王德禄1， 杨建军1， 张瑞超2， 汪洪波3
(1.青岛理工大学机械工程学院，山东青岛266520；2.济南第二机床集团有限公司，济南250022; 3.南京市大峘集团有限公司，南京211112)
摘 要：工件在输送辊道上运行时，由于工件加工或装配的需要，输送辊道需要间断地启停。频繁地启停不仅影响了流水线中其它工位的生产，还会造成整个企业生产效率的降低。文中提供的是一种用于工件输送的摩擦式积放辊道，它依靠摩擦式辊轮支撑并驱动装有工件的托盘完成流水线的输送，在无需间断启停的情况下，可以实现托盘任意位置的停止与放行。
关键词：积放辊道；摩擦式；流水线；结构设计
辊道输送机构是自动化生产流水线装备中重要的组成部分，可以承载着物品进行直线、曲线、水平、倾斜运行，并能协助物品完成加工、装配、试验、包装等生产工艺[1]。
在欧、美等工业发达国家，辊道输送设备已经在各行业广泛应用，且已形成相应的标准和系列[2]。由于我国对工业自动化装备的引进、研究相对较晚，所以对于许多自动化生产线装备来说，大部分还需要进口[3]。近年来，我国的制造业有了突飞猛进的发展，国内众多企业开始对传统的同步输送线进行非同步（柔性）自动化生产流水线改造[4]，因此，企业对柔性化生产流水线装备的需求量会迅速增长。
本文研究的摩擦式积放辊道正是运用于柔性化生产流水线中的一种结构简单、效率较高、维护方便的输送机构[5]。它的驱动辊轮靠两侧布置，可以很方便地穿插布置于每个加工或装配专机的间隙处，在工件的输送过程中需借助托盘完成连续输送，当托盘被阻挡机构挡停时，托盘与支撑托盘的辊轮处于“短暂”的相对静止状态，这就很好地避免托盘表面的磨损，保证托盘的质量和使用寿命[6]。这种“短暂的停留”给工件的加工、垂直或拐弯输送、安装、检测等工位创造了重要的时间存储[7]。
1.1 总 述
摩擦式积放辊道主要由驱动机构、辊轮组件、型材支架、阻挡机构、工件托盘等组成。工件托盘由上托盘和下托盘两部分组成，上托盘主要支撑着工件，下托盘主要支撑着上托盘和工件。整个工件托盘放置在辊轮上，与辊轮形成相对静止或相对运动两种状态。其总体结构如图1所示。
摩擦式积放辊道的工作原理是：驱动机构1中的减速电机通过伞齿轮传动带动辊轮组件2旋转，辊轮组件2驱动上方的工件托盘5前进，当工件托盘5被阻挡机构4阻挡后，辊轮组件2中的轴在驱动机构1的驱动下仍会继续旋转，此时，辊轮组件2中的辊轮相对工件托盘5处于静止状态，即辊轮组件2中轴与外辊轮相对打滑的情况下，实现非同步输送功能(即柔性输送)。
图1 摩擦式积放辊道总图
1.驱动机构 2.辊轮组件 3.型材支架 4.阻挡机构5.工件托盘
1.2 积放的实现条件
辊轮组件的结构剖视图如图2所示。积放的实现条件与辊轮组件中的辊轮2、辊轮轴3、摩擦套8密切相关。
1）辊轮2需要带动辊轮上方的托盘并能连续输送。连续输送时，辊轮轴3与辊轮2是同步旋转的（即无相对滑动），此时托盘底面与辊轮属于滚动摩擦，驱动力需要大于托盘底面与辊轮的滚动摩擦力。
2）当托盘被挡停后，辊轮轴3继续旋转的情况下，辊轮2需要与托盘处于相对静止状态。此时，辊轮2与托盘底面的滑动摩擦力由很小变为很大，摩擦套8（与辊轮2过盈配合）与滚轮轴3开始相对滑动。
综上所述：积放功能的实现需要满足以上两个条件。
图2 辊轮组件
1.轴承套 2.辊轮 3.辊轮轴 4.挡圈 5.隔套 6.轴承 7.伞齿轮 8.摩擦套
2.1 技术参数
摩擦式积放辊道采用模块化、标准化设计，每段辊道标准长度2 m，方便对接和拆卸；辊道额定负荷为60～300 kg/m；运行速度为8～12 m/min；驱动方式为减速电机驱动，驱动功率为0.55 kW；辊轮统一采用GCr15钢，热处理，热处理后表面硬度可达30～42 HRC；辊道高度设计为800 mm，符合人机工程学的要求；所有支腿配有调整地脚，调整高度是上下30 mm。
2.2 可控性
每段输送辊道均设置停止器，可以实现托盘在操作位的启停和预存位的预停，以保证工件处于静止状态完成加工或装配工作。停止器的控制设置手动、自动、通过等三种模式[8]。相邻工位之间的停止器互锁、联动[9]。
2.3 安全性
摩擦积放辊道为全封闭结构形式。在与其他专机设备不干涉的前提下，线体上除与托盘底面接触的辊轮露出外，其余上表面均采用1.5 mm厚的不锈钢板折弯件封盖[10]。侧面采用铝型材护网进行密封，以防止螺栓等小零件的掉落，并保证整线便于维修[11]。
3.1 轻质铝型材的应用
积放辊道的主体承重轨道采用整体拉伸成型的铝合金型材，其材质和截面形状尺寸不仅具有较高的刚度和稳定性，而且还具有整洁的外观、较轻的质量等优点[12]。铝合金型材质量较常规铆焊钢结构结构要减轻约20%，成批量的铝型材也在一定程度上减少了制作轨架的工作量[13]。
3.2 自润滑轴承的应用
