王令寶 裴加路

(北方重工集團(tuán)有限公司冶金裝備分公司，遼寧110141)

真空吸盤(pán)碼垛裝置設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研制

王令寶 裴加路

(北方重工集團(tuán)有限公司冶金裝備分公司，遼寧110141)

真空吸盤(pán)碼垛裝置是針對(duì)800 mm寬厚板開(kāi)平線(xiàn)機(jī)組特點(diǎn)開(kāi)發(fā)研制的。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。解決了真空垛板設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口的現(xiàn)象。

垛板裝置；真空吸盤(pán)式；對(duì)中裝置；真空系統(tǒng)

隨著科技的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)廠家對(duì)鋼板和有色合金板材品質(zhì)要求越來(lái)越高，這就給設(shè)備生產(chǎn)廠家提出了更高的要求。隨著科研人員的不斷努力，高精度六輥冷軋機(jī)、六重式矯直機(jī)的誕生解決了高品質(zhì)板材軋制和矯直的問(wèn)題。但垛板時(shí)如何保護(hù)板材表面的問(wèn)題卻一直困擾著產(chǎn)品生產(chǎn)廠家和設(shè)備制造廠家[1-2]。

一方面高質(zhì)量板材表面需要保護(hù)，不能劃傷，另一方面要實(shí)現(xiàn)板材垛板運(yùn)輸，板材必將經(jīng)過(guò)搬運(yùn)的過(guò)程，針對(duì)該問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外廠家均在積極尋找解決方案。

近年來(lái)，國(guó)外相繼出現(xiàn)多種不同形式的真空垛板設(shè)備，通過(guò)吸盤(pán)吸附，伺服電機(jī)運(yùn)輸，該種形式的垛板方案解決了以往在垛板過(guò)程中出現(xiàn)的板材表面劃傷問(wèn)題[3-4]。國(guó)內(nèi)廠家也曾引進(jìn)真空垛板設(shè)備，但價(jià)格昂貴。針對(duì)此情況，我公司技術(shù)人員通過(guò)自己努力設(shè)計(jì)研制出適合中國(guó)國(guó)情的真空吸盤(pán)碼垛設(shè)備。

1 設(shè)計(jì)依據(jù)

開(kāi)平線(xiàn)機(jī)組主要是將厚度為0.6 mm～3.0 mm，寬度為380 mm～800 mm的冷軋卷、熱軋酸洗卷進(jìn)行開(kāi)卷、矯平、橫切、堆垛、出料。該生產(chǎn)線(xiàn)配備有開(kāi)卷機(jī)、矯直機(jī)、縱剪機(jī)、橫切剪、皮帶運(yùn)輸機(jī)以及垛板裝置。根據(jù)用戶(hù)要求，此次垛板采用真空吸盤(pán)垛板方式，要求雙工位，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。

1.1 來(lái)料規(guī)格

用戶(hù)提供來(lái)料為卷材，經(jīng)過(guò)開(kāi)卷矯平橫切后達(dá)到垛板要求，主要規(guī)格：寬度范圍為380 mm～800 mm；厚度范圍為0.6 mm～3.0 mm；定尺長(zhǎng)度為500 mm～2300 mm；縱剪條數(shù)為2條；板材速度為40 m/min可調(diào)；板垛重量為5噸/垛。

1.2 功能要求

用戶(hù)要求垛板裝置為真空吸盤(pán)式，出料輥道與皮帶運(yùn)輸機(jī)相連，左右兩個(gè)垛板工位，出料臺(tái)車(chē)2套，4個(gè)出料位，碼垛效率不低于10張/min。

2 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

2.1 設(shè)備設(shè)計(jì)方案

根據(jù)用戶(hù)要求，設(shè)計(jì)人員通過(guò)多次討論形成最終設(shè)計(jì)方案。該設(shè)備主要包括出料輥道、對(duì)中裝置、升降臺(tái)、橫移垛板裝置、出料集料臺(tái)車(chē)、真空氣動(dòng)系統(tǒng)六部分組成。真空吸盤(pán)碼垛裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 結(jié)構(gòu)

