鋅錠碼垛機(jī)工作原理與機(jī)械手設(shè)計(jì)指南

目錄

第一章緒論..............................錯(cuò)誤!未定義書簽。

1.1本次設(shè)計(jì)對此機(jī)器日勺規(guī)定■--錯(cuò)誤!未定義書簽。

1.2課題設(shè)計(jì)背景與目日勺.......錯(cuò)誤！未定義書簽。

第二章鋅錠碼垛機(jī)工作原理總體設(shè)計(jì).........錯(cuò)誤!未定義書簽。

2.1碼垛機(jī)工作示意圖..........錯(cuò)誤！未定義書簽。

2.2自動(dòng)化生產(chǎn)線重要技術(shù)參數(shù)"?錯(cuò)誤!未定義書簽。

2.3鋅錠自動(dòng)化碼垛生產(chǎn)線的構(gòu)成和工作原理錯(cuò)誤!未定義書簽。

第三章接錠裝置設(shè)計(jì).......................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.1接錠裝置工作原理..........錯(cuò)誤！未定義書簽。

3.2接錠裝置機(jī)構(gòu)選擇..........錯(cuò)誤！未定義書簽。

3.3接錠驅(qū)動(dòng)氣缸選擇..........錯(cuò)誤！未定義書簽。

第四章載錠裝置設(shè)計(jì).......................錯(cuò)誤!未定義書簽。

4.1傳送帶日勺選擇..............錯(cuò)誤！未定義書簽。

4.2傳送機(jī)構(gòu)選擇..............錯(cuò)誤！未定義書簽。

4.3減速機(jī)日勺選擇..............錯(cuò)誤！未定義書簽。

第五章翻錠裝置設(shè)計(jì).......................錯(cuò)誤!未定義書簽。

5.1翻錠裝置工作原理..........錯(cuò)誤！未定義書簽。

5.2翻錠裝置機(jī)構(gòu)選擇..........錯(cuò)誤！未定義書簽。

5.3翻錠驅(qū)動(dòng)氣缸選擇..........錯(cuò)誤1未定義書簽。

第六章運(yùn)錠裝置設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。

6.1傳送帶日勺選擇錯(cuò)誤!未定義書簽。

6.2傳送機(jī)構(gòu)選擇錯(cuò)誤!未定義書簽。

6.3減速機(jī)日勺選擇錯(cuò)誤!未定義書簽。

第七章機(jī)械手設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。

7.1總體設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。

7.2部件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。

7.3機(jī)械手部件的選用錯(cuò)誤!未定義書簽。

第八章攏錠裝置設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。

8.1碼垛形式與推錠次序錯(cuò)誤!未定義書簽。

8.2推板設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。

8.3攏錠氣缸日勺選擇錯(cuò)誤!未定義書簽。

第九章升降平臺(tái)和輸出小車設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。

第十章碼跺機(jī)總裝配圖闡明錯(cuò)誤!未定義書簽。

第十一章PLC編程錯(cuò)誤!未定義書簽。

11.1可編程序控制J器(PROGRAMMABLELOGICALCONTROLLER)錯(cuò)誤！未

定義書簽。

11.2OMRONC200H可編程序控制器-錯(cuò)誤!未定義書簽。

11.3PLC控制過程錯(cuò)誤!未定義書簽。

總結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽。

致謝........................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

參照文獻(xiàn).....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

第一章緒論

1.1本次設(shè)計(jì)對此機(jī)器日勺規(guī)定

設(shè)計(jì)的機(jī)器首先要能勝任對它提出的所有功能規(guī)定，即在預(yù)定的有效

期間，機(jī)器能可靠的完畢它的使命，此外，還規(guī)定成本低，重量和尺寸小,

效率高，制造輕易，操作靈活以便，安全可靠，便于維護(hù)維修，造型美觀,

不污染環(huán)境等。

(1)實(shí)現(xiàn)機(jī)器日勺工藝動(dòng)作規(guī)定

根據(jù)機(jī)器的功能規(guī)定和使用條件，從運(yùn)動(dòng)上確定工作原理，選擇機(jī)構(gòu)

類型和傳動(dòng)方式，以合理的機(jī)構(gòu)組合來協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器日勺工藝動(dòng)作規(guī)

定。碼垛機(jī)的功能規(guī)定：把從連鑄機(jī)取下向熱鋅錠平穩(wěn)的放到錠塊傳送帶

上，通過傳送帶錠塊被傳送到翻錠機(jī)構(gòu)上，依托兩個(gè)氣缸行程和位置的不

一樣來控制鋅錠日勺翻轉(zhuǎn)，并觸動(dòng)自動(dòng)開關(guān)為下一步操作提供信號(hào)。運(yùn)錠裝

置再把錠塊運(yùn)到指定位置上，觸碰行程開關(guān)，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到指定位置上,

然后機(jī)械手將錠塊扒走，并把錠塊運(yùn)到碼垛升降臺(tái)上進(jìn)行碼垛，再通過小

車把碼好的鋅垛運(yùn)走，并且另一種升降臺(tái)移動(dòng)到指定位置上準(zhǔn)備碼下一垛。

以上是基本的功能規(guī)定。使用條件：機(jī)械運(yùn)行在溫度高，濕度大等條件下,

零件規(guī)定高耐腐蝕性，規(guī)定零部件能適應(yīng)這種規(guī)定，需要合理選用材料。

(2)零件應(yīng)具有足夠日勺強(qiáng)度和剛度

零件強(qiáng)度規(guī)定在預(yù)定壽命期間內(nèi)，不至反復(fù)工作而疲勞破壞，不至因

忽然過載而斷裂，也不會(huì)因受載荷以致產(chǎn)生過量的彈性變形，尚有鋅錠剛

鑄好，錠塊很熱，因此部分零件還得有很好的耐熱性。零件設(shè)計(jì)要嚴(yán)格，

理論公式推導(dǎo)，類比措施設(shè)計(jì)出個(gè)零部件H勺尺寸來。

(3)摩擦，磨損和潤滑

許多機(jī)械零件在工作是互相接觸的表面因具有相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生日勺摩

擦。摩擦首先消耗能量，減少機(jī)械效率，首先使零件表面產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致

機(jī)器工作能力下降。為此應(yīng)對互相摩擦口勺零件選用合適的配合材料、潤滑

劑和潤滑裝置，以減少磨損和減少能耗。在這次設(shè)計(jì)中，采用了合理的措

施和機(jī)構(gòu)來減少摩擦，提高機(jī)械效率。

(4)振動(dòng)

由振動(dòng)而產(chǎn)生的附加應(yīng)力也許使零件提前失效，振動(dòng)會(huì)使機(jī)器不能正

常工作或影響工作位置而達(dá)不到工作規(guī)定，使機(jī)器效率減少，性能不穩(wěn)定。

因此本次設(shè)計(jì)采用了對應(yīng)歐I措施防止機(jī)械和其零部件因振動(dòng)而失效。

(5)生產(chǎn)能力規(guī)定

設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品，應(yīng)滿足單位時(shí)間內(nèi)完畢工作量的規(guī)定，應(yīng)有一定的

