張西順 童心 李彩霞 孫玉鳳

【摘要】針對目前農(nóng)村室內(nèi)裝修依然依靠人工作業(yè)的現(xiàn)狀，自行設(shè)計了一種多功能農(nóng)用小型上料機(jī)。該上料機(jī)主要由伺服電機(jī)、運動系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和監(jiān)測裝置等組成，可根據(jù)工人的需要，實現(xiàn)工作平臺的上升和下降、支撐平板的伸展和收縮、上料機(jī)的整體移動和固定、根據(jù)程序設(shè)置完成自主上料。該機(jī)械平穩(wěn)性好，安全性高，操作方便，工作效率高，制造成本低，具有較好的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】上料機(jī);自主上料;自動控制

Abstract：With the circumstance that the interior decoration still mostly depends on the manual work，I design the multi-function agricultural feeding machine.It consists of the servo units，movement system，transportation system，hydraulic system，control system and the monitoring system.With the combination of all the systems，it can go up and down，extend and contract，move freely，feed material according to the procedure to meet all kinds of the requirement.I believe it will have a bright practical value future because of the advantages such as good stability，high safety level，convenient handling，high work efficiency and the low production price.

Keywords：feeder;automatic feeding;automatic control

引言

在裝修行業(yè)中，對墻壁的上膩工作量大約占整個裝修工作量的50%，整個上膩過程全靠手工完成。特別是對內(nèi)墻進(jìn)行上膩過程中，依靠腳手架作為支撐平臺，在上料過程中需要多人相互配合，純?nèi)肆ι狭希M工費力，很不方便。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對生活要求越來越高，房屋更新建設(shè)頻度也隨之提高，勞動力的費用在加工作業(yè)成本中所占的比例也越來越高。節(jié)省人力，提高工作效率，成了農(nóng)村小型建筑工程隊迫切需要解決的實際問題[1]。

針對上述情況，本文設(shè)計了一款多功能農(nóng)用小型上料機(jī)，可根據(jù)裝修工人的需要，實現(xiàn)工作平臺的上升和下降，支撐平板的伸展和收縮，上料機(jī)的整體移動和固定，根據(jù)程序完全自動化上料。該機(jī)械平穩(wěn)性好，安全性高，操作方便，工作效率高，制造成本低，具有重要的現(xiàn)實意義和較好的應(yīng)用前景。

1.總體設(shè)計方案

本機(jī)器主要主要有伺服電機(jī)、運動系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和檢測裝置等組成。各個系統(tǒng)相互配合能夠?qū)崿F(xiàn)上料機(jī)整體運動、腳支固定、工作平臺上升下降、自動上料以及支撐板的伸縮。能夠滿足工人在裝修時的基本作業(yè)，整體效果圖如圖1所示。

1.1 伺服電機(jī)

該伺服電機(jī)采用松下數(shù)全數(shù)字式交流伺服電機(jī)，它作為目前較為成熟的伺服電機(jī)能夠較好地滿足上料機(jī)在可編程邏輯控制器（PLC）的控制下完成上料。完全實現(xiàn)上料部分的自動化作業(yè)，能夠較大程度的提高工人的工作效率，并且可以實現(xiàn)目前室內(nèi)環(huán)境下的正常工作。

圖1 多功能農(nóng)用小型上料機(jī)整體示意圖

注：1.支腿;2.輪系部分;3.上料輸送系統(tǒng);4.配電箱;5.電機(jī);6.進(jìn)料箱;7.工具箱;8.觸摸屏控制板;9.儲料箱;10.千斤頂;11.工作平臺。

1.2 運動系統(tǒng)

上料機(jī)的運動系統(tǒng)主要包括上料機(jī)整體的運動，作為整個機(jī)械的行走運動機(jī)構(gòu)，承載著上料機(jī)在工作以及不工作時的運動作業(yè)。在上料機(jī)不工作時，可以將運動系統(tǒng)處于無約束狀態(tài)下可以人工自由移動，能夠靈活的對整個上料機(jī)進(jìn)行放置或者移動，可以方便工作人員將它放置于任何地方。

上料機(jī)工作時運動部分主要有驅(qū)動電機(jī)、輪系部分、信號轉(zhuǎn)換器等部分構(gòu)成，在上料機(jī)需要移動位置時直接利用電信號控制輪系移動，并且可以根據(jù)輪子的運動圈速來控制移動的距離，滿足在不同位置工作，作業(yè)人員可以再作業(yè)平臺上直接操作位置移動[2]。

1.3 輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)主要包括進(jìn)料倉、輸送裝置、儲料倉，其中輸送裝置包括伺服電機(jī)、螺桿等機(jī)構(gòu)。在工作人員進(jìn)行作業(yè)之前先將攪拌好的膩子放入進(jìn)料倉，作業(yè)過程中PLC根據(jù)儲料倉的檢測信號，控制輸送裝置工作，將進(jìn)料倉的膩子自主輸送到儲料倉中，實現(xiàn)整個過程中的自動化作業(yè)，可以在作業(yè)過程中源源不斷的供料。以此來減少工人在工作過程中復(fù)雜化、高強(qiáng)度的勞動過程。

