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        摩托車包裝箱堆垛系統(tǒng)的分析與設(shè)計

        2014-06-06 16:56:56張渭濤
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年18期
        關(guān)鍵詞:程序控制堆垛機(jī)械手

        摘 要:文章通過實(shí)例探討了摩托車包裝箱堆垛問題的解決方案,并做了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計描述。這個方案已在江門豪爵摩托車有限公司應(yīng)用,取得較為滿意的效果。希望通過對這套方案的分析與探討,能對同類產(chǎn)品的設(shè)計起到參考作用。

        關(guān)鍵詞:堆垛;機(jī)械手;程序控制;編碼系統(tǒng)

        引言

        在摩托車生產(chǎn)過程中,由于包裝箱體積較大也較重,搬運(yùn)和儲存問題尤為突出。通常摩托車成品用紙箱包裝,包裝箱最重可達(dá)150kg。在產(chǎn)品存放期間,由于堆垛方式不正確,導(dǎo)致產(chǎn)品被壓壞或使包裝箱變形的情況時有發(fā)生。為此,針對產(chǎn)品特點(diǎn),制定了三種不同的堆垛方式,如圖1所示。(注:文章實(shí)例為江門豪爵摩托車有限公司的產(chǎn)品)

        1 堆垛系統(tǒng)的方案制定

        當(dāng)產(chǎn)品打包下線后,需要用機(jī)械手將包裝箱從裝配線上搬到“底托”上,并按圖1中的其中一種方式堆垛?!暗淄小鄙隙褲M后,用叉車運(yùn)到庫房。

        2 機(jī)械手的布局與設(shè)計

        2.1 機(jī)架

        由7根立柱和一個平臺構(gòu)成。平臺高度要滿足夾臂在堆三層時有足夠的上升空間,平臺長和寬要能使旋轉(zhuǎn)平臺有一定的轉(zhuǎn)動空間。立柱布局,一面三個,另一面四個。分別滿足叉車進(jìn)出和線體的沿伸。為使機(jī)架在設(shè)備運(yùn)行時保持穩(wěn)固,立柱上均設(shè)計有斜梁。平臺周邊裝有防護(hù)欄確保維修人員的安全。

        2.2 平移小車

        平移小車沿導(dǎo)軌在平臺上左右移動,它承載著夾臂和包裝箱的全部重量。小車的移動靠電機(jī)和同步帶的牽引。為防止小車脫軌,小車底部有防翻機(jī)構(gòu),導(dǎo)軌端部設(shè)有限位裝置,防止小車過沖。

        2.3 夾臂部分

        夾臂部分結(jié)構(gòu)如圖3所示。這部分是整個系統(tǒng)的核心部分,它有四個動作,分別敘述如下:

        (1)升降運(yùn)動。小車上的減速電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動,齒輪帶動齒條及導(dǎo)桿上下移動,導(dǎo)桿兩側(cè)裝有直線滑軌為其導(dǎo)向。減速機(jī)選用蝸輪蝸桿型式,具有自鎖功能,它能保證在斷電時產(chǎn)品不致掉落。

        (2)開合動作。如圖3所示,兩只夾臂開合由一支氣缸完成。由于包裝箱是紙箱,不能夾得太緊,主要重量還是靠下面的鉤板承受。因包裝箱是停在兩夾臂的中心位置,要求兩個夾臂必須同步移動。實(shí)現(xiàn)這個動作采用同步機(jī)構(gòu)。

        (3)包裝箱翻轉(zhuǎn)動作。包裝箱在滾筒線上是豎立狀態(tài),如果堆垛時需要平放,則必須繞水平軸線翻轉(zhuǎn)90°。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如圖4所示。動作過程如下:氣缸推動齒條,齒條推動齒輪轉(zhuǎn)動,齒輪與夾板固連。夾板和包裝箱一起轉(zhuǎn)動。為防止包裝箱轉(zhuǎn)過90°后掉落,夾板一側(cè)有鉤板鉤住箱子。

        (4)向兩側(cè)平移到“旋轉(zhuǎn)平臺”上部。如圖2所示,夾臂隨小車一起移動,每次移動的距離不同。對于每一種產(chǎn)品、每一種堆垛方式、每一個堆垛步驟,夾臂所停位置必須準(zhǔn)確,這些在控制程序中已經(jīng)設(shè)定好了。通過編碼器系統(tǒng)確定小車移動的距離。一般情況下能把位置精度控制在1~2mm范圍內(nèi)。3 旋轉(zhuǎn)平臺的設(shè)計

