張 宇

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

對(duì)某礦企業(yè)調(diào)查研究表明，當(dāng)采用傳統(tǒng)炮泥機(jī)進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，尤其是面對(duì)裝箱和人工切斷等作業(yè)時(shí)，需要人工操作，不僅增加了彎腰作業(yè)等多種重復(fù)性勞動(dòng)，加重工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，而且工作效率低下以及在裝箱過(guò)程中出現(xiàn)排列不一致的現(xiàn)象，面對(duì)該種現(xiàn)象，急切需要提出針對(duì)性的方案實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化的生產(chǎn)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。若采用工業(yè)機(jī)器人來(lái)進(jìn)行作業(yè)，出現(xiàn)的問(wèn)題是成本高，而且由于炮泥尺寸較小，易變性，工業(yè)機(jī)器人很難對(duì)炮泥進(jìn)行操作。為了在工作過(guò)程中降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，通過(guò)設(shè)計(jì)自動(dòng)碼垛工藝路線來(lái)滿足對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)要求，明確了機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置和機(jī)構(gòu)尺寸的相互聯(lián)系，在標(biāo)定的工藝路線中，設(shè)備可以根據(jù)路線快速碼垛，完成碼垛流程，碼垛的運(yùn)行、炮泥的整個(gè)生產(chǎn)，在這些過(guò)程中只需要一名工人來(lái)進(jìn)行操作，不僅降低了工人的數(shù)量、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且為整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程創(chuàng)造了工業(yè)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

1 碼垛設(shè)備工作過(guò)程和總體結(jié)構(gòu)

一些碼垛機(jī)械手在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用的是PLC 控制技術(shù)和氣動(dòng)技術(shù)，炮泥在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)到達(dá)設(shè)定的位置，通過(guò)傳感器的形式將傳感器監(jiān)測(cè)到的信號(hào)傳輸?shù)街骺刂破?，?dāng)主控制器接收到信號(hào)并進(jìn)行分析和記錄后，將對(duì)控制執(zhí)行裝置，對(duì)執(zhí)行裝置的相關(guān)位移量進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)碼垛作業(yè)順利進(jìn)行。采用炮泥自動(dòng)碼垛機(jī)器具有的優(yōu)勢(shì)是能夠滿足箱體自動(dòng)下降、炮泥切斷等相關(guān)任務(wù)。其設(shè)備總裝圖（見(jiàn)下頁(yè)圖1），主要包括三大部分：箱體升降裝置、主體裝置、切撥裝置，設(shè)備總裝圖主要由電控系統(tǒng)、推板、過(guò)渡口、箱體和傳送帶等組成。該設(shè)備的工作流程為：炮泥機(jī)產(chǎn)出炮泥泥坯，泥坯達(dá)到所設(shè)定的尺寸以后，通過(guò)光電監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制切撥機(jī)構(gòu)進(jìn)行間隙工作，當(dāng)炮泥達(dá)到所設(shè)定的尺寸以后，有切割機(jī)進(jìn)行切割操作，并將切割后的炮泥經(jīng)過(guò)過(guò)渡口傳送到傳送帶，在傳送帶的運(yùn)輸中，最后到達(dá)指定的炮泥箱體位置，產(chǎn)生的信號(hào)由傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將信號(hào)傳輸?shù)街骺仄?，在主控器的控制下，?cè)推氣缸將會(huì)通過(guò)活塞桿對(duì)側(cè)板進(jìn)行推動(dòng)，在箱體內(nèi)的合適位置進(jìn)行多個(gè)炮泥的同時(shí)送進(jìn)，通過(guò)對(duì)傳送帶進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，當(dāng)滿足箱體裝滿一箱的操作以后要停止繼續(xù)向該箱體輸送炮泥，其原理是通過(guò)氣缸、導(dǎo)軌等設(shè)備，當(dāng)炮泥裝滿一層后，在箱體安裝的檢測(cè)器能夠及時(shí)地監(jiān)測(cè)到相關(guān)的信息，進(jìn)行箱體下移操作，下移距離為一個(gè)炮泥的高度，如此反復(fù)操作，直到箱體全部裝滿時(shí)，會(huì)觸發(fā)計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行報(bào)警，使得工作人員及時(shí)了解到該箱體已經(jīng)裝滿，重復(fù)這樣的裝箱操作，在各個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相互配合，相互聯(lián)系[1]。

2 主要組成裝置的工作原理

2.1 主體構(gòu)架運(yùn)行分析

主體構(gòu)架由側(cè)推裝置和傳動(dòng)裝置組成。傳動(dòng)裝置主要由擋板、承載托輥組、框架、傳送帶、滾筒、主體框架等零件組成，如下頁(yè)圖1 所示。前滾筒安裝在傳動(dòng)裝置的前側(cè)，后滾筒安裝在其后側(cè)，托輥安裝在前后滾筒之間。過(guò)渡口中出來(lái)的炮泥掉落到傾斜的傳送帶上，在擋板上滾靠，依靠傳送帶將其輸送到設(shè)定的地點(diǎn)，并通過(guò)傳感器進(jìn)行位置變化的監(jiān)測(cè)，傳感器將監(jiān)測(cè)到的信號(hào)傳輸?shù)街骺刂破鳎ㄟ^(guò)主控制器將信號(hào)進(jìn)行分析記錄后，控制氣缸的運(yùn)動(dòng)。