可變性，以適應(yīng)不一樣出J生產(chǎn)規(guī)定，理論上碼垛機(jī)的效率應(yīng)不小于或等于

連鑄機(jī)日勺效率。連鑄機(jī)的效率為6.5噸/小時(shí)，設(shè)計(jì)的碼垛機(jī)的工作效率為

6.5噸/小時(shí)。

1.2課題設(shè)計(jì)背景與目的

鋅錠出廠要通過碼垛，稱重，捆扎，包裝等工序。近年來，時(shí)鋅錠日勺

包裝規(guī)定越來越高，尤其是堆垛、碼垛、捆扎的質(zhì)量直接影響到鋅垛的保

管和運(yùn)送。碼垛不齊，捆扎不牢，會(huì)在運(yùn)送中出現(xiàn)散包的現(xiàn)象，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)

損失。

目前，鋅錠碼垛工序重要是人工完畢。由于錠塊質(zhì)量不輕（12.5公斤/

塊），工作現(xiàn)場鋅塊表面溫度也很高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度極大，且人工碼垛不齊，

穩(wěn)定性差，質(zhì)量低，直接影響捆扎質(zhì)量以和背面的運(yùn)送等工作。從70年代

起，國內(nèi)不少廠家都曾經(jīng)試圖實(shí)現(xiàn)鋅錠碼垛過程的自動(dòng)化，但都由于鋅錠

碼垛形式的復(fù)雜，工作的繁瑣，電器自動(dòng)化控制系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)能力差和控

制不以便等原因，均未能很好的處理這個(gè)問題，到目前為止，國內(nèi)不少廠

礦企業(yè)還用人工碼垛。

筆者在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)H勺基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)研制了鋅錠自動(dòng)碼垛生產(chǎn)線。大

大的提高了生產(chǎn)效率和碼垛質(zhì)量和鋅垛穩(wěn)定性。

第二章鋅錠碼垛機(jī)工作原理總體設(shè)計(jì)

2.1碼垛機(jī)工作示意圖

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圖2—1碼垛機(jī)總裝配簡圖

重要構(gòu)成：1.載錠裝置2.移動(dòng)氣缸3,升降氣缸4.機(jī)械手5.Y

方向攏錠氣缸6.X方向攏錠氣缸7.升降平臺(tái)8.升降油缸9.搬運(yùn)氣缸

10.輸出小車11.運(yùn)錠裝置12.翻錠氣缸-113.翻錠氣缸-214.接錠

裝置

示意圖如上圖

2.2自動(dòng)化生產(chǎn)線重要技術(shù)參數(shù)

生產(chǎn)能力:6.5噸/小時(shí)

塊節(jié)拍即連鑄機(jī)日勺生產(chǎn)率為:〉7秒/塊，

〉5分鐘/垛。

鋅錠質(zhì)量：12.5公斤/塊

鋅垛質(zhì)量：500公斤/垛

生產(chǎn)線工作時(shí)間：24小時(shí)

2.3鋅錠自動(dòng)化碼垛生產(chǎn)線的構(gòu)成和工作原理

構(gòu)造構(gòu)成：

1）鋅錠輸入系統(tǒng)：把從連鑄機(jī)取下日勺熱鋅錠平穩(wěn)的放到錠塊傳送帶上,

通過傳送帶錠塊被傳送到翻錠機(jī)構(gòu)上，依托兩個(gè)氣缸行程和位置的不一樣

來控制鋅錠的翻轉(zhuǎn)，并觸動(dòng)自動(dòng)開關(guān)為下一步操作提供信號(hào)。運(yùn)錠裝置再

把錠塊運(yùn)到指定位置上。

2）鋅錠碼垛系統(tǒng)：鋅錠觸碰行程開關(guān)，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到指定位置上，

然后機(jī)械手將錠塊抓走，通過詳細(xì)的碼垛方式對機(jī)械手進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并把錠塊

運(yùn)到碼垛升降臺(tái)上進(jìn)行碼垛，通過X、Y方向的攏錠裝置進(jìn)行攏錠，每垛為

10層，共40塊鋅錠。

3）鋅錠輸出裝置：采用兩個(gè)升降臺(tái)交替工作，這樣可以節(jié)省時(shí)間，提

高效率，便于控制。通過小車把碼好口勺鋅垛運(yùn)走，并且另一種升降臺(tái)移動(dòng)

到指定位置上準(zhǔn)備碼下一垛。

4）氣壓和液壓系統(tǒng)：接錠驅(qū)動(dòng)氣缸1個(gè)、翻錠驅(qū)動(dòng)氣缸2個(gè)、機(jī)械手

升降氣缸1個(gè)、機(jī)械手臂閉合氣缸1個(gè)、械手旋轉(zhuǎn)氣缸1個(gè)、機(jī)械手移動(dòng)

氣缸1個(gè)、攏錠氣缸2個(gè)、升降臺(tái)升降油缸4個(gè)、升降臺(tái)小車移動(dòng)氣缸1

個(gè)。

5）PLC控制系統(tǒng)：此碼垛機(jī)選用0MR0N的C200H可編程控制器，本次

設(shè)計(jì)有輸入點(diǎn)12個(gè)，16個(gè)輸出點(diǎn)，更適合本次設(shè)計(jì)任務(wù)。

工作原理：

整條自動(dòng)碼垛生產(chǎn)線如，作示意圖所示。鋅錠經(jīng)連鑄機(jī)澆注成形后，

又通過接錠裝置放到傳送帶上，傳送帶靠電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)直聯(lián)到行星擺線

減速機(jī)上，減速后使轉(zhuǎn)數(shù)適合錠的輸出頻率。運(yùn)到翻錠裝置上，通過翻錠

裝置的兩個(gè)氣缸控制來實(shí)現(xiàn)鋅錠的翻轉(zhuǎn)。鋅錠落到運(yùn)錠裝置上，再通過傳

送帶H勺運(yùn)送到指定位置，觸碰行程開關(guān)，控制機(jī)械手移動(dòng)到鋅錠的位置上,

機(jī)械手爪張開，既有使錠對中、攏錠日勺作用尚有提錠的作用。然后通過機(jī)

械手平移、旋轉(zhuǎn)、放錠動(dòng)作后，把錠放到升降平臺(tái)上，在升降平臺(tái)上，通

過X、Y兩個(gè)方向日勺龍錠氣缸把鋅錠推到預(yù)設(shè)位置，升降臺(tái)由油缸來控制其

時(shí)升降，每碼好一層，平臺(tái)就下降一定H勺距離，當(dāng)鋅垛碼好后，平臺(tái)降到

指定位置，然后通過輸出小車把碼好的鋅垛運(yùn)到指定位置，進(jìn)行捆扎和打

包，并在此時(shí)另一種升降平臺(tái)移動(dòng)到前一種升降平臺(tái)位置上，接錠、碼錠,

使生產(chǎn)持續(xù)不中斷。

自動(dòng)生產(chǎn)線的特點(diǎn)：

圖2-2碼垛方式

碼垛方式由圖2—2(b)的碼垛方式改為圖2—2(a)的碼垛方式，原

圖(b)的碼垛方式在攏錠時(shí)易出現(xiàn)如圖2—2(c)口勺尖角對頂狀況而頂死,

導(dǎo)致碼垛機(jī)不能完畢工作，此碼垛方式為了不必要的美觀和微小日勺鋅垛日勺

穩(wěn)定性而大大增長了碼垛機(jī)的故障率，筆者通過計(jì)算判斷認(rèn)為最上層都翻

錠沒有必要，故將其去掉，改為圖(a)的碼垛方式。并且筆者也到碼錠現(xiàn)