        3.1 旋轉(zhuǎn)平臺左右各一個,交替使用

        其結(jié)構(gòu)如圖5所示。上面為正方形,用于放置“底托”,四個角有限位塊,以保證“底托”能準(zhǔn)確定位。下面是轉(zhuǎn)軸、摩擦輪和驅(qū)動機(jī)構(gòu)等。

        設(shè)計過程中,考慮平臺上堆滿包裝箱時,平臺很重、慣性很大、起動困難、停止時有很大沖擊力導(dǎo)致剎車?yán)щy。這種沖擊常會把傳動機(jī)構(gòu)零件損壞。這是一個難度較大的技術(shù)問題。問題1,轉(zhuǎn)盤驅(qū)動該采取何種方式呢?過去轉(zhuǎn)盤常用鏈條、齒輪和同步帶等傳動,鏈條和同步帶常會斷裂,齒輪也容易斷齒。通過分析比較,選擇了摩擦輪傳動方式。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

        3.2 平臺下面是一個圓盤,周邊與摩擦輪接觸

        摩擦輪用聚氨酯材料制作,有一定硬度和耐磨性。摩擦輪直接裝在減速機(jī)輸出軸上。為了保證摩擦輪對圓盤有足夠的正壓力,減速機(jī)裝在可以擺動的架子上,用彈簧提供拉力,使摩擦輪壓緊圓盤。同時,在轉(zhuǎn)盤基座上設(shè)置了限位裝置以細(xì)調(diào)轉(zhuǎn)角,安裝油壓緩沖器以吸收能量。

        這種傳動方式,很好的解決了轉(zhuǎn)盤的沖擊問題,使設(shè)備能平穩(wěn)的起停,安全可靠,且無噪聲。

        4 滾筒線

        4.1 由于機(jī)械手每次都會停在這段滾筒線中心位置,要求不管箱子大小如何變化,必須在X和Y兩個方向居中,如圖6所示。在Y方向只要在線體兩邊增加導(dǎo)向,迫使箱子移動到線體中間即可。在X方向定位頗有難度。問題2:如何使長度不同的箱子,中心(1/2長度處)始終與夾臂中心對齊。

        如果在線體末端裝阻擋顯然不行,因?yàn)樽钃跗鞯奈恢帽仨氹S箱子長度變化而改變,操作很不方便。為此,設(shè)計了一套計長裝置,如圖6所示。該裝置能自動測量箱子長度,并能控制箱子中心到達(dá)夾臂中心點(diǎn)時立刻停止。

        4.2 計長裝置的工作原理如下

        (1)如圖6所示,包裝箱從線體左端進(jìn)入,在線體入口處安裝1號光電開關(guān),在夾臂中心位置安裝2號光電開關(guān)。兩套光電開關(guān)和線體減速機(jī)上安裝的編碼器等組成一個測量系統(tǒng)。(2)當(dāng)箱子通過1號光電時,箱子頭、尾各取一個信號。通過這兩個信號的時間點(diǎn)就能計算出箱子長度,這個數(shù)據(jù)被暫存。(3)當(dāng)箱子前端通過2號光電時,又記下第三個時間點(diǎn),從此點(diǎn)開始,只要再往前走箱子長度的一半線體就停止。(4)在箱子通過2號光電開關(guān)之前,系統(tǒng)已把箱子長度換算成減速機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)。

        4.3 這里敘述一下編碼器計數(shù)原理

        在這段線體的減速機(jī)軸端裝有一圓盤形感應(yīng)片,圓盤外圈有二十個均勻分布的鋸齒缺口,圓盤轉(zhuǎn)動時,每轉(zhuǎn)過一個齒,U型光電感應(yīng)器就會發(fā)生一個脈沖。每個脈沖對應(yīng)線體上包裝箱走過的一段距離。圓盤上鋸齒越密,即圓周被等分得越細(xì),計長精度就越高。因此,通過光盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)及齒數(shù)就能計算出箱子在線體上走過的距離。反之,知道箱子需要移動的距離,也就能計算出圓盤要轉(zhuǎn)的圈數(shù)和齒數(shù)。這一系統(tǒng)可精確地控制箱子位置,很好地滿足了對箱子的定位要求。

