一种新型箱装矿泉水码垛机的设计

刘 麟，李晓丹，李 响，徐长峰，丁 珂

（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州121001）

装备供应链

一种新型箱装矿泉水码垛机的设计

刘 麟，李晓丹，李 响，徐长峰，丁 珂

（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州121001）

提出了一种应用于矿泉水包装生产线末端的箱装矿泉水码垛机，可实现对装箱后的矿泉水进行码垛处理。介绍了码垛机的总体机械结构方案及相关的硬件电路，编制了相应的软件程序。该码垛机可一次性搬运24箱矿泉水，工作效率比较高。

箱装矿泉水码垛机；PLC控制；气压控制

随着科技的发展，现在的工厂越来越多地引入自动化设备，这些自动化设备，不仅提高了工作效率，而且很大限度地节省了人力资源。码垛是生产过程中一个重要的环节，对大量产品进行堆码，人力已经不能胜任，因此自动化码垛设备就显得尤为重要。箱装矿泉水码垛机是应用于矿泉水包装生产线末端的必不可少的包装机械，它是将已封箱的矿泉水按一定排列之后，放在托盘上，进行自动堆码，然后推出，将矿泉水堆垛到指定位置，以此来实现物料的存储、搬运等物流活动。

1 箱装矿泉水码垛机的结构简介

总体结构如图1所示。主要由以下几部分组成：

（1）横、纵轴运动装置。托盘的横、纵轴运动采用丝杠螺母传动，由电机驱动，丝杠螺母传动相比于其他传动装置精度较高，能保证矿泉水箱被准确地运到指定位置，由于承重等因素与横轴不同的是，纵轴需要采用两根丝杠，这两根丝杠通过一根锥齿轮轴，由一个电机驱动，以此来保持同步运转。

（2）夹紧消隙装置。24箱矿泉水置于托盘上，在放置的过程中，每个矿泉水箱之间难免会出现有缝隙的情况，这种缝隙的出现，会导致货物堆垛不稳，因此设计出一种夹紧消隙装置，该装置由气缸提供动力，气缸推出，两侧的夹紧板夹紧矿泉水箱，以此来减小矿泉水箱之间的缝隙。

（3）挡板推出装置。当托盘移动到矿泉水需要放置的位置时，托盘准备撤出，此时挡板抵着矿泉水箱使其不能随着托盘一起运动，托盘撤出，箱装矿泉水被留在指定位置，实现堆垛。

图1 箱装矿泉水码垛机结构图

2 控制系统设计

箱装矿泉水码垛机由于控制对象不是很多，同时PLC具有可靠性高，抗干扰能力强等优点[1-2]，所以采用PLC S7-200控制。由于控制中有步进电机控制及控制要求，对I/O分配选择了西门子S7-200-CPU226DC/DC/DC，绘制I/O分配表如表1所示。PLC作为控制器接收按钮信号和传感器信号，地址为I开头，输出地址为Q通过驱动器控制步进电机，同时通过继电器输出控制电磁阀，进而控制电机和气缸，完成整个工艺过程，控制系统框图如图2所示。

表1 I/O分配表

图2 控制系统图

3 软件流程图设计

箱装矿泉水码垛机的程序要求实现多次的判断，而且要按照一定的顺序执行动作，其流程图如图3所示。系统首先初始化，对I/O输入输出、中断设置初始化，托盘归位，等待装货[3-5]。检测装货过程是否完成，若完成，托盘载着矿泉水箱进行水平竖直移动，移动到指定位置之后，电机停止。之后，气缸起作用，推动挡板和夹紧板，减小矿泉水箱之间的缝隙，然后托盘撤出，矿泉水箱留在指定位置。

图3 箱装矿泉水码垛机总流程图

4 结束语

本文研究的一种箱装矿泉水码垛机，利用丝杠螺母等传动装置实现了对箱装矿泉水的搬运，气动推出装置实现了箱装矿泉水的消隙和推出，采用PLC控制实现了码垛机的自动化，同时该设备可实现一次搬运24箱矿泉水，可达到每分钟3次搬运，效率高，运行稳定。

[1]张志义.机电传动控制[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]张健民.机电一体化系统设计[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]吴晓强，黄云战，赵永杰.基于运动控制器的食品成品箱码垛机设计[J].食品与机械，2015（1）：104-110.

[4]王晓磊，李晓丹.基于PLC的高压测漏机控制系统设计与分析[J].机床与液压，2013，4（8）：102-103.

[5]王明武.基于PLC控制的包装码垛生产线的设计[J].电子设计工程，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

刘 麟（1993-），男，辽宁人，本科在读，研究方向：机械电子工程；李晓丹（1982-），女，辽宁盘锦人，副教授，硕士，研究方向：自动控制；李 响（1994-），男，辽宁沈阳人，本科在读，研究方向：机械电子工程。