一種新型箱裝礦泉水碼垛機的設計

劉 麟，李曉丹，李 響，徐長峰，丁 珂

（遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州121001）

裝備供應鏈

一種新型箱裝礦泉水碼垛機的設計

劉 麟，李曉丹，李 響，徐長峰，丁 珂

（遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州121001）

提出了一種應用于礦泉水包裝生產線末端的箱裝礦泉水碼垛機，可實現對裝箱后的礦泉水進行碼垛處理。介紹了碼垛機的總體機械結構方案及相關的硬件電路，編制了相應的軟件程序。該碼垛機可一次性搬運24箱礦泉水，工作效率比較高。

箱裝礦泉水碼垛機；PLC控制；氣壓控制

隨著科技的發展，現在的工廠越來越多地引入自動化設備，這些自動化設備，不僅提高了工作效率，而且很大限度地節省了人力資源。碼垛是生產過程中一個重要的環節，對大量產品進行堆碼，人力已經不能勝任，因此自動化碼垛設備就顯得尤為重要。箱裝礦泉水碼垛機是應用于礦泉水包裝生產線末端的必不可少的包裝機械，它是將已封箱的礦泉水按一定排列之后，放在托盤上，進行自動堆碼，然后推出，將礦泉水堆垛到指定位置，以此來實現物料的存儲、搬運等物流活動。

1 箱裝礦泉水碼垛機的結構簡介

總體結構如圖1所示。主要由以下幾部分組成：

（1）橫、縱軸運動裝置。托盤的橫、縱軸運動采用絲杠螺母傳動，由電機驅動，絲杠螺母傳動相比于其他傳動裝置精度較高，能保證礦泉水箱被準確地運到指定位置，由于承重等因素與橫軸不同的是，縱軸需要采用兩根絲杠，這兩根絲杠通過一根錐齒輪軸，由一個電機驅動，以此來保持同步運轉。

（2）夾緊消隙裝置。24箱礦泉水置于托盤上，在放置的過程中，每個礦泉水箱之間難免會出現有縫隙的情況，這種縫隙的出現，會導致貨物堆垛不穩，因此設計出一種夾緊消隙裝置，該裝置由氣缸提供動力，氣缸推出，兩側的夾緊板夾緊礦泉水箱，以此來減小礦泉水箱之間的縫隙。

（3）擋板推出裝置。當托盤移動到礦泉水需要放置的位置時，托盤準備撤出，此時擋板抵著礦泉水箱使其不能隨著托盤一起運動，托盤撤出，箱裝礦泉水被留在指定位置，實現堆垛。

圖1 箱裝礦泉水碼垛機結構圖

2 控制系統設計

箱裝礦泉水碼垛機由于控制對象不是很多，同時PLC具有可靠性高，抗干擾能力強等優點[1-2]，所以采用PLC S7-200控制。由于控制中有步進電機控制及控制要求，對I/O分配選擇了西門子S7-200-CPU226DC/DC/DC，繪制I/O分配表如表1所示。PLC作為控制器接收按鈕信號和傳感器信號，地址為I開頭，輸出地址為Q通過驅動器控制步進電機，同時通過繼電器輸出控制電磁閥，進而控制電機和氣缸，完成整個工藝過程，控制系統框圖如圖2所示。

表1 I/O分配表

圖2 控制系統圖

3 軟件流程圖設計

箱裝礦泉水碼垛機的程序要求實現多次的判斷，而且要按照一定的順序執行動作，其流程圖如圖3所示。系統首先初始化，對I/O輸入輸出、中斷設置初始化，托盤歸位，等待裝貨[3-5]。檢測裝貨過程是否完成，若完成，托盤載著礦泉水箱進行水平豎直移動，移動到指定位置之后，電機停止。之后，氣缸起作用，推動擋板和夾緊板，減小礦泉水箱之間的縫隙，然后托盤撤出，礦泉水箱留在指定位置。

圖3 箱裝礦泉水碼垛機總流程圖

4 結束語

本文研究的一種箱裝礦泉水碼垛機，利用絲杠螺母等傳動裝置實現了對箱裝礦泉水的搬運，氣動推出裝置實現了箱裝礦泉水的消隙和推出，采用PLC控制實現了碼垛機的自動化，同時該設備可實現一次搬運24箱礦泉水，可達到每分鐘3次搬運，效率高，運行穩定。

[1]張志義.機電傳動控制[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]張健民.機電一體化系統設計[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]吳曉強，黃云戰，趙永杰.基于運動控制器的食品成品箱碼垛機設計[J].食品與機械，2015（1）：104-110.

[4]王曉磊，李曉丹.基于PLC的高壓測漏機控制系統設計與分析[J].機床與液壓，2013，4（8）：102-103.

[5]王明武.基于PLC控制的包裝碼垛生產線的設計[J].電子設計工程，2013（5）：35-38.

A new Type of Cases of Mineral Water of the Stacker Crane Design

LIU lin，LI Xiao-dan，LI Xiang，XU Chang-feng，DING Ke
（College of Mechanical Engineer and Automation，Liaoning University of Technology，Jinzhou Liaoning 121000，China）

A new type of palletizing machine for mineral water in the end of mineral water packaging production line is put forward，which can be used for palletizing of mineral water after packing.The paper introduces the overall mechanical structure of the stacker and the related hardware circuit，and the corresponding software program is worked out.The stacker can carry 24 boxes of mineral water at one time，and the work efficiency is high.

palletizing machine for mineral water；PLC control；pneumatic control

TP241.2

A

1672-545X（2017）08-0179-03

2017-05-02

劉 麟（1993-），男，遼寧人，本科在讀，研究方向：機械電子工程；李曉丹（1982-），女，遼寧盤錦人，副教授，碩士，研究方向：自動控制；李 響（1994-），男，遼寧沈陽人，本科在讀，研究方向：機械電子工程。