工业机器人的伴侣倍速链

链条，相信大家都知道链条，我们生活中很多地方用到了链条，像我们的自行车

链条按不同的用途和功能区分为传动链、输送链、曳引链和专用特种链四种

那我们经常听说的倍数链就是属于输送链中的，大部分都是时候都称为倍数链输送机，主要用于流水线生产时的输送，原理就是链条里面有增速功能，通过阻挡或停止于相应的操作位置;或通过相应指令来完成积放动作及移动、转位、专线等功能。

在机场里面，我们托运行李的时候，行李放在输送机上，行李就可以到达指定位置，就是这样的技术。

倍速链流水线用于装配加工生产过程中的物料承载和输送，其结构为倍速链条的增速原理，使工装板快速运行，通过阻挡器控制物料的停止，工人对该工位进行生产加工，与倍速链配套的顶升平移机能完成物料的垂直运行。链条以低度运行，而工装板可获得倍速于链条的移动速度，保证高的输送效率，使链条工作平稳、噪音小、磨损小、寿命长。

倍数链结构图

1-外链板；2-套筒；3-销轴；4-内链板；5-滚子；6-滚轮组成部分

从图中可以看到倍数链是由内链板、套筒、滚子、滚轮、外链板和销轴六种零件组成，

通常情况下，滚子、滚轮是工程塑料材料注塑而成的，只有在载重情况下会施工钢制材料，其余零件都为钢制材料。

倍速链的结构与普通双距滚子链的结构类似，其中：

①销轴与外链板：销轴与外链板采用过盈配合，构成链节框架。

②销轴与内链板：销轴与内链板均为间隙配合，以使链条能够弯曲。

③销轴与套筒：销轴与套筒一般有两种连接方式，如下图所示。其中一种为套筒插入内链板并与内链板过盈配合，如图(a)所示；另一种为套筒不插入内链板，直接将套筒空套在销轴上，如图(b)所示。两种情况下套筒与销轴之间都为间隙配合。

(a)套筒插入内链板并与其过盈配合；(b)套筒不插入内链板

④套筒与滚轮：套筒与滚轮之间是间隙配合，它们之间可以发生相对转动。

⑤滚轮与滚子：滚轮与滚子之间是间隙配合，它们之间可以发生发生相对转动，以减少他们工作时相互之间的磨损，这对于连续长距离的输送非常重要。

(3)连接链节：为了组成一个封闭的环形结构，倍速链与其他滚子链一样也需要一个连接件，称为连接链节，连接链节将链条两端连接后，还必须装入止锁件，防止连接链节脱落。下图所示为常用的两种止锁件结构，其中下图(a)为开口销，将开口销插入销孔后向外侧弯曲即可；下图(b)为弹性锁片，将其插入两个销轴上即可。

倍速链的工作原理

(1)各零件的作用

在倍速链结构图中，各零件的作用分别为：

①滚轮

倍速链在使用时直接通过滚子放置在链条下方的导轨支撑面上，滚子与支撑面直接接触，滚轮的下方是悬空的，而滚轮的上方则直接放置装载工件的工装板，因此滚轮是直接的承载部件，既要承受工装板的重量，还要承受工装板上被输送工件的重量。下图（a）所示为倍速链在输送物料时的工作情况，下图(b)为局部放大图。

②滚子：滚子是直接的承载部件，既要承受通过滚轮传递而来的工装板的重量及工装板上被输送工件的重量，又要在导轨上滚动前进，同时链条的驱动是通过驱动部位链轮的轮齿直接与滚子啮合来进行的。

③内外链板、销轴：内外链板及销轴是链条的连接件，使单个的滚子滚轮串联成链条。

④套筒：套筒作为减小销轴与滚轮之间的摩擦，保护销轴。

(2)倍速链的增速原理

倍速链之所以被称为倍速链、差速链、差动链，就是因为它具有特殊的增速效果，也就是放置在链条上方的工装板（包括工装板上放置的被输送工件）的移动速度大于链条本身的前进速度。这一效果是由于倍速链的特殊结构产生的，下面对产生上述增速效果的原因进行简单的分析计算。