圖1 炮泥碼垛裝置總體裝配圖

2.2 炮泥箱升降裝置工作原理

如下頁(yè)圖2 所示為炮泥箱升降裝置結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要是由氣缸支撐板、滑塊、氣缸、直線導(dǎo)軌、炮泥箱底座等部件組成。炮泥箱限位板的作用是能夠確定箱子的位置，確保箱體都能到達(dá)指定的位置。當(dāng)炮泥被推進(jìn)的過(guò)程中，傳感器將會(huì)檢測(cè)到這一動(dòng)作，以信號(hào)的形式將其傳輸給主控制器，通過(guò)主控制器將信號(hào)進(jìn)行分析記錄后，控制側(cè)推板氣缸的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)側(cè)推板結(jié)束一個(gè)行程以后又回到最初設(shè)定的地點(diǎn)，通過(guò)氣缸的作用，箱體將會(huì)下移一個(gè)炮泥直徑的距離。通過(guò)重復(fù)以上的動(dòng)作流程，當(dāng)箱體內(nèi)的炮泥被裝滿以后，通過(guò)計(jì)數(shù)器監(jiān)測(cè)報(bào)警后，進(jìn)行下一個(gè)空的箱體更換[2-3]。

圖2 炮泥箱升降裝置結(jié)構(gòu)圖

2.3 切撥裝置結(jié)構(gòu)及運(yùn)行分析

如圖1 所示，炮泥坯支撐臺(tái)和主體架平臺(tái)之間的支撐架上，安裝切撥裝置。如圖3 所示為切撥裝置結(jié)構(gòu)，側(cè)擋板分別在炮泥坯支撐臺(tái)的兩側(cè)設(shè)置，分布在支撐臺(tái)兩側(cè)的擋板V 形形狀，其作用是可以放置泥條的槽。切撥裝置主要是由傳動(dòng)軸、4 個(gè)撥齒、4 把切斷刀形成。4 把切泥刀和4 個(gè)撥齒分別在傳動(dòng)軸的四軸分布排列，切泥刀的位置之后拔齒45°，截面形狀呈弧形。當(dāng)炮泥機(jī)生產(chǎn)出炮泥以后，炮泥到達(dá)炮泥坯支撐臺(tái)，光電監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置在炮泥坯支撐臺(tái)前方，當(dāng)光電檢測(cè)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)到炮泥坯到達(dá)所需要的尺寸時(shí)，將信號(hào)傳輸給主控器，主控器在接受到信號(hào)以后通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)[4-5]。

圖3 切拔裝置結(jié)構(gòu)

3 主要技術(shù)參數(shù)分析

3.1 傳送帶尺寸及安裝位置

在膠帶輸送機(jī)的參數(shù)計(jì)算中，安息角具有非常重要的作用，當(dāng)炮泥機(jī)產(chǎn)生炮泥時(shí)，隨著掉落至傳送帶，由于傳送帶傾斜一定的角度，且傳送的角度要保證其切斜角度比安息角稍大一點(diǎn)，這樣的好處是能夠保證炮泥緊挨防滑擋板的同時(shí)，還能讓炮泥以較快的速度滾動(dòng)時(shí)對(duì)拍好的炮泥和擋板的損壞較小，保證炮泥在排列的時(shí)候很緊密。膠帶輸送機(jī)的輸送帶的傾斜角度主要由輸送帶和被輸送的物料之間的摩擦因數(shù)來(lái)決定。

3.2 側(cè)推板、箱體底座尺寸

炮泥尺寸：長(zhǎng)度和直徑分別是150 mm 和37 mm，由于單邊也是需要一定的尺寸，所以皮帶的長(zhǎng)度和寬度分別為1 900 mm 和160 mm。避免炮泥在傳送時(shí)發(fā)生偏斜的防滑擋塊，其寬和高的尺寸都為5 mm，擋塊長(zhǎng)度為100 mm。應(yīng)用兩個(gè)側(cè)推板和兩個(gè)氣缸的好處是能夠確保平順的將炮泥推送到炮泥箱中，每次推10 根炮泥，所以推板的寬、高分別設(shè)定為180 mm 和30 mm[6]。

根據(jù)炮泥的尺寸，其箱體的尺寸設(shè)定為厚2 mm、容寬160 mm、容長(zhǎng)389 mm、容高380 mm，箱體底座的寬和長(zhǎng)分別設(shè)定為162 mm 和395 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

炮泥碼垛在本文的設(shè)計(jì)中屬于新型設(shè)備，該設(shè)備實(shí)用性強(qiáng)，工作效率高，解決了對(duì)小型圓柱件的拾取造成變形和裝箱等問(wèn)題，拋棄了之前一根根的拾取小型圓柱件的繁重任務(wù)，結(jié)合炮泥機(jī)完成炮泥生產(chǎn)的自動(dòng)化問(wèn)題，在以后的生產(chǎn)中具有很好地效益。本文設(shè)計(jì)的炮泥碼垛具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：通過(guò)各個(gè)機(jī)構(gòu)自動(dòng)協(xié)調(diào)控制，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工人數(shù)量；設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，成本低，工作效率大幅提升；各個(gè)裝置通過(guò)氣動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)動(dòng)作，對(duì)環(huán)境的污染小。