基于PLC控制的自動(dòng)上窯設(shè)備研究

周巧玲 舒云峰 趙修彬 劉小龍 李小艷 聶 軍 徐俊杰3

（1.安徽省馬鞍山工業(yè)學(xué)校；2.中鋼天源股份有限公司）

永磁鐵氧體器件是信息社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，隨著科技不斷進(jìn)步，永磁鐵氧體器件在家電、汽車等不同行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。不僅廣泛應(yīng)用于汽車、計(jì)算機(jī)、通訊和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域，更廣泛應(yīng)用于到人們的日常生活中，如常見家用電器：變頻冰箱、變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)等，因此，作為各領(lǐng)域中電機(jī)的重要組件——高性能稀土永磁鐵氧體器件的需求量得到迅猛增長［1-4］。

在瓦狀永磁鐵氧體器件（磁瓦）的實(shí)際生產(chǎn)中，磁瓦需要進(jìn)行取向、壓制后才會(huì)進(jìn)入燒結(jié)工序。磁瓦