        4.4 滾筒線第三個功能,把箱子頂起

        5 結(jié)束語

        分析這套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,除了普通的結(jié)構(gòu)和傳動方式以外,它的突出特點(diǎn)是巧妙地利用了轉(zhuǎn)盤摩擦傳動和數(shù)碼計長技術(shù),能很好地適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格的頻繁變化,具有一定的先進(jìn)性和實(shí)用性。從實(shí)際運(yùn)用的情況看,這套堆垛系統(tǒng)圓滿地解決了摩托車包裝箱的堆垛問題。不僅堆垛速度可與流水線同步,而且還能連續(xù)作業(yè)。通過兩年的應(yīng)用,已經(jīng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。過去,堆垛工序需要四個強(qiáng)壯勞力,現(xiàn)在無需人工操作,全部實(shí)現(xiàn)了自動化。不僅節(jié)約了勞動成本,降低了勞動強(qiáng)度,也提高了該企業(yè)自動化的整體水平。希望通過長期使用,不斷改進(jìn),使這套技術(shù)日臻完善。也希望這套技術(shù)能對其它產(chǎn)品堆垛問題的解決有所裨益。

        作者簡介:張渭濤(1958,2-),男,漢族,原籍:陜西省寶雞縣,本科,工程師,現(xiàn)從事自動化設(shè)備的開發(fā)與設(shè)計工作。

        摘 要:文章通過實(shí)例探討了摩托車包裝箱堆垛問題的解決方案,并做了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計描述。這個方案已在江門豪爵摩托車有限公司應(yīng)用,取得較為滿意的效果。希望通過對這套方案的分析與探討,能對同類產(chǎn)品的設(shè)計起到參考作用。

        關(guān)鍵詞:堆垛;機(jī)械手;程序控制;編碼系統(tǒng)

        引言

        在摩托車生產(chǎn)過程中,由于包裝箱體積較大也較重,搬運(yùn)和儲存問題尤為突出。通常摩托車成品用紙箱包裝,包裝箱最重可達(dá)150kg。在產(chǎn)品存放期間,由于堆垛方式不正確,導(dǎo)致產(chǎn)品被壓壞或使包裝箱變形的情況時有發(fā)生。為此,針對產(chǎn)品特點(diǎn),制定了三種不同的堆垛方式,如圖1所示。(注:文章實(shí)例為江門豪爵摩托車有限公司的產(chǎn)品)

        1 堆垛系統(tǒng)的方案制定

        當(dāng)產(chǎn)品打包下線后,需要用機(jī)械手將包裝箱從裝配線上搬到“底托”上,并按圖1中的其中一種方式堆垛。“底托”上堆滿后,用叉車運(yùn)到庫房。

        2 機(jī)械手的布局與設(shè)計

        2.1 機(jī)架

        由7根立柱和一個平臺構(gòu)成。平臺高度要滿足夾臂在堆三層時有足夠的上升空間,平臺長和寬要能使旋轉(zhuǎn)平臺有一定的轉(zhuǎn)動空間。立柱布局,一面三個,另一面四個。分別滿足叉車進(jìn)出和線體的沿伸。為使機(jī)架在設(shè)備運(yùn)行時保持穩(wěn)固,立柱上均設(shè)計有斜梁。平臺周邊裝有防護(hù)欄確保維修人員的安全。

        2.2 平移小車

        平移小車沿導(dǎo)軌在平臺上左右移動,它承載著夾臂和包裝箱的全部重量。小車的移動靠電機(jī)和同步帶的牽引。為防止小車脫軌,小車底部有防翻機(jī)構(gòu),導(dǎo)軌端部設(shè)有限位裝置,防止小車過沖。

        2.3 夾臂部分

        夾臂部分結(jié)構(gòu)如圖3所示。這部分是整個系統(tǒng)的核心部分,它有四個動作,分別敘述如下:

        (1)升降運(yùn)動。小車上的減速電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動,齒輪帶動齒條及導(dǎo)桿上下移動,導(dǎo)桿兩側(cè)裝有直線滑軌為其導(dǎo)向。減速機(jī)選用蝸輪蝸桿型式,具有自鎖功能,它能保證在斷電時產(chǎn)品不致掉落。

