集装箱顶板自动上料装置设计.pdf

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集裝箱顶板自动上料裝置设计
Design of container roof automatic feeding device
王娜,余增,孙忠明
WANG Na, YU Zeng-per, SUN Zhong-ming
(1.青岛黄海学院,青岛266427;2.青岛中集集装箱制造有限公司,青岛266500)
摘要:集装箱制造行业工人劳动强度大是不可叙视的回题,为此,国内的众多装备制造企业都在进行
生产装备的自动化改造。设计了一个集装箱顶板生产线的自动化装置,通过此没备可以实现
顶板自动上料、自动输送定位、压型等动作,大大提高了公司设备的自动化水平。
关键词:集装箱顶板;自动上料;输送定位;气动控制
中B分类号:TP23
文献标识码:B
文章编号:1009-0134(2015)09(下)-0103-03
Doi:10.3969/j.ISsn.1009-0134.2015.09(下).26
0引言
为了满足工件的定位精度要求,本文采用伺服电机带动
集装箱制造行业存在着生产节奏快,工人劳动强度
滚珠丝杠进行定位。板材定位时的输送米用气动夹钳结
大的问题。新时代的劳动者对工作环境和工作内容都有
构的简易机械手,以防止板材在运动过程中跑偏。
新的要求,因此,国内的集装箱及其他装备制造企业都
在进行生产装备的自动化改造。
2页板自动上料吸盘输送装置设计
早期的机械制造多是采用机械或电气部件的单机自
之前的人工上料选用的是一个待料台来提供储料
化,我国产业结构层次低,企业技术落后,主要以手量,其弊端是在待料台无料时需要停机重新吊料进行上
工劳动为主。集装箱顶板是集装箱重要的结构件,现在储料位。这种上料方式改为自动时就不再适合,自动化
工厂中上料过程多是人工上料,工人重复动作多,劳动的优势是可以不间断的重复动作。本文在考虑自动上料
强度比较大。本文对集装箱顶板生产过程进行分析,完布局时选择了双储料位,即待料台和上料台
成了顶板自动上料装置的总体结构设计和设备的空间布
工作过程如下:1)用又车或行车将整摞原板送上:
局。针对输送定位压型过程中的板材变形,设计了一种待料台:2)通过待料台和上料台下部的减速机及链传
优化的气动夹钳。为准确实现板材的输送定位,选取了动带动辊道,将原板从待料台送往上料台。这就解决了
合适的伺服系统和滚珠丝杠,并综合设计了整个系统装停机上料难的问题。据此设计的集装箱顶板自动上料装
置的气动原理图。
置的吸盘输送部分的结构如图2所示。
1集装箱顶板自动上料装置总体结构设计
根据工件加工要求以及车间顶板自动成型线的布局
位置,本文选用一个较狭长的布局,如图1所示。
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图2吸盘输送部分结构图
3顶板自动上料板材送料定位部分设计
板材进入模具前需要进行四边定位,因此在送料台
图1顶板自动上料结构布置图
上设计了两组气缸,分别实现板材的横向和纵向定位。
整个装置与龙门式压机的工作台平行,送料定位部板材四边定位后,用夹钳夹紧,保证在压型过程中板材
分与压床的工作台对应。待料台采用双工位布置,一个左右尺寸致,前后定位采用伺服电机带动的螺旋传动
是整摞大板的待料台,另一个是整摞分单张的取料台。实现。板材送料定位部分结构图如图3所示。
收蒋日男:2015-03-12
基金项目:青岛市企业技术创新重点项目计划(LX1102A7.0260)
作者简介:王娜(1983-),女,山东烟台人,讲师,硕土研究生,研究方向为自动化控制。
第37卷第9期2015-09(下)【1083
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基于以上分析,为了克服板材的收缩力,实现定位
的准确性,本文对原有的夹钳结构进行了优化,增加了
若干活动关节和一个气缸。其结构如图5所示。
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图5优化后的气动夹钳结构示意图
图3板材送料定位部分结构图
图5中,A气缸的作用是夹紧板材,B气缸起补偿位
图3中,1为气动夹钳,将板材夹持送进模具,2为
移的作用。具体工作过程为:初始时,A气缸内无杄腔
侧向定位气缸,将落下的板材左右对齐,3为伺服电机
进气,推动活塞杆将板材夹紧,B气缸内有杆腔进气,
滚珠丝杆,其作用是输送和定位,4为前下定位气缸,
将整个夹钳拉紧,随后将板材输送进入模具,B气缸控
其作用是对刚落下的板材前后定位,将板材送入伺服电制电磁阀切换,将杆腔气体排出,夹销在C关节和板材
机输送原点。
支撑的作用下处于水平状态。因此,整个夹钳在板材压
1)气动夹针设计
制过程中处于一个随动的状态,从而对板材变形和模具
基本气动夹钳结构如图4所示,采用了一个具有中
移动进行了补偿。压制完成,B气缸控制电磁阀切换,
间转轴的气缸,连接一个围绕立柱转动的上夹头,其作杆腔进气,重新将夹拉起,板材则可以继续移动。
用是和固定的下夹头一起实现对板材的夹持。
2)输送定位装置设计
输送定位装置需要完成两个动作:是将板材输送
至模具内,二是实现5个波距的定位。为了保证精确完
成这两个动作,本文采用的是伺服电机带动滚珠丝杠的
螺旋传动。
(1)确定滚珠丝杠副规格代号
根据丝杠P。、d2m、Cam选择内循环单螺母式滚珠
丝杠,型号为SFV04010-4.8,精度等级为3级。计算出
丝杆基本导程P,=10mm,丝杠底Xd2m=30mm>9.6mm,
外X。=38mm,公称直径Xdo=40mm,额定动載荷
Ca=48740N,额定静载荷Co=156912N。
图4基本气动夹钳结构示意图
(2)选择电机
这种基本结构的夹钳在本文的工件加工的场合中
要实现伺服电机驱动,本文中的伺服电机选用的是
使用是存在问题的。本文的顶板单波加工采用的是拉伸
菱HF-SN-202J-S100型中惯量电机。功率为2kW,额
工艺,在此过程中会存在板材的变形。这种变形主要是
定转矩为9.55N-m,电机惯量JM为0.00383Kg-m2,运动
是拉伸过程中的板材变形,本文中所用的模具是凹模在
工件及工作台质量最大值约为120kg。
上,凸模在下,拉伸过程中,随着凹模下行,凹模断面4系统气动原理图
上的板材毛坯外部尺寸不断缩小,凸模上的材料被拉伸
根据前文中对集装箱顶板自动上料装置的总体结
成为拉伸件波顶,当拉伸过程结束时,平板毛坯被拉伸
构、吸盘输送装置及板材送料定位部分进行的设计,得
出一个波形。因此本文在设计新的夹钳时须考虑克服此
到整个系统装置的气动原理图,如图6所示。
收缩力。
104]第37港第9期2015-09(下)