2.2.1 出料輥道

出料輥道由11根鋼輥組成，輥距為240 mm，鏈條集中傳動(dòng)，在出料輥道端部設(shè)有緩沖擋板機(jī)構(gòu)，通過(guò)光電傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)啟停送料精確控制。

1—出料輥道 2—對(duì)中裝置 3—升降臺(tái) 4—橫移垛板裝置 5—出料集料臺(tái)車(chē) 6—真空氣動(dòng)系統(tǒng)(未標(biāo)注)圖1 真空吸盤(pán)碼垛裝置結(jié)構(gòu)圖Figure 1 The structure of vacuum chuck stacking device

主要技術(shù)參數(shù)：輥道規(guī)格為?80 mm×1020 mm；輥道輥距為240 mm；輥道速度為55 m/min(變頻可調(diào))；輥道電機(jī)功率為0.55 kW。

2.2.2 對(duì)中裝置

對(duì)中裝置由兩組對(duì)中機(jī)構(gòu)組成，每組對(duì)中機(jī)構(gòu)分別由絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)、氣缸拍板、電機(jī)通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)。對(duì)中開(kāi)口橫梁設(shè)有位移傳感器，實(shí)時(shí)顯示對(duì)中裝置開(kāi)口度。

主要技術(shù)參數(shù)：對(duì)中行程為280 mm～850 mm； 對(duì)中速度為33 mm/s(電磁制動(dòng))。

2.2.3 升降臺(tái)

此設(shè)備設(shè)計(jì)有升降臺(tái)共兩組，分別位于出料輥道兩側(cè)，升降臺(tái)整體為焊接斜插臂結(jié)構(gòu)，通過(guò)液壓缸實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作，最大升降行程為600 mm。

主要技術(shù)參數(shù)：起升重量為8 t；升降速度為30 mm/s。

2.2.4 橫移垛板裝置

橫移垛板裝置為焊接框架結(jié)構(gòu)，框架上方安裝有兩套橫移臺(tái)車(chē)，每套橫移臺(tái)車(chē)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，臺(tái)車(chē)頭部設(shè)有直線(xiàn)導(dǎo)軌以及齒輪齒條，實(shí)現(xiàn)同步驅(qū)動(dòng)。臺(tái)車(chē)中部安裝有液壓缸，液壓缸頭部連接有橫移臺(tái)架，臺(tái)架上布置有真空吸盤(pán)，臺(tái)架兩端設(shè)有導(dǎo)桿導(dǎo)向。

主要技術(shù)參數(shù)：橫移臺(tái)車(chē)行程為0～1500 mm；最大吸附重量為90 kg；橫移臺(tái)車(chē)速度為550 mm/s；電機(jī)功率為1.5 kW。

2.2.5 出料集料臺(tái)車(chē)

出料集料臺(tái)車(chē)共4臺(tái)，臺(tái)車(chē)車(chē)體為焊接結(jié)構(gòu)，電磁制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，車(chē)體在軌道上運(yùn)動(dòng)。

主要技術(shù)參數(shù)：?jiǎn)诬?chē)最大承載為8 t；臺(tái)車(chē)移動(dòng)速度為48 mm/s。

2.2.6 真空氣動(dòng)系統(tǒng)

真空氣動(dòng)系統(tǒng)由真空系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)組成，均通過(guò)一套管路系統(tǒng)控制吸盤(pán)。氣動(dòng)系統(tǒng)直聯(lián)車(chē)間氣動(dòng)管路，真空系統(tǒng)由單獨(dú)的真空泵站提供。吸盤(pán)工作時(shí)通過(guò)真空泵站將管路內(nèi)形成真空，為吸盤(pán)提供吸附力，到達(dá)落料位置時(shí)吸盤(pán)接通壓縮空氣將鋼板吹落。

