ50~80mm。

(2)导程(导套)长度。与导杆直径有关,一般在导杆直径的2~4倍;与顶升高度(行程)及稳定性有关。

(3)顶升行程超过300mm的气缸,需使用带制动(自锁)的气缸或使用三位五通中封式电磁阀(气控阀)进行控制,以防止顶升后突然供气中断,导致重物突然下坠,引发工伤事故。

(4)导向系统和顶升气缸的支座设计

a.顶升气缸安装时,因为气缸头多数用浮动结构与顶升框架连接,气缸多用前置法兰气缸,因此支撑气缸的支座大多用分体式,而且支座与基板的安装只用螺钉连接,不用定位销定位。

 b.导向系统的轴承座与基板的连接也不用定位销,只用螺栓固定,这样便于调整。导柱与框架定位后,支座与基板就以螺栓与通孔的间隙加以微调。

在用气缸顶升、导柱导向的顶升机构中,有一个气缸、两根导柱导向。若导柱间的跨距增大,则会提高机构稳定性,但结构也就越大,成本也相应提升,所以需综合考虑。同理,导柱导程增大,稳定性也越好,但导程的加大无疑会加大垂直空间尺寸,加工精度、配合难度也随之提高,一般导程以(1~2)倍导柱直径为宜。

在一般顶升机构的使用中,速度允许在几秒内完成,属于慢速运动,因此可以相对提高负载率。气缸的理论出力一般也比实际出力高5%左右(气缸活塞杆与缸壁间存在摩擦)。

另外,单一气缸做顶升,与两只气缸做顶升存在些许差别。两只同样气缸理论总出力为单气缸的两倍,但是实际上由于存在同步差异性,总出力略有差异。在用气缸做动力源的顶升机构中,气控时一定要用中封阀,以防供气中断,造成重物下坠,引发工伤事故。

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