        (2)開合動作。如圖3所示,兩只夾臂開合由一支氣缸完成。由于包裝箱是紙箱,不能夾得太緊,主要重量還是靠下面的鉤板承受。因包裝箱是停在兩夾臂的中心位置,要求兩個夾臂必須同步移動。實(shí)現(xiàn)這個動作采用同步機(jī)構(gòu)。

        (3)包裝箱翻轉(zhuǎn)動作。包裝箱在滾筒線上是豎立狀態(tài),如果堆垛時需要平放,則必須繞水平軸線翻轉(zhuǎn)90°。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如圖4所示。動作過程如下:氣缸推動齒條,齒條推動齒輪轉(zhuǎn)動,齒輪與夾板固連。夾板和包裝箱一起轉(zhuǎn)動。為防止包裝箱轉(zhuǎn)過90°后掉落,夾板一側(cè)有鉤板鉤住箱子。

        (4)向兩側(cè)平移到“旋轉(zhuǎn)平臺”上部。如圖2所示,夾臂隨小車一起移動,每次移動的距離不同。對于每一種產(chǎn)品、每一種堆垛方式、每一個堆垛步驟,夾臂所停位置必須準(zhǔn)確,這些在控制程序中已經(jīng)設(shè)定好了。通過編碼器系統(tǒng)確定小車移動的距離。一般情況下能把位置精度控制在1~2mm范圍內(nèi)。3 旋轉(zhuǎn)平臺的設(shè)計

        3.1 旋轉(zhuǎn)平臺左右各一個,交替使用

        其結(jié)構(gòu)如圖5所示。上面為正方形,用于放置“底托”,四個角有限位塊,以保證“底托”能準(zhǔn)確定位。下面是轉(zhuǎn)軸、摩擦輪和驅(qū)動機(jī)構(gòu)等。

        設(shè)計過程中,考慮平臺上堆滿包裝箱時,平臺很重、慣性很大、起動困難、停止時有很大沖擊力導(dǎo)致剎車?yán)щy。這種沖擊常會把傳動機(jī)構(gòu)零件損壞。這是一個難度較大的技術(shù)問題。問題1,轉(zhuǎn)盤驅(qū)動該采取何種方式呢?過去轉(zhuǎn)盤常用鏈條、齒輪和同步帶等傳動,鏈條和同步帶常會斷裂,齒輪也容易斷齒。通過分析比較,選擇了摩擦輪傳動方式。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

        3.2 平臺下面是一個圓盤,周邊與摩擦輪接觸

        摩擦輪用聚氨酯材料制作,有一定硬度和耐磨性。摩擦輪直接裝在減速機(jī)輸出軸上。為了保證摩擦輪對圓盤有足夠的正壓力,減速機(jī)裝在可以擺動的架子上,用彈簧提供拉力,使摩擦輪壓緊圓盤。同時,在轉(zhuǎn)盤基座上設(shè)置了限位裝置以細(xì)調(diào)轉(zhuǎn)角,安裝油壓緩沖器以吸收能量。

        這種傳動方式,很好的解決了轉(zhuǎn)盤的沖擊問題,使設(shè)備能平穩(wěn)的起停,安全可靠,且無噪聲。

        4 滾筒線

        4.1 由于機(jī)械手每次都會停在這段滾筒線中心位置,要求不管箱子大小如何變化,必須在X和Y兩個方向居中,如圖6所示。在Y方向只要在線體兩邊增加導(dǎo)向,迫使箱子移動到線體中間即可。在X方向定位頗有難度。問題2:如何使長度不同的箱子,中心(1/2長度處)始終與夾臂中心對齊。

        如果在線體末端裝阻擋顯然不行,因?yàn)樽钃跗鞯奈恢帽仨氹S箱子長度變化而改變,操作很不方便。為此,設(shè)計了一套計長裝置,如圖6所示。該裝置能自動測量箱子長度,并能控制箱子中心到達(dá)夾臂中心點(diǎn)時立刻停止。