圖2 輸送系統(tǒng)示意圖

1.4 液壓系統(tǒng)

為了避免上料機(jī)單一性功能帶來的利用率低的弊端，在其上料的基礎(chǔ)上增加了由液壓系統(tǒng)組成的方便工人作業(yè)的操作平臺和固定作業(yè)時上料機(jī)的腳支部分。其操作平臺采用目前較為成熟的液壓缸作為控制平臺上升的動力元件，它可以在人工控制下，根據(jù)需要將升降平臺上升到所需高度的位置，具有高效、方便的特點。液壓式升降平臺突破了傳統(tǒng)腳手架需要不斷上下平臺調(diào)整高度所帶來的不便，節(jié)約了大量的勞動時間，提高工作效率[3]。

腳支系統(tǒng)也采用液壓系統(tǒng)來控制腳支的伸縮，以滿足在工作過程中對上料機(jī)的固定以及運動的操作。借助于液壓系統(tǒng)可以直接在平臺上操作控制面板來完成對上料機(jī)的運動和固定，具有方便、快捷的特點，滿足了上料機(jī)固定作業(yè)時的安全性。

1.5 控制系統(tǒng)

上料機(jī)在上料過程中為了減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，該機(jī)采用先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)，可以根據(jù)設(shè)定的參數(shù)直接在作業(yè)過程中完成對膩子的上料。其控制系統(tǒng)采用的是西門子公司的可編程邏輯控制器（PLC），它具有產(chǎn)品性能好、應(yīng)用廣泛、適應(yīng)能力強(qiáng)、容易操作以及較高的可靠性等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、精確地工作。

圖3 控制系統(tǒng)流程圖

1.6 檢測裝置

為了精確地控制各部分的操作，在各個部位安裝不同的信號檢測裝置，依靠每個部位工作方式的不同，將各類傳感器安裝在恰當(dāng)?shù)奈恢脵z測出各部分不同時段的的信號，傳輸?shù)娇刂平K端或者顯示屏上，根據(jù)需要進(jìn)一步控制機(jī)械的作業(yè)。例如上料檢測，上料機(jī)在對膩子上料過程中會時刻檢測進(jìn)料倉和儲料倉中膩子的容積，將信號傳輸?shù)娇刂平K端中。信號會和設(shè)定參數(shù)進(jìn)行對比，若儲料倉的檢測值小于設(shè)定值，PLC會自動控制輸送系統(tǒng)將進(jìn)料倉中的膩子輸送到儲料倉;若進(jìn)料倉的檢測值低于設(shè)定值，控制終端會發(fā)出報警裝置，提醒工作往進(jìn)料倉添加膩子。通過檢測裝置和控制系統(tǒng)的相互結(jié)合，實現(xiàn)整個工作的自動化和精確化作業(yè)[4]。

2.工作原理及產(chǎn)品特點

2.1 工作原理

多功能農(nóng)用小型上料機(jī)利用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，可以自主識別儲料箱中膩子的容量，通過可編程邏輯控制器（PLC）自主完成上料，能夠源源不斷地滿足工人用料的需求。在設(shè)計過程中采用人機(jī)交互原則，可以通過人工控制實現(xiàn)整體平移、平臺上升、支撐板伸展等一系列操作，滿足工人作業(yè)時的各種需要，極大地提高了工作效率[5]。

2.2 產(chǎn)品特點

1）利用先進(jìn)的可編程邏輯控制器（PLC）作為控制部分地核心，可實現(xiàn)上料過程的完全自主化作業(yè)。2）操作人員可以在操作平臺對整個機(jī)械的運動、上料、升降等進(jìn)行操作，提高了工作效率。3）操作系統(tǒng)直接運用觸摸式輸入模塊，對作業(yè)人員的文化水平要求較低。4）上料機(jī)還可以橫向伸縮支撐板，對房頂進(jìn)行裝修時可以躺著作業(yè)，減少了工作人員的疲勞強(qiáng)度。5）上料機(jī)屬于中小型機(jī)械設(shè)備適用于大中小型房屋的室內(nèi)裝修。

3.總結(jié)

多功能農(nóng)用小型上料機(jī)將控制系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合，滿足該機(jī)械在裝修過程中的半自動化作業(yè)，能夠在控制系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)對儲料箱內(nèi)膩子容量的檢測，并根據(jù)設(shè)定的儲量自動完成上料;同時能夠?qū)崿F(xiàn)平臺升降、整車移動與固定。本文設(shè)計的多功能農(nóng)用小型上料機(jī)成本低、體積小、性價比高、節(jié)省人力、性能完善、安全可靠、操作簡便，適用于農(nóng)村小型建筑隊使用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李艾民，陳飛，王磊磊.新型上料機(jī)升降裝置的設(shè)計[J].重運輸械，2009（11）：26-28.

[2]謝逸泉.一套自動上料機(jī)構(gòu)[J].現(xiàn)代機(jī)械，2001（02）：24-25

[3]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：195-199.

[4]王小愛，寧煜.農(nóng)村小型上料機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012（02）：53-55.

[5]陳立周主編.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計方法[M].冶金工業(yè)出版社，2005：335-339.

作者簡介：張西順（1990—），男，山東菏澤人，大學(xué)本科。