場考察實(shí)際狀況，通過各方面日勺衡量決定用此碼垛方式的。

自動(dòng)翻錠裝置

圖2-3翻錠裝置

由于采用圖2—2(a)的碼錠方式，故每垛僅需要一種鋅錠不翻錠，本

裝置采用了圖2—3所示的翻錠裝置，構(gòu)造簡樸，安全可靠。當(dāng)鋅錠滑到翻

板上時(shí)，翻板將其臨時(shí)卡住，然后根據(jù)塊數(shù)決定與否翻錠。假如不翻轉(zhuǎn)，

下面的短行程時(shí)氣缸伸出，將其沿著前面的滑板靠重力滑下；假如需要翻

轉(zhuǎn)，則上面的長行程口勺氣缸伸出，將其翻轉(zhuǎn)過來，然后鋅錠落到前面的滑

板上靠重力滑到下個(gè)裝置上。一種鋅錠過后，氣缸從伸出狀態(tài)立即收回，

來迎接下個(gè)鋅錠口勺到來，準(zhǔn)備伸出。

C200H可編程控制器

此碼垛機(jī)選用OMRON的C200H可編程控制器，本次設(shè)計(jì)有輸入點(diǎn)12個(gè),

16個(gè)輸出點(diǎn)，更適合本次設(shè)計(jì)任務(wù)0

第三章接錠裝置設(shè)計(jì)

3.1接錠裝置工作原理

當(dāng)鋅錠從連鑄機(jī)上翻下來，鑄造槽磕錠將錠磕下，觸發(fā)接錠信號(hào)，控

制氣缸將鋅錠平穩(wěn)口勺放到傳送帶1上，并保持一定期間，待鋅錠向前運(yùn)行

一定距離后，氣缸復(fù)位，準(zhǔn)備下一次接錠。

3.2接錠裝置機(jī)構(gòu)選擇

采用氣缸推進(jìn)拉桿接錠裝置，簡樸的桿機(jī)構(gòu)裝置，前端有接錠槽，接

錠槽之間距離要不不小于鋅錠的寬的尺寸，并且不小于下面的載錠裝置中

輸送帶的帶寬。根據(jù)鋅錠日勺尺寸和落錠日勺高度，確定桿臂長1115,高40,

寬11(單位：毫米)。

3.3接錠驅(qū)動(dòng)氣缸選擇

鋅錠產(chǎn)生的力矩：M=FXL=mXgXL=12.5X9.8Xl.115=136.6N.M

桿重產(chǎn)生W、J力矩：M=VXpXgXL

=11X40X1.115X7.85X9.8X0.5575

=21N.M

總力矩M=157.6N.M

設(shè)計(jì)力臂長540mm，則氣缸W、J推力為291.8N.

一般氣缸輸出力H勺計(jì)算：

氣缸輸出力FKJ公式：

F=n/4XD2PsP

式中F——活塞桿伸出時(shí)時(shí)軸向推力(N)；

D活塞直徑或氣缸內(nèi)徑(m)；

Ps——?dú)飧坠ぷ鲏毫Γ≒a）；

B一—?dú)飧椎呢?fù)載率。

通過對大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)氣缸運(yùn)動(dòng)的平均速度v與B日勺關(guān)系極大。

B值大，v低；B值小，v高。因此，B值H勺大小可以根據(jù)系統(tǒng)對氣缸運(yùn)動(dòng)

的平均速度v的規(guī)定來選用。對于國內(nèi)大量使用的緩沖氣缸和無緩沖氣缸

來說，推薦采用如下B值：

1）當(dāng)系統(tǒng)對氣缸無速度規(guī)定期，B值取0.8?0.9；

2）當(dāng)氣缸速度在0.2m/s左右，B值取0.6；

3）當(dāng)氣缸速度在0.5m/s左右，B值取0.4.

根據(jù)鋅錠碼垛機(jī)接錠裝置的工作規(guī)定，若取6=0.8,氣缸工作壓力

Ps=0.5Mpao

則當(dāng)選擇氣缸內(nèi)徑為40mm,

F=JT/4XD2PSP

=JI/4X0.042X0.5XX0.8

"503N

推力最大可達(dá)503No

根據(jù)上述氣缸推力，選QGBH40X275—MT4,強(qiáng)度和力都滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。

第四章載錠裝置設(shè)計(jì)

4.1傳送帶的選擇

由于鋅錠從連鑄機(jī)脫落下來，溫度也許會(huì)稍高些，因此在這次設(shè)計(jì)中

用耐熱傳送帶，耐熱傳送帶耐熱最高溫度能到達(dá)180度。鋅錠連鑄機(jī)從澆

注鑄造，到鋅錠從錠模中脫落有10多米長，這距離足以讓鋅錠冷卻到100

度如下，因此耐熱傳送帶強(qiáng)度和負(fù)載極限都符合規(guī)定。傳送帶的寬度要不

不小于接錠槽之間口勺寬度，這樣才能使錠從接錠裝置下來平穩(wěn)，不跑偏。

帶式傳送機(jī)是在一定的線路上持續(xù)輸送物料mI物料搬運(yùn)機(jī)械，又稱

持續(xù)輸送機(jī)。輸送機(jī)可進(jìn)行水平、傾斜和垂直輸送，也可構(gòu)成空間輸送

線路，輸送線路一般是固定的。輸送機(jī)輸送能力大，運(yùn)距長，還可在輸

送過程中同步完畢若干工藝操作，因此應(yīng)用十分廣泛。

帶式輸送機(jī)（直線式）該輸送機(jī)用于物料日勺輸送。采用不銹鋼網(wǎng)帶

作為載體，合用于多種食品行業(yè)的烘干、去濕、冷凍等、熱處理等；不

銹鋼制成，具有耐高溫、便于清洗等特點(diǎn)；詳細(xì)尺寸可以根據(jù)客戶規(guī)定

定做。

帶式輸送機(jī)應(yīng)用行業(yè)：食品、冶金、電力、煤炭、化工、建材、碼

頭、糧食等。

帶式輸送機(jī)構(gòu)造形式有：水平直線輸送、提高爬坡輸送、轉(zhuǎn)彎輸

送等多種形式，輸送帶上還可增設(shè)提高擋板、側(cè)擋板等附件，能滿足多

種工藝規(guī)定。

帶式輸送機(jī)輸送機(jī)材質(zhì)：有A3低碳鋼、201不銹鋼、304不銹鋼等。

帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式有：減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

