CN1065205C - 在两个输送装置之间连续传送物品的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在供料输送装置和承接输送装置之间连续传送物品的设备，供料输送装置的速度不小于承接输送装置的速度。该设备有一个插到供料物品流中的传送凸块，从后面接触物品，将其传送到承接输送装置，为传送每个物品凸块必须在物品连续流外回到插入位置。本发明的设备包括一个由驱动曲柄(a)、连杆(b)、从动摇杆(c)和固定杆(d)构成的四连杆机构，凸块设置在连杆(b)上的连接点(C)处，因而该四连杆机构是一个满足进一步附加条件的曲柄摇杆机构。

Description

在两个输送装置之间连续传送物品的设备
本发明涉及一种在两个输送装置之间连续传送物品的设备，尤其是这样一种传送设备，其供料输送装置的速度大于或等于承接输送装置的速度，因而供料时物品之间的距离大于或等于承接后物品之间的距离。
此类设备可用于制造罐坯。弯成圆形而尚未焊接的坯体从成形装置中推出，以供料速度来传送。然后，它被传送到焊接工位，并要求其以恒定的焊接速度通过焊接工位，同时沿其轴向边缘焊接。此外，焊接时要求坯体之间的距离很小，这样焊接速度通常小于供料速度，至多相等。此传送通常借助一个传送凸块来完成，该传送凸块从后面接触啮合住坯体，在一个支承面上推过传送段，并使其减慢下来，在那里，焊接工位的输送装置承接该坯体，传送凸块返回到其出发位置去推送下一个坯体。
通常，传送凸块在每个循环中要完成下述运动：
-传送凸块在最后一个供料物品(坯体)和下一个物品(坯体)之间的距离中从出发位置由支承面的对侧插入到该物品的连续供料流中，最好其速度大于供料速度、且与通常的传送方向平行；
-传送凸块握住在其前方、且由供料输送装置传送的物品，必要的话它在那里被加速；
-传送凸块承接住来自供料输送装置的物品，且从后面推动它；
-传送凸块将承接住的物品推送过直线传送段，必要的话在其初始加速后减慢到传送速度(焊接速度)；
-当该物品达到传送速度时被承接输送装置接住之后，传送凸块进一步减速而落到物品之后；
-传送凸块由支承面对侧从物品的连续流中移动；
-传送凸块在连续流外部返回到初始位置。
如上所述，由于供料速度大于(至多等于)承接速度，供料时连续传送物品之间的距离大于承接时其通过承接输送装置的距离(循环时间必须相等)。这就意味着，传送凸块从连续流中移出必须比插入快，即其以一个较小的曲率半径移出。
在现有技术中，为了实现这类传送凸块的上述循环运动，采用凸轮传动机构、带有铰接传送凸块的曲柄或者带多个驱动轴的耦合传送装置。所有这些设备的制造费用和高速运行的费用较高。
众所周知，为了实现如上所述的传送凸块的循环运动，可以采用一个简单的四连杆机构。对此通常都认为，这种四连杆机构不适于高速运行，不能满足长寿命的要求，因为其有不可避免的高动量峰值。进一步认为，实现这种特定类型的传动机构花费很大，因为对于该设计要耗费大量的计算费用和试验费用，这是由于改变传动参数和这些改变的作用并不存在一个标准的、简单的可认识的关系式。基于此，虽然通常公认这种四连杆机构的制造费用比凸轮传动机构要小得多，但通常不考虑采用四连杆机构。如上所述，四连杆机构不能推广用的另一个原因是其制造后的四连杆机构不再能作变化以达到其目标。
因此，本发明的目的是提供一种在两输送装置之间连续传送物品的设备，该设备具有传动机构以及一个由传动机构带动的传送凸块，该传动机构应该是一个四连杆的机构。该设备至少能以一个带凸轮传动机构的相应设备所具有的高速度来运行，且其结构简单、成本低廉、寿命长。
