自动加工单元之卸垛机的设计【字数：4876】
1绪论
随着科学技术的迅猛发展，生产力水平的不断提高，人们对降低劳动强度、改善工作环境同益重视起来。石油化工、化肥、粮食、港口等行业对质量和劳动效率的要求也日益提高，从而促进了这些企业的现代化改造。而传统的人工卸垛由于其生产效率低下而成为这些行业产量和质量提高的巨大障碍，已不能满足现代化大生产的需要。用户为了便于产品的运输和存储，对卸垛要求更加严格，卸垛好坏已成为企业升级和获得经济效益的关键因素，因此尽快提高产品的质量，是这些行业的迫切任务之一，也是用户对这些行业的要求。国际上日本NEWLONG、英国BL、意大利米勒、美国ORY等公司掌握了卸垛先进技术。目前国内全自动卸垛设备主要依靠进口，国产设备生产厂家较少，市场呼吁国产化的全自动卸垛生产线。我国人工卸垛的低效率与产量的日益提高之间的矛盾同益突出，因此对卸垛自动生产线的研究具有重大的经济意义和现实意义。
2卸垛自动生产线总体设计方案
2．1概述
本课题设计的是拆垛自动生产线是一个典型的机电一体化系统。所谓的机电一体化系统就是指系统的主要功能，信息处理和控制功能等方面的介绍，以及机械装置的部件、计算机等电子设备和软件的结合构成了系统，即机械、执行、信息处理等部分的接口和软件的控制下的电子技术，结合系统的观点形成一个新的机械系统。机电一体化系统由机械系统（机械）、电子信息处理系统（计算机）电力系统（电源）、传感器检测系统（传感器）、执行器系统（如电动机）、五大系统。其内部函数有五种，即主函数、运动功能、检测、控制、配置等功能。
机电一体化系统的一个主要特点是由于微电子机械设备的机电一体化系统取代了绝大多数人的机械控制功能，并延伸和扩展了人的能力，克服了缺点和弱点。另一个伟大的特点是节省能源和材料消耗。其主要特点是自动化。
2．2系统组成
该系统是一个典型的机电一体化系统，称为机电控制系统（该系统主要由可编程控制器控制），它主要由机械、气动、控制三大部件组成的系统设计。机械部分执行每一个执行器驱动装置，通过各种机构来完成其预定功能的设定轨迹。气动部分由传感器检测，电磁控制阀。控制部分由可编程控制器（本文以欧姆龙C200H这个）、交流接触器、低压断路器和其他组件。任何典型的机电计算机控制系统，从系统总体上，由硬件和软件两部分组成。
图2.1所示，该系统的硬件配置由中央处理单元、输入/输出扩展单元、检测单元、人机界面、控制单元和执行元件组成。
2.3系统功能
（1）检测与控制功能系统通过各种传感器自动检测位置及是否回归起始原点的状况，由PLC根据所测的各种位置信号来控制执行装置的启动、运行和停止。系统实时检测供电电源情况，由PLC控制在电源严重过压或欠压时停机。
（2）显示报警功能当系统出现下列情况之一时，均同时进行声、光报警：DC24V掉电(各种传感器的供电电源)；执行装置未回归原点位置时进行启动；垛盘满位时；系统供电电源严重过压或欠压等。
（3）灵活的操作过程卸垛自动生产线的操作过程有两种：自动操作／手动操作。将自动／手动的切换开关打到手动状态时，可以按下操作面板上相应的点动开关实现点动操作；打到自动状态时，则根据相应的控制程序进行自动且连续的作业。
2．4本章小结
本章从卸垛自动生产线作为一个典型的机电一体化系统入手，从总体上分析了该系统的组成及功能，为下一步的研究勾勒出清晰的轮廓。
3卸垛自动生产线机械系统及电气系统设计
3．1概述
机电系统的机械系统与一般的机械系统相比，除了需要一个高定位精度外，还应具有良好的动态响应，响应速度更快，稳定性更好。
在这里，机械系统一般由减速装置、各种直线传动部件、和非直线传动的连杆机构等组成，导杆、支承件、机架轴等机构。自动卸垛生产线是集机械、电气、于一体的高新技术产品，主要用于化工、食品、医药和食品工业在瓶子、纸板箱、自动堆码桶。卸垛机系统主要由自动生产线如图3.1所示
卸垛机生产线分为输送台1、输送台2、输送台3、输送台4、换向输送台、垛板收集台、储瓶台、随动系统、拨瓶机构、出瓶机构（图上没有画出）、真空系统部分和龙门立柱框架部分。本图仅为卸垛机总体平面图，由于本次设计机械部分过于复杂在这里将不做详细说明，之后本次设计的总图和所有部件图都将以CAD图形式展出。机械部分将以图形式进行展出。
3．2设备电气配置
3.2.1减速机设置
（1）本机中共有减速机15台，总功率12.84Kw。
M1 SA57DT80K4/M1/A/180°n=14r/min P=0.55Kw
输送台1驱动
M2 SA57DT80K4/M1/A/180°n=14r/min P=0.55Kw
输送台2驱动
M3 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180°n=14r/min P=0.55Kw
输送台3驱动
M4 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180°n=14r/min P=0.55Kw
输送台4驱动
M5 SA47DT80K4/BMG//M2/A/270°n=67r/min P=0.55Kw
