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      金屬板材碼垛真空吸盤機械手設計方案

      放大字體  縮小字體 發布日期:2020-02-14 12:14:34    瀏覽次數:11    評論:0
      導讀

      隨著科技的進步,國內廠家對鋼板和有色合金板材品質要求越來越高,這就給設備生產廠家提出了更高的要求。國外相繼出現多種不同形式的真空垛板設備,通過吸盤吸附,伺服電機運輸,該種形式的垛板方案解決了以往在垛板過程中出現的板材表面劃傷問題[3-4]。國內廠家也曾引進真空垛板設備,但價格昂貴。針對此情況,我公司技術人員通過自己努力設計研制出適合中國國情的真空吸盤碼垛設備。

      隨著科技的進步,國內廠家對鋼板和有色合金板材品質要求越來越高,這就給設備生產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、六重式矯直機的誕生解決了高品質板材軋制和矯直的問題。但垛板時如何保護板材表面的問題卻一直困擾著產品生產廠家和設備制造廠家[1-2]。

      一方面高質量板材表面需要保護,不能劃傷,另一方面要實現板材垛板運輸,板材必將經過搬運的過程,針對該問題,國內外廠家均在積極尋找解決方案。

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

      1 設計依據

      開平線機組主要是將厚度為0.6 mm~3.0 mm,寬度為380 mm~800 mm的冷軋卷、熱軋酸洗卷進行開卷、矯平、橫切、堆垛、出料。該生產線配備有開卷機、矯直機、縱剪機、橫切剪、皮帶運輸機以及垛板裝置。根據用戶要求,此次垛板采用真空吸盤垛板方式,要求雙工位,能夠實現自動控制。

      1.1 來料規格

      用戶提供來料為卷材,經過開卷矯平橫切后達到垛板要求,主要規格: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;縱剪條數為2條;板材速度為40 m/min可調;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,出料輥道與皮帶運輸機相連,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 設計結構

      2.1 設備設計方案

      根據用戶要求,設計人員通過多次討論形成最終設計方案。該設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、真空氣動系統六部分組成。真空吸盤碼垛裝置結構如圖1所示。

      2.2 結構

      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,在出料輥道端部設有緩沖擋板機構,通過光電傳感器實現對電機啟停送料精確控制。

      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(未標注)
      圖1 真空吸盤碼垛裝置結構圖
      Figure 1 The structure of vacuum chuck stacking device

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

      2.2.2 對中裝置

      對中裝置由兩組對中機構組成,每組對中機構分別由絲杠螺母傳動、氣缸拍板、電機通過錐齒輪傳動。對中開口橫梁設有位移傳感器,實時顯示對中裝置開口度。

      主要技術參數: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

      此設備設計有升降臺共兩組,分別位于出料輥道兩側,升降臺整體為焊接斜插臂結構,通過液壓缸實現升降動作,最大升降行程為600 mm。

      主要技術參數: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構,框架上方安裝有兩套橫移臺車,每套橫移臺車由伺服電機驅動,臺車頭部設有直線導軌以及齒輪齒條,實現同步驅動。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,臺架兩端設有導桿導向。

      主要技術參數: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,臺車車體為焊接結構,電磁制動電機驅動,車體在軌道上運動。

      主要技術參數: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

      真空氣動系統由真空系統和氣動系統組成,均通過一套管路系統控制吸盤。氣動系統直聯車間氣動管路,真空系統由單獨的真空泵站提供。吸盤工作時通過真空泵站將管路內形成真空,為吸盤提供吸附力,到達落料位置時吸盤接通壓縮空氣將鋼板吹落。

      3 工藝流程

      鋼板通過皮帶運輸機運至出料輥道,輥道電機為變頻控制,可實現與皮帶運輸機速度同步,鋼板運至出料輥道頭部,觸發光電傳感器,出料輥道電機停車,鋼板通過出料擋板停止定位,對中裝置啟動,通過氣缸動作實現拍板對中。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,橫移臺車電機通過伺服控制準確停在出料集料臺車上方指定位置,液壓缸活塞桿伸出,真空系統切換至氣動系統,吸盤內空氣將鋼板吹落,液壓缸活塞桿縮回,橫移臺車待命,至此完成一次垛板工作。升降臺旁設有控制垛板高度的光電傳感器,當垛板鋼板每垛高50 mm,升降臺自動下降50 mm實現復位,直至鋼板板垛高度達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 結論

      通過與國外產品實際對比發現,我公司產品結構簡單實用,造價只有國外同類產品價格的五分之一左右,現已在沈陽海星公司調試完成,使用效果良好。該產品具有以下特點:

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

      (2)對中裝置設氣動拍板裝置,可實現鋼板橫向定位,便于吸盤準確吸附鋼板。

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

      (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驅動,直線導軌導向,實現準確定位,誤差不超過0.5 mm。兩套橫移臺車交叉工作,可實現每分鐘垛板6次~10次。

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

      參考文獻:

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

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

      [3] 盧宗慧,徐星蕾.堆垛機提升機構設計[J].制造業自動化,2011(5).

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


       
      (文/小編)
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