为达到上述目的，本发明在两输送装置之间连续传送物品的设备有一个由驱动曲柄、连杆、从动摇杆和固定杆彼此铰接而成的曲柄摇杆机构和一个由该曲柄摇杆机构带动的传送凸块，该曲柄摇杆机构的杆长为a＜c＜b＜d或a＜b＜c＜d以及(a+d)＜(b+c)，传送凸块固定设置在连杆的连接点上，从而该传送凸块在曲柄摇杆机构带动下插入物品连续流中，将物品一个接一个地推送过基本上是直线的传送段，再从物品连续流外沿返回路径回到出发位置。
作为本发明的进一步改进，该曲柄摇杆机构需符合下述附加条件：(1)驱动曲柄的固定枢轴与连杆连接点的返回路径位于传送段延伸线的同一侧，且位于传送段的进入侧；(2)连接点位于传送段上时驱动曲柄和连杆之间的活动枢轴靠近传送段的延伸线；(3)从动摇杆的固定枢轴可以位于传送段延伸线的两侧，其与传送段延伸线的距离小于驱动曲柄的固定枢轴和此延伸线之间的距离，且从动摇杆的固定枢轴与驱动曲柄的固定枢轴相比在传送段方向更靠近传送段的出口侧；(4)在曲柄摇杆机构的各个位置，传送段延伸线和从动摇杆的活动枢轴之间的距离大于传送段延伸线和从动摇杆的固定枢轴之间的距离；(5)从动摇杆的长度最多是驱动曲柄长度的两倍；(6)连杆的长度以及连接点与两活动枢轴之间的距离三者彼此不等，最多相差两倍；(7)驱动曲柄的固定枢轴和传送段延伸线之间的距离小于连杆的长度，也小于连接点与两活动枢轴之间的距离。
作为本发明的另一种改进，该曲柄摇杆机构的上述附加条件有如下变化，其中第(2)个条件改为连接点位于传送段上时驱动曲柄和连杆之间的活动枢轴远离传送段的延伸线，第(3)个条件改为从动摇杆的固定枢轴与连接点的返回路径位于传送段延伸线的同一侧，其与传送段延伸线的距离大于驱动曲柄的固定枢轴和此延伸线的距离，且从动摇杆的固定枢轴与驱动曲柄的固定枢轴相比在传送段方向更靠近传送段的出口侧；第(4)个条件改为在曲柄摇杆机构的各个位置，传送段延伸线和从动摇杆的活动枢轴之间的距离小于传送段延伸线和从动摇杆的固定枢轴之间的距离；第(5)个条件改为从动摇杆的长度最多是驱动曲柄长度的三倍。
对于上述两种改进，为适应高速运转，在本发明的曲柄摇杆机构中还可以使从动摇杆和连杆之间的锐角在曲柄摇杆机构的各个位置都不小于30°。
本发明还可以在上述四连杆机构上附加一个与其平行的另一个杆式传动机构，它有另一个驱动曲柄以及一个带有另一连接点的简化连杆，另一个杆件铰接在两连接点上，传送凸块可移动地设置在此杆件上。
上述本发明的各种设备可用来在成形工位和焊接工位之间传送罐坯。
下面结合附图对本发明的设备及其功能作进一步详细的描述：
图1表示了如前面所述的传送凸块所实现的循环运动；
图2表示了用于本发明设备中四连杆机构典型实施方式的示意图；
图3表示了用于本发明设备中四连杆机构另一个典型实施方式的示意图；
图4表示了传送凸块沿X方向可移动的平行曲柄传动机构的示意图。
图1在一个任意选定的坐标系(x，y，z)中示意地给出作连续传送的传送凸块所实现的循环运动，以及在其循环运动期间所要求的速度剖面图。由传送凸块将物品向前送进的传送段V设置在x轴上，该输送方向就是正x轴方向。返回运动R(如同在传送段V上的向前运动)在xy平面上行进。z轴与xy平面垂直。在图1的上部给出传送凸块在xy平面上的循环运动；下部为连续传送所必须要求的速度剖面，也就是说，传送凸块在x方向的速度分量为传送凸块位置的函数(Vxv和VXR为x的函数)。
