一种模具循环联动机构的设计

孙贝贝，田伟东，李彦明，田伟亮

（太原风华信息装备股份有限公司，山西太原030024）

一种模具循环联动机构的设计

孙贝贝，田伟东，李彦明，田伟亮

（太原风华信息装备股份有限公司，山西太原030024）

在现代工业生产自动化生产线运行过程中，往往需要多工位多动作的协调并行，并保证动作的一致性。针对以上使用需求，设计了一种模具循环联动机构，实现多工位动作的协调一致性，降低干涉的可能性，提高设备的稳定性和生产效率。

模具；循环；联动

在现代化生产过中，许多劳动密集型的工序正逐渐需要机械自动化去替代。而在机械自动化生产过程中，一个产品的某一生产工序也往往需要多个动作去实现。怎样保证多个动作的协调一致性，节省产品在各个工位间传输搬运的时间，提高设备运行的稳定性和位置移动的精确性以及生产效率。这就需要一种模具循环联动机构去协调各个动作的一致性；防止因动作的不一致造成的动作干涉和效率的低下；提高产品搬运的位置精度，并且还要尽量降低生产线设备的生产运行成本。

本文所设计的模具循环联动机构，通过伺服电机、丝杠导轨、直线轴承和相关机械结构，能够实现多个产品模具同时在多个生产工位间的循环搬运；既能保证产品模具搬运的位置精度和稳定性又能精确控制产品模具搬运速度从而保证搬运动作的平稳。

1　模具循环联动机构设计要求

此机构所要实现的功能是产品的多个模具在产线传输运行时，能同时实现升降动作和同步搬运动作，并且产品模具可在自动产线上实现循环往复利用。在模具传输过程中能在要求的位置停下进行相关工艺需要的操作，且速度可控、搬运动作平稳、位置精度高且稳定。

2　确定总体结构

要实现多个动作联动的一致性和速度的平稳性，可通过机械结构将运动部件连接在一起，通过伺服电动机驱动丝杆在导轨上实现同步动作，保证搬运动作的平稳和搬运位置的可控。

整体结构如图1所示。主要是由模具卡位支撑部件、模具搬运部件、模具传输链条部件组成。左侧模具卡位支撑部件主要用途是将模具搬运部件搬运来的模具卡位支撑，并且搬运至模具传输链条部件。右侧模具卡位部件的作用是将传输链条部件传输来的模具搬运至模具传输部件并且卡位。传输链条部件的作用是将模具传输至左侧模具卡位部件。模具搬运部件的作用是将模具搬运至指定位置进行相关工艺操作。

工作原理：机构的初始位置如图1所示，模具2、模具3、模具4、模具5进行相关的工艺动作。执行完相关动作后，模具1、2、3、4、5通过模具搬运部件的伺服电机控制整体提升脱离模具支撑后，往左侧搬运一个模具间距的距离，再通过搬运部件的伺服电机控制下降放到模具支撑上。此时模具1在模具2的位置，模具2在模具3的位置，依次后移。模具5在左侧模具卡位支撑部件上，然后通过模具卡位支撑部件的升降机构下降，将模具放置传输链条部件。此时右侧模具卡位部件将传输链条上的模具6部件搬运至模具1的位置。依次进行此系列动作形成相关工艺动作和模具搬运的循环。

图1　模具循环联动机构示意图

2.1模具搬运部件的设计

模具搬运机构如图2、图3所示。由模具升降部件、模具升降驱动、模具搬运驱动组成。模具升降部件能够将模具在搬运时抬离支撑，且升降动作的位置、速度可控。模具升降部件驱动是为模具升降部件提供升降的动力。模具搬运驱动是在模具升降部件升起后，提供模具整体搬运的动力。

工作流程：模具升降驱动通过伺服电机带动丝杠驱动模具升降连接板左右移动，将所有模具同时升起脱离支撑。此时，模具搬运驱动通过伺服电机带动丝杠驱动模具搬运连接板左右运动，从而将所有模具同时搬运到下一相邻位置；然后模具升降驱动左右动作，将所有模具下降放至支撑。通过这一系列动作实现了产线所有模具的整体依次搬运。

2.1.1模具升降驱动结构设计

模具升降驱动机构如图4所示。由伺服电机、联轴器、滚珠丝杠及丝杠支撑、丝杠连接板、模具升降连接板组成。

图2　模具搬运部件结构俯视图

图3　模具搬运部件结构正视

工作原理：伺服电机通过联轴器驱动丝杠转动，丝杠转动会带动丝杠连接板移动，从而驱动模具升降连接板左右移动。

图4　模具升降驱动结构示意图

2.1.2模具升降部件设计

模具升降部件如图5所示。是由模具、模具定位机构、模具升降导轨、模具升降连接板、直线轴承、模具升降轨道等零部件组成。

工作原理：模具升降驱动带动模具升降连接板和模具升降导轨左右移动，升降连接板驱动模具升降轨道的升降滚轮在模具升降轨道斜槽内滚动，从而实现模具在直线轴承上做上下平稳的运动且上下动作速度精确可控。当模具升降部件将模具升高到脱离平台模具支撑时，模具定位机构通过定位气缸驱动对模具进行定位夹紧，为模具搬运动作做好准备。

