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全自动口罩机的精密零件加工

时间:2020-03-19     作者:鸿奥机械【原创】

新型冠状病毒爆发,导致2020年春节的一个特殊时刻。大量口罩供不应求,市场急需增加生产设备和口罩。

口罩机通常由多台机器生产,因为它们需要通过热压、折叠、超声波焊接、废物清除、耳带和鼻带焊接等工艺制造。口罩机底座由工业铝合金型材制成。近年来,许多铝型材生产厂家都在生产口罩机机架装配线和口罩机零部件精密加工


Ⅰ、口罩主体制作工序

口罩主体制作工序,我又把它分成了原材料上料工序和口罩主体处理工序:


一、原材料上料工序


市场上常见的一次性医用口罩,它的口罩主体都是由3-5层布料组成,可以看的出来,我们要说的这款口罩机是可以做4层的口罩,因为有四个布料放置架,最右侧的是鼻梁线放置架。

1、我们先来说一下它的上料顺序:

各种布料穿过各自的布料支撑架,再从布料分层架进入,几种布料叠起后,进入布料折边处,最后再经褶皱折叠处,进入主体处理工序,下图更直观点:



关于布料折边处的作用,是将原本较宽的布料两边折叠,达到我们想要的口罩宽度;

而褶皱折叠的作用,我们可以看到一次性的口罩上面有三个折起来的褶皱,就是通过这个机构实现的;

2、再来说一下这部分值得一说的小机构:

1)布料放置架



布料放置架的组成都在图里标示出来了,我相信它的工作原理,大家一看也就明白了,下面来说一下其中几个零件的作用:

旋转阻尼机构:

布料卷在旋转时,如果旋转的速度过快,会让布料出现堆积,为了避免这一情况,就需要让旋转轴在旋转时,有一定的阻尼力,时刻保证布料是紧绷的状态。而旋转阻尼机构就起到了这个作用,它的内部机构其实是这样的:



星形把手压紧弹簧,弹簧把压紧块压紧在旋转轴上,起来阻尼作用。

布料卷固定块:它的作用,不必多说,就是从布料卷中心孔两端插入,形成一个主体,再通过星形把手,把布料卷固定块固定在安装座上;

顶紧弹簧、固定块安装座、调节块:

这三个零件的作用是为了方便调节布料卷的左右位置,顶紧弹簧将固定块安装座顶紧在调节块上,调节块和旋转轴是螺纹配合,通过拧紧和拧松调节块,来调节布料卷的位置。(备注:固定块安装座上有条形孔,用于和旋转轴上的螺钉配合,避免固定块安装座和旋转轴有相对旋转)

2)鼻梁线放置架



上压板和下压板之间,是放置鼻梁线的区域。上调节块和中心轴是螺纹配合,通过旋转上调节块,可以调整放置鼻梁线区域的高度;而下方旋转阻尼机构的原理和上面提到的一样,这里就不再作解释了。

3)布料支撑架、布料分层架、布料折边处、口罩褶皱折叠处



二、口罩主体处理工序


1、工作步骤:

1)叠层后的布料以及鼻梁线,经过截取工序后,首先会把鼻梁线按固定长度截断,然后放入折边的布料里;

2)经过超声波热压工位,将折边后的布料两侧及前后端形成压纹;

3)经过口罩分段截取工位,将布料按照固定长度截断,成为口罩主体;

4)最后通过差速分离输送带进入分料工序。

以上,就是口罩主体处理工序的整个工作步骤。

先说一下差速分离输送带的作用:因为前面口罩主体都是连续的,如果不把它们分开间隙,后面就没法分料,所以通过这个输送带时,利用速度差,就可以把前后口罩主体拉开间隙。

2、然后是工序中的机构分析

1)整个工序,除分离输送带部分,只有一个驱动电机,每个运动滚筒的动力都来自这个电机,而中间动力的传递都是通过链轮链条、齿轮等传动机构。这一部分就不细说了,大家可以下载模型后,自己研究一下它的具体传递方式。



2)鼻梁线切断工序

这个工序中包含了鼻梁线的驱动,截取和布料一侧的折边,具体看下图:


鼻梁线的路径:鼻梁线入口--驱动滚轮*2--鼻梁线切断滚轮,下图是驱动滚轮和切断滚轮的详细图:



可以看到,两个滚轮中间都有沟槽,就是用来过鼻梁线的,而驱动滚轮上的小齿可以卡住鼻梁线,带动鼻梁线往前走;切断滚轮上有一个刀片,用来切断鼻梁线。切断后,鼻梁线就从放入管道进入到折边的布料里。

有人可能会问,前面不是有布料折边了吗?为什么这里还有个折边钣金,其实区别是前面的只是让布料两边折成大概90°,而这里是将原来折起90°的边,折成180°,从而把鼻梁线卷进去。