帶式輸送機(jī)調(diào)速方式有；變頻調(diào)速、無極變速。

4.2傳送機(jī)構(gòu)選擇

由于從接錠到翻錠距離很長，傳送帶上鋅錠諸多，因此在有鋅錠在上

面的地方，下面放小滾筒來支撐，滾筒的長度根據(jù)機(jī)架的寬度決定，滾筒

間的間距盡量小一點(diǎn)，可以保證傳送鋅錠的平穩(wěn)、，不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)位、跑偏等

狀況。

跑偏原因和處理措施：

傳送帶運(yùn)行時(shí)輸送帶跑偏是最常見的故障之一。跑偏的原因有多

種，其重要原因是安裝精度低和平常區(qū)I維護(hù)保養(yǎng)差。安裝過程中，頭尾

滾筒、中間托輯之間盡量在同一中心線上，并且互相平行，以保證輸送

帶不偏或少偏。此外，帶子接頭要對歐I,兩側(cè)周長應(yīng)相似。在使用過

程中，假如出現(xiàn)跑偏，則要作如下檢查以確定原因，進(jìn)行進(jìn)行調(diào)整。輸

送帶跑偏時(shí)常檢查的部位和處理措施有：（1）檢查托輻橫向中心線與

帶式輸送機(jī)縱向中心線的不重疊度。假如不重疊度值超過3mm,則應(yīng)運(yùn)

用托輻組兩側(cè)日勺長形安裝孔對其進(jìn)行調(diào)整。詳細(xì)措施是輸送帶偏向哪一

側(cè)，托輻組W、J哪一側(cè)向輸送帶前進(jìn)的方向前移，或此外一側(cè)后移。（2）

檢查頭、尾機(jī)架安裝軸承座的兩個(gè)平面日勺偏差值。若兩平面W、J偏差不小

于1mm,則應(yīng)對兩平面調(diào)整在同一平面內(nèi)。頭部滾筒的調(diào)整措施是：若

輸送帶向滾筒H勺右側(cè)跑偏，則滾筒右側(cè)W、J軸承座應(yīng)當(dāng)向前移動(dòng)或左側(cè)軸

承座后移；若輸送帶向滾筒的左側(cè)跑偏，則滾筒左側(cè)的軸承座應(yīng)當(dāng)向前

移動(dòng)或右側(cè)軸承座后移。尾部滾筒的調(diào)整措施與頭部滾筒剛好相反。

（3）檢查物料在輸送帶上出J位置。物料在輸送帶橫斷面上不居中，將

導(dǎo)致輸送帶跑偏。假如物料偏到右側(cè)，則皮帶向左側(cè)跑偏，反之亦然。

在使用時(shí)應(yīng)盡量日勺讓物料居中。為減少或防止此類輸送帶跑偏可增長擋

料板，變化物料日勺方向和位置。

4.3減速機(jī)的選擇

傳送鋅錠的速度不能太高，因此不能直接把電機(jī)直聯(lián)到傳送滾筒上，

需要安放減速裝置，這次設(shè)計(jì)，選擇了行星擺線針輪減速機(jī)。

行星擺線減速機(jī)是一種應(yīng)用行星傳動(dòng)原理，采用擺線針輪嚙合，設(shè)計(jì)

先進(jìn)、構(gòu)造新奇日勺減速機(jī)構(gòu)。這種減速機(jī)在絕大多數(shù)狀況下已替代兩級、

三級普通圓柱齒輪減速機(jī)和圓柱蝸桿減速機(jī)，在軍工、航天、冶金、礦山、

石油、化工、船舶、輕工、食品、紡織、印染、制藥、橡膠、塑料、和起

重運(yùn)送等方面得到日益廣泛日勺應(yīng)用。

行星擺線針輪減速機(jī)重要特點(diǎn)：1、傳動(dòng)比大。一級減速時(shí)傳動(dòng)比為

1/6-1/87o兩級減速時(shí)傳動(dòng)比為1/99-1/7569；三級傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)比為

l/5841-l/658503o此外根據(jù)需要還可以采用多級組合，速比到達(dá)指定大。

2、傳動(dòng)效率高。由于嚙合部位采用了滾動(dòng)嚙合，一般一級傳動(dòng)效率為

90%-95%o3、構(gòu)造緊湊，體積小，重量輕。體積和一般圓柱齒輪減速機(jī)

相比可減小2/1—2/3。4、故障少，壽命長。重要傳動(dòng)嚙合件使用軸承鋼

磨削制造，因此機(jī)械性能與耐磨性能均佳，又因其為滾動(dòng)摩擦，因而故障

少，壽命長。5、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。因傳動(dòng)過程中為多齒嚙合，因此使之運(yùn)

轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪聲低。6、拆裝以便，輕易維修。7、過載能力強(qiáng)，耐沖

擊，慣性力矩小，合用于起動(dòng)頻繁和正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)日勺特點(diǎn)。

選用日勺減速機(jī)是把電機(jī)直聯(lián)到減速機(jī)上，安裝以便，使用便利，重要

的是傳動(dòng)比大，可以大比率減速，由于一級傳動(dòng)效率為90%-95%,因此選

擇一級減速傳動(dòng)比為1/6-1/87,可以實(shí)現(xiàn)符合設(shè)計(jì)規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)。

第五章翻錠裝置設(shè)計(jì)

這是本次設(shè)計(jì)的一種創(chuàng)新，也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，本次設(shè)計(jì)采用了運(yùn)