图5　模具升降部件结构示意图

2.1.3模具搬运驱动结构设计

模具搬运驱动机构如图6所示。由伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、丝杠连接板等零部件组成。

工作原理：伺服电机通过联轴器驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠带动丝杠连接板左右移动，丝杠连接板带动模具搬运连接板左右移动。所有的模具升降部件都安装在模具搬运连接板上。当模具升降驱动将模具升降部件升高，将模具抬离平台模具支撑板并定位夹紧时，模具搬运驱动带动模具搬运连接板左右移动，从而将模具升降部件和模具搬运到下一工位；然后模具升降部件下降，将模具放至平台模具支撑板后继续下降，当模具升降部件上表面低于模具下表面时，模具搬运驱动又会驱动模具搬运连接板移动，将所有的模具升降部件返回原来位置，为下一次的模具搬运动作做好准备。

图6　模具搬运驱动结构示意图

2.2模具卡位支撑部件的设计

模具卡位支撑部件是如图7所示。由模具卡位气缸、模具、模具卡位升降气缸等零部件组成。

工作原理：

（1）模具搬运部件搬运来模具后，左侧模具卡位支撑部件的模具卡位气缸伸出到前位，将模具托住。模具卡位升降气缸上升将模具托离模具卡位气缸，然后模具卡位气缸缩回到后位；模具卡位升降气缸下降将模具放至模具传输链条部件。

（2）模具传输链条部件传输来模具后，右侧模具卡位升降气缸上升将模具托至上位，模具卡位气缸伸出到前位将模具托住，模具卡位升降气缸下降；然后模具搬运部件移动至右位，模具升降部件上升将模具托起，模具定位机构定位并夹紧等待搬运。

图7　模具卡位支撑部件结构示意图

2.3模具传输链条部件的设计

模具传输链条部件如图8所示。由伺服电机、同步带轮、检测传感器、模具、传输链条、止动气缸、液压缓冲器等零部件组成。

工作原理：左侧模具卡位支撑部件将模具搬运至下位放到传输链条上后，传输链条部件的伺服电机通过同步带轮驱动链条传动。当模具传送至检测传感器位置时，传感器检测到信号后，止动气缸伸出将模具止动。当右侧模具卡位升降气缸运动至下位时止动气缸缩回，模具传送到右侧模具卡位升降气缸的托板上方，通过液压缓冲器减震停止。此时，模具卡位升降气缸上升将模具运至上位，模具卡位气缸伸出将模具托住，然后通过模具搬运部件的运动继续循环使用。

图8　模具传输链条部件结构示意图

3　设计的验证及运用

我们将此模具循环联动机构运用到一系列设备上，得到了很好的验证和使用。大大节省了设备运行周期和生产成本，解决了多工位动作干涉的许多隐患问题。

4　结束语

模具循环联动机构保证了机械自动化生产线上多个动作协调的一致性，节省了产品在各个工位间传输搬运的时间；提高了产线设备的稳定性和生产效率，有效防止了因动作不一致造成的动作干涉和效率的低下，降低了产线设备的生产运行成本。

［1］成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［2］祝燮权.实用五金手册［M］.上海：上海科学技术出版社，2000.

［3］SMC气动元件（SMC样本）［Z］.中文第五版.CAT. C01-4L.

［4］直线运动系统（THK样本）中文版.No.508C［Z］.

The Design of a Kind of Mold Circulation Linkage Mechanism

SUN Beibei，TIAN Weidong，LI Yanming，TIAN Weiliang

（Taiyuan Fenghua Information-Equipment，Taiyuan 030024，China）

With higher and higher automatization of the modern industrial production line，in the process of operationof productionline，itdemands multipositionandmultiactionwork collaboratively parallel and keep the consistency of action.According to the above requirements，we designed a kind of mold circulation linkage mechanism to realize that multi position and multi action are in the harmonization，thus reducing the possibility of interference and improving stability and production efficiency of equipment.

mold；circulation；linkage mechanism；

TN605

B

1004-4507（2016）10-0046-05

2016-08-25

孙贝贝（1980-），男，山东兖州人，学士，工程师，主要从事电子专用设备研发工作。