如本文开始部分所述，循环运动由一个基本上为直线的传送段V和一个返回路程R组成，进口侧的返回路程(图左侧)比其出口侧(图右侧)更平滑地进入传送段，因为在进口侧产品之间的距离大于出口侧。
x1表示运动曲线上传送凸块插入连续流的那一点。x2表示凸块达到供料速度的那一点。有效的承接推进点Xu必须位于x1和x2两点的右面(凸块已插入且Vu＞VA)。按照承接输送装置的速度VN1、VN2，物品将被传送到点x3或x4。然后凸块十分陡地从连续流x5处移出。
凸块返回到其插入位置的路径R以及在此返回路径上的速度剖面(表示成x函数的虚线VXR)是次要的。
本发明的设备应适于作上述循环运动，其有效工作行程(x1至x4)大约为40至200毫米，该有效工作行程至少应占总行程(运动轨迹在x方向上的整个伸展长度)的50％。此外，本发明的设备应该能达到每分钟循环600至1200次(取决于行程)。
图2给出了可应用于本发明设备中的四连杆机构典型实施方式的示意图。它是起曲柄摇杆机构作用的四连杆机构。它包括一个由驱动装置驱动且绕固定枢轴D1旋转的驱动曲柄a、一个绕类似固定枢轴D2旋转的从动摇杆c以及一个与驱动曲柄和从动曲杆连接并可绕其枢轴A和B旋转的连杆b，在此连杆b上连接点C(完成传送运动的点)区域设置了一个传送凸块。连接点C在连杆b上的位置由C与A和C与B之间的距离(跨距e和f)来确定。D1与D2之间的距离表示四连杆机构的固定杆d。在图2中还给出了连接点C的运动轨迹V／R，它由位于x轴上基本为直线的传送段V和返回路径R组成。
四连杆机构的所有三个杆(驱动曲柄、从动摇杆和连杆)在与xy平面平行的平面内运动，所有转动轴D1、D2、A、B基本上与z轴平行。
四连杆机构是一个曲柄摇杆机构，其中驱动曲柄a作整周转动，而从动摇杆c仅在一限定的扇形区来回摆动。
在下面，标记a、b、c和d不仅用来表示各杆本身，也表示该杆的长度。
对于曲柄摇杆机构，通常应满足下述条件：
a＜c＜b＜d或a＜b＜c＜d    以及(a+b)＜(b+c)
或者
a＜d＜c＜b或a＜c＜d＜b    以及(a+b)＜(c+d)。
对于实现本发明目的所采用的曲柄摇杆机构来说，只要考虑满足前一行中给出的两组条件中一组的曲柄摇杆机构，即固定杆d是最长的。
除了这些曲柄摇杆机构的通用条件之外，图2实施方式还必须满足下述条件：
-驱动曲柄a的固定枢轴D1与连接点C运动轨迹的返回路径R位于x轴的同侧，且位于传送段V的进入侧；
-当连接点C位于传送段V上时，驱动曲柄a的活动枢轴A靠近x轴；
-从动摇杆c的固定枢轴D2可以位于x轴的两侧，它与x轴的距离和小于D1与x轴之间的距离y1，此外D2与D1相比(在x方向)更靠近传送段V的出口侧；
-从动摇杆c的活动枢轴B的y坐标总是大于其固定枢轴D2的y坐标；
-从动摇杆c的长度最多是驱动曲柄a长度的两倍(a＜c＜2a)；
-连杆b的长度以及连接点C与枢轴A和B之间的距离e和f彼此不等，最多相差2倍；
-D1和x轴之间的距离y1小于连杆b的长度，且小于连接点C与枢轴A和B之间的距离e和f(y1＜b，e，f)；
-在四连杆机构的各个位置，从动摇杆c和连杆b之间的锐角α或α′大于30°，该条件仅仅在要求有效工作行程长度为200至40毫米和要求600至1200周／分的高转速时必须满足。
从数学观点看，如果四连杆机构具有二个各有一个平行于xy平面的转动自由度的轴承、一个有三个转动自由度的轴承(万向球接头)、以及一个有一个与xy平面平行的转动自由度和一个与z轴平行的平移自由度的轴承(圆柱形接头)，则该四连杆机构就被限定了(自由度为0)。但可以看出，可能由于不可避免地存在最小轴承间隙和各个杆的弹性，这种从数学观点看被限定的机构实际上是非静定的。