换向输送台5链条驱动
M6 R37DT80K4/M5/270°n=42r/min P=0.55Kw
换向输送台5滚筒驱动
M7 SA57DT80K4/BMG/M1/A/180°n=14r/min P=0.55Kw
垛板收集输送台6驱动
M8 SA57DT80N4/M1/B/270°n=14r/min P=0.75Kw
储瓶台驱动
M9 SA47DT80K4/BMG/A/270°n=59r/min P=0.55Kw
随动装置驱动
M10 SF37DT71D4/BMG/A/270°n=69r/min P=0.37Kw
拨瓶出瓶驱动
M11 R97DV112M4/BMG/2WE/M1/0°n=22r/min P=4Kw
主提升驱动
M12 S47DT90S4/BMG/M1/B/0°n=85r/min P=1.1Kw
隔板吸头提升驱动
M13 SA57DT71D4/BMG/M5/A/0°n=11r/min P=0.37Kw
隔板吸头旋转驱动
M14 SA57DT90S4/BMG/M2/B/270°n=60r/min P=1.1Kw
移动框架驱动
M15 FA37DT80N4/BMG/M3/270°n=67r/min P=0.75Kw
移动夹头驱动
（2）其中M4、M8、M10、M11、M12、M13、M14、M15需要变频调速。
（3）其中M1、M2、M3、M4、M11、M12、M13、M14、M15减速机要求正反转，防护等级要符合安全防护要求（IP55）,绝缘等级F。
（4）以上减速机中除M1、M2、M6、M8外，全部有制动装置。其中M11、M12、M14、M15要求快速制动。
（5）本机分为手动和自动两种状态，各减速机要求能单独控制运转。
（6）本机工作电压为AC380V、3PH、50Hz，辅助电压为DC24V。
3.2.2.光电开关、接近开关设置
3.2.3控制气缸的阀及磁性开关
Q1、Q2移动夹头后夹紧气缸YV1A、YV1B控制Q1、Q1气缸前进或后退，CK1A、CK1B、CK2A、CK2B分别检测气缸Q1、Q2的两个位置。
Q3、Q4移动夹头前夹紧气缸YV2A、YV2B控制Q3、Q4气缸前进或后退，CK3A、CK3B、CK4A、CK4B分别检测气缸Q3、Q4的两个位置。
Q5移动夹头右夹紧气缸YV3A、YV3B控制Q5气缸前进或后退，CK5A、CK5B分别检测气缸Q5的两个位置。
Q6移动夹头左夹紧气缸YV4A、YV4B控制Q6气缸前进或后退，CK6A、CK6B分别检测气缸Q6的两个位置。
Q7、Q8辅助夹瓶前气缸YV5A、YV5B控制Q7、Q8气缸前进或后退，CK7A、CK7B、CK8A、CK8B分别检测气缸Q7、Q8的两个位置。
Q9、Q10辅助夹瓶后气缸YV6A、YV6B控制Q9、Q10气缸前进或后退，CK9A、CK9B、CK10A、CK10B分别检测气缸Q9、Q10的两个位置。
Q11、Q12辅助夹瓶右气缸YV7A、YV7B控制Q11、Q12气缸前进或后退，CK11A、CK11B、CK12A、CK12B分别检测气缸Q11、Q12的两个位置。
Q13、Q14辅助夹瓶左气缸YV8A、YV8B控制Q13、Q14气缸前进或后退，CK13A、CK13B、CK14A、CK14B分别检测气缸Q13、Q14的两个位置。
Q15、Q16夹钳移动气缸YV9A、YV9B控制Q15、Q16气缸前进或后退，CK15A、CK15B、CK16A、CK16B分别检测气缸Q15、Q16的两个位置。
Q17、Q18气爪YV10A、YV10B控制Q17、Q18气爪打开或关闭，CK17A、CK17B、CK18A、CK18B分别检测气爪Q17、Q18的两个位置。
Q19、Q20过渡平台移动气缸YV11A、YV11B控制Q19、Q20气缸前进或后退，
CK19A、CK19B、CK20A、CK20B分别检测气缸Q19、Q20的两个位置。
Q21、Q22换向输送台移动气缸YV12A、YV12B控制Q21、Q22气缸上升或下降，CK21A、CK21B、CK22A、CK22B分别检测气缸Q21、Q22的两个位置。
Q23压瓶气缸YV13A、YV13B控制Q23气缸上升或下降，CK23A、CK23B分别检测气缸Q23的两个位置。
Q24拨瓶分瓶气缸YV14A、YV14B控制Q24气缸前进或后退，CK24A、CK24B分别检测气缸Q24的两个位置。
Q25、Q26、Q27、Q28
垛板收集小气缸YV15A、YV15B控制Q25、Q26、Q27、Q28气缸前进或后退，CK25A、CK25B、CK26A、CK26B、CK27A、CK27B、CK28A、CK28B分别检测气缸Q25、Q26、Q27、Q28的两个位置。
Q29垛板收集升降大气缸YV16A、YV16B控制Q29气缸上升或下降或中位，CK29A、CK29B、CK29C分别检测气缸Q29的三个位置。
压力开关：欠压保护QY
真空发生器：YVZX1A、YVZX1B分别控制吸盘的吸气和吹气
真空度检测：真空压力ZKD
注：
（1）JK1-JK12用方型接近开关.
