一种多层钢板自动输送装置浅析

李永刚 ,王振坡 ,莫云霞 ,张建设 ,张国旭 ,梁奉廷，张成浩，于乃勇

（1.国机铸锻机械有限公司，山东 济南 250306;2.北京福田戴姆勒汽车有限公司，北京 101400）

0 引言

钢板是一种工业常见的加工原材料，钢板的生产多采用轧制方式，再通过剪板机剪制成适合某种特定行业规格的尺寸。为了增大钢板运输转运的效率，轧制后的钢板多采用多层叠放的方式进行垛料运输，然后再通过带着磁铁的行吊将多层钢板分离，因此多层钢板的高效快捷的自动输送装置便由此而来。

由于所转运的钢板是经过电泳加工后的板料，板料表面不允许产生划伤，所以钢板垛料采用托盘装载板料的方式进行多层钢板的输送。装载钢板的托盘需要一种自动转出装置将托盘输送脱离多层钢板输送平台以免影响生产线对下一垛多层钢板的高效运输。

1 工艺流程

该多层钢板自动输送装置的工艺流程如下：

（1）装载完成后的托盘，经由带有动力链条的输送台车，将托盘输送至多层钢板自动输送装置前的指定位置处，台车停车后发送到位信号给多层钢板自动输送装置并且台车动力链条开始对托盘进行输送，安装在机架最前沿的接近开关检测到托盘经过后多层钢板自动输送装置电机开始运转，通过安置于机架上的传递机构将动力传递给动力链条，通过链条承载的运输方式带动托盘达到指定位置。当链条的运转线速度等于台车链条运转的线速度时，托盘此时刚好运动至或者还未运动至多层钢板自动输送装置承载链条上，这样可以减少两个部件之间传递托盘的不同步性。

（2）当托盘完全脱离上料台车链条并且安装在机架最前沿的接近开关检测不到信号时上料台车执行返还上料工位进行下一垛板料的上料动作。多层钢板自动输送装置通过承载链条输送托盘，当减速开关检测到托盘信号时，电机开始减速防止托盘停止时惯性过大对设备产生一定的破坏，当停止开关检测到托盘时，电机停止转动，托盘到达停止位置。

（3）当托盘达到停止位置时，车间内的携带电磁铁的行吊将钢板一张一张搬运至下一工位。当安装在机架上的板料有无检测开关检测不到钢板时，8 组升降支撑辊同时举升将托盘顶起使托盘脱离承载输送钢板的链条，当8 组升降支撑辊气缸端部磁性开关全部检测到气缸活塞到位时2 组托盘侧定位升降辊升起。当2 组托盘侧定位升降辊端部磁性开关全部检测到气缸活塞到位后，2 组托盘驱动辊装置通过气缸将聚氨酯驱动辊拉回。托盘驱动辊装置中的聚氨酯驱动辊顶紧托盘侧壁的矩形钢管。由于所设计的托盘驱动辊装置中的气缸推力为托盘在支撑辊光辊上滑动摩擦力的1.5 倍，因此托盘将被托盘驱动辊装置推动至托盘侧定位升降辊处，托盘被托盘侧定位升降辊和托盘驱动辊装置夹紧。当托盘驱动辊装置气缸端部磁性开关检测不到信号时托盘驱动辊装置的驱动电机开始运转，此时托盘已经被托盘侧定位升降辊和托盘驱动辊装置夹紧，托盘在托盘驱动辊装置的驱动下进入支撑辊处。

（4）当托盘逐步进入支撑辊后，托盘尾部逐渐驶离升降支撑辊，当远离托盘前进方向的第一个托盘驱动辊装置漫反射检测开关检测不到信号时代表托盘已经驶离第一托盘驱动辊装置，此时托盘驱动辊装置中的气缸伸出带动聚氨酯驱动辊脱离托盘矩形方钢管的侧壁。托盘在第二驱动辊装置的带动下逐步完全进入支撑辊上，当托盘驶离第二驱动辊漫反射开关检测位置时，第二驱动辊的气缸伸出带动聚氨酯驱动辊脱离托盘矩形方钢管的侧壁同时驱动辊装置中的电机停止转动。托盘在惯性的作用下继续向前行驶，直到经过制动支撑辊的减速后撞上死挡处的油压缓存器，当托盘驶离安置在第二驱动辊处的托盘到位漫反射检测开关时，系统发送空托盘到位信号，此时系统具备下一托盘上料条件并且具备人工吊运空托盘条件。