这里再说一下滚轮高度调节机构的原理,以后有需要用到这种机构的,就可以借鉴一下,还是用剖切面来说,更直观一点:


调节螺丝-1是中空型螺丝,调节螺丝-2和滑动块为螺纹配合,调节过程:调节螺丝-2锁在滑动块上,但注意不要锁紧;这时转动调节螺丝-1(注意保持调节螺丝-2不转动),就可以实现滑动块的上下运动,调整到合适位置后,锁紧调节螺丝-2就OK啦。

3)超声波热压工位、口罩分段工位

这部分机构,口罩主体就是从最右侧带压纹滚筒处经过,把布料和鼻梁线压合在一起,同时留下我们一次性口罩上的点状线;然后通过三个滚筒对辊,在经过中间的带刀片滚筒时,将口罩主体按固定长度截断。Ⅱ、主体分料工序

因为前面的工序效率比较高,为了生产速度匹配,就用了一拖二的方式,而这个工序就是用来分配前道工序过来的口罩主体。



一、还是先来说一下它的工作顺序

1、口罩主体从前道工序,进入分料机构,分别分料给两个输送带;

2、在经过输送带时,由翻面机构将口罩主体翻面,继续输送到下一个工序。

二、机构分析

1、翻面机构

这里之所以放一个翻面机构,是因为前面的工序里,口罩主体都是外面朝上的,就是一次性口罩的蓝色面,而熔接耳带是要在口罩的里面,所以还需要将口罩主体翻个面,具体的机构,在上面的图里可以看的比较清楚了。

2、分料机构


图中3个红色的是口罩主体,上一道工序会将口罩主体送入中间位置,然后由两侧的拨杆分别将口罩主体,依序的拨入左右两侧,推料气缸再将口罩主体推入输送带。

Ⅲ、耳带熔接/折叠

因为耳带熔接/折叠工序-1和-2是一样的,所以分析一个就OK了。


一、工作顺序

1、口罩主体从上一道工序,输送到入料处,跟随步进式输送线前进;

2、经过耳带熔接机构,将耳带熔接在口罩主体上;

3、经过耳带折叠机构,将耳带向内折叠;(这个机构就是我前面提到的,比外耳式多的一道工序)

4、完成的口罩进入码垛机构,然后每码垛10个,放到下料输送带,再由人工取走。

二、机构分析

1、步进式输送线

其实输送线很普通,主要是想说一下它固定载具的方式:


输送线采用的是双链轮结构,两侧分别是带耳链条(可以直接买到的标准品),在链条上固定口罩载具;然后载具是以步进的方式前进,每次走一格,输送线的驱动是步进/伺服电机;

2、耳带熔接机构


1)先说一下这个机构的具体动作顺序

输送线将口罩主体输送到口罩停止位

→ 耳带处理机构,将耳带放置在口罩两端 ;

→ 压紧机构下压 ;

→ 超声波熔接机工作,将耳带熔接在口罩上;

→完成。

2)耳带是怎么截取并放到口罩上的。先说一下,口罩左右两侧的耳带处理机构是对称的,所以原理是一样的。

下面看详细的图:

→ 耳带从上面的耳带卷下来后,从耳带出口出来;

→ 最右侧的笔形气缸驱动拉耳带夹子,夹住耳带出来;

→ 耳带两端夹子,夹住耳带;

→ 剪刀将耳带剪断,耳带两端夹子将耳带两端放置到位;

→ 执行熔接动作;

→ 重复以上动作。

以上就是耳带处理机构整个的动作流程,再来看一下耳带两端夹子的具体机构:

旋转时,上下气缸提起;到位时,上下气缸下降。夹子旋转驱动气缸,通过驱动齿轮齿条机构,将直线运动转化为旋转运动(这个机构记下来,平常说不定会用到)。

备注:图中两个夹子只是展示了两个不同的状态,实际使用中是对称的。

再来看一下耳带剪刀、拉耳带夹子处的细节图:


3、耳带折叠机构

1)这个机构并不复杂,上面的图里基本都标注清楚了,所以就只说说动作顺序:

→ 口罩载具输送口罩,经过耳带导流板时,将耳带折起90°(口罩下压轮的作用是防止在导流时,口罩被带起来);

→ 到达位置后,下压气缸往下,压住口罩,然后耳带翻折气缸把耳带向前推到口罩上,退回;

→ 熔接导柱下压,压住耳带和口罩主体的接触点,然后加热。

4、码垛机构

1)机构动作顺序

→ 载具输送口罩到皮带线上,输送皮带线将口罩带到落料处;

→ 上方传感器有计数功能,每累计10个,下压气缸往下,将10个口罩压到下料输送带上,最后由人工将口罩取走。


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