（2）JK13-JK24,JK27-JK31选用φ30感应距离在15mm左右的接近开关。
（3）JK25-JK26选用φ12感应距离在10mm左右的接近开关。
（4）GK21、GK22选择品质高的光电开关，防抖动，防反光等功能。
3.3电气控制要求
（1）整机运行程序，有如下要求：
①本机共有2套程序，优化程序使运行机器运行平稳
②配有按键式显示屏控制系统,须有故障显示分页
③配置操作站，力求操作简单，电柜与操作站分开设置，电柜及操作站位置见平面图。如操作站不用手动旋钮，则须选用大屏幕，保证须同时动作的减速机能在同一分页上。
④注意分线盒的合理布置。
⑤垛板收集装置配有单独控制操作站。
⑥配备警示灯
⑦应具有计数功能，设备自带漏电保护器。应具有急停解除后，能够自动回复到急停前状态的功能。
⑧机器自动运行，各系统装置按运动顺序电气互锁。
⑨操作界面为中文简体，工作状态一目了然；多种参数设定均可在界面完成。具有累计班产、故障报警显示、工作状态显示等功能。
（1）移动夹头：Q1、Q2处于缩回位置，CK1B、CK2B触发。
Q3、Q4处于缩回位置，CK3B、CK4B触发。
Q5处于缩回位置，CK5B触发。
Q6处于缩回位置，CK6B触发。
JK17移动夹头夹位定位检测触发。
移动框架：JK21移动框架夹位定位检测触发。
提升移动框架：JK5提升移动框架上限位检测触发。
隔板吸头提升：JK10隔板吸头提升吸隔板上限位检测触发。
吸头旋转：JK13吸头旋转吸位定位检测触发。
随动杆：JK27随动杆链条基准位检测触发。
JK29,JK30随动杆运行到位左,右边检测触发。
垛板收集装置：Q25、Q26、Q27、Q28处于缩回位置
CK25B、CK26B、CK27B、CK28B触发。
Q29处于缩回位置CK29C触发。
辅助夹瓶：Q7、Q8处于伸出位置，CK7A、CK8A触发。
Q9、Q10处于伸出位置，CK9A、CK10A触发。
Q11、Q12处于伸出位置，CK11A、CK12A触发。
Q13、Q14处于伸出位置，CK13A、CK14A触发。
夹钳移动：Q15、Q16处于缩回位置，CK15B、CK16B触发。
气爪：Q17、Q18气爪打开CK17A、CK18A触发。
过渡平台：Q19、Q20处于缩回位置，CK19B、CK20B触发。
压瓶：Q23处于缩回位置降，CK23B触发。
拨瓶分瓶：Q24处于伸出位置，CK24A触发。
JK31拨杆运行基准位检测触发。
其它部件处于待机状态
（1）以上后面任意一处检测到有垛则前面须停止等待。
（2）叉车垛板上、下料延时15秒钟（可调）后滚道链条电机才能动作。
叉车上垛后GK1、GK2检测到垛，GK03检测无垛，M1、M2电机启动垛向前运行，垛运行到GK03挡光时M2停止。当按下拆包确认按钮后，垛才可继续下面工序。输送台3的GK4检测无垛，则M2，M3启动进垛，垛运行到GK4挡光则M3电机停止。
进垛：
GK4检测有垛，输送台4的GK5，GK6检测无垛且JK5检测到主提升在上限位时，则M3，M4启动进垛，垛运行到GK5挡光，M4减速至GK6挡光则M4电机停止，垛实现定位;如JK5检测到主提升不在上限位，则M3电机停止在原位等待。
卸垛：（未使用编码器）
（1）提升移动头架下降到第一层，辅助夹瓶工作
当垛运行至GK6挡光时，M11启动中速下降，至GK22挡光转换为低速至GK21挡光时停止。辅助夹瓶的YV5B、YV6B、YV7B、YV8B工作Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14缩回，CK7B、CK8B、CK9B、CK10B、CK11B、CK12B、CK13B、CK14B触发,YV5A、YV6A、YV7A、YV8A断电;夹钳移动：YV9A工作Q15、Q16处于伸出位置，CK15A、CK16A触发,YV9B断电。气爪YV10B工作Q17、Q18关闭CK17B、CK18B触发,YV10A断电。移动夹头：YV1A、YV2A、YV3A、YV4A工作，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6处于伸出位置，CK1A、CK2A、CK3A、CK4A、CK5A、CK6A触发，YV1B、YV2B、YV3B、YV4B断电。过渡平台：YV11A工作Q19、Q20处于伸出位置，CK19A、CK20A触发，YV11B断电。
