摆剪线高速分拣皮带的设计

于海飞，沈 扬，石 磊，张冠军，胡志达

（江苏亚威机床股份有限公司 卷板事业部，江苏 扬州 225200）

通过分析钢板在皮带上运行的模型分析，计算电机及传动部分等主要参数。为满足效率要求，分拣部分采用曲轴连杆机构配合永磁铁吸附的方式实现分拣目的，皮带采用逐段升速方式，保证板带通过的平稳性。

1 分拣皮带模型及相关计算

1.1 板带的运行状态

（1）钢板剪断瞬间，钢板不再与送料发生关系，板带此时＞60%板长在此带上，如图1所示，认为按此带速的匀速运动，此时皮带速度：

图1 板带1#位运行示意图

式中：V1——1#带的线速度，m/min；

n——电机转速，rpm；

i——减速机速比；

D——动力辊直径，mm；

T——皮带厚度，mm。

（2）当板带＞60%在板长在2#皮带上，如图2所示，认为按此带速运动，此时板带会有一个明显的加速过程，加速一般与板长、速差率、表面摩擦、板带材质等有关，此时皮带速度为V2。

图2 板带2#位运行示意图

（3）当板带处于 1#、2#、3#皮带之上，如图 3所示，速度为混合速度，分析时判断60%的区域所处皮带位置，可近似认为此位置的皮带速度即为板带速度，当处于40%～60%混速区时，可取两段的平均速度值即 V=(V1+V2）/2。

图3 板带在混速区运行示意图

1.2 追板的运行状态

根据剪切板长、剪切效率、生产线的速度参数，计算两张板各自的速度，从而计算出两张板的时间差Tc，此时间与分拣动作周期时间Tz比较，判断有无相叠可能；只有当Tz＜Tc时，动作才能完成，如图4所示。

图4 板带追板示意图

2 工作原理

基于板带运行的模型分析，确定皮带的基本段数及每段皮带长度要求，计算曲柄连杆参数，皮带的爬升角度、辊轮直径参数，绘制原理图，如图5所示。

图5 分拣输送皮带结构原理图

沿传动方向依次排列 1#、2#、3#、4#、5# 皮带输送段，速度设计依次递增，4#皮带输送至一号堆垛架，5#皮带输送至二号堆垛架，3#皮带设计为分拣段，利用永磁铁吸盘吸附反向置于上方，下方皮带可上下摆动，摆动的部分为曲柄连杆机构，需设置原点检测，实现高速升降，前端还需设计有板料位置检测；2#段皮带还需设计成向下翻转，用于剪切排废的要求，当板带经1#、2#、3#拉开间距后，经曲轴部分的皮带每次摆动，可实现从4#或5#进行堆垛。

3 结构设计

3.1 皮带结构形式的确定

1#皮带由于长度较短，可采用变中心距方式进行预紧，结构简单可靠。2#及3#皮带由于动力辊有位置要求，所以采用S辊涨紧调整方式。3#永磁铁部分皮带，由于整段皮带的永磁铁布置困难，维护不便等问题，采用分段窄皮带方式，用滑键串联动力辊轮，且横向可调，避免由于高速传动时，板带被永磁吸附尖角撞击问题，4#、5#属于长皮带，同样采用S辊涨紧，且为防止皮带下垂，中间需布置有托辊，各段动力独立，采用变频电机转速可调，其最终结构示意如图6所示。

图6 分拣皮带的结构示意图

3.2 摆动部分结构设计

3#皮带下方的摆动部分由伺服电机经空心轴减速机，动力由中间向两边输出，带动两侧偏心轴转动，偏心轴用连杆与皮带机架连接，实现摆动动作，为保证运动平稳及效率要求，连杆系数及曲柄半径需在一定范围内，安装时为保证两边相位一致，采用胀套式联轴器，其提升装置示意图如图7所示。

图7 曲柄连杆提升装置示意图

此外，还需要注意以下几点：

（1）升速率在实际使用中有不同位置要求限制，1#皮带升速一般为当前线速度的10%～15%，最大不能超过20%，否则会出现剪切时板带被拉跑偏的现象，从而影响后面排料架堆垛；一般主要在第二段皮带升速，此处升速可达线速度的2～3倍，板带之间的间距主要在此处拉开。

（2）皮带段数不宜过多，板带在每经过一段皮带接口处，会出现一定的偏移，会导致姿态不稳定。

（3）上方永磁铁布置需呈三角形，因为梯形板尖角的缘故，提升时，尖角会被先吸附至永磁铁上，导致姿态变化。

（4）同样是梯形板尖角问题，在3#皮带到脱离进入5#皮带时，梯形板总是尖角先接触皮带，在落至皮带上的一瞬间，尖角处会被皮带拉偏，导致板带最终落到5#皮带时姿态不对，这种现象在宽板、薄板时更严重，所以在5#皮带的头部位置同样要布置一组永磁铁以稳定其输送中姿态。

4 结束语

此输送皮带可做为模块化设计，可安装于停剪线、飞剪线、摆剪线、制桶线或其它钢板加工类工况要求，具有效率高、结构可靠、维护方便等优点，可使原设备性能得到大幅提升，创造更高的经济效益。