复合底不锈钢锅高温坯料自动上下料方案优化设计.pdf

机电工程木2011年第40卷第05期
研究与开发
复合底不銹钢锅高温坯料自动上下料方案优化设计
杨世杰,阎秋生
(广东エ业大学机电工程学院,广东广州51000
摘要:为了实现复合底不锈钢锅高温坯料的上下料自动化,在分析复合底不锈钢锅高温坯料人工传输存在问题的基础上,提出压焊
加工高温坏料自动上下料方案,并进行了高温坯料夹持机构、上下料机械手工作循环、机械手与压力机联动控制等方案设计
关键词:不锈钢锅;高温坯料;自动上下料;机械手
中图分类号:TS914.242
文献标识码;A文章编号:1009-9492(2011)05-0071-03
1引言
钢锅底的两个接合面涂敷钎料,并对三层材料点焊固定位
随着人们生活水平的不断提高,不锈钢餐厨具由于具
置之后经加热窑炉均匀加热到500°C左右,再在高温状态
有亮丽的外观、清洗方便、经久耐用,已经成为家用餐厨
加压实现三层材料两个结合面的治金结合完全固结于
具主流,同时对不锈钢厨具加热的均匀性、节能性等性能
体。目前的生产过程中,处于500°C左右的复合底不锈钢
提出了越来越高的要求。一般的不锈钢锅采用不锈钢薄板
锅坯料出炉后,在出炉口通过窑炉中物料输送带的推力在
直接冲压成型,加热快是其显著优点,但加热不均匀也是
斜面滑道上由高处滑向底端,由一名操作工在滑道出口截
其明显缺点,高档不锈钢锅采用铝导热板夹层的复合锅底
住,并钳起送到压力焊机工作台上定位,然后由摩擦压力
不锈钢锅体结构,弥补了此缺点。为了实现导热的效率、机进行压焊,压焊完毕,由另外一个工人把工件从压力焊
均匀性和牢固性,在铝导热板夹层与不锈钢板之间必须焊
机工作台上取下,并排放在料台上,完成一个加工循环,
接牢固达到治金结合,其采用的焊接工艺包括预焊、加
全程需要2个人进行高温坯料的传送。
热、压力焊等过程,因此需要对加热状
态的坯料进行传输,其输送的速度、节
摩擦压力焊
拍等不仅涉及到制品的焊接质量,而且
加热到500度
三层材料完
影响到加工过程的热能损耗,尤其是
接合
全贴合
旦产生铝导热板夹层与不锈钢材料结合
强度达不到要求,将会产生废品造成更
大浪费。
不锈钢
目前国内复合底不锈钢锅焊接过程
不锈铝
不锈钢
中的坯料传输主要采用人工与滑槽相结
合的方式,从提高生产效率、降低生产
成本、节能减排等方面考虑,对复合底
不锈钢锅高温坯料进行自动化传输是不
图1复合底不锈钢锅加工流程
锈钢制品加工急需解决的问题。
2复合底不锈钢锅自动输送系统总体方案
2.2复合底不锈钢锅高温坯料人工传送存在的问题
2.1复合底不锈钢锅坯料传送过程
经过对复合底不锈钢锅高温坯料的传送过程以及生产
复合底不锈钢锅采用铝导热板夹层结构,其生产工艺
过程分析统计,可以归纳出其中主要存在的问题:
如图1所示,在对不锈钢锅体一一铝导热板夹层一一不锈
(1)生产过程中约10%左右的高温坯料会掉出滑道需
广东省教育部产学研结合项目(编号:2007B090100014)
收稿日期:2010-12-11
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研究与开发
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要重新回炉,增加热能损耗
夹持单元和运动单元,上料机械手夹持单元采用夹钳结
(2)人工送料无法精确控制时间和节拍,坯料输送节构,以气缸作为夹持动作的动力源,给与圆柱形高温坯料
拍与压力机节拍难以配合恰当、造成加工周期增大,压力
稳定的夹持力,运动单元则将夹持单元安装在回转轴上可
机效率降低耗能增加,另一方面由于锅体坯料出炉等待时
以实现180度回转和定位,同时具有单轴运动,其结构原
间延长造成了热量耗散增加或焊接不良品率增加;理如图3所示2。其工作周期是:上料机械手夹钳张开向
(3)劳动条件恶劣,操作者简单重复动作,处于高温、
坯料方向运动一一到达坯料定位点(光电感应)一一夹钳
高噪声的劳动环境损害健康,一条生产线仅高温坯料传送收紧夹持坯料后旋转180度一上料机械手直线运动到模
需要2人同时工作,劳动力短缺问题已经开始困扰企业发腔上方(位置感应)一一松开夹钳坯料落入模腔位一一上
展
料机械手退回原点。
因此,不论从节能方面考虑,还是从改善劳动条件解
放劳动力方面,并且从发展的角度采用高温坯料的自动输
送已是势在必行。
00
2.3复合底不锈钢锅高温坯料自动上下料方案设计
设计方案主要考虑在上料和下料两个工位选用上料机
械手和下料机械手取代人工,通过PLC控制实现上下料动
作与压力机工作周期的协调联动提高工作效率,同时上料
机械手采用绝热结构与耐热材料制造,缩短窑炉与压力机
之间的距离,减少高温坯料的传送距离,降低热能消耗,
从而传提高热效率。高温坯料自动上下料总体设计方案如
图2所示。
拨又机构
加热炉
拉料
1.齿轮齿条配合2.底板3.气缸
小车
密封
地面手臂
图3上料机械手结构
导轨
滑道
拨又
机构
PC机
下料机械手采用与上料机械手相同的结构,但其工作
下料机
压力焊机
下器周期相对简单,下料机械手夹针张开向坯料方向运动
可编程控制器PLC
到达坯料加工位置一一夹钳收紧夹持坯料后旋转90
度一一下料机械手直线运动到原点一一松开夹钳坯料
图2高温坯料自动上下料传送系统总体方案
坯料被输料小车运出,下料机械手与压力机及输料小车之
间的关系如图4所示。
3复合底不锈钢锅高温坯料自动上下料传输
线关键结构
3.1高温坯料的个体分离与定位
为了减少高温坯料输送过程中的热量耗散,窑炉出口
距离上料机械手越近越好,但如果距离太近,上料机械手
长期工作于高温环境,也会影响到上料机械手工作稳定
性;另一方面,基于上料机械手的价格和稳定性,考虑采
用单关节平面结构机械手,因此需要在高温坯料出炉后先
行定位等待上料机械手抓取。为了实现高温坯料从窑炉输
送带上的个体分离,在窑炉出口处设计一段高速输送带,
(速度高于窑炉输送带)将出炉后的高温坯料与窑炉输送
带上的坯料分离,并送达上料定位点。
3.2上下料机械手结构设计
1.下料机械手2.地面导轨3.手臂4.输料小车5.压力焊机
按照高温坯料输送的工作要求,上料机械手具有坯料
图4俯视图
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