自動擺盤裝置的設計與應用

2016-09-19 01:39:39錢曉平無錫技師學院江蘇無錫214153

山東工業技術 2016年18期

錢曉平（無錫技師學院，江蘇無錫 214153）

自動擺盤裝置的設計與應用

錢曉平
（無錫技師學院，江蘇無錫 214153）

針對湯圓機在制作湯圓過程中人工擺盤的不足，創新地設計了一種由步進式升降裝置、吸盤裝置、移盤裝置等組成，氣電結合驅動與控制的自動擺盤裝置，能夠替代人工操作實現自動擺放湯圓托盤，并試圖將該實用新型結構應用于相似的生產流水線中。

自動擺盤；步進式升降；吸盤裝置；PLC；觸摸屏

1　問題的提出

目前食品生產企業中，湯圓的制作由湯圓機完成。湯圓機在運行時，其移動小車作左、中、右三位橫向往復運動，同時小車上的輸送帶作縱向步進運行，需要一個操作工按湯圓機生產節奏（周期約15s），把存放湯圓的托盤準時、正確、可靠地放置到移動小車的輸送帶上。這種操作方式有三點不足：一是每臺湯圓機必需配這一操作工，才能維持湯圓機正常運行；二是這種機械式、高頻率重復作業很容易使人厭煩、疲倦，不利于身心健康，繼而影響生產；三是托盤由人工擺放，存在湯圓可能被污染的風險。由此可見，機器制作湯圓時，需要一種能與其配套運行的自動擺盤裝置。

2　自動擺盤裝置的設計

存放湯圓的托盤是一長寬為700mm×400mm、厚度1mm、重量約120g的塑料盤。

自動擺盤裝置運行設計總體方案：層疊的托盤放置于步進式升降裝置的盤架上，利用托盤底的半球型面定位，步進式升降裝置自動控制處在最頂層托盤的位置高度，每取走一只托盤，盤架上升一步（一只托盤的厚度）；吸盤裝置下降吸牢一只托盤后上升到位；吸盤裝置被移盤裝置帶著平移到移動小車上方后下降到位等待放盤；在接收到湯圓機的放盤信號時，吸盤裝置把托盤吹落到移動小車上；循環運行；盤架上托盤數少于所設定的最小量時，擺盤機發出要求添加托盤的警示信號；加盤時，盤架快速下降，自動調整好頂層托盤的位置高度；擺盤機能檢測運行狀態，并設有保護裝置，若遇故障即發出報警信號并停機；控制擺盤裝置運行的方式有手動與自動兩種。

設計的自動擺盤裝置主要由機架、步進式升降裝置、吸盤裝置、移盤裝置、氣動系統、電氣控制系統等組成。機架采用不銹鋼型材焊接而成。

2.1自動擺盤裝置的機械結構

2.1.1步進式升降裝置

步進式升降裝置固定于機架上，其盤架的上下運動由步進電機1驅動，電機采用海頓87000系列Size34直線步進電機。四根導柱保證了盤架上下移動的精度。

2.1.2吸盤裝置

吸盤裝置通過兩只氣缸連接于移盤裝置，由此帶動吸盤裝置的上下運動，氣缸選用SMC的C55系列薄型氣缸。八只真空吸盤實現對托盤的吸放，同樣，真空吸盤選用SMC的ZPT系列垂直真空口接管吸盤。

2.1.3移盤裝置

移盤裝置依靠兩根水平圓導軌支承與導向，由水平氣缸驅動，完成把湯圓托盤從升降裝置端左移到右端移動小車的上方。氣缸選用SMC的MB系列標準氣缸，也可采用CY1S系列磁偶式無桿氣缸。

2.1.4運動部件的位置檢測

步進式升降裝置、吸盤裝置及移盤裝置的運動部件在運行中的位置采用光電式接近開關檢測。

2.2氣動系統

自動擺盤裝置的氣動系統主要由一只水平氣缸、兩只上下氣缸、八只真空吸盤、三只換向閥、四只真空發生器及其它氣動附件等組成，控制回路原理較為簡單。

2.3自動擺盤裝置的電氣控制

自動擺盤裝置的電氣控制系統主要由觸摸屏、PLC、步進驅動器、直線步進電機、光電式接近開關、控制按鈕、壓力繼電器及其它電器件等組成。

自動擺盤裝置PLC控制流程如圖1所示。

圖1　PLC控制流程

3　自動擺盤裝置的應用

按本設計所制作的自動擺盤裝置、托盤搬運輸送機、湯圓機、輸送帶等組成的我國第一條湯圓自動生產線，已在思念食品股份有限公司投入使用。本結構類型的自動擺盤裝置適用于食品生產企業中采用機器制作湯圓、餃子、饅頭、包子、糕點等的生產流水線，也可配套應用在其它行業生產中需要自動擺放類似于湯圓托盤的產品或零件存放盤的自動化生產線。