鋼管自動碼包機設(shè)計

袁潤超

摘 要：我司生產(chǎn)制造的華捷牌鋼管通過涂覆或者中頻復(fù)合后，成品鋼管需進入后工序?qū)︿摴鼙砻孢M行打印字碼和商標。通過后工序處理的成品鋼管需要進行碼包成正六邊形后捆扎打包帶和外包裝塑料薄膜，以便更好地運輸和保護產(chǎn)品。在成品鋼管的正六邊形碼包環(huán)節(jié)當中，我司仍需通過人工進行搬運鋼管碼包。為提高機械自動化程度，我司特對碼包環(huán)節(jié)進行新一輪機械創(chuàng)新技術(shù)改造，以提高我司的碼包生產(chǎn)效率及降低工人的勞動強度。

關(guān)鍵詞：鋼管；碼包；自動化

中圖分類號：TH692.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）01-0121-02

Abstract： Our production and manufacture of Huajie steel pipe through coating or if composite， the finished steel pipe enters the post-process to print the surface of the steel tube font code and trademark. The finished steel pipe processed through the post-working procedure needs to be coded with hexagonal strapping tape and outer packaging plastic film in order to better transport and protect the products. In the finished steel pipe hexagonal code package link， we still need to carry out manual handling of steel pipe code package. In order to improve the degree of mechanical automation， we have carried out a new round of mechanical innovation to improve the efficiency of code package production and reduce the labor intensity of workers.

Keywords： steel pipe； code packet； automation

引言

本次設(shè)計重點對自動吊裝的結(jié)構(gòu)進行了可行改進設(shè)計，使用了CAD、Pro/e等工程制圖軟件對該機器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、繪制和分析。本設(shè)計所使用的絲桿傳動與帶、鏈、摩擦、液壓等其他機械傳動形式相比，具有傳動精度和效率高、傳動平穩(wěn)、可靠性好、結(jié)構(gòu)緊湊、和使用壽命長等特點。

1 自動碼包機工作原理

1.1 工藝流程

1.2 控制機構(gòu)

由排管架勾管、電磁吸盤運動機構(gòu)、集管架升降平臺、移管機構(gòu)四部份組成。

（1）排管架勾管：由剎車電機、旋轉(zhuǎn)勾管機構(gòu)、停止限位接近開關(guān)，有管信號接近開關(guān)組成。

功能：控制程序能自動判別每次搬運的鋼管在打包架堆放的層數(shù)，按六角形打包要求自動控制進料的旋轉(zhuǎn)勾管機構(gòu)每次連續(xù)勾管的支數(shù)（準確計算每層排列的鋼管數(shù)量），由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)快速勾管進料。

（2）電磁吸盤運動機構(gòu)：含升降伺服控制機構(gòu)、平移伺服控制機構(gòu)、電永磁吸盤。

功能：將鋼管從上料排管架自動搬運至集管架，并按打包要求分層定位放置，根據(jù)包裝的鋼管排列要求自動實現(xiàn)鋼管的有序搬放操作。

（3）集管架升降平臺：六角形打包架、管端對齊氣缸、升降平臺、集管架升降電機。

功能：對齊鋼管，搬至集管架的每層鋼管均用氣缸擋板推動對齊；手動操作打包機完成鋼管的捆扎；升降平臺將打包的鋼管升離集管架。

（4）移管機構(gòu)：集管架傳動鏈條電機，推出鏈和橫移電機。

功能：集管架傳動鏈條電機驅(qū)動輥道將打包好的鋼管從升降平臺升移出集管架，推出鏈和橫移鏈的輥道將鋼管送至下工序并吊運至堆場。

1.3 電永磁吸盤吊管原理

電永磁吸盤是指依靠永磁磁鋼產(chǎn)生吸力，用激磁線圈對磁鋼的吸力進行控制，起到吸力開關(guān)作用的吸盤。矩形電永磁吸盤主要應(yīng)用于直線移動導(dǎo)軌機構(gòu)，可實現(xiàn)移動量的精確顯示和自動控制，廣泛應(yīng)用于機床加工和儀器的精密測量。電脈沖消耗能量極少，吸盤不會產(chǎn)生熱變形，電永磁吸盤沒有類似普通永磁吸盤磁組之類的滑動部件，其結(jié)構(gòu)平穩(wěn)、堅固、精度高。

