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全自动高速插引机的设计与实现
【摘 要】鉴于传统插引方法的低效以及现在市面上的插引机在工作过程中，不能对插饼进行计数而采用手工计数、噪声大、产生高温后不能实时报警以及系统卡引不能及时监控停机等问题而发明一种具有温度监控、可视化精确计数、防卡引、低噪声的全自动鞭炮插引机。改变以往插引手动或脚踏的状态，大大的提高生产效率，降低人工成本，满足安全、高效的生产要求。
【关键词】插引机；单片机；鞭炮
传统的插引方法是采用手工方法，将鞭炮引线一根一根地插入鞭炮饼盘中的一个个鞭炮筒子里，一饼盘鞭炮中一般有几百个或上千个鞭炮筒子， 采用手工方法将鞭炮引线插入鞭炮筒子中，费时费力，工作效率又低。另外，目前的鞭炮插引设备常出现积引现象，过引轮较小，而造成折断，无法进行下一步插引工序，饼盘工作台为固定式，故插引操作过程中移动饼盘吃力，劳动强度大，同时饼盘与导引滑板难以对齐，工作效率低，插引准确性与可靠性差。
1、全自动高速插引机系统组成及原理分析
全自动高速插引机由机架、导引板、导引辊、导孔板、压引辊、压引板、导引槽、鞭炮饼盘台、同步齿轮、齿轮传动装置、控制器等构成。其中机头可以上下调整，左右水平调整，用来对准饼盘，使切好的引线落入鞭炮中。
导引板上开有小孔，可允许多根引线通过，配合导引辊，通过引线时，引线不易断开。引线通过导孔板的时候，固定其位置，由压引辊确定角度，得到需要的引线长度，带刀片的切割臂通过来回运动切断引线，得到的引线再经由导引槽，压引板防止引线飞出，落入饼盘下的鞭炮中。鞭炮饼盘台由两个电机组成，一个电机控制饼盘送料距离，送料板通过进给位移S到达指定位置，对准导引槽。误差小。一个电机控制饼盘旋转120°，旋转3次，完成一次工作循环。
图1 全自动高速插引机系统构成图
2、机械设计
（1）切引机机构设计
切引机构由送引、切引、落引、动力、传感器这六部分组成。
开启电源，切引电机运转，通过带传动把力传递给传动轴，传动轴匀速转动时，间歇送进机构作用，带动棘轮运动，棘轮转动8分之一圈，棘轮转动的同时压引辊转动，通过同步齿轮带动导引辊运转，拉扯引线向下运动，得到需要的引线长度。压引辊运动完成后，传动轴上的切引凸轮顶住切割臂上的滑轮，切割臂做来回摆动运动，切割完成，切割臂复位。切割好的引线落入导引槽中，同时传动轴上的落引凸轮顶住压引板的滑轮，做杠杆运动，压引板向下，向内运动，确保引线落入鞭炮中，不飞出，落引完成后，压引板复位。届时完成一次工作循环。
其中，同步齿轮的作用是为了确保引线在机器运转过程中，不弯曲，残留于机器内。蝶形螺母的作用是为了调整压引辊与导引辊之前的距离。传感器的作用有切引计数、与平移机构，旋转机构同步、切引定位。
（2）旋转机构设计
旋转机构由动力、旋转、传感器三部分组成。动力为57旋转步进电机。旋转平台鞭炮饼盘台，传感器为金属接近开关。
旋转机构工作流程：把平行六边形的炮饼置于工作台上，盖上饼盘。切引机构完成完成一个平行四边形后，切引机构传感器，传递信息给单片机，单片机控制旋转电机旋转120°，开始下一个平行四边形的工作，旋转三次后，完成一个炮饼。其中，旋转电机的旋转时间和角度都由单片机控制。传感器的作用有旋转技术、与切引机构、平移机构同步、旋转定位。
（3）平移机构设计
图4 平移机构构成
平移机构由动力、进给、传感器三部分组成。其中动力为57丝杆电机。进给机构由联轴器、送料板构成。传感器为金属接近开关。
平移机构工作流程：通电后，丝杆电机运转，带动送料板水平移动，到达切引机构中的导引槽下。切引机构完成一次工作，切引传感器传递一次信息给单片机，单片机控制丝杆电机带动送料板水平移动一定距离，开始下一次工作。旋转机构旋转一次，旋转传感器传递一次信息给单片机，单片机控制丝杆电机回退至导引槽下，重复切引与回退。当旋转电机旋转三次后，旋转传感器传递一次信息给平移机构，送料板复位至工人面前。
其中，联轴器的作用是，把丝杆电机与送料板连接起来进行水平位移。传感器的作用有防止水平位移时，送料板超出丝杆电机运转范围，造成电机烧坏。
3、系统电控组成
插引机控制由电源、控制板、驱动板、LCD显示屏、传感器等构成，能设置插引机的工作状态，准确快速的驱动电机进行切引、导引、插引工作，能显示温度、时间、插饼数量等信息。
图5 系统电控框图
全自动高速插引机相比现有插引机的切引、饼盘平移动作分步分时停顿进行，而采用切引电机在一个切引周期不停顿，平移电机的动作通过切引传感器来协调，具有运行速度快，工作效率高的特点，系统还具有温度监控、实时报警、可视化精确计数等特点，可有效避免因为高温引起的安全事故，同时运行更加平稳，噪声更低。
参考文献：
[1]朱立华.YZS5120型全自动高速插齿机的研制【J】.机械制造与自动化.1994-2013
[2]许宏武.鞭炮自动化生产线的安全措施【J】.火工品.2006年第6期
[3]任振锁.基于ARM的鞭炮自动装药系统的研究与设计【J】
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