2 主要组成、性能及特点

如图1 所示，一种多层钢板自动输送装置，它包括一个上料台车、一个上料辊床、一个托盘，在上料辊床的机架中间设置托盘转出装置，托盘转出装置包括8 个升降支撑辊、2 个托盘驱动装置、2 个托盘侧定位升降辊、5 个支撑辊、5 个侧定位支撑辊、1 个制动器支撑辊、1 个制动器边定位支撑辊、1 个托盘死挡，以及一些检测开关组成。

图1 多层钢板自动输送装置

2.1 上料台车

上料台车的料架采用焊接结构，台车上表面布置4 道驱动承载链条，驱动方式为电动。台车下表面设置了4 个承载火车轮，火车轮在驱动电机的带动下实现台车的移动。台车上表面设计了定位托盘的基准块，防止托盘由上料台车移动至上料辊床上时发生跑偏的情况。

2.2 上料辊床

装载完成后的托盘经由带有动力链条的上料台车将托盘输送至多层钢板自动输送装置前的指定位置处，台车停车后发送到位信号给多层钢板自动输送装置并且台车动力链条开始对托盘进行输送，安装在焊接机架最前沿的接近开关检测到托盘经过后，多层钢板自动输送装置的变频调速电机开始运转，通过安置于焊接机架的传动机构将动力传递给动力链条，通过链条承载的运输方式带动托盘达到指定位置。当链条的运转线速度等于台车链条运转的线速度时，托盘此时刚好运动至或者还未运动至多层钢板自动输送装置承载链条上，这样可以减少两个部件之间传递托盘的不同步性。变频电机通过变频调速的方式使上料辊床的传动链条的线速度与台车链条线速度相等。变频电机通过传动轴将动力传递给主动链轮上，主动链轮通过与链条啮合将动力传递给链条。上料辊床总计布置7 条传动链条，通过调整锁紧块上的螺栓来顶紧从动轮安装板来实现7 条链条的松紧度的调节。托盘进入上料辊床后，托盘首先通过上料辊床两侧的导向板进行导向，防止托盘直接撞击导向立辊。托盘经过导向板后，被导向立辊导向。导向立辊内部设置了一对深沟球轴承，深沟球轴承通过轴以及盖板安装在辊轮支座上，导向板和导向立辊安装在入口导向支座上。为了保证托盘在上料辊床转运的过程中不发生过大偏斜，在导向板后每隔一定间距设置一组导向立辊，导向立辊通过入口导向支座安装在焊接机架和焊接机架上。

2.3 托盘

托盘端部设计了垂直于托盘送进方向的板料定位基准机构，实现多层钢板往托盘中放置时具有一定的精度，方便后续工位对多层钢板的分离搬运。单个托盘每次可以装载两垛钢板进行运输。托盘整体为框式焊接结构，托盘上部设置多个聚氨酯垫板用以承载钢板。其中托盘上的多个聚氨酯板之间的排列间距与上料辊床的承载链条的排列间距相等，这样可以使多层钢板的重量集中分布在上料辊床承载链条上。在托盘靠近定位基准机构处提前预设4 个矩形方孔。矩形方孔为板料有无检测开关的检测位置，当检测到托盘中最后一张钢板被搬运后，托盘转运装置开始运转，实现空托盘转运离开上料辊床，进而下一带载托盘可以进入上料辊床。

2.4 升降支撑辊

升降支撑由支架、导轴、辊轮支架、无动力滚筒、辊筒支架、地脚板、开口销、浮动接头、导套、气缸、化学膨胀螺栓组成。气缸和辊轮支架通过浮动接头连接在一起，辊轮支架在导轴的导向作用下，可以承受托盘一定的侧翻力，浮动接头可以减少气缸活塞杆受侧切力。当托盘达到停止位置后，8 组升降支撑辊的气缸伸出，无动力辊筒将托盘整体顶升至脱离上料辊床的承载链条。