基于这些原因，本发明的设备采用一个从数学观点看有两个自由度的超静定四连杆机构，以提高速度和延长寿命，该超静定四连杆机构具有下述轴承：
-三个具有一个与xy平面平行的转动自由度的轴承，最好有预应力；
-一个具有一个与xy平面平行的转动自由度和一个平行于z轴的平移自由度的轴承。
最好，具有两个自由度的轴承是从动摇杆的固定轴承。
对本发明设备的四连杆机构可采用商业上能购买得到的相应的轴承。这些轴承使用方便、更换简单。
驱动曲柄a与一个图2中未画出的驱动装置有效地连接来实现其转动。对此可以使用具有恒定角速度的驱动装置。如果传送凸块运动所要求的速度剖面应相对于驱动曲柄为恒定角速度时四连杆机构产生的速度剖面作变化，可以在驱动装置和四连杆机构之间插入另一个传动装置，或者采用一个可电控的、周期改变角速度的驱动装置。
图3给出了可应用于本发明设备中的另一种四连杆机构。四连杆机构的各个部件采用了与图2相同的附图标记。它也是一个曲柄摇杆机构，它也满足对图2中四边形所提到的、曲柄摇杆机构的两个通用条件，即：a＜c＜b＜d或a＜b＜c＜d以及(a+d)＜(b+c)。此外，该曲柄摇杆机构还必须满足下述条件：
-驱动曲柄a的固定枢轴D1与连接点C运动轨迹的返回路径R位于x轴的同一侧，且位于传送段V的进入侧；
-当连接点C位于传送段V上时，驱动曲柄a的活动枢轴A远离x轴；
-从动摇杆c的固定枢轴D2与连接点C运动轨迹的返回路径R位于x轴的同一侧，从动摇杆固定枢轴D2与x轴的距离y2大于D1和X轴之间的距离y1，此外D2与D1相比在x方向更靠近传送段V的出口侧；
-从动摇杆c的活动枢轴B的y坐标总是小于其固定枢轴D2的y坐标；
-从动摇杆c的长度最多是驱动曲柄a长度的三倍(a＜c＜3a)；
-连杆b的长度以及连接点C与枢轴A和B之间的距离e和f彼此不等，最多相差2倍；
-D1和x轴之间的距离y1小于连杆b的长度，且小于连接点C与枢轴A和B之间的距离e和f(y1＜b，e，f)；
-在四连杆机构的各个位置，从动摇杆c和连杆b之间的锐角α或α′大于30°，该条件仅仅在要求有效工作行程长度为200至40毫米和要求600至1200周／分的高转速时必须满足。
如上所述，满足按图2或3提出的条件的四连杆机构的连接点产生一个可用来实现本发明目的的运动曲线。为得到特定的运动曲线必须在设定的条件下寻求可特定使用的四连杆机构。
下面作为一个例子描述一个特定的四连杆机构。满足与图2相关条件的四连杆机构可以用来将罐坯从供料输送装置传送到焊接工位，在供料输送装置中坯体至少以43毫米的间距供料，而通过焊接工位时坯体以1毫米的间距传送。有效工作行程大约为60毫米(取决于进入侧的线性偏差和出口侧的传送速度)。设定这样一个坐标系，运动轨迹的直线部分(有效工作行程)位于x轴上，固定枢轴D1与y轴相交(D1的x坐标为0)，则在该坐标系中此特定四连杆机构的尺寸和位置用毫米来表示如下(参见图2或3的附图标记和坐标系)：D1：0．00／132．00；D2：201．00／31．00；a：51．00；b：205．00；c：78．75；e：145．00；f：138．00；该四连杆机构的有效工作行程大约位于x1=80至x4=140之间。