用氣缸實(shí)現(xiàn)翻錠日勺裝置（簡圖見圖2—3）,這種構(gòu)造簡樸明了，制作以便，

功能也輕易實(shí)現(xiàn)。

5.1翻錠裝置工作原理

由計(jì)數(shù)器記下鋅錠出J數(shù)目，到指定W、J數(shù)目H勺鋅錠進(jìn)行翻錠，其他H勺不

翻。當(dāng)不翻時(shí)、下面的氣缸活塞桿伸出，把鋅錠頂起來，滑落到下一種板

上，由于板的傾斜角度不小于鋅錠的自鎖角度，因此錠塊可以自由滑落下

來，不轉(zhuǎn)變錠日勺形式。當(dāng)需要翻錠時(shí)，背面日勺氣缸活塞桿伸出，由于行程

大，把鋅錠頂翻，鋅錠落到前面板上，也由于角度大，鋅錠自由的下滑下

來，鋅錠股I形式變化。鋅錠從板上滑落下來后，觸碰開關(guān)，是氣缸復(fù)位，

等待下個(gè)鋅錠。

5.2翻錠裝置機(jī)構(gòu)選擇

采用兩個(gè)氣缸推鋅錠口勺兩個(gè)不一樣位置在重力作用下實(shí)現(xiàn)翻錠效果。

翻錠槽口勺一端跟傳送帶1相連，為了使鋅錠精確滑入翻錠槽，因此此端兩

側(cè)板應(yīng)當(dāng)合適往外張可以起到引導(dǎo)鋅錠滑入口勺作用?；敕V槽后，翻板

將其臨時(shí)卡住，根據(jù)翻錠需要，分別伸出上面口勺長程氣缸和下面的短程氣

缸，兩氣缸的拉桿都連接著推板（推板嵌在翻錠槽底板上），實(shí)現(xiàn)翻錠。根

據(jù)鋅錠的尺寸，確定翻錠槽日勺長610,高95,寬310,翻板時(shí)長193,高30,

寬310,推板的長230,寬30（單位：毫米）。

5.3翻錠驅(qū)動(dòng)氣缸選擇

翻錠槽與水平面日勺夾角為40°

翻錠產(chǎn)生的力矩，

長程氣缸的力矩：M=FXL=mXgXL=12.5cos40°X9.8X0.095=8.9N.M

短程氣缸的J力矩:M=FXL=mXgXL=12.5cos40°X9.8X0.030=2.8N.M

根據(jù)接錠裝置中接錠氣缸輸出力的計(jì)算公式：

F=n/4XD2PsP

由于鋅錠碼垛機(jī)翻錠裝置的工作規(guī)定，若取BR.8,氣缸工作壓力

Ps=0.5Mpao

則當(dāng)選擇氣缸內(nèi)徑為32nmi,

F=JT/4XD2Psf3

=IT/4X0.0322XO.5XX0.8

^322N

推力最大可達(dá)322No

根據(jù)上述氣缸推力，長程氣缸選QGBH32X120—MT4,短程氣缸選QGBII32

X50-MT4,強(qiáng)度和力度都滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。

第六章運(yùn)錠裝置設(shè)計(jì)

6.1傳送帶的選擇

與載錠裝置同樣負(fù)載極限都需要符合規(guī)定。傳送帶口勺寬度要不不小于

接錠槽之間的寬度，這樣才能使錠從翻錠裝置下來平穩(wěn)，不跑偏。

6.2傳送機(jī)構(gòu)選擇

由于從翻錠到被機(jī)械手抓錠尚有一段距離，傳送帶上鋅錠諸多，因此

在有鋅錠在上面H勺地方，下面放小滾筒來支撐，滾筒的長度根據(jù)機(jī)架的寬

度決定，滾筒間日勺間距盡量小一點(diǎn)，可以保證傳送鋅錠日勺平穩(wěn)，不會(huì)導(dǎo)致

錯(cuò)位、跑偏等狀況。

其基本構(gòu)造與前面日勺載錠裝置相似，構(gòu)件基本相似。區(qū)別之處在于這

里放一塊擋板，作用有兩個(gè)，一是取信號(hào)，當(dāng)鋅錠碰到擋板，瞬間產(chǎn)生個(gè)

信號(hào)，此信號(hào)被PLC微分采集，用來控制下步操作。二是攔錠，使錠到指

定位置，好被機(jī)械手抓起運(yùn)走。

6.3減速機(jī)的選擇

傳送鋅錠的J速度不能太高，因此不能直接把電機(jī)直聯(lián)到傳送滾筒匕

需要安放減速裝置，這里還是選擇行星擺線針輪減速機(jī)。

行星擺線減速機(jī)是一種應(yīng)用行星傳動(dòng)原理，采用擺線針輪嚙合，設(shè)計(jì)

先進(jìn)、構(gòu)造新奇H勺減速機(jī)構(gòu)。

行星擺線針輪減速機(jī)重要特點(diǎn)：1、傳動(dòng)比大。一級減速時(shí)傳動(dòng)比為

1/6—1/87o兩級減速時(shí)傳動(dòng)比為1/99—1/7569；二級傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)比為

l/5841-l/658503o此外根據(jù)需要還可以采用多級組合，速比到達(dá)指定大。

2、傳動(dòng)效率高。由于嚙合部位采用了滾動(dòng)嚙合，一般一級傳動(dòng)效率為

90%-95%o3、構(gòu)造緊湊，體積小，重量輕。體積和一般圓柱齒輪減速機(jī)

相比可減小2/1—2/3。4、故障少，壽命長。重要傳動(dòng)嚙合件使用軸承鋼

磨削制造，因此機(jī)械性能與耐磨性能均佳，又因其為滾動(dòng)摩擦，因而故障

少，壽命長。5、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。因傳動(dòng)過程中為多齒嚙合，因此使之運(yùn)

轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪聲低。6、拆裝以便，輕易維修。7、過載能力強(qiáng)，耐沖

擊，慣性力矩小，合用于起動(dòng)頻繁和正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。

選用的減速機(jī)是把電機(jī)直聯(lián)到減速機(jī)上，安裝以便，使用便利，重要

的是傳動(dòng)比大，可以大比率減速，由于一級傳動(dòng)效率為90%-95%,因此選

擇一級減速傳動(dòng)比為1/6-1/87,可以實(shí)現(xiàn)符合設(shè)計(jì)規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)。

第七章機(jī)械手設(shè)計(jì)

這是本次設(shè)計(jì)的又一種重點(diǎn)環(huán)節(jié)，筆者在此前設(shè)計(jì)者的基礎(chǔ)上，做了

很大日勺改善。

7.1總體設(shè)計(jì)

機(jī)械手的作用是把排好日勺鋅錠抓起來，按照規(guī)定的碼垛方式，在空中

運(yùn)送并旋轉(zhuǎn)90度。所有過程大概可以描訴為抓錠、運(yùn)錠、旋轉(zhuǎn)、放錠幾種

過程。這里機(jī)械手完畢這些功能一定在生產(chǎn)節(jié)拍范圍內(nèi)完畢，否則會(huì)在擋

板處出現(xiàn)堆積的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)的思想是規(guī)定機(jī)構(gòu)簡樸，動(dòng)作可靠，精確，迅

速，并且便于安裝維護(hù)。

7.2部件設(shè)計(jì)

機(jī)械手日勺張緊是借助氣缸，這樣增長動(dòng)作日勺可靠性，又簡化成果。旋

轉(zhuǎn)是靠一種氣缸給轉(zhuǎn)盤一種旋轉(zhuǎn)力矩來實(shí)現(xiàn)日勺，旋轉(zhuǎn)氣缸固定小車上。轉(zhuǎn)

