一种烟支双重缓冲取样吸头装置的设计

陈 圣，沈宗毅，徐国现

（红云红河集团会泽卷烟厂，云南曲靖 654200）

0 引言

在卷烟实际生产过程中，经常涉及到取样、移位工作，很多时候只能依靠人工搬运、人工取样来完成工作，特别对于自动取样方面来说大部分行业还处于空缺，无形中就增加了人工劳动强度，缺乏定时、定量性。

要实现自动取样、自动搬运的功能，正确抓取产品并保证产品不受损是关键。针对平整、轻量的产品，在拾取方式可以使用负压进行吸取，然后通过类似导轨滑块机构的移动装置将其移送到指定位置。

在卷烟滤棒自动取样上运用到了正压取样的方式，可以打开、闭合的取样管置于滤棒流下方，定时打开，滤棒在重力作用下掉入取样管，随后取样管关闭，取样管一端接有正压气管接通，输出正压气，将滤棒吹送至自动综合测试台。类似技术如：机械手臂，许多大型搬运场合，运用到的机械手臂用于搬运货物，很多地方采用到了负压风板来进行抓取，主要针对大重量的物体搬运。

1 创新思路及方法

吸爪装置设计有双重缓冲机构，可以避免在取样、搬运过程中吸爪与产品的硬接触，损伤产品外观，更适合用于流水线上运动的物品。比如烟支、烟条、滤棒、盒子等。使用一种双重缓冲取样吸头装置对烟支进行取样，该装置配合位移机构进行工作，如导轨滑块机构、连杆机构等，用于对轻量、平整的物体取样、搬运等工作，其抓取、放置功能主要是由负压的接通与断开来控制。该装置可以实现产品的自动取样、自动搬运，节省人力资源，保证作业的定时、定量性，十分适用于自动取样等工作。

2 设计方案

这一双重缓冲取样吸头装置主要由预装板、固定螺丝、上连杆、一级减振弹簧、上摇杆、缓冲气缸、下摇杆、下连杆、连接销、连接螺丝、气缸支座、吸爪组成（图1）。其中，吸爪总成可以按照实际使用情况进行更换，图1a）为弧形吸爪总成，用于抓取棒状的产品；图1b）为平面吸爪总成，用于抓取具有平面的产品。

图1 新型装置的整体结构

（1）该装置整套固定在移动模组上，在移动模组的带动下可以前后左右上下移动。向下移动抓取物品时，当吸爪触及被抓取物品，如模组具有继续下降的动作，下连杆受到吸爪总成的推力，在一级减振弹簧的帮助下向上运行，同时在吸爪总成上也设有二级减振，可以防止产品表面受损，起到保护作用。

（2）上连杆、下连杆、上摇杆、下摇杆一同构成了四杆机构，用于保证下连杆可以稳固上下运动，避免发生过大的抖动，其连接点位上用了小轴承进行连接，转动效果更佳。

（3）缓冲气缸用于保护机构，其上部为胶垫形式。当下连杆猛然向下掉落时，下摇杆向下旋转，触碰到缓冲气缸减少刚性冲击，保护装置的完好性。

（4）弧形吸爪总成主要用于抓取棒状结构的产品，当吸爪下移接触到产品表面时候，如果吸爪有向下运动，弧形吸爪受力向上移动，带动吸爪悬臂绕轴承转动，二级减振弹簧通过弹簧钩固定在支撑架和吸爪悬臂之间。二级减振弹簧的拉力较一级减振弹簧更小，对较为轻微的受力也可以灵敏感知。一般情况二级减振弹簧先工作，达到行程极限后一级减振弹簧才参与减振工作（图2）。

图2 弧形吸爪总成

（5）无论弧形吸爪总成还是其他吸爪，设计有载货检测，载货检测包括光纤检测头和气压检测开关，为双重检测。弧形吸爪为中空结构，通过气管接头连接到气管，气管经过气压检测开关与外部负压气源相连接，当弧形吸爪吸取到产品后，吸爪下部两个开孔被堵住，此时的负压压力倍增，在气压检测开关的检测并进行阀值判定（当气压大于设定值）下，向控制元件发出信号，判定吸爪已经吸取到产品；同时，棒状产品要长度大于弧形吸爪时，吸爪吸取到产品，棒状产品便会遮挡住光纤检测头，通过光纤线将遮挡信号向控制元件发送，判定为吸取到产品。在光纤检测头和气压检测开关双重判定均吸取到产品后，移动模组才将进行下一步提升（或移动）动作。双重检测的加入，可有效防止流水线上的产品无法被及时吸取，整个装置进行大量的误操作。

（6）阻尼转动环可以按照轴向定量360°转动，每转动15°被内部结构卡紧，需要较大力才能继续转动，这样可以调节吸爪的平面方向，便于吸取任何角度进入的产品。

3 总结

该双重缓冲取样吸头装置通过负压来吸取产品，用于吸取各种轻量化、表面要求高的产品，配合各类移动模组，可用于搬运、取样等工作，在取样时候具有轻、重两级弹簧减振，可以避免吸爪头与产品表面的刚性接触。在判定方面设有光纤检测和气压检测，双重检测可以准确判断吸爪上产品是否被吸取并反馈至控制程序，方便进行补正操作。它降低了人工劳动强度，实现自动化作业同时完美地保护了产品的外观质量，达到精准判定的效果，提高各种搬运、取样场合的运行准确性。