2.5 托盘侧定位升降辊

当升降支撑辊将空托盘顶升到位时，升降支撑辊的气缸的磁性开关得到信号。然后两个托盘侧定位升降辊顶升到位。托盘侧定位升降辊是由托盘侧定位升降辊机架、顶块、连接板、定位支撑板、顶紧螺栓、聚氨酯辊筒、辊轮轴、气缸、导轴、地脚板、化学膨胀螺栓、自润滑导向轴承、盖板组成。托盘侧定位升降辊主要作用为托盘驱动装置顶紧空托盘的侧壁时，空托盘的另一侧需要一个定位基准。又因为带载托盘需要在上料辊床上运输，因此托盘侧定位升降辊需要具备升降功能来避让带载托盘。托盘侧定位升降辊是通过气缸带动连接板进而带动导轴，导轴通过自润滑轴承的导向作用带动安装在导轴上的聚氨酯辊筒，来实现托盘侧定位升降辊的升降功能。托盘侧定位升降辊是通过调整顶紧螺栓来调节定位支撑板进而改变聚氨酯辊筒的位置。

2.6 托盘驱动装置

当托盘侧定位升降辊顶升到位后，气缸上的磁性开关得到信号时托盘驱动装置的气缸缩回，托盘驱动装置开始工作。托盘驱动装置是由支架、连接板、过渡板、电机安装板、摩擦辊、连接套、轴、压盖、地脚板、隔片、开关支架、管夹、驱动辊伸出开关、气缸、电机、导轨滑块、气缸脚座、化学膨胀螺栓、空托盘到位检测开关组成。托盘侧定位升降辊顶升到位后，托盘驱动装置中的气缸缩回，气缸通过连接套带动连接板，连接板使用螺栓与电机板连接在一起动作，电机安装在电机板上，电机动力通过安装在轴的键传递给摩擦辊，进而给摩擦辊提供动力。电机安装板与过渡板通过螺栓连接，过渡板使用导轨滑块安装在支架上。当气缸伸出或者缩回时过渡板和安装在过渡板上的电机以及摩擦辊就可以通过导轨滑块在支架上滑动。当托盘侧定位升降辊顶升到位后，气缸上的磁性开关得到信号时托盘驱动装置的气缸缩回，摩擦辊顶紧空托盘的侧壁，气缸缩回后安装在气缸端部的磁性开关失去信号，此时驱动电机开始旋转驱动空托盘驶向托盘死挡位置。当空托盘驶离第一组托盘驱动装置时，通过管夹安装在开关支架上的驱动辊伸出开关检测不到空托盘的侧壁，第一组托盘驱动辊装置的气缸伸出，带动摩擦辊脱离空托盘的侧壁，第一组托盘驱动辊装置不安装空托盘到位检测开关。当空托盘在第二组托盘驱动辊装置的驱动下脱离第二组托盘驱动辊装置的驱动辊伸出开关时，第二组托盘驱动辊装置的气缸伸出，带动摩擦辊脱离空托盘的侧壁，空托盘在惯性的作用下继续向前行驶，当空托盘驶离安装在第二组托盘驱动辊装置的空托盘到位检测开关时，系统反馈空托盘已经到位并且托盘侧定位升降辊的气缸缩回，上料辊床等待下一带载托盘的上料。

2.7 支撑辊

空托盘在托盘驱动辊装置的驱动下驶入支撑辊和侧定位支撑辊。支撑辊和侧定位支撑辊主要是对空托盘焊接支架起支撑作用以及对空托盘的侧边进行定位，防止空托盘在托盘驱动辊装置的驱动下跑偏驶离辊道。支撑辊是由支撑辊机架、开口销、化学膨胀螺栓、辊筒、辊筒座、地脚板组成。辊筒内部设置了深沟球轴承，使用开口销安装固定在辊筒座上，辊筒座通过螺钉安装在支撑辊机架上，整个支撑辊机架通过地脚螺栓调整辊筒与地脚板的高度差，进而保证多组支撑辊的辊筒上顶面处于一个平面内，多组辊筒高度调整至一个平面后将地脚螺栓与地脚板焊接在一起进行定位。地脚板使用化学膨胀螺栓固定在地面上。

2.8 侧定位支撑辊

侧定位支撑辊主要是对空托盘焊接支架起支撑作用以及对空托盘的侧边进行定位，防止空托盘在托盘驱动辊装置的驱动下跑偏驶离辊道。侧定位支撑辊是由侧定位支撑辊机架、开口销、化学膨胀螺栓、辊筒、辊筒座、地脚板、立辊、立辊轴、盖板组成。辊筒内部设置了深沟球轴承，使用开口销安装固定在辊筒座上，辊筒座通过螺钉安装在支撑辊机架上，整个侧定位支撑辊机架通过地脚螺栓调整辊筒与地脚板的高度差，进而保证多组侧定位支撑辊的辊筒上顶面处于一个平面内，多组辊筒高度调整至一个平面后将地脚螺栓与地脚板焊接在一起进行定位。地脚板使用化学膨胀螺栓固定在地面上。在侧定位支撑辊机架处焊接方铁，方铁上表面钻设螺纹孔，立辊轴通过螺纹安装在方铁上，立辊与立辊轴之间设置深沟球轴承，立辊通过盖板拉紧立辊轴的方式进行固定定位。在托盘驱动辊装置的摩擦辊的作用下，空托盘的侧壁与立辊顶紧，从而实现对空托盘的一个边定位。

