劉 麟，李曉丹，李 響，徐長(zhǎng)峰，丁 珂

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州121001）

裝備供應(yīng)鏈

一種新型箱裝礦泉水碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)

劉 麟，李曉丹，李 響，徐長(zhǎng)峰，丁 珂

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州121001）

提出了一種應(yīng)用于礦泉水包裝生產(chǎn)線末端的箱裝礦泉水碼垛機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)裝箱后的礦泉水進(jìn)行碼垛處理。介紹了碼垛機(jī)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)方案及相關(guān)的硬件電路，編制了相應(yīng)的軟件程序。該碼垛機(jī)可一次性搬運(yùn)24箱礦泉水，工作效率比較高。

箱裝礦泉水碼垛機(jī)；PLC控制；氣壓控制

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在的工廠越來(lái)越多地引入自動(dòng)化設(shè)備，這些自動(dòng)化設(shè)備，不僅提高了工作效率，而且很大限度地節(jié)省了人力資源。碼垛是生產(chǎn)過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，對(duì)大量產(chǎn)品進(jìn)行堆碼，人力已經(jīng)不能勝任，因此自動(dòng)化碼垛設(shè)備就顯得尤為重要。箱裝礦泉水碼垛機(jī)是應(yīng)用于礦泉水包裝生產(chǎn)線末端的必不可少的包裝機(jī)械，它是將已封箱的礦泉水按一定排列之后，放在托盤上，進(jìn)行自動(dòng)堆碼，然后推出，將礦泉水堆垛到指定位置，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的存儲(chǔ)、搬運(yùn)等物流活動(dòng)。

1 箱裝礦泉水碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由以下幾部分組成：

（1）橫、縱軸運(yùn)動(dòng)裝置。托盤的橫、縱軸運(yùn)動(dòng)采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)相比于其他傳動(dòng)裝置精度較高，能保證礦泉水箱被準(zhǔn)確地運(yùn)到指定位置，由于承重等因素與橫軸不同的是，縱軸需要采用兩根絲杠，這兩根絲杠通過一根錐齒輪軸，由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以此來(lái)保持同步運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）夾緊消隙裝置。24箱礦泉水置于托盤上，在放置的過程中，每個(gè)礦泉水箱之間難免會(huì)出現(xiàn)有縫隙的情況，這種縫隙的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致貨物堆垛不穩(wěn)，因此設(shè)計(jì)出一種夾緊消隙裝置，該裝置由氣缸提供動(dòng)力，氣缸推出，兩側(cè)的夾緊板夾緊礦泉水箱，以此來(lái)減小礦泉水箱之間的縫隙。

（3）擋板推出裝置。當(dāng)托盤移動(dòng)到礦泉水需要放置的位置時(shí)，托盤準(zhǔn)備撤出，此時(shí)擋板抵著礦泉水箱使其不能隨著托盤一起運(yùn)動(dòng)，托盤撤出，箱裝礦泉水被留在指定位置，實(shí)現(xiàn)堆垛。

圖1 箱裝礦泉水碼垛機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

箱裝礦泉水碼垛機(jī)由于控制對(duì)象不是很多，同時(shí)PLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，所以采用PLC S7-200控制。由于控制中有步進(jìn)電機(jī)控制及控制要求，對(duì)I/O分配選擇了西門子S7-200-CPU226DC/DC/DC，繪制I/O分配表如表1所示。PLC作為控制器接收按鈕信號(hào)和傳感器信號(hào)，地址為I開頭，輸出地址為Q通過驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)通過繼電器輸出控制電磁閥，進(jìn)而控制電機(jī)和氣缸，完成整個(gè)工藝過程，控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。

表1 I/O分配表

圖2 控制系統(tǒng)圖

3 軟件流程圖設(shè)計(jì)

箱裝礦泉水碼垛機(jī)的程序要求實(shí)現(xiàn)多次的判斷，而且要按照一定的順序執(zhí)行動(dòng)作，其流程圖如圖3所示。系統(tǒng)首先初始化，對(duì)I/O輸入輸出、中斷設(shè)置初始化，托盤歸位，等待裝貨[3-5]。檢測(cè)裝貨過程是否完成，若完成，托盤載著礦泉水箱進(jìn)行水平豎直移動(dòng)，移動(dòng)到指定位置之后，電機(jī)停止。之后，氣缸起作用，推動(dòng)擋板和夾緊板，減小礦泉水箱之間的縫隙，然后托盤撤出，礦泉水箱留在指定位置。

圖3 箱裝礦泉水碼垛機(jī)總流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究的一種箱裝礦泉水碼垛機(jī)，利用絲杠螺母等傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)箱裝礦泉水的搬運(yùn)，氣動(dòng)推出裝置實(shí)現(xiàn)了箱裝礦泉水的消隙和推出，采用PLC控制實(shí)現(xiàn)了碼垛機(jī)的自動(dòng)化，同時(shí)該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)一次搬運(yùn)24箱礦泉水，可達(dá)到每分鐘3次搬運(yùn)，效率高，運(yùn)行穩(wěn)定。

[1]張志義.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]張健民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]吳曉強(qiáng)，黃云戰(zhàn)，趙永杰.基于運(yùn)動(dòng)控制器的食品成品箱碼垛機(jī)設(shè)計(jì)[J].食品與機(jī)械，2015（1）：104-110.

[4]王曉磊，李曉丹.基于PLC的高壓測(cè)漏機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[J].機(jī)床與液壓，2013，4（8）：102-103.

[5]王明武.基于PLC控制的包裝碼垛生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2013（5）：35-38.

A new Type of Cases of Mineral Water of the Stacker Crane Design

LIU lin，LI Xiao-dan，LI Xiang，XU Chang-feng，DING Ke
（College of Mechanical Engineer and Automation，Liaoning University of Technology，Jinzhou Liaoning 121000，China）

A new type of palletizing machine for mineral water in the end of mineral water packaging production line is put forward，which can be used for palletizing of mineral water after packing.The paper introduces the overall mechanical structure of the stacker and the related hardware circuit，and the corresponding software program is worked out.The stacker can carry 24 boxes of mineral water at one time，and the work efficiency is high.

palletizing machine for mineral water；PLC control；pneumatic control

TP241.2

A

1672-545X（2017）08-0179-03

2017-05-02

劉 麟（1993-），男，遼寧人，本科在讀，研究方向：機(jī)械電子工程；李曉丹（1982-），女，遼寧盤錦人，副教授，碩士，研究方向：自動(dòng)控制；李 響（1994-），男，遼寧沈陽(yáng)人，本科在讀，研究方向：機(jī)械電子工程。