工件180度翻转装置的设计

刘海影

摘 要：工件翻转装置是自动化生产线的重要组成部分，其设计的好坏直接影响整个自动化生产线的工作水平。文章讨论了刚性自动化生产线工件翻转装置的机械结构，利用链轮链条传动结合液压传动系统可实现工件的翻转；对工件翻转装置的液压传动系统及控制系统进行了设计，分析了液压传动系统及控制系统的工作原理[1]。

关键词：翻转装置；链轮链条；液压系统

1 引言

传统的机械零件加工方法，由于生产工艺落后，工序分散，特别是大型工件翻转由人力手工完成，会造成生产效率低、工人劳动强度大、产品质量不稳定、生产成本增加等问题。而采用自动化生产线加工制造机械零件，可以将所有生产环节融合，其中的工件翻转由自动化翻转装置完成，可大幅度减小工人的劳动强度，提高生产效率。为解决这个问题，设计了一种简单易行的翻转装置[1]。工作原理图如图1

2 工作原理

传输方向由左向右。动力轨道装在三个转盘中，分别由两只电动滚筒带动；转盘1、3起支承并固定动力轨道的作用，转盘2通过电机带动链轮链条（未画出）转动；上下各有两只液压缸，在旋转过程中起夹紧作用。初始状态时，上下两处液压缸处于非工作状态；轨道1在电动滚筒带动下图1工作，工件由左向右进入翻转装置，当工件运行到正确位置，轨道侧面光电开关工作，电动滚筒停止工作。这时顶升液压缸顶起工件约为5mm，然后夹紧液压缸夹紧工件；接着电机工作，带动链轮链条旋转过180度；由两侧接近开关控制旋转的角度。翻转结束后，上下两液压缸缩回，由工人对工件进行检验，检验完毕，轨道2工作，工件由轨道2输送出去；电机带动链轮链条反向转动工180度，再进行对下一个工件的操作。

3 机械结构设计

3.1 总体布局

总体结构布局根据零件特点，机械装置结构布局采用卧式。总体结构如图，三个转盘由四个支承杆相连，轨道1、2同时固定在转盘1、3上，转盘1、3支承在底座上（未画出）；链条绕在中间转盘的轨道里。顶升液压缸工作，工件上升到一定位置（起保护轨道的作用），由夹紧液压缸驱动夹紧工件，电机带动链轮链条（未画出）工作，即可将工件翻转（见工作原理图1）。

3.2 翻转功能的实现

工件翻转采用链轮链条结构来实现如图2，链轮链条传动是一种工业上应用非常广泛的机械结构[2]，其中链条的两端与中间转盘的相连，电机带动链轮旋转（未画出），中间转盘在链条的牵引下即可进行转动，从而带动两侧转盘转动，实现对工件的翻转。

4 控制系统的设计

4.1 液压系统原理图[3]

液压系统原理图如图3所示。三位四通电磁换向阀分别控制升降缸、夹紧缸的运动方向。单向节流阀用于回油节流调速。执行机构由驱动升降的液压缸、驱动夹紧松开的液压缸组成。单向节流阀还用于平衡位置升降缸及其工作机构的自重以防下滑。

4.2 液压与控制系统及工作原理

液压及控制系统的工作原理简述如下：

4.2.1 按下启动按钮，下轨道开始运转，当工件运行到预定位置，光电开关断开，下轨道停止运转。

4.2.2 按下启动按钮，双联泵启动，左换向阀左电磁铁得电、三位四通电磁换向阀左位，此时升降缸上升。

4.2.3 升降缸上升到预定位置后，碰到行程挡块，压下行程开关S1，左换向阀左电磁铁断电；同时，右换向阀右电磁铁得电，右三位四通电磁换向阀工作，实现对工件的夹紧。

4.2.4 夹紧工件的同时，碰到行程挡块，压下行程开关S3，右换向阀右电磁铁失电，电机得电，带动链轮链条开始转动。

4.2.5 当转盘2转过180度时，转盘1、3上金属物碰到接近开关，电机失电，翻转完成。

4.2.6 翻转完成同时，碰到行程挡块，压下接近开关，左三位四通电磁换向阀中位，同时左电磁铁得电，三位四通电磁换向阀左位，升降缸下降。

4.2.7 夹紧缸下降到预定位置后，碰到行程挡块，压下行程开关S2，左换向阀右电磁铁断电，三位四通电磁换向阀中位，同时右换向阀左电磁铁得电，右三位四通电磁换向阀右位，工件被松开。

4.2.8 工件被松开同时，碰到行程挡块，压下行程开关S4，右换向阀左电磁铁失电，三位四通电磁换向阀中位，同时轨道2的电动滚筒得电，轨道2运转，把工件输送出去。

4.2.9 当工件运行到预定位置时，碰到行程挡块，电动滚筒失电，电机得电，带动链轮链条反向旋转180度，当转盘1、3金属物碰到两侧的接近开关时，电机停上运转，一个循环完成。

5 应用与结论

设计的该工件翻转装置经在客户柴油机缸体自动化生产线应用，达到了预期的设计要求。利用链轮链条传动结合液压传动系统，并与可编程控制器和计算机控制相结合，很好地实现了工件的翻转。使用五年来，加工缸体近百余万件，一直运行平稳，效果良好。实践证明，该装置具有结构简单、液压传动平稳惯性小，以及易于控制等优点，广泛适用于箱体类和其他非回转类零件的翻转加工，在自动化生产中具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]曹玉宝.自动化生产线工件翻转装置设计[J].机械传动，2010（9）：81-84.

[2]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]隗金文.液压传动[M].阜新.阜新矿业学院，1995.