为了将坯体传送到焊接工位，传送点取决于坯体高度(在x方向伸展)。如果在固定的焊接工位能传送各种高度的坯体，传送凸块的运动轨迹在x方向必须是可移动的。x轴上被传送物品达到承接输送装置的速度从而由承接输送装置有效承接的那一点(图1中的x3或x4)对于有不同承接速度的各种应用来说应该位于x轴上的同一位置。为了达到这样的可移动性，两个固定枢轴D1和D2可以设置在与x轴平行的可移动框架上。
图4给出了传送凸块或连接点C运动曲线平行于X轴移动的另一种可能。它涉及一种叠加在上述一种四连杆机构之上的平行曲柄传动机构。
平行于图2和图3所描述的四连杆机构D1／A／B／D2设置了另一个曲柄传动机构，它具有一个与驱动曲柄平行、且同步驱动的第二个驱动曲柄a′以及一个铰接在其上(枢轴A′)、且带有另一个连接点C′的简化连杆e′(与e同长)。另一个杆g在两连接点C和C′处与两根连杆b和e′铰接，其长度这样选择，使e和e′彼此平行。在两个平行传动装置的各个装置上，该杆g均平行于传送段V(x轴)。如果传送凸块可移动地设置在杆g上或通过连接点C和C′延伸杆上，则图示的运动曲线(V／R和V′／R′)可平行于x轴移动而不必移动传送装置的固定轴。

Claims (12)

1．将物品从供料输送装置连续传送到承接输送装置上的设备，其中供料输送装置的速度大于或等于承接输送装置的速度，该设备有一个传送凸块，此凸块借助一个由驱动曲柄(a)、连杆(b)、从动摇杆(c)和固定杆(d)彼此铰接而成的四连杆机构来带动的，使传送凸块一个接一个地接触要传送的物品，以基本上成直线运动的方式推送过传送段(V)，再从该物品连续流的外部沿返回路径(R)回到出发位置，其特征在于，该四连杆机构是一个曲柄摇杆机构，其杆长为a＜c＜b＜d或a＜b＜c＜d以及(a+d)＜(b+c)，且传送凸块固定设置在连杆(b)上的连接点(C)区域。
2．根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该曲柄摇杆机构应符合所有下述附加条件：
-驱动曲柄(a)的固定枢轴(D1)与连接点(C)的返回路径(R)位于传送段(V)延伸线的同一侧，且位于传送段(V)的进入侧；
-当连接点(C)位于传送段(V)上时，驱动曲柄(a)和连杆(b)之间的活动枢轴(A)靠近传送段(V)的延伸线；
-从动摇杆(c)的固定枢轴(D2)可以位于传送段(V)延伸线的两侧，其与传送段(V)延伸线的距离(y2)小于驱动曲柄(a)的固定枢轴(D1)和此延伸线之间的距离(y1)，此外从动摇杆(c)的固定枢轴(D2)与驱动曲柄(a)的固定枢轴(D1)相比在传送段(V)方向更靠近传送段的出口侧；
-在曲柄摇杆机构的各个位置，传送段(V)延伸线和从动摇杆(c)的活动枢轴(B)之间的距离大于传送段(V)延伸线和从动摇杆(c)的固定枢轴(D2)之间的距离；
-从动摇杆(c)的长度最多是驱动曲柄(a)的两倍；
-连杆(b)的长度以及连接点(C)与活动枢轴(A)和(B)之间的距离(e)和(f)彼此不等，最多相差2倍；
-驱动曲柄(a)的固定枢轴(D1)和传送段(V)延伸线之间的距离(y1)小于连杆(b)的长度，且小于连接点(C)与活动枢轴(A和B)之间的巨离(e)和(f)。
3．根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该曲柄摇杆机构应符合所有下述附加条件：
-驱动曲柄(a)的固定枢轴(D1)与连接点(C)的返回路径(R)位于传送段(V)延伸线的同一侧，且位于传送段(V)的进入侧；
-当连接点(C)位于传送段(V)上时，驱动曲柄(a)和连杆(b)之间的活动枢轴(A)远离传送段(V)的延伸线；