        4.2 計長裝置的工作原理如下

        (1)如圖6所示,包裝箱從線體左端進(jìn)入,在線體入口處安裝1號光電開關(guān),在夾臂中心位置安裝2號光電開關(guān)。兩套光電開關(guān)和線體減速機(jī)上安裝的編碼器等組成一個測量系統(tǒng)。(2)當(dāng)箱子通過1號光電時,箱子頭、尾各取一個信號。通過這兩個信號的時間點(diǎn)就能計算出箱子長度,這個數(shù)據(jù)被暫存。(3)當(dāng)箱子前端通過2號光電時,又記下第三個時間點(diǎn),從此點(diǎn)開始,只要再往前走箱子長度的一半線體就停止。(4)在箱子通過2號光電開關(guān)之前,系統(tǒng)已把箱子長度換算成減速機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)。

        4.3 這里敘述一下編碼器計數(shù)原理

        在這段線體的減速機(jī)軸端裝有一圓盤形感應(yīng)片,圓盤外圈有二十個均勻分布的鋸齒缺口,圓盤轉(zhuǎn)動時,每轉(zhuǎn)過一個齒,U型光電感應(yīng)器就會發(fā)生一個脈沖。每個脈沖對應(yīng)線體上包裝箱走過的一段距離。圓盤上鋸齒越密,即圓周被等分得越細(xì),計長精度就越高。因此,通過光盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)及齒數(shù)就能計算出箱子在線體上走過的距離。反之,知道箱子需要移動的距離,也就能計算出圓盤要轉(zhuǎn)的圈數(shù)和齒數(shù)。這一系統(tǒng)可精確地控制箱子位置,很好地滿足了對箱子的定位要求。

        4.4 滾筒線第三個功能,把箱子頂起

        5 結(jié)束語

        分析這套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,除了普通的結(jié)構(gòu)和傳動方式以外,它的突出特點(diǎn)是巧妙地利用了轉(zhuǎn)盤摩擦傳動和數(shù)碼計長技術(shù),能很好地適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格的頻繁變化,具有一定的先進(jìn)性和實(shí)用性。從實(shí)際運(yùn)用的情況看,這套堆垛系統(tǒng)圓滿地解決了摩托車包裝箱的堆垛問題。不僅堆垛速度可與流水線同步,而且還能連續(xù)作業(yè)。通過兩年的應(yīng)用,已經(jīng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。過去,堆垛工序需要四個強(qiáng)壯勞力,現(xiàn)在無需人工操作,全部實(shí)現(xiàn)了自動化。不僅節(jié)約了勞動成本,降低了勞動強(qiáng)度,也提高了該企業(yè)自動化的整體水平。希望通過長期使用,不斷改進(jìn),使這套技術(shù)日臻完善。也希望這套技術(shù)能對其它產(chǎn)品堆垛問題的解決有所裨益。

        作者簡介:張渭濤(1958,2-),男,漢族,原籍:陜西省寶雞縣,本科,工程師,現(xiàn)從事自動化設(shè)備的開發(fā)與設(shè)計工作。

        摘 要:文章通過實(shí)例探討了摩托車包裝箱堆垛問題的解決方案,并做了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計描述。這個方案已在江門豪爵摩托車有限公司應(yīng)用,取得較為滿意的效果。希望通過對這套方案的分析與探討,能對同類產(chǎn)品的設(shè)計起到參考作用。

        關(guān)鍵詞:堆垛;機(jī)械手;程序控制;編碼系統(tǒng)

        引言

        在摩托車生產(chǎn)過程中,由于包裝箱體積較大也較重,搬運(yùn)和儲存問題尤為突出。通常摩托車成品用紙箱包裝,包裝箱最重可達(dá)150kg。在產(chǎn)品存放期間,由于堆垛方式不正確,導(dǎo)致產(chǎn)品被壓壞或使包裝箱變形的情況時有發(fā)生。為此,針對產(chǎn)品特點(diǎn),制定了三種不同的堆垛方式,如圖1所示。(注:文章實(shí)例為江門豪爵摩托車有限公司的產(chǎn)品)

        1 堆垛系統(tǒng)的方案制定

        當(dāng)產(chǎn)品打包下線后,需要用機(jī)械手將包裝箱從裝配線上搬到“底托”上,并按圖1中的其中一種方式堆垛?!暗淄小鄙隙褲M后,用叉車運(yùn)到庫房。