3 工藝流程

鋼板通過(guò)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至出料輥道，輥道電機(jī)為變頻控制，可實(shí)現(xiàn)與皮帶運(yùn)輸機(jī)速度同步，鋼板運(yùn)至出料輥道頭部，觸發(fā)光電傳感器，出料輥道電機(jī)停車(chē)，鋼板通過(guò)出料擋板停止定位，對(duì)中裝置啟動(dòng)，通過(guò)氣缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)拍板對(duì)中。橫移臺(tái)車(chē)動(dòng)作到位，液壓缸活塞桿伸出，真空吸盤(pán)吸附鋼板，液壓缸活塞桿縮回，鋼板抬起，橫移臺(tái)車(chē)動(dòng)作，橫移臺(tái)車(chē)電機(jī)通過(guò)伺服控制準(zhǔn)確停在出料集料臺(tái)車(chē)上方指定位置，液壓缸活塞桿伸出，真空系統(tǒng)切換至氣動(dòng)系統(tǒng)，吸盤(pán)內(nèi)空氣將鋼板吹落，液壓缸活塞桿縮回，橫移臺(tái)車(chē)待命，至此完成一次垛板工作。升降臺(tái)旁設(shè)有控制垛板高度的光電傳感器，當(dāng)垛板鋼板每垛高50 mm，升降臺(tái)自動(dòng)下降50 mm實(shí)現(xiàn)復(fù)位，直至鋼板板垛高度達(dá)600 mm時(shí)升降臺(tái)下降停止，出料集料臺(tái)車(chē)落至軌道上，并開(kāi)出線(xiàn)外，鋼板垛打包后由天車(chē)吊至指定位置。

4 結(jié)論

通過(guò)與國(guó)外產(chǎn)品實(shí)際對(duì)比發(fā)現(xiàn)，我公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，造價(jià)只有國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格的五分之一左右，現(xiàn)已在沈陽(yáng)海星公司調(diào)試完成，使用效果良好。該產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：

(1)出料輥道集中傳動(dòng)，變頻調(diào)速，輥道端部設(shè)計(jì)有鋼板定位緩沖裝置。

(2)對(duì)中裝置設(shè)氣動(dòng)拍板裝置，可實(shí)現(xiàn)鋼板橫向定位，便于吸盤(pán)準(zhǔn)確吸附鋼板。

(3)利用液壓缸實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)升降，通過(guò)光電傳感器可以實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)每次準(zhǔn)確下降50 mm，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升降控制。

(4)橫移裝置中包括兩套橫移臺(tái)車(chē)，每套橫移臺(tái)車(chē)上布置有4列6排共24個(gè)吸盤(pán)。橫移臺(tái)車(chē)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線(xiàn)導(dǎo)軌導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，誤差不超過(guò)0.5 mm。兩套橫移臺(tái)車(chē)交叉工作，可實(shí)現(xiàn)每分鐘垛板6次～10次。

(5)真空發(fā)生系統(tǒng)為整個(gè)設(shè)備的真空氣動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力保障，其中所有真空管路元件要求真空和氣動(dòng)系統(tǒng)交替工作，并且相互無(wú)干擾。

[1] 邢寶勤．鋼板堆垛過(guò)程自動(dòng)化控制實(shí)踐[J]．寬厚板，2008(6).

[2] 陳斌堂，鄒雄．鋼板堆垛缺陷的分析和改進(jìn)[J]．工業(yè)技術(shù)，2015(8).

[3] 盧宗慧，徐星蕾．堆垛機(jī)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]．制造業(yè)自動(dòng)化，2011(5).

[4] 李雪梅，曾德懷．真空吸盤(pán)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]．液壓與氣動(dòng)，2004(3).

編輯 陳秀娟

Design and Development of the Vacuum Chuck Stacking Device

Wang Lingbao,Pei Jialu

The vacuum chuck stacking device has been developed according to the features of units in 800 mm wide and thick plate uncoiling shearing line.The device has the advantages of simple and practical structure,convenient operation and easy realization of automatic production.And it solves the phenomenon of relying on importing vacuum plate stack device.

plate stack device; vacuum chuck type; centering device; vacuum system

2016—09—20

王令寶(1983—)，男，工程師，碩士研究生，從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作，主研究方向大型液壓機(jī)、鋼板剪切機(jī)、精整剪切線(xiàn)等壓延設(shè)備。

TG333.4

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