一種集分類與壓扁于一身的易拉罐處理機(jī)

李濤濤,馬銘柱,陳定方,張高作

(1武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所,湖北 武漢 430063;2青島海西重機(jī)固定資產(chǎn)管理部,山東 青島 266530;3中國海洋大學(xué)MBA教育中心,山東 青島 266000)

在廢舊易拉罐的分類回收中,需要按照易拉罐的材制進(jìn)行分類,然后按類別進(jìn)行金屬的熔煉、回收等.現(xiàn)在的分類回收主要靠人工,而且回收的易拉罐其形狀未經(jīng)壓扁,在運輸過程中占用不必要的運輸空間[1].本文設(shè)計出易拉罐分類壓扁裝置—新型易拉罐自動分類處理機(jī),可以較好解決上述問題.

1 整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計

該易拉罐分類處理機(jī)主要由送料傳送機(jī)構(gòu)、電磁分離裝置和回收壓扁機(jī)構(gòu)組成.該易拉罐自動分類處理機(jī)可以實現(xiàn)準(zhǔn)確分離大量錯亂堆積的鐵制、鋁制混合易拉罐的目的.

1.1 送料傳送裝置

1.1.1 送料裝置設(shè)計 送料裝置的主要作用是對混合的鐵制易拉罐與鋁制易拉罐加以約束和梳理,將它們以單排的方式輸送到傳送帶上,使它們進(jìn)行單排傳送.

它由一個傾斜的板子和周圍的擋板組成.將易拉罐倒入送料裝置后,在自身重力作用下,它們會沿著斜板下滑,在周圍板子約束下以單排形式到達(dá)送料口處,然后落到傳送帶上.送料裝置如圖1所示.

1.1.2 傳送裝置設(shè)計 在該機(jī)器中,使用傳送帶作為傳送裝置.為了防止在傳送過程中易拉罐從傳送帶掉落下來,在傳送帶的兩旁裝了合適高度的擋板(圖2).

1.2 電磁分離裝置

1.2.1 電磁鐵的設(shè)計 電磁鐵是電磁分離裝置核心構(gòu)件,它的作用是在機(jī)器工作過程中提供吸引力,將鐵制易拉罐從傳送帶上吸引出來.由于該機(jī)器電磁鐵的功能與起重電磁鐵中的電磁鐵有異曲同工之妙,所以,擬在該機(jī)器中采用與起重電磁鐵同種類型的電磁鐵——圓盤式電磁鐵.其結(jié)構(gòu)組成及外形如圖3所示.

圖3 圓盤式電磁鐵示意圖及圓盤式電磁鐵

在該機(jī)器中,電磁分離裝置由兩個相同的電磁鐵構(gòu)成,它們對稱布置于傳送帶兩側(cè).雙電磁鐵的設(shè)計旨在提高機(jī)器的工作效率,為了防止易拉罐在傳送帶上進(jìn)行傳送的過程中由于受到雙側(cè)吸引而發(fā)生混亂,在傳送帶的中間放置一個隔板,這樣便使易拉罐在隔板雙側(cè)同時進(jìn)行單排傳送,很好地提高了工作效率.雙電磁鐵效果如圖4所示.

圖4 結(jié)構(gòu)效果圖

1.2.2 電磁鐵工作控制電路 在設(shè)計過程中,運用裝有電磁繼電器和自動間斷式工作的電路開關(guān)來實現(xiàn)電磁鐵工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變.電磁鐵工作控制電路如圖5所示.

圖5 電磁鐵控制電路

在該電路中,電磁鐵的工作狀態(tài)由電磁繼電器控制,而電磁繼電器中電流的有無由自動開關(guān)控制,自動開關(guān)間歇性工作,每隔相應(yīng)的時間就會自行斷開、閉合.當(dāng)自動開關(guān)斷開時,電磁繼電器處于斷電狀態(tài),與銜鐵相連的接線柱接通上端的接線柱,電磁鐵處于工作狀態(tài),對易拉罐進(jìn)行吸引分離;而一段時間后,自動開關(guān)閉合,電磁繼電器的電路接通,電磁繼電器產(chǎn)生磁場,將銜鐵吸下.此時,下端的接線柱接通,電磁鐵中的電流被切斷,磁性消失,釋放已吸引的鐵制易拉罐.

1.3 回收和壓扁裝置

壓扁裝置安裝在回收箱體內(nèi)部.它們的主要作用是先對分離完畢的易拉罐進(jìn)行量的積累,然后將適當(dāng)數(shù)量的易拉罐壓扁.

吸引鐵制易拉罐的電磁鐵磁性消失后,鐵制易拉罐在自身重力作用下掉入已經(jīng)放置好的回收箱中,而鋁制易拉罐則是在被傳送到傳送帶的末端時,掉入放置好的回收箱中.回收箱的設(shè)計如圖6所示.

圖6 回收箱的設(shè)計

2 基于3dmax的工作過程仿真

2.1 基于solidworks的特征模型的建立

產(chǎn)品的總體設(shè)計過程主要包含總體方案設(shè)計、性能優(yōu)化與仿真、結(jié)構(gòu)特征建模、分析評價4個部分[2].因此,完成整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計后有必要對其進(jìn)行仿真分析,以便優(yōu)化分析設(shè)計結(jié)果.

在三維建模軟件Solidworks中建立送料傳送裝置、電磁分離裝置、回收壓扁裝置等各個組成部分三維模型,并進(jìn)行整機(jī)的虛擬裝配完成整機(jī)虛擬樣機(jī).虛擬裝配前可以考慮2種方案[2-3]:方案一,直接插入零件完成整個裝配過程、先完成需要的子裝配體,插入子裝配體完成整個裝配;方案二,選用方案時因人而異,裝配前考慮方案的優(yōu)化對裝配完成后的后期工作有很好的幫助.

2.2 基于3ds max的運動學(xué)仿真

完成了作品在solidworks中的建模與裝配后,將建立的虛擬樣機(jī)另存為wrl格式導(dǎo)入3ds max中進(jìn)行作品虛擬樣機(jī)的運動學(xué)和動力學(xué)仿真[4].3ds max中通過貼圖和材質(zhì)賦予實現(xiàn)逼真的易拉罐虛擬建模.作品仿真的效果如圖7所示.

3 結(jié)論

通過對整機(jī)的建模、仿真分析、樣機(jī)試制等工作,可以得出該易拉罐分類處理機(jī)具有以下優(yōu)點:

1)機(jī)械化、自動化程度、工作效率高;

2)操作簡單,應(yīng)用范圍廣.按下電動機(jī)按扭,機(jī)器便可進(jìn)行自動送料、分類和壓扁工作.

3)成本低廉,使用壽命長.保證使用壽命的前提下,采用塑料材料制作,成本明顯降低,能滿足更為廣泛的消費人群.

[1]梅州電臺.公共場所亂丟垃圾現(xiàn)象嚴(yán)重,呼吁市民養(yǎng)成文明習(xí)慣[EB/OL].2009-07-23)http://www.gdmztv. com/radio/dtxw/2009-07-29/1248849717d11220.html.

[2]張爭艷,陳定方,劉 李.基于特征建模技術(shù)的雙級減速箱的虛擬設(shè)計[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008(3):46-48.

[3]Zhang Zhengyan,Zhen Yu,Chen Dingfang,etc.Virtual prototyping of the megawatt level wind generator planetary gear speeder[C]∥ICMET,2009:25-29.

[4]騰龍視覺設(shè)計工作室.3dsmax7中文版動畫技術(shù)案例精解[M].北京:科學(xué)出版社,2005.