如果取链条中的一对滚子滚轮为对象，分析器运动特征，其运动简图如图所示。

图6 倍速链增速效果原理示意图

所示的模型中，加速滚子滚轮机构在以下条件下运动：

①滚子在导轨上滚动，而且滚子与导轨之间的运动为纯滚动；

②滚子与滚轮之间没有相对运动；

③工装板（上面放置工件）与滚轮之间没有相对运动。

设链条的前进速度为v0，工装板（工件）的前进速度为v，滚子的直径为d，滚轮的直径为D。

根据上述假设，由于滚子、滚轮之间没有相对运动，在滚子、滚轮滚动的瞬间可以将它们看做是刚性连接在一起的，两者瞬间的滚动可以看作是以滚子与导轨接触点P点为转动中心的转动。

假设滚子及滚轮上述瞬时转动的角度为w，因此滚子几何中心的切线速度就是链条的前进速度v0，而滚轮上方定点的切线速度就是工装板（工件）的前进速度v，因而有

v0=wd/2 (公式1)

v=w（d/2+D/2） (公式2)

根据式1、式2可以得出v=（1+D/d）v0 (公式3)

其中，d——滚子直径；

D——滚轮直径；

w——滚子及滚轮的瞬时转动角速度；

v0——滚子几何中心的切线速度（链条的前进速度）；

v——滚轮上方顶点的切线速度（工装板或工件的前进速度）。

分析：对公式3进行分析可以发现，由于滚轮直径D可以成倍地大于滚子直径d，因此工装板（工件）的前进速度v可以使链条前进v0速度的若干倍，这就是倍速链的增速效果原理，增大滚轮滚子的直径比D/d就可以提高倍速链的增速效果。

增速效果是倍速链的一个重要技术指标，质量差的链条由于设计与制造精度较差，其增速效果将会很差。由于增速效果与滚子、滚轮的直径直接相关，根据公式3可知，只要增大滚轮滚子的直径比D/d就可以提高倍速链的增速效果，而要增大滚轮的直径受到链条节距的限制，而减小滚子的直径也一定受到链条结构的限制，所以倍速链的增速幅度是有一定限制的，通常的增速效果为v=（2~3）v0，常用的规格为2.5倍速输送链和3倍速输送链。

工装板 工装板是自动化生产线不可或缺的工装，工程上也泛称为治具，工装板是根据被输送物的尺寸形状专门定制设计的。 工装板材质：PVC、碳钢、不锈钢、电木、尼龙等等，可以根据设计需求选材，但一定要保证工装板的承载强度，一般选用PVC材质，我使用过的最大承载是1000x1000x30mm的PVC可以承载150kg的产品。

工装板结构：分为导轮（可不装）、工装板主体、夹具组成，其中夹具需要根据产品的不同要求进行设计。 如果工装板上承载的是电气类的产品，需要插电，工装板上还需要安装导电轮、集电器、碳刷等，满足工装板导电的需求，工装板配合滑触线的供电使工装板上的插座带电，用来检测产品。 工装板宽度比铝型材之间的间隙为5mm左右，以保证工装板运行平滑。

阻挡器 阻挡器是起到控制工装板放行的作用，其形式分为立式阻挡器和卧式阻挡器，根据生产物料的重量进行选型，分为不同载荷。

顶升平移 顶升平移可将垂直于本线体的工装板流入本线体，也可将本线体的工装板流出，结构有链条式、皮带式等，由电机驱动，气缸将设备顶起。气缸选型的时候考虑气缸的输出力大小，根据工装板+物料的自重来选型。

回板机 倍速链有双层倍速链和单层倍速链，单层倍速链一般为环形，首尾相连，双层倍速链上层用来生产，下层跑空板，而回板机实现了上下层之间的轮转。一般回班机由：动力部分和顶升部分组成，动力部分有：驱动链条或皮带、电机、机架，顶升部分有：顶升气缸、直线导轨滑块、机架、配重（根据负载大小决定）顶升链轮、链条、护罩等等。

T=G/1000M·{(W1+M)*L1·f1+W2·L2·f2+(W2+M)*L2·f3+1.1M(L1+L2)·f1} T: 作用于链条上的最大张力(KN)

L1: 传送部的长度(m)

L2: 滞留部的长度(m)

W1: 含传送部托盘的传送物重量(kg/m)

W2: 含滞留部托盘的传送物重量(kg/m)

M: 链条重量(kg/m)

f1: 有滞留时传送物与链条间的摩擦系数

f2: 链条与滑轨的摩擦系数

f3: 有滞留时链条与滑轨间的摩擦系数

G: 重力加速度=9.80665(m/s2)

KW:所需动力(KW)

V:链条速度(m/min)

n:传动效率(75%)

F1:作用在单根链条的最大张力(KN)

以洗衣机总装线为例子，根据以上公式列在Excel表格上

来源：聚舟科技锅巴哥