盤與小車之間是靠一種推力球軸承連接，這樣既減少了摩擦力，又實(shí)現(xiàn)了

旋轉(zhuǎn)功能。機(jī)械手日勺上升和下降也借助于氣缸，同步為了防止在運(yùn)動(dòng)過程

中機(jī)械手的擺動(dòng)而引起日勺氣缸桿的偏置，導(dǎo)致氣缸漏氣，設(shè)計(jì)了兩個(gè)導(dǎo)向

柱，這樣既防止漏氣，有增長運(yùn)動(dòng)的可靠性。小車在導(dǎo)軌上移動(dòng)，導(dǎo)軌采

用原則槽鋼，車輪日勺設(shè)計(jì)有防止軸向竄動(dòng)內(nèi)構(gòu)造，輪子與導(dǎo)軌一直接觸，

保證小車沿直線運(yùn)動(dòng)，保證了運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

機(jī)械手的機(jī)構(gòu)原理簡圖如圖7-1

圖7—1機(jī)械手簡圖

7.3機(jī)械手部件日勺選用

(1)移動(dòng)氣缸的選用：此氣缸是使小車水平移動(dòng)，根據(jù)整個(gè)部件的重量大

概為lOOOKg以和車輪與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)0.3,可以估算出其的摩擦力

f=uN=1000X9.8X0.3=2940N,若取B=0.8,氣缸工作壓力Ps=0.5Mpa。

則當(dāng)選擇氣缸內(nèi)徑為100mm,

F=n/4XD2Ps6

=n/4X0.I2X0.5XX0.8

-3142N

推力最大可達(dá)3142No

根據(jù)上述氣缸推力，選定氣缸為：QGBII100X1000—MT4,強(qiáng)度和力

都滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。

(2)升降氣缸的選用:一次機(jī)械手爪取一塊為12.5X9.8=122.5N。此外

加上機(jī)械手自重大概為60Kg,總重大概為F=122.5+60X9.8=710.5N,估算

出氣缸的大小，在根據(jù)機(jī)械手到鋅錠的高度，來確定行程。若取8=0.8,

氣缸工作壓力Ps=O.5Mpao

則當(dāng)選擇氣缸內(nèi)徑為50mm,

F=n/4XD2PsP

=Ji/4X0.052X0.5XX0.8

-785N

推力最大可達(dá)785No

根據(jù)上述氣缸推力，選用氣缸為：QGBII50X600—MF1,強(qiáng)度和力都

滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。

(3)旋轉(zhuǎn)氣缸的選用：由于轉(zhuǎn)盤下面是推力球軸承，摩擦力不大概為

0.0010^0.0015,此外根據(jù)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置，若取B=0.8,氣缸工作壓力

Ps=0.5Mpao

則當(dāng)選擇氣缸內(nèi)徑為32nlm,

F=兀/4XD2Ps6

=n/4X0.0322XO.5XXO.8

"322N

推力最大可達(dá)322No

根據(jù)上述氣缸推力，選用氣缸為：QGBII32X250—MT4,強(qiáng)度和力都

滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。

(4)開合氣缸的選用：這個(gè)氣缸選擇雙活塞桿的氣缸，這樣利于控制，并

且保證兩個(gè)手爪同步抓住鋅錠，抓錠平穩(wěn)。若取B=0.8,氣缸工作壓力

Ps=O.5Mpa。

則當(dāng)選擇氣缸內(nèi)徑為32nlm,

F=n/4XD2PsP

=Ji/4XO.0322XO.5XX0.8

-322N

推力最大可達(dá)322No

則選定氣缸為：QGBIIH—32X52X52—MSIo

(5)手爪Ef、J設(shè)計(jì)：這次設(shè)計(jì)中的手爪很有新意，又能起到抓錠日勺功能，還

能起到把錠在運(yùn)錠裝置上對中、攏錠日勺功能，一舉兩得，并且制作輕易，

構(gòu)造簡樸。

第八章攏錠裝置設(shè)計(jì)

攏錠裝置包括X方向的攏錠氣缸和推板，Y方向時(shí)攏錠氣缸和推板。機(jī)

械手放錠位置如圖7,機(jī)械手放錠位置都可以固定在一點(diǎn)上，放在此位置才

能在兩種碼垛方式狀況下都不發(fā)生干涉。由于鋅錠大小略有不一樣，此固

定點(diǎn)在實(shí)際狀況還要向外移出某些，因此鋅錠很大的一部分要放在上一層

鋅錠的外邊。為了防止鋅錠意外滾落和提高攏垛氣缸推錠的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)

一種中間有個(gè)方孔的攏錠平臺(tái)，方孔的大小面積等于升降平臺(tái)的大小，這

樣上一層鋅錠面或開始碼垛時(shí)的升降平臺(tái)臺(tái)面在此方孔內(nèi)且與攏錠平臺(tái)相

平。推板順著攏錠平臺(tái)與上一層鋅錠面構(gòu)成的平面推錠，非?？煽?。

8.1碼垛形式與推錠次序

圖8—1左（a）右（b）

圖8—2推錠次序（a）

I應(yīng)目M翱d假向＜

〒〒丁丁丁

圖8-3推錠次序(b)

對于碼跺形式一(圖8—1(a))和碼跺形式二(圖8—1(b)),本次

設(shè)計(jì)都采用了相似的推錠方式，即先X后Y日勺方式。

碼形式一日勺層時(shí)，第一塊放下后，X氣缸動(dòng)作，將它推到旁邊日勺擋板上,

然后Y方向動(dòng)作，將其推到指定位置，第二塊也同樣，先X后Y,往后依次

類推。當(dāng)碼形式二日勺層時(shí)，也同樣，第一塊放下后，X方向先動(dòng)作，然后反

復(fù)和推形式同樣日勺流程。

8.2推板設(shè)計(jì)

推板設(shè)計(jì)也有新口勺突破，采用彈簧收縮的方式來實(shí)現(xiàn)把鋅錠推到不一

樣的位置，(見圖紙)，這種構(gòu)造簡樸，易維修和拆卸，使用很以便。在X

方向僅需要X方向一條線上行程變化，因此用兩個(gè)推桿前面接個(gè)推板，推

板使推力均勻，鋅錠受力均勻，不發(fā)生偏斜，彈簧強(qiáng)度(k=o.9K/N)是當(dāng)

單推一塊時(shí)，彈簧不收縮，保持原形，靠推桿推塊，當(dāng)碰到前一塊鋅錠時(shí)

彈簧受力回縮，來抵消剩余日勺氣缸的行程。在Y方向上需要在Y方向三條

線上行程變化，因應(yīng)用六個(gè)推桿，對于形式一當(dāng)?shù)谝粔K碼好后，推第二塊

時(shí)，三個(gè)回縮，三個(gè)不回縮，三個(gè)推桿給鋅錠日勺力是同樣，不會(huì)讓鋅錠歪

斜，往后幾種狀況類似。對于形式二，推第一、二塊時(shí)兩個(gè)伸縮，推第三

塊時(shí)四個(gè)推桿收縮，推第四塊時(shí)六個(gè)都回縮，雖然推錠時(shí)有時(shí)推桿收縮量

大小不一，但每塊鋅錠上受到的每個(gè)推桿給日勺力是同樣的，這樣就防止推

歪H勺現(xiàn)象時(shí)發(fā)生。

8.3攏錠氣缸日勺選擇

攏錠時(shí)，每層有4個(gè)鋅錠，則摩擦力大概為f=uN=0.3X12.5X9.8X

4=147N,考慮力日勺大小，攏錠氣缸的力約在190—300N之間，可選內(nèi)徑為

32#,攏錠分別600、250mm行程，氣缸為：X向QGB32X600—MSI；Y向

QGB32X250—MSIo

第九章升降平臺(tái)和輸出小車設(shè)計(jì)

o

圖9一1升降平臺(tái)和輸出小車的簡圖

升降平臺(tái)是用油缸來控制H勺，油缸上面固定在升降臺(tái)上，下面固定在

小車上，伴隨小車運(yùn)動(dòng)。

由于氣缸在重載下輕易漏氣，行程難控制，這樣會(huì)使升降臺(tái)不穩(wěn)，碼

垛質(zhì)量差。用油缸利于控制行程，強(qiáng)度大，適合重載的狀況。此外，旁邊

尚有兩個(gè)導(dǎo)軌支撐，使升降平臺(tái)愈加平穩(wěn)，增強(qiáng)碼垛的質(zhì)量，也提高了升

降臺(tái)日勺強(qiáng)度。

輸出小車上面有兩個(gè)升降臺(tái)和油缸裝置，小車下面由氣缸控制，推進(jìn)