        2 機(jī)械手的布局與設(shè)計

        2.1 機(jī)架

        由7根立柱和一個平臺構(gòu)成。平臺高度要滿足夾臂在堆三層時有足夠的上升空間,平臺長和寬要能使旋轉(zhuǎn)平臺有一定的轉(zhuǎn)動空間。立柱布局,一面三個,另一面四個。分別滿足叉車進(jìn)出和線體的沿伸。為使機(jī)架在設(shè)備運(yùn)行時保持穩(wěn)固,立柱上均設(shè)計有斜梁。平臺周邊裝有防護(hù)欄確保維修人員的安全。

        2.2 平移小車

        平移小車沿導(dǎo)軌在平臺上左右移動,它承載著夾臂和包裝箱的全部重量。小車的移動靠電機(jī)和同步帶的牽引。為防止小車脫軌,小車底部有防翻機(jī)構(gòu),導(dǎo)軌端部設(shè)有限位裝置,防止小車過沖。

        2.3 夾臂部分

        夾臂部分結(jié)構(gòu)如圖3所示。這部分是整個系統(tǒng)的核心部分,它有四個動作,分別敘述如下:

        (1)升降運(yùn)動。小車上的減速電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動,齒輪帶動齒條及導(dǎo)桿上下移動,導(dǎo)桿兩側(cè)裝有直線滑軌為其導(dǎo)向。減速機(jī)選用蝸輪蝸桿型式,具有自鎖功能,它能保證在斷電時產(chǎn)品不致掉落。

        (2)開合動作。如圖3所示,兩只夾臂開合由一支氣缸完成。由于包裝箱是紙箱,不能夾得太緊,主要重量還是靠下面的鉤板承受。因包裝箱是停在兩夾臂的中心位置,要求兩個夾臂必須同步移動。實(shí)現(xiàn)這個動作采用同步機(jī)構(gòu)。

        (3)包裝箱翻轉(zhuǎn)動作。包裝箱在滾筒線上是豎立狀態(tài),如果堆垛時需要平放,則必須繞水平軸線翻轉(zhuǎn)90°。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如圖4所示。動作過程如下:氣缸推動齒條,齒條推動齒輪轉(zhuǎn)動,齒輪與夾板固連。夾板和包裝箱一起轉(zhuǎn)動。為防止包裝箱轉(zhuǎn)過90°后掉落,夾板一側(cè)有鉤板鉤住箱子。

        (4)向兩側(cè)平移到“旋轉(zhuǎn)平臺”上部。如圖2所示,夾臂隨小車一起移動,每次移動的距離不同。對于每一種產(chǎn)品、每一種堆垛方式、每一個堆垛步驟,夾臂所停位置必須準(zhǔn)確,這些在控制程序中已經(jīng)設(shè)定好了。通過編碼器系統(tǒng)確定小車移動的距離。一般情況下能把位置精度控制在1~2mm范圍內(nèi)。3 旋轉(zhuǎn)平臺的設(shè)計

        3.1 旋轉(zhuǎn)平臺左右各一個,交替使用

        其結(jié)構(gòu)如圖5所示。上面為正方形,用于放置“底托”,四個角有限位塊,以保證“底托”能準(zhǔn)確定位。下面是轉(zhuǎn)軸、摩擦輪和驅(qū)動機(jī)構(gòu)等。

        設(shè)計過程中,考慮平臺上堆滿包裝箱時,平臺很重、慣性很大、起動困難、停止時有很大沖擊力導(dǎo)致剎車?yán)щy。這種沖擊常會把傳動機(jī)構(gòu)零件損壞。這是一個難度較大的技術(shù)問題。問題1,轉(zhuǎn)盤驅(qū)動該采取何種方式呢?過去轉(zhuǎn)盤常用鏈條、齒輪和同步帶等傳動,鏈條和同步帶常會斷裂,齒輪也容易斷齒。通過分析比較,選擇了摩擦輪傳動方式。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

        3.2 平臺下面是一個圓盤,周邊與摩擦輪接觸

        摩擦輪用聚氨酯材料制作,有一定硬度和耐磨性。摩擦輪直接裝在減速機(jī)輸出軸上。為了保證摩擦輪對圓盤有足夠的正壓力,減速機(jī)裝在可以擺動的架子上,用彈簧提供拉力,使摩擦輪壓緊圓盤。同時,在轉(zhuǎn)盤基座上設(shè)置了限位裝置以細(xì)調(diào)轉(zhuǎn)角,安裝油壓緩沖器以吸收能量。