（2）吸头运行吸隔板，放隔板并返回原位
同时M12启动中速下降至隔板吸头提升吸隔板下降减速位检测JK11触发减速，隔板吸头提升吸隔板下降定位检测JK12触发M12停止，同时真空发生器：YVZX1A工作,真空发生器工作，吸取隔板，待真空度检测ZKD触发，M12启动中速上升JK9减速至JK10触发停止，M13启动中速正转至JK15减速至JK16触发停止。M12启动高速下降至JK8减速，至JK7停止，同时YVZX1B工作,YVZX1A断电，隔板吸出放入隔板库动作完成。M12启动高速上升至JK9触发减速至JK10停止，M13启动高速反转至JK14触发减速至JK13停止。
（3)卸第一层瓶至移动夹头的过渡平台后，辅助夹瓶工作回原位
在M13启动中速正转同时，M14启动中速正转至JK 23触发减速至JK24停止，辅助夹瓶的YV5A、YV6A、YV7A、YV8A工作Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14伸出，CK7A、CK8A、CK9A、CK10A、CK11A、CK12A、CK13A、CK14A触发,YV5B、YV6B、YV7B、YV8B断电;气爪YV10A工作Q17、Q18打开CK17A、CK18A触发,YV10B断电。夹钳移动：YV9B工作Q15、Q16处于缩回位置，CK15B、CK16B触发,YV9A断电。过渡平台：YV11B工作Q19、Q20处于缩回位置，CK19B、CK20B触发，YV11A断电。
(4)提升移动头架下降到储瓶台位，移动夹头放瓶后回原位
M11启动中速正转运行下降至JK3触发停止，如果GK9移动夹头安全放瓶储瓶台空检测挡光，则原位等待；如果不挡光，则M15启动中速正转运行至JK19减速至JK20停止。移动夹头：YV1B、YV2B、YV3B、YV4B工作，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6处于缩回位置，YV1A、YV2A、YV3A、YV4A断电。等待约1秒钟（待定可调），M11启动高速反转运行上升至JK4触发减速至JK5停止.同时则M15启动高速反转运行至JK18减速至JK17停止。M11至JK5停止后，M14启动高速反转至JK22触发减速至JK21停止。
上述动作即完成卸了第一层瓶垛，重复完成上述动作即可卸其它层瓶子。
注意：
(1)在卸最后一层时JK2工作，辅助夹瓶不工作；
(2)要求吸垛板上最后一张隔板；
(3)在这期间如发出急停等信号，动作暂停，待检测取消后能自动执行下面动作，要有触摸屏有画面显示。
换向输送台输送空垛板：
当吸完最后一张隔板后，换向输送台5的GK7，GK8检测无垛板,换向输送台移动气缸YV12B工作Q21、Q22气缸在缩回位,CK21B、CK22B触发。则M4,M5启动，到GK7,GK8都挡光时M5电机停止，同时M3电机启动进垛程序。换向输送台移动气缸YV12A工作Q21、Q22气缸升出位,CK21A、CK22A触发。当GK18检测无垛板，M6电机启动出垛，进入垛板收集输送台，至GK18挡光，M6电机停止，换向输送台移动气缸YV12B工作Q21、Q22缩回原位，否则等待。
垛板收集：垛板分送机配有单独控制操作站（电气设计）
动作待定，警灯闪烁黄灯、触摸屏提示要叉车运走。
储瓶随动装置：
第一层瓶子放入储瓶台上时，储瓶台电
原文链接：http://www.jxszl.com/lwqt/yzlw/357961.html
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