自动摆盘装置的设计与应用

2016-09-19钱晓平无锡技师学院江苏无锡214153

山东工业技术 2016年18期

关键词：汤圆气缸真空

钱晓平（无锡技师学院，江苏无锡 214153）

自动摆盘装置的设计与应用

钱晓平
（无锡技师学院，江苏无锡 214153）

针对汤圆机在制作汤圆过程中人工摆盘的不足，创新地设计了一种由步进式升降装置、吸盘装置、移盘装置等组成，气电结合驱动与控制的自动摆盘装置，能够替代人工操作实现自动摆放汤圆托盘，并试图将该实用新型结构应用于相似的生产流水线中。

自动摆盘；步进式升降；吸盘装置；PLC；触摸屏

1　问题的提出

目前食品生产企业中，汤圆的制作由汤圆机完成。汤圆机在运行时，其移动小车作左、中、右三位横向往复运动，同时小车上的输送带作纵向步进运行，需要一个操作工按汤圆机生产节奏（周期约15s），把存放汤圆的托盘准时、正确、可靠地放置到移动小车的输送带上。这种操作方式有三点不足：一是每台汤圆机必需配这一操作工，才能维持汤圆机正常运行；二是这种机械式、高频率重复作业很容易使人厌烦、疲倦，不利于身心健康，继而影响生产；三是托盘由人工摆放，存在汤圆可能被污染的风险。由此可见，机器制作汤圆时，需要一种能与其配套运行的自动摆盘装置。

2　自动摆盘装置的设计

存放汤圆的托盘是一长宽为700mm×400mm、厚度1mm、重量约120g的塑料盘。

自动摆盘装置运行设计总体方案：层叠的托盘放置于步进式升降装置的盘架上，利用托盘底的半球型面定位，步进式升降装置自动控制处在最顶层托盘的位置高度，每取走一只托盘，盘架上升一步（一只托盘的厚度）；吸盘装置下降吸牢一只托盘后上升到位；吸盘装置被移盘装置带着平移到移动小车上方后下降到位等待放盘；在接收到汤圆机的放盘信号时，吸盘装置把托盘吹落到移动小车上；循环运行；盘架上托盘数少于所设定的最小量时，摆盘机发出要求添加托盘的警示信号；加盘时，盘架快速下降，自动调整好顶层托盘的位置高度；摆盘机能检测运行状态，并设有保护装置，若遇故障即发出报警信号并停机；控制摆盘装置运行的方式有手动与自动两种。

设计的自动摆盘装置主要由机架、步进式升降装置、吸盘装置、移盘装置、气动系统、电气控制系统等组成。机架采用不锈钢型材焊接而成。

2.1自动摆盘装置的机械结构

2.1.1步进式升降装置

步进式升降装置固定于机架上，其盘架的上下运动由步进电机1驱动，电机采用海顿87000系列Size34直线步进电机。四根导柱保证了盘架上下移动的精度。

2.1.2吸盘装置

吸盘装置通过两只气缸连接于移盘装置，由此带动吸盘装置的上下运动，气缸选用SMC的C55系列薄型气缸。八只真空吸盘实现对托盘的吸放，同样，真空吸盘选用SMC的ZPT系列垂直真空口接管吸盘。

2.1.3移盘装置

移盘装置依靠两根水平圆导轨支承与导向，由水平气缸驱动，完成把汤圆托盘从升降装置端左移到右端移动小车的上方。气缸选用SMC的MB系列标准气缸，也可采用CY1S系列磁偶式无杆气缸。

2.1.4运动部件的位置检测

步进式升降装置、吸盘装置及移盘装置的运动部件在运行中的位置采用光电式接近开关检测。

2.2气动系统

自动摆盘装置的气动系统主要由一只水平气缸、两只上下气缸、八只真空吸盘、三只换向阀、四只真空发生器及其它气动附件等组成，控制回路原理较为简单。

2.3自动摆盘装置的电气控制

自动摆盘装置的电气控制系统主要由触摸屏、PLC、步进驱动器、直线步进电机、光电式接近开关、控制按钮、压力继电器及其它电器件等组成。

自动摆盘装置PLC控制流程如图1所示。

图1　PLC控制流程

3　自动摆盘装置的应用

按本设计所制作的自动摆盘装置、托盘搬运输送机、汤圆机、输送带等组成的我国第一条汤圆自动生产线，已在思念食品股份有限公司投入使用。本结构类型的自动摆盘装置适用于食品生产企业中采用机器制作汤圆、饺子、馒头、包子、糕点等的生产流水线，也可配套应用在其它行业生产中需要自动摆放类似于汤圆托盘的产品或零件存放盘的自动化生产线。