针对二氧化硅粉料桶进行升降旋转的操作平台的改善研究

薛志刚，王文玉，王嘉禾

（久智光电子材料科技有限公司，廊坊 065000）

0 引言

2016年全球光纤光缆需求量已经超过4亿公里，中国强劲的需求仍是主要推动力，将继续引领全球增长的趋势。2010年至2016年，全球互联网流量年均增长率达到29%，随着4G和光纤到户的广泛覆盖，至少在2020年之前，中国光纤光缆产业仍将是高速增长状态。作为制造光纤的主要生产原材料，二氧化硅粉料占据大量光纤成本，因此在二氧化硅粉料的生产运用中减少不必要的人为操作，提高生产效率至关重要。对二氧化硅粉料桶的操作流程进行分析，得到一个可以减少人为操作，缩减操作周期，提高生产效率的方案，并已应用到实际生产中。

1 问题背景

现有的物料桶翻转装置结构如图1所示，由用于抱紧料桶1的抱紧架2、抱紧架2两侧的横轴3和用于支撑横轴3的托架4构成，抱紧架2和横轴3为同一整体，与托架4为分体结构，使用时，需要将抱紧架2环抱料桶1的桶体，之后人力将料桶1、抱紧架2和横轴3一同放在托架4上，最后，人力驱动使其以旋转轴3为中心进行旋转，如图1所示。

在现有的物料桶翻转装置中存在以下技术问题：

首先，生产中所用的物料桶较重（一般200kg），将固定有料桶的抱紧架和横轴搬起并安装到托架上的过程十分困难到，操作不便；

其次，要实现对物料桶翻转至少需要2～3人，浪费人力；

再次，旋转操作过程中，在旋转至平衡点以后在重力作用下会出现加速旋转情况，容易造成料桶损伤甚至物料洒落，同时操作人员也容易在此过程中受伤。

图1 原有翻料装置示意图

2 根据实际生产情况并结合TRIZ理论对现有方案进行分析并改进

结合实际生产需求，必须去除人力作业，人力提升的操作过程需要删除，旋转过程的旋转稳定性有待提升，同时两个升降和旋转两个操作要相互结合，避免过度分离，综上分析设计全新的升降旋转操作平台。

该升降旋转操作平台包括支撑架、在升降机构作用下可升降的升降台、连接在升降台上的旋转部件；旋转部件包括由旋转电机驱动的旋转轴和连接在旋转轴上的用于固定物料桶的料桶固定架；升降机构包括一对分别架设在支撑架上端和下端并通过链条配合的链轮；升降台连接在链轮一侧的链条上，随着链轮的旋转而升降；支撑架上设有用于升降台升降的滑轨。将物料桶固定在料桶固定架上，链轮旋转，带动升降台沿滑轨上升至适当高度后停止运动并自锁定位；旋转轴旋转，带动料桶固定架及料桶翻转，完成卸料。本设计方案节省人力，且物料桶旋转速度可控，避免了料桶在平衡点后旋转速度不可控造成的料桶损伤和人员受伤，提高了料桶翻转装置的稳定性和安全性，增强了升降旋转物料桶的可操作性。此外，本申请还具有结构较为简单，制造成本低，使用方便的优点。

如图2和图3所示，该升降旋转操作平台包括支撑架5、在升降机构作用下可升降的升降台6、连接在升降台6上的旋转部件。其中，旋转部件包括由旋转电机7驱动的旋转轴8和连接在旋转轴8上的用于固定物料桶1的料桶固定架9。升降机构包括一对分别架设在支撑架5上端和下端并通过链条10配合的链轮11；升降台6连接在链轮11一侧的链条10上，随着链轮11的旋转而升降。链条10一端连接在升降台6上端，另一端连接在升降台6下端，即链条10与升降台6共同组成一个闭环。支撑架5上设有用于升降台6升降的滑轨13，使得升降台6的升降更稳定。本实施例提供的物料桶自动翻转装置在使用时先将物料桶1固定在料桶固定架9上，链轮11旋转，带动升降台6沿滑轨上升至适当高度后停止运动并自锁定位；旋转轴8在旋转电机7作用下旋转，带动料桶固定架9及料桶翻转，完成卸料。

图2 升降旋转平台侧视图

图3 升降旋转平台三维视图

支撑架5上设有控制面板（未示出）；控制面板上设有用于控制升降台上升的上升按钮、用于控制升降台下降的下降按钮、用于控制旋转轴逆时针旋转的左旋按钮和用于控制旋转轴顺时针旋转的右旋按钮。使用时，先将物料桶1固定在料桶固定架9上，按住上升按钮使得升降台6上升；当升降台6上升至适当位置时松开上升按钮，升降台6停止上升并自锁定位；按下左旋/右旋按钮，旋转轴8带动物料桶1逆时针/顺时针旋转180°后松开左旋/右旋按钮，物料桶1停止旋转，口朝下进行卸料；卸料完成后，按下右旋/左旋按钮，旋转轴8反向旋转带动物料桶1顺时针/逆时针旋转180°，物料桶1口朝上后，按住下降按钮，升降台6下降至物料桶1落地，松开下降按钮，卸下物料桶1，完成物料桶翻转卸料。

3 结束语

升降台可带动旋转部件及旋转部件上的物料桶进行升降操作，去除了人为搬运物料桶的繁琐操作流程，旋转部件在旋转电机驱动下的匀速旋转，使物料桶能稳定的旋转，避免了料桶在平衡点后旋转速度不可控造成的料桶损伤和人员受伤，降低整个操作的危险性，提高装置的稳定性。整个装置与地面固定，在执行升降或旋转操作时，减少不必要的晃动和颤动，保证装置的平稳运行，提高了该操作流程的安全性。

[1]濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].高等教育出版社,2013.

[2]张定华.工程力学[M].高等教育出版社,2000.