        這種傳動方式,很好的解決了轉(zhuǎn)盤的沖擊問題,使設(shè)備能平穩(wěn)的起停,安全可靠,且無噪聲。

        4 滾筒線

        4.1 由于機(jī)械手每次都會停在這段滾筒線中心位置,要求不管箱子大小如何變化,必須在X和Y兩個方向居中,如圖6所示。在Y方向只要在線體兩邊增加導(dǎo)向,迫使箱子移動到線體中間即可。在X方向定位頗有難度。問題2:如何使長度不同的箱子,中心(1/2長度處)始終與夾臂中心對齊。

        如果在線體末端裝阻擋顯然不行,因?yàn)樽钃跗鞯奈恢帽仨氹S箱子長度變化而改變,操作很不方便。為此,設(shè)計了一套計長裝置,如圖6所示。該裝置能自動測量箱子長度,并能控制箱子中心到達(dá)夾臂中心點(diǎn)時立刻停止。

        4.2 計長裝置的工作原理如下

        (1)如圖6所示,包裝箱從線體左端進(jìn)入,在線體入口處安裝1號光電開關(guān),在夾臂中心位置安裝2號光電開關(guān)。兩套光電開關(guān)和線體減速機(jī)上安裝的編碼器等組成一個測量系統(tǒng)。(2)當(dāng)箱子通過1號光電時,箱子頭、尾各取一個信號。通過這兩個信號的時間點(diǎn)就能計算出箱子長度,這個數(shù)據(jù)被暫存。(3)當(dāng)箱子前端通過2號光電時,又記下第三個時間點(diǎn),從此點(diǎn)開始,只要再往前走箱子長度的一半線體就停止。(4)在箱子通過2號光電開關(guān)之前,系統(tǒng)已把箱子長度換算成減速機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)。

        4.3 這里敘述一下編碼器計數(shù)原理

        在這段線體的減速機(jī)軸端裝有一圓盤形感應(yīng)片,圓盤外圈有二十個均勻分布的鋸齒缺口,圓盤轉(zhuǎn)動時,每轉(zhuǎn)過一個齒,U型光電感應(yīng)器就會發(fā)生一個脈沖。每個脈沖對應(yīng)線體上包裝箱走過的一段距離。圓盤上鋸齒越密,即圓周被等分得越細(xì),計長精度就越高。因此,通過光盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)及齒數(shù)就能計算出箱子在線體上走過的距離。反之,知道箱子需要移動的距離,也就能計算出圓盤要轉(zhuǎn)的圈數(shù)和齒數(shù)。這一系統(tǒng)可精確地控制箱子位置,很好地滿足了對箱子的定位要求。

        4.4 滾筒線第三個功能,把箱子頂起

        5 結(jié)束語

        分析這套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,除了普通的結(jié)構(gòu)和傳動方式以外,它的突出特點(diǎn)是巧妙地利用了轉(zhuǎn)盤摩擦傳動和數(shù)碼計長技術(shù),能很好地適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格的頻繁變化,具有一定的先進(jìn)性和實(shí)用性。從實(shí)際運(yùn)用的情況看,這套堆垛系統(tǒng)圓滿地解決了摩托車包裝箱的堆垛問題。不僅堆垛速度可與流水線同步,而且還能連續(xù)作業(yè)。通過兩年的應(yīng)用,已經(jīng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。過去,堆垛工序需要四個強(qiáng)壯勞力,現(xiàn)在無需人工操作,全部實(shí)現(xiàn)了自動化。不僅節(jié)約了勞動成本,降低了勞動強(qiáng)度,也提高了該企業(yè)自動化的整體水平。希望通過長期使用,不斷改進(jìn),使這套技術(shù)日臻完善。也希望這套技術(shù)能對其它產(chǎn)品堆垛問題的解決有所裨益。

        作者簡介:張渭濤(1958,2-),男,漢族,原籍:陜西省寶雞縣,本科,工程師,現(xiàn)從事自動化設(shè)備的開發(fā)與設(shè)計工作。

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