自動碼包機使用電磁吸盤通電通過磁力吸取鋼管，然后通過絲桿上下升降和前后運動到達相應(yīng)位置，斷電放置鋼管。如此來回數(shù)次，將每層不同數(shù)量的鋼管碼成正六邊形形狀。碼包完畢的成品鋼管通過打包鋼帶捆綁后，通過下層舉升輸送小車升高，輸送輥把鋼管推送至碼包機外堆放。

機械布局圖如圖2、圖3：

2 自動碼包機機構(gòu)

2.1 提升裝置——滾珠絲桿

滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。

滾珠絲杠是工具機械和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。

2.2 輸送行走裝置——直線導(dǎo)軌

直線導(dǎo)軌可分為：滾輪直線導(dǎo)軌，圓柱直線導(dǎo)軌，滾珠直線導(dǎo)軌三種，是用來支撐和引導(dǎo)運動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運動。直線導(dǎo)軌運動的作用是用來支撐和引導(dǎo)運動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運動。像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機械結(jié)構(gòu)上，直線導(dǎo)軌的移動元件和固定元件之間不用中間介質(zhì)，而用滾動鋼球。endprint

2.3 直線導(dǎo)軌選型

根據(jù)各項負載重量，初選直線導(dǎo)軌型號為導(dǎo)軌寬45mm，法蘭型，標準安裝螺絲孔，長度尺寸分別為1200mm和3000mm。

3 下層舉升輸送小車工作原理

自動碼包機已經(jīng)碼包好的鋼管因碼包機機構(gòu)支架阻擋，并不能使用天車龍門吊直接在原位置吊裝運輸走，所以本設(shè)計在碼包機下層特設(shè)計配套一臺自動舉升輸送小車，以及時將打包好的鋼管輸送出去，令碼包機能不停機等待及時開始進入下一個碼包過程。

舉升輸送小車通過下層的兩臺絲杠升降機聯(lián)動，在3秒內(nèi)即能將一扎碼包好的鋼管舉升200mm，然后通過舉升小車上設(shè)置的輸送輥輪將鋼管輸出至碼包機外，即能使用其他吊裝工具搬運至其他地方堆放。

4 自動碼包機電氣控制系統(tǒng)

自動碼包機因需控制伺服電機和整套伺服系統(tǒng)控制，實現(xiàn)快速精準的定位運行。通過工藝流程設(shè)計PLC、HMI控制程序編程，開發(fā)出自動碼包的運行程序。使用伺服控制系統(tǒng)，控制大扭矩5kW伺服電機，通過減速箱和轉(zhuǎn)角器傳遞動力至滾珠絲桿，實現(xiàn)機構(gòu)快速精準上下吸取鋼管至指定位置。并且因為碼包六角包需要，每層堆放的鋼管數(shù)量不同，需要通過控制自動數(shù)數(shù)功能，達到不同規(guī)格不同數(shù)量的鋼管送達至存料區(qū)。

伺服系統(tǒng)：

硬件：采用交流伺服驅(qū)動器與可編程邏輯控制器（PLC）作為控制系統(tǒng)的核心，結(jié)合人機界面，控制2臺伺服電機實現(xiàn)正向、反向、原點回歸和自動調(diào)節(jié)等動作驅(qū)動電磁吸盤裝置的升降和平移準確定位。

軟件：按工藝流程設(shè)計PLC、HMI控制程序。

小車脈沖系數(shù)

K=Z*M*π/4*P*i

式中：Z——齒輪齒數(shù)；M——模數(shù)；i——減速箱傳動比；P——脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)

例如：齒數(shù)為24，模數(shù)為6，減速箱傳動比為5.1，車編碼器為1000脈沖/轉(zhuǎn)，則K=0.0226，在參數(shù)輸入畫面里輸入2260，即顯示為0.02260。

小車脈沖系數(shù)也可以這樣簡單計算出來，假設(shè)當前的系數(shù)為0.02，首先將系統(tǒng)復(fù)位，在平移長度的顯示窗口顯示為零的情況下，手動控制小車實際向右移動500毫米，若平移長度顯示為550毫米，則用下式計算出新的小車脈沖系數(shù)：

K=500*0.02/550=0.01818

將0.01818輸入到小車脈沖系數(shù)后，可重新校正一次。

5 結(jié)束語

本自動碼包機設(shè)計制造解決了實際生產(chǎn)過程的問題，實現(xiàn)了鋼管自動碼包，提高了鋼管碼包的生產(chǎn)效率以及降低了工人的勞動強度。

今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的發(fā)展，爭取及時地掌握這些先進的知識和技術(shù)。

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