2.9 制动器支撑辊

在支撑辊和侧定位支撑辊的最后一组位置处增加制动装置，防止托盘惯性过大对设备造成破坏。支撑辊增加制动装置后叫做制动器支撑辊。制动器支撑辊主要是为了对空托盘焊接支架起支撑作用以及减小空托盘的惯性冲击。制动器支撑辊是由制动器支撑辊机架、开口销、化学膨胀螺栓、辊筒、辊筒脚座、地脚板、聚氨酯顶块、垫板、方钢管、固定锁定块、调整螺栓组成。辊筒内部设置了深沟球轴承，使用开口销安装固定在辊筒座上，辊筒座通过螺钉安装在制动器支撑辊机架上，整个制动器支撑辊机架通过地脚螺栓调整辊筒与地脚板的高度差，进而保证多组制动器支撑辊的辊筒上顶面处于一个平面内，多组辊筒高度调整至一个平面后将地脚螺栓与地脚板焊接在一起进行定位。地脚板使用化学膨胀螺栓固定在地面上。通过调节调整螺栓改变聚氨酯顶块与辊筒的摩擦力，进而改变辊筒与空托盘焊接支架之间的摩擦阻力，达到实现减小空托盘的惯性冲击。

2.10 制动器边定位支撑辊

侧定位支撑辊增加制动装置后叫做制动器边定位支撑辊。制动器边定位支撑辊主要是为了对空托盘焊接支架起支撑作用以及减小空托盘的惯性冲击。制动器边定位支撑辊是由制动器边定位支撑辊机架、开口销、化学膨胀螺栓、辊筒、辊筒脚座、地脚板、聚氨酯顶块、垫板、方钢管、固定锁定块、调整螺栓、盖板、立辊、立辊轴组成。辊筒内部设置了深沟球轴承，使用开口销安装固定在辊筒座上，辊筒座通过螺钉安装在制动器边定位支撑辊机架上，整个制动器边定位支撑辊机架通过地脚螺栓调整辊筒与地脚板的高度差，进而保证多组制动器边定位支撑辊的辊筒上顶面处于一个平面内，多组辊筒高度调整至一个平面后将地脚螺栓与地脚板焊接在一起进行定位。地脚板使用化学膨胀螺栓固定在地面上。在制动器边定位支撑辊机架处焊接方铁，方铁上表面钻设螺纹孔，立辊轴通过螺纹安装在方铁上，立辊与立辊轴之间设置深沟球轴承，立辊通过盖板拉紧立辊轴的方式进行固定定位。在托盘驱动辊装置的摩擦辊的作用下，空托盘的侧壁与立辊顶紧，从而实现对空托盘的一个边定位。通过调节调整螺栓改变聚氨酯顶块与辊筒的摩擦力，进而改变辊筒与空托盘焊接支架之间的摩擦阻力，达到实现减小空托盘的惯性冲击。

2.11 托盘死挡

空托盘经过制动器支撑辊和制动器边定位支撑辊后会撞击在托盘死挡上。死挡是由死挡机架、聚氨酯缓冲块、油压缓存器、化学膨胀螺栓组成。死挡的死挡机架通过化学膨胀螺栓直接与地面固定。在死挡机架撞击范围内布置聚氨酯缓冲块，防止调试过程中空托盘惯性冲击过大对油压缓存器造成破坏。空托盘撞击在油压缓存器上会制动停止，然后等待人工将空托盘吊运离开托盘转运装置。

3 结束语

本方案针对电泳后不允许划伤的多层钢板，提供了一种性能稳定的多层钢板自动输送装置。多层钢板自动输送装置设计为单个托盘载荷为20t，单次最多可输送两个托盘即最大输送载荷为40t。托盘端部设计了板料定位基准块，实现多层钢板往托盘中放置时具有一定的精度，方便后续工位对多层钢板的分离搬运。单个托盘每次可以装载两垛钢板进行运输。