试验机试件自动化输料机构的设计

郭长久，姜 强

（龙口龙泵柴油喷射高科有限公司，山东 龙口 265701）

0 引言

试验机作为一种产品或材料在投入使用前，对其质量或性能按设计要求进行验证的仪器。它的应用对有效使用材料、改进工艺、提高产品质量、降低成本、保证产品安全可靠等都具有重要作用。目前，随着试验机技术的更新与发展，试验机正朝着自动化、数字化、智能化方向发展。

供料系统是自动化设备中复杂程度较高而且难度较大的重要组成部分，因为自动化要求有一个高效率的条件，各种工件从散装状态到代装状态，必须经过一个处理过程，即能在正确的位置、准确的时刻、以正确的空间状态、从行列中分离出来，移植到下一加工工位上。

结合试件的结构特性和状态特性，为满足下一工位的要求，设计了试件的自动输料机构，详细描述了工件的吸取装置，可实现一次性吸取单片和多片试件，并能保持相同姿态，为方便试验机机械手的抓取打下了基础。

1 试件自动化输料机构的总体结构

试件自动化输料机构的总体结构采用支撑架和两条直线平行导轨组成，工件被批量安放在支撑架上，输料机构工作时，由吸取机构和传送机构共同完成，其整体结构如图1所示。

1.1 试件

试件的结构特性和状态特性：试件的外形尺寸如图1所示，其厚度有多种，实验机每次实验所需的试件数目不定，因此试件吸头一次性吸取的试件数量也不同。试件作为金属，电磁铁能够吸取；试件摆放时由于自身不稳定，会倾斜，因而要求试件吸头的方向能够自由调节。

1.2 试件吸头

试件吸头是由电机、丝杠螺母、连杆、轻触传感器、电磁铁、螺钉轴组成。轻触传感器判断试件侧面是否全部接触，从而电磁铁判断是否通电吸取试件，吸头的摆动依靠电机带动丝杠螺母和连杆来实现，并通过螺钉轴进行导向。

图2 试件吸头的整体结构

1.3 支撑架

支撑架主要是由一块底板、不锈钢扁管、直线导轨组成。两个不锈钢扁管分别固定在支撑架两侧，用来支撑试件。直线导轨用来支撑试件吸头和部分传动装置。

1.4 传动装置

传动装置由电机、齿轮、齿条构成。齿条固定在底板上，电机和齿轮固定在试件吸头底板上，试件吸头前后移动时，由电机带动齿轮可直接沿着齿条移动。

2 主要技术参数

试件自动化输料机构的主要性能参数包括：电磁铁的吸力、电磁铁的使用寿命、工作温度范围、吸取试件的效率、运动行程等，其性能参数数值如下：

电磁铁的吸力：40N （行程0mm）。

电磁铁的使用寿命：5000000次。

工作温度范围 ：-20℃～80°℃。

吸取试件的效率：6件/分。

运动行程：400mm～1600mm。

3 工作原理

试件输送前，首先人工将试件放到试件支撑架上，由于试件本身结构特性，堆放时容易造成试件倾斜。试件堆放好后，若试验机需要试件，电机带动齿轮沿着齿条水平移动，试件吸头上的轻触传感器接触到试件后，带动试件吸头移动的电机停止转动，若四个轻触传感器都与试件接触，电磁铁通电将试件吸取，然后带动试件吸头水平移动的电机反转，将试件带到指定位置；若四个轻触传感器未全部与试件接触，则试件吸头上的另一电机将带动丝杠螺母和连杆机构带动吸头摆动，直到四个轻触传感器都接收到信号为止。

4 结论

本文设计的试件自动化输料机构主要由支撑架、直线导轨、电机、传动装置、连杆机构、轻触传感器、电磁铁等构成。采用电机作为动力，一台电机传递直线运动，一台电机矫正吸头方位，具有成本低、操作简便、运行稳定、精度高的特点，能够很好的替代人工工作，保障工人的安全性等，大大提高了自动化水平。经初步预算，试件自动化输料机构能够完全满足试验机的节奏，且大大弥补人为误差，减小人的劳动强度，在工程应用中有很大的实用性，有很广泛的应用前景。

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