-从动摇杆(c)的固定枢轴(D2)与连接点(C)的返回路径(R)位于传送段(V)延伸线的同一侧，其与传送段(V)延伸线的距离(y2)大于驱动曲柄(a)的固定枢轴(D1)和此延伸线之间的距离(y1)，此外固定枢轴(D2)与固定枢轴(D1)相比在传送段(V)方向更靠近传送段的出口侧；
-在曲柄摇杆机构的各个位置，传送段(V)的延伸线和从动摇杆(C)的活动枢轴(B)之间的距离小于传送段(V)延伸线和从动摇杆(c)的固定枢轴(D)之间的距离；
-从动摇杆(c)的长度最多是驱动曲柄(a)的三倍；
-连杆(b)的长度以及连接点(C)与活动枢轴(A)和(B)之间的距离(e)和(f)彼此不等，最多相差2倍；
-驱动曲柄(a)的固定枢轴(D1)和传送段(V)延伸线之间的距离(y1)小于连杆(b)的长度，且小于连接点(C)与活动枢轴(A和B)之间的距离(e)和(f)。
4．根据权利要求1至3中任何一个所述的设备，其特征在于，从动摇杆(c)和连杆(b)之间的锐角(α或α′)在曲柄摇杆机构的各个位置都不小于30°。
5．根据权利要求1至3甲任何一个所述的设备，其特征在于，该四连杆机杆具有三个各有一个转动自由度的轴承和一个有一个转动自由度和一个移动自由度的轴承。
6．根据权利要求5所述的设备，其特征在于，有一个自由度的轴承有预应力。
7．根据权利要求5所述的设备，其特征在于，有一个转动自由度和一个移动自由度的轴承是从动摇杆(c)的固定轴承。
8．根据权利要求1至3中任何一个所述的设备，其特征在于，驱动曲柄(a)的固定枢轴和从动摇杆(c)的固定枢轴安装在一个与传动段平行的、可移动的框架上。
9．根据权利要求1至3中任何一个所述的设备，其特征在于，对此四连杆机构附加一个与其平行的另一个杆式传动机构，它有另一个驱动曲柄(a′)、一个带有与连接点(C)相应的另一连接点(C′)的简化连杆(e′)，在该两连接点(C和C′)上铰接有另一个杆件(g)，传送凸块可移动地设置在此杆件上。
10．根据权利要求1至3中任何一个所述的设备，其特征在于，该驱动曲柄或多个驱动曲柄与一个驱动装置或不同的驱动装置有效地连接，驱动装置这样来设置，以产生恒定的角速度或周期变化的角速度。
11．权利要求1至3中任何一个所述的设备应用于在成形工位和焊接工位之间传送罐坯。
12．根据权利要求1或2所述，应用于权利要求11中的设备，其特征在于，它有一个有效工作行程大约为60毫米的曲柄摇杆机构将罐坯从供料输送装置传送到焊接工位，在供料输送装置上坯体以至少43毫米的间距供料，而通过焊接工位时坯体以1毫米的间距传送，在有效工作行程位于x轴上、驱动曲柄固定枢轴的x坐标为0的坐标系中该曲柄摇杆机构具有的尺寸的位置以毫米表示如下，驱动曲柄的固定枢轴(D1)为0．00／132．00，从动摇杆的固定枢轴(D2)为201．00／31．00，驱动曲柄的长度(a)为51．00，连杆的长度(b)为205．00，从动摇杆的长度(c)为78．75，连接点与驱动曲柄可运动的枢轴之间的距离(e)为145．00，连接点与从动摇杆可运动的枢轴之间的距离(f)为138．00，x轴上的有效工作行程位置：从(x3)为80左右到(x4)为140左右。
CN95102686A 1994-02-08 1995-02-08 在两个输送装置之间连续传送物品的设备 Expired - Lifetime CN1065205C (zh)

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