小車在導(dǎo)軌上行進(jìn)，這里導(dǎo)軌也用原則槽鋼，車輪與它相配合，設(shè)計(jì)兩個(gè)

升降臺(tái)的目的是為了不是碼垛中斷，使整個(gè)生產(chǎn)線持續(xù)作業(yè)提供了也許性。

由于小車移動(dòng)慢，機(jī)械手往復(fù)來回很快，這樣就導(dǎo)致了機(jī)械手等小車日勺現(xiàn)

象，為了防止這些，用兩個(gè)升降臺(tái)互相輪換著搬運(yùn)鋅垛大大的提高了生產(chǎn)

效率，可以完畢生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定，使整條生產(chǎn)線到達(dá)最佳運(yùn)用效率。

第十章碼跺機(jī)總裝配圖闡明

碼跺機(jī)總裝配圖詳見圖紙。該碼垛機(jī)部件安放都用角鋼來做架子支撐,

角鋼連接處，有焊接和螺紋連接；部分部件還要涂上防銹漆；運(yùn)動(dòng)連接處

還要有潤滑劑來潤滑。輸出小車安放在一種地坑里，捆扎、打包，直接在

升降臺(tái)上進(jìn)行，然后要運(yùn)走。規(guī)定傳送機(jī)支撐軸承座軸承孔同軸度誤差不

不小于2mm。規(guī)定機(jī)械手的移動(dòng)小車導(dǎo)軌和輸出小車的導(dǎo)軌平行度誤差不不

小于2mm。

第十一章PLC編程

11.1可編程序控制器(programmablelogicaIcontroIler)

可編程序控制器(programmablelogicalcontroller)是20世紀(jì)

70年代開始迅速發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，它以原有的繼電器、邏

輯運(yùn)算、次序控制為基礎(chǔ)逐漸發(fā)展成為既有邏輯控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、分支

程序、子程序等次序控制功能，也有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)整、

操作顯示、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能。可編程序控制器構(gòu)造簡樸、編程以便、性能

可靠，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)控制中。

可編程序控制器W、J工作原理是巡回掃描原理，這是它與一般微機(jī)運(yùn)行

時(shí)最大的不一樣之處。它不像微機(jī)那樣把顧客程序從頭到尾次序執(zhí)行一遍,

而是把顧客程序執(zhí)行完一次后再返回去執(zhí)行第二次、第三次、……，直至

停機(jī)。

11.2OMRONC200H可編程序控制器

本系統(tǒng)使用日本立石（OMRON）企業(yè)日勺SYSMACC20011型PLC,屬于小

型機(jī)，因性能價(jià)格比優(yōu)越，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。

C200HPLC為模塊式構(gòu)造，其構(gòu)造框圖見圖CPU單元為系統(tǒng)日勺關(guān)

鍵，包括電源、微處理器、系統(tǒng)存儲(chǔ)器、控制邏輯和接口電路等。CPU單元

上尚有顧客存儲(chǔ)器、錄音機(jī)以和編程器等外設(shè)接口?；綢/。單元和智能

I/O單元通過統(tǒng)一日勺原則總線SYSBUS與CPU單元相連。

用戶存儲(chǔ)

器單元

錄音機(jī)

接口

特殊基本基本

單元

u編程器

1/0I/OI/O（內(nèi)裝電源）

單元單元單元

圖11一1C200HPLC構(gòu)造簡圖

11.3PLC控制過程

接錠氣缸處在未伸出位置，即接錠機(jī)構(gòu)處在接錠位置。機(jī)械手初始位置

為所控制氣缸未伸出時(shí)日勺位置，即左上位，且手臂處在張開狀態(tài)。升降臺(tái)

小車同樣處在氣缸未伸出位置。工作的升降臺(tái)被油缸升到頂部工作位置。

鋅錠從連鑄機(jī)上脫落后由于重力作用落在接錠機(jī)構(gòu)上，接錠機(jī)構(gòu)將鋅

錠平穩(wěn)的放到傳送帶上1,傳送帶1將鋅錠送到翻錠機(jī)構(gòu)內(nèi)，此處可以通過

兩個(gè)氣缸決定鋅錠與否翻轉(zhuǎn)。之后鋅錠滑到傳送帶2上，傳送帶2將鋅錠

送到機(jī)械手抓錠的位置。通過機(jī)械手的一系列動(dòng)作將鋅錠運(yùn)到升降臺(tái)上。

然后用攏錠氣缸將鋅錠按規(guī)定碼成垛。

規(guī)定：1、行程開關(guān)的信號(hào)精確。

2、氣缸動(dòng)作要準(zhǔn)時(shí)。

3、傳送帶平穩(wěn)傳送。

記錄輸入、輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)選擇PLC型號(hào)

輸入信號(hào)：

接錠信號(hào)采集用行程開關(guān)1個(gè)（瞬間信號(hào)）

翻錠信號(hào)采集用行程開關(guān)1個(gè)

機(jī)械手下降信號(hào)采集用行程開關(guān)2個(gè)

機(jī)械手臂閉合信號(hào)采集用行程開關(guān)1個(gè)

機(jī)械手運(yùn)錠、旋轉(zhuǎn)信號(hào)采集用行程開關(guān)1個(gè)

層計(jì)數(shù)信號(hào)采集用行程開關(guān)1個(gè)

攏錠信號(hào)采集用行程開關(guān)2個(gè)（保持信號(hào)）

升降臺(tái)小車移動(dòng)信號(hào)采集用行程開關(guān)1個(gè)

以上共需要12個(gè)輸入點(diǎn)。

輸出信號(hào)：

接錠驅(qū)動(dòng)氣缸1個(gè)

翻錠驅(qū)動(dòng)氣缸2個(gè)

機(jī)械手升降氣缸1個(gè)

機(jī)械手臂閉合氣缸1個(gè)

機(jī)械手旋轉(zhuǎn)氣缸1個(gè)

機(jī)械手移動(dòng)氣缸1個(gè)

攏錠氣缸2個(gè)

升降臺(tái)升降油缸4個(gè)

升降臺(tái)小車移動(dòng)氣缸1個(gè)

碼垛完畢指示燈2個(gè)

以上共需要16個(gè)輸出點(diǎn)。根據(jù)上述記錄,可選用OMRON企業(yè)的C200H型PLC,

選用1個(gè)16點(diǎn)DC輸入摸塊C200H-ID212,滿足輸入點(diǎn)的規(guī)定。選用2個(gè)

