气动量仪旋转自动出销的研究

　　目前,无论是进口还是国产气动量仪在测量柱销直径的过程中,一般都采用半自动的测量方式,即自动测量,手动出销,效率比较低;或者采用机械手出销,工作不稳定,而且极易划伤柱销。气动量仪旋转自动出销设备是针对某工厂生产线的实际工作情况,需要把柱销从气动量仪中自动取出,设计开发了一套气动量仪旋转自动出销设备,现已顺利投入使用,大大提高了测量的效率。本文就此进行了研究,得出了一些具有一定普遍意义的结论。

　　1　气动量仪旋转自动出销的主要设计原理

　　气动量仪旋转自动出销设备是一种自动检测柱销直径,并通过快速翻转,产生一定的离心力使柱销自动退出量仪的机构。其中的气动量仪是通过检测气体的流量,来测量柱销直径的。其主要工作原理是在量仪的底部和侧面连接气源,在检测时将喷出一定压力的气体。柱销外径和气动量仪内径存在着一定的间隙,由于柱销外径的不同,间隙也不同,从而从间隙中流出的气体的流量也会不同,气动量仪就是通过检测流出的气体的流量,来确定柱销的直径。其测量精度可以达到1μm,目前该量仪主要通过国外进口。

　　气动量仪自动出销设备,主要通过气液增压缸迅速向前推进,从而带动连杆机构,连杆机构通过齿轮副带动量仪做快速的翻转,产生一定的离心力,并克服摩擦阻力,使柱销自动的从气动量仪中退出。

　　其中影响出销因素的主要有:旋转的速度、加速度、旋转的角度、产生的离心力、切向离心力、摩擦系数。

　　由离心力的公式可知,角速度越大,离心力也越大,旋转体离旋转轴的距离越大,离心力也越大。这是设计的主要理论依据,为了能产生足够大的离心力,主要通过提高ω旋转角速度。同时在出销的过程中,柱销和气动量仪内壁在切向离心力的作用下会产生滑动摩擦力。

　　经计算,质量比较小,而且通过调节节流阀,使重力与气体向上的压力基本抵消,所以在计算中忽略重力影响,公式(1)简化为:

　　为了确保在复杂的工作环境中,顺利实现自动出销,还应该使翻转机构的翻转角度越大越好。

　　2　运动仿真及测量计算

　　运用Pro/E建模,并运动仿真模块,模拟实际的工作情况,对设备进运动仿真。同时运用Pro/E中的测量功能,对翻转机构进行测量,图1为翻转机构在翻转过程中的理想的角位移、角速度和角加速度曲线。将所测得的数据代入公式(2)进行计算,得表1。

　　如表1所示当时间t>7.4 s时,柱销所受的离心力大于摩擦力,柱销克服最大静摩擦力开始运动;当t>8.4 s后,柱销所受到的摩擦力大于离心力,柱销将在此刻获得最大的退销速度,此时的角位移在112°左右。分析结果显示,该机构完全满足实际退销的要求,并留有足够的余量,可以保证设备在复杂的工况下顺利运行。