积放辊道的摩擦套采用了一种带有自润滑功能的新型工程塑料轴承。轴承结构如图3中所示的内镶嵌件[14]。传统的用铜或镶嵌固体润滑剂的铜合金材料制作的摩擦套逐渐被性能卓越的工程塑料轴承所代替。此类工程塑料轴承混合了精确比例的加强纤维和固体润滑脂，在它工作时由于压力和运动释放出存储在基体材料中的成千上万的固体润滑粒子，使它们到达轴和轴承的接触面上，这些粒子足以使接触面得到充足的固体润滑，从而实现干运行[15]。因此该类轴承具有摩擦因数低、高机械阻尼、耐磨损、重量轻、免维护、环保等多种优点，成为传统滑动轴承的良好替代品。
目前国内对摩擦式积放辊道的研究还比较少，随着制造业向自动化、智能化、信息化等方向的发展，国内对积放辊道的需求会急速增长，所以对于此类输送机非常有必要进行深入的研究。
图3 辊轮
［参考文献］
[1]卢黎明.积放式悬挂输送机及其在生产中的应用[J].矿山机械, 2005,35(3):78-80.
[2]张根保.自动化制造系统[M].北京:机械工业出版社,1999.
[3]谢志刚.积放式输送机的维护与保养[J].起重运输机械,2005,32 (7):40-42.
[4]周济.新型输送机选型设计与制造、维修实用全书[M].北京:北方工业出版社,2006.
[5]吴明明,郑堂勇.一种用于工件的输送滚道装置设计[J].时代农机,2016,43(4):83-84.
[6]陈建飞.柔性发动机装配线的探讨[J].柴油机设计与制造,2014,4 (20):45-48.
[7]何善平,奚立峰.发动机装配线平衡方法研究[J].工业工程,2005 (3):83-88.
[8]姜俊杰.汽车工厂冲压车间输送系统自动化改造[D].上海:复旦大学,2010.
[9]宋联美.积放式输送辊道在重型零件输送中的应用[J].起重运输机械,2008(5):98-99.
[10]吴云珍.新型滚道输送机的研究[D].太原:太原理工大学,2011.
[11]苏雅钟,游文海.积放输送机改进[J].科技资讯,2011(30):91.
[12]王义行.输送链与特种链工程应用手册[M].北京:机械工业出版社,2000.
[13]李文忠,李鸿海,邵丹.车焊接生产线输送方式[J].汽车工艺与材料,2009(9):18-20.
[14]沈俊雄.一种在汽车总装输送线中使用的摩擦轮驱动器的设计与使用[J].农机使用与维修,2016(6):28-29.
[15]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2015.
（编辑 立 明）
Design of a Friction-type Conveyor Roller Table
WANG Delu1,YANG Jianjun1,ZHANG Ruichao2,WANG Hongbo3
(1.School ofMechanical Engineering,QingdaoUniversityofTechnology,Qingdao266520,China;2.JIER Machine-Tool Group Co.,Ltd.,Jinan 250022,China 3.Mountop Group Co.,Ltd.,Nanjing211112,China)
Abstract：When the workpiece is running on the conveyor roller table,the conveying roller needs to start and stop due to the need of machining or assembling the workpiece.Frequent start and stop not only affect the production of other stations in the assembly line,but also reduces production efficiency.The paper provides a friction-type roller table for workpiece conveyance which relies on a friction roller to support and drive the pallet with the workpiece to complete the transport of the pipeline.Any tray stop and release of the position can be achieved without interruption in the case of stop.
Key words：conveyor roller table;friction type;pipeline;structural design
中图分类号：TH 164
文献标志码：A
文章编号：1002－2333（2017）07－0056－02
作者简介：王德禄(1986—)，男，硕士研究生，研究方向为机械优化设计；杨建军(1977—)，男，副教授，博士，硕士生导师，研究方向为机械制造自动化、优化设计方向等。
收稿日期：2016-12-01
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