12點(diǎn)繼電器類輸出，模塊C200H-0C222,工有24個(gè)輸出點(diǎn)，可滿足輸出點(diǎn)

數(shù)規(guī)定。

（3）分派PLCH勺輸入/輸出端子

使用5槽母板C200H-BC051,將輸入模塊放在CPC機(jī)架鋁槽，則輸入模

塊的通道號(hào)為OOOCH；將輸出模塊分別插在CPU機(jī)架的4槽，則輸出模塊的

通道號(hào)分別為003cH和004CH,輸入模塊端子分派接線如圖所示:

表11-1

輸入輸出

接錠0000000400接錠

翻錠0000100401翻錠

機(jī)械手下降0000200402不翻錠

爪開合0000300403機(jī)械手下降（上升）

上限位0000400404爪合（開）

機(jī)械手下降0000500405機(jī)械手運(yùn)錠

層計(jì)數(shù)0000600406機(jī)械手旋轉(zhuǎn)

小車移動(dòng)0000700407油缸（1）上升

油缸上升0000800408油缸（2）上升

油缸上升0000900409小車左移（右移）

X向攏錠0001000410X向攏錠

Y向攏錠0001100411Y向攏錠

00412垛完畢指示燈

00413垛完畢指示燈

00414油缸下降

00415油缸下降

（4）接錠控制

鋅錠從連鑄機(jī)上翻下來，鑄造槽磕錠將鋅錠磕下，同步觸發(fā)行程開關(guān)

1XK（接00000）,為接錠氣缸提供信號(hào)，即兩個(gè)微分信號(hào)00100、00101,

再用KEEP命令保持00101。00101在0N的狀態(tài)下即控制氣缸將鋅錠平穩(wěn)日勺

放到傳送帶1上，并保持一定期間，待鋅錠向前運(yùn)行一定距離后，KEEP命

令復(fù)位，00101變成OFF狀態(tài)，氣缸復(fù)位，準(zhǔn)備下一次接錠。復(fù)位信號(hào)為定

期器TIM000。梯形圖如下:

00000

D1FU00100

-DIFU00101I

00100

||(KEEP

00101}

TIMOOO

-------'I----------

00101

TIMOOO

#030

00101

00400

圖11—2

（5）翻錠控制

通過傳送帶1將鋅錠運(yùn)到翻錠槽內(nèi)，此時(shí)會(huì)觸動(dòng)行程開關(guān)2XK（接

00001）,為翻錠提供信號(hào)。當(dāng)00001從OFF變?yōu)?N時(shí)發(fā)出兩個(gè)微分信號(hào)

00102、00103o每次00102信號(hào)都將計(jì)時(shí)器CNTOOO減一（初值為0040）。

當(dāng)?shù)?0塊鋅錠觸發(fā)2XK時(shí)，CNTOOO將輸出0N。由CNTOOO的狀態(tài)和被保持

信號(hào)00103串聯(lián)決定與否翻錠。在第40塊和下一塊之間將CNTOOO復(fù)位，

進(jìn)行下一輪計(jì)數(shù)。此處用TIM001復(fù)位。梯形圖如下：

00001CNTOOO00103

—…」AA/1AO

\n)1I1HLiUoUn1UAQJCNTOOO

TIM

00102

001

，#010

CNT

T00100000102

#004011KEEP

00103

T002

CNTOOO0010300102

TIM

00401

002

#010

圖11—3

（6）機(jī)械手下降

鋅錠從翻錠槽內(nèi)滑落到傳送帶2上。傳送帶2將鋅錠運(yùn)到一定位置，

并觸發(fā)行程開關(guān)3XK,（接00002）?？刂茩C(jī)械手下降。當(dāng)機(jī)械手抓錠后上升,

縱向氣缸將機(jī)械手推至右限位，觸發(fā)右限位行程開關(guān)6XK（接00005）,同

樣控制機(jī)械手下降。因此將兩個(gè)信號(hào)并聯(lián)。如下圖所示：

0000200106

/11M\

DIFU00104\006}

#015

00005

DIFU0010500105

nn/inQ

DIFU0010600003

7

00104DIFU0010

KEEP

0010500107Z、

(TIM、

T004\001j

#005

T006

圖11—4

（7）控制手臂閉合

當(dāng)機(jī)械手在右限位下降至下限位時(shí)會(huì)觸發(fā)下限位行程開關(guān)4XK（接

00003）,發(fā)出信號(hào)控制手臂閉合，并保持到機(jī)械手將錠運(yùn)至升降臺(tái)上方。

梯形圖如下:

00003

DIFU00107

DIFU00108

00107

KEEP

00108

T003

TIM

003

#035

圖11—5

（8）控制機(jī)械手旋轉(zhuǎn)

碼垛方式有兩種，如下圖:

圖11—6

需要旋轉(zhuǎn)的鋅錠有奇數(shù)層的第2塊和第3塊，偶數(shù)層所有旋轉(zhuǎn)，一垛共10

層。用計(jì)數(shù)器CNT004來控制偶數(shù)層旋轉(zhuǎn)。用數(shù)據(jù)比較指令來控制奇數(shù)的第

2塊和第3塊旋轉(zhuǎn)。梯形圖如下:

圖11—7

（9）機(jī)械手運(yùn)錠

當(dāng)機(jī)械手抓錠后上升至上限位觸動(dòng)上限位行程開關(guān)5XK（接00004）,

控制氣缸將機(jī)械手移至右限位。梯形圖如下：

00004

DIFU00109

DIR.I00110

00109

(KEEP

00110

T005

00110

00405

00,09TIMA

\005/

,*035圖

11—8

（10）攏錠控制

當(dāng)鋅錠從手臂中落下時(shí)，觸動(dòng)行程開關(guān)11XK（接00010）控制X向氣

缸攏錠。X向攏錠氣缸復(fù)位后，觸發(fā)行程開關(guān)12XK,控制Y向氣缸攏錠。

梯形圖如下:

X向

Y向

00011

DTFU00300

DIFU00301

019

圖11T

（11）升降臺(tái)控制

本系統(tǒng)采用兩個(gè)升降臺(tái)交替工作，這樣可以節(jié)省時(shí)間，提高效率，便

于控制。升降臺(tái)用泊缸支撐，通過調(diào)整節(jié)流閥可以精確控制升降臺(tái)下降高

度。層下降用計(jì)數(shù)器CNT001和定期器TIM007控制。每當(dāng)升降臺(tái)下降一次

都會(huì)觸動(dòng)行程開關(guān)7XK（接00006）來計(jì)層數(shù)。下降10層后升降臺(tái)繼續(xù)下

降一段距離，以免升降臺(tái)小車移動(dòng)時(shí)，已經(jīng)完畢時(shí)垛碰到輔助接錠板。初

始位置時(shí)，1號(hào)升降臺(tái)處在工作位置，觸動(dòng)行程開關(guān)9XK（接00008）,使升

降臺(tái)1上升。當(dāng)2號(hào)升降臺(tái)處在工作位置時(shí)，會(huì)觸發(fā)行程開關(guān)10XK（接

00009）,使升降臺(tái)2上升0梯形圖如下: