王令寶 裴加路

(北方重工集團(tuán)有限公司冶金裝備分公司，遼寧110141)

真空吸盤碼垛裝置設(shè)計開發(fā)研制

王令寶 裴加路

(北方重工集團(tuán)有限公司冶金裝備分公司，遼寧110141)

真空吸盤碼垛裝置是針對800 mm寬厚板開平線機(jī)組特點(diǎn)開發(fā)研制的。該裝置結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。解決了真空垛板設(shè)備依賴進(jìn)口的現(xiàn)象。

垛板裝置；真空吸盤式；對中裝置；真空系統(tǒng)

隨著科技的進(jìn)步，國內(nèi)廠家對鋼板和有色合金板材品質(zhì)要求越來越高，這就給設(shè)備生產(chǎn)廠家提出了更高的要求。隨著科研人員的不斷努力，高精度六輥冷軋機(jī)、六重式矯直機(jī)的誕生解決了高品質(zhì)板材軋制和矯直的問題。但垛板時如何保護(hù)板材表面的問題卻一直困擾著產(chǎn)品生產(chǎn)廠家和設(shè)備制造廠家[1-2]。

一方面高質(zhì)量板材表面需要保護(hù)，不能劃傷，另一方面要實(shí)現(xiàn)板材垛板運(yùn)輸，板材必將經(jīng)過搬運(yùn)的過程，針對該問題，國內(nèi)外廠家均在積極尋找解決方案。

近年來，國外相繼出現(xiàn)多種不同形式的真空垛板設(shè)備，通過吸盤吸附，伺服電機(jī)運(yùn)輸，該種形式的垛板方案解決了以往在垛板過程中出現(xiàn)的板材表面劃傷問題[3-4]。國內(nèi)廠家也曾引進(jìn)真空垛板設(shè)備，但價格昂貴。針對此情況，我公司技術(shù)人員通過自己努力設(shè)計研制出適合中國國情的真空吸盤碼垛設(shè)備。

1 設(shè)計依據(jù)

開平線機(jī)組主要是將厚度為0.6 mm～3.0 mm，寬度為380 mm～800 mm的冷軋卷、熱軋酸洗卷進(jìn)行開卷、矯平、橫切、堆垛、出料。該生產(chǎn)線配備有開卷機(jī)、矯直機(jī)、縱剪機(jī)、橫切剪、皮帶運(yùn)輸機(jī)以及垛板裝置。根據(jù)用戶要求，此次垛板采用真空吸盤垛板方式，要求雙工位，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制。

1.1 來料規(guī)格

用戶提供來料為卷材，經(jīng)過開卷矯平橫切后達(dá)到垛板要求，主要規(guī)格：寬度范圍為380 mm～800 mm；厚度范圍為0.6 mm～3.0 mm；定尺長度為500 mm～2300 mm；縱剪條數(shù)為2條；板材速度為40 m/min可調(diào)；板垛重量為5噸/垛。

1.2 功能要求

用戶要求垛板裝置為真空吸盤式，出料輥道與皮帶運(yùn)輸機(jī)相連，左右兩個垛板工位，出料臺車2套，4個出料位，碼垛效率不低于10張/min。

2 設(shè)計結(jié)構(gòu)

2.1 設(shè)備設(shè)計方案

根據(jù)用戶要求，設(shè)計人員通過多次討論形成最終設(shè)計方案。該設(shè)備主要包括出料輥道、對中裝置、升降臺、橫移垛板裝置、出料集料臺車、真空氣動系統(tǒng)六部分組成。真空吸盤碼垛裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 結(jié)構(gòu)

2.2.1 出料輥道

出料輥道由11根鋼輥組成，輥距為240 mm，鏈條集中傳動，在出料輥道端部設(shè)有緩沖擋板機(jī)構(gòu)，通過光電傳感器實(shí)現(xiàn)對電機(jī)啟停送料精確控制。

1—出料輥道 2—對中裝置 3—升降臺 4—橫移垛板裝置 5—出料集料臺車 6—真空氣動系統(tǒng)(未標(biāo)注)圖1 真空吸盤碼垛裝置結(jié)構(gòu)圖Figure 1 The structure of vacuum chuck stacking device

主要技術(shù)參數(shù)：輥道規(guī)格為?80 mm×1020 mm；輥道輥距為240 mm；輥道速度為55 m/min(變頻可調(diào))；輥道電機(jī)功率為0.55 kW。

2.2.2 對中裝置

對中裝置由兩組對中機(jī)構(gòu)組成，每組對中機(jī)構(gòu)分別由絲杠螺母傳動、氣缸拍板、電機(jī)通過錐齒輪傳動。對中開口橫梁設(shè)有位移傳感器，實(shí)時顯示對中裝置開口度。

主要技術(shù)參數(shù)：對中行程為280 mm～850 mm； 對中速度為33 mm/s(電磁制動)。

2.2.3 升降臺

此設(shè)備設(shè)計有升降臺共兩組，分別位于出料輥道兩側(cè)，升降臺整體為焊接斜插臂結(jié)構(gòu)，通過液壓缸實(shí)現(xiàn)升降動作，最大升降行程為600 mm。

主要技術(shù)參數(shù)：起升重量為8 t；升降速度為30 mm/s。

2.2.4 橫移垛板裝置

橫移垛板裝置為焊接框架結(jié)構(gòu)，框架上方安裝有兩套橫移臺車，每套橫移臺車由伺服電機(jī)驅(qū)動，臺車頭部設(shè)有直線導(dǎo)軌以及齒輪齒條，實(shí)現(xiàn)同步驅(qū)動。臺車中部安裝有液壓缸，液壓缸頭部連接有橫移臺架，臺架上布置有真空吸盤，臺架兩端設(shè)有導(dǎo)桿導(dǎo)向。

主要技術(shù)參數(shù)：橫移臺車行程為0～1500 mm；最大吸附重量為90 kg；橫移臺車速度為550 mm/s；電機(jī)功率為1.5 kW。

2.2.5 出料集料臺車

出料集料臺車共4臺，臺車車體為焊接結(jié)構(gòu)，電磁制動電機(jī)驅(qū)動，車體在軌道上運(yùn)動。

主要技術(shù)參數(shù)：單車最大承載為8 t；臺車移動速度為48 mm/s。

2.2.6 真空氣動系統(tǒng)

真空氣動系統(tǒng)由真空系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)組成，均通過一套管路系統(tǒng)控制吸盤。氣動系統(tǒng)直聯(lián)車間氣動管路，真空系統(tǒng)由單獨(dú)的真空泵站提供。吸盤工作時通過真空泵站將管路內(nèi)形成真空，為吸盤提供吸附力，到達(dá)落料位置時吸盤接通壓縮空氣將鋼板吹落。

3 工藝流程

鋼板通過皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至出料輥道，輥道電機(jī)為變頻控制，可實(shí)現(xiàn)與皮帶運(yùn)輸機(jī)速度同步，鋼板運(yùn)至出料輥道頭部，觸發(fā)光電傳感器，出料輥道電機(jī)停車，鋼板通過出料擋板停止定位，對中裝置啟動，通過氣缸動作實(shí)現(xiàn)拍板對中。橫移臺車動作到位，液壓缸活塞桿伸出，真空吸盤吸附鋼板，液壓缸活塞桿縮回，鋼板抬起，橫移臺車動作，橫移臺車電機(jī)通過伺服控制準(zhǔn)確停在出料集料臺車上方指定位置，液壓缸活塞桿伸出，真空系統(tǒng)切換至氣動系統(tǒng)，吸盤內(nèi)空氣將鋼板吹落，液壓缸活塞桿縮回，橫移臺車待命，至此完成一次垛板工作。升降臺旁設(shè)有控制垛板高度的光電傳感器，當(dāng)垛板鋼板每垛高50 mm，升降臺自動下降50 mm實(shí)現(xiàn)復(fù)位，直至鋼板板垛高度達(dá)600 mm時升降臺下降停止，出料集料臺車落至軌道上，并開出線外，鋼板垛打包后由天車吊至指定位置。

4 結(jié)論

通過與國外產(chǎn)品實(shí)際對比發(fā)現(xiàn)，我公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，造價只有國外同類產(chǎn)品價格的五分之一左右，現(xiàn)已在沈陽海星公司調(diào)試完成，使用效果良好。該產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：

(1)出料輥道集中傳動，變頻調(diào)速，輥道端部設(shè)計有鋼板定位緩沖裝置。

(2)對中裝置設(shè)氣動拍板裝置，可實(shí)現(xiàn)鋼板橫向定位，便于吸盤準(zhǔn)確吸附鋼板。

(3)利用液壓缸實(shí)現(xiàn)升降臺升降，通過光電傳感器可以實(shí)現(xiàn)升降臺每次準(zhǔn)確下降50 mm，易于實(shí)現(xiàn)自動升降控制。

(4)橫移裝置中包括兩套橫移臺車，每套橫移臺車上布置有4列6排共24個吸盤。橫移臺車由伺服電機(jī)驅(qū)動，直線導(dǎo)軌導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，誤差不超過0.5 mm。兩套橫移臺車交叉工作，可實(shí)現(xiàn)每分鐘垛板6次～10次。

(5)真空發(fā)生系統(tǒng)為整個設(shè)備的真空氣動系統(tǒng)提供動力保障，其中所有真空管路元件要求真空和氣動系統(tǒng)交替工作，并且相互無干擾。

[1] 邢寶勤．鋼板堆垛過程自動化控制實(shí)踐[J]．寬厚板，2008(6).

[2] 陳斌堂，鄒雄．鋼板堆垛缺陷的分析和改進(jìn)[J]．工業(yè)技術(shù)，2015(8).

[3] 盧宗慧，徐星蕾．堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計[J]．制造業(yè)自動化，2011(5).

[4] 李雪梅，曾德懷．真空吸盤的設(shè)計與應(yīng)用[J]．液壓與氣動，2004(3).

編輯 陳秀娟

Design and Development of the Vacuum Chuck Stacking Device

Wang Lingbao,Pei Jialu

The vacuum chuck stacking device has been developed according to the features of units in 800 mm wide and thick plate uncoiling shearing line.The device has the advantages of simple and practical structure,convenient operation and easy realization of automatic production.And it solves the phenomenon of relying on importing vacuum plate stack device.

plate stack device; vacuum chuck type; centering device; vacuum system

2016—09—20

王令寶(1983—)，男，工程師，碩士研究生，從事機(jī)械設(shè)計工作，主研究方向大型液壓機(jī)、鋼板剪切機(jī)、精整剪切線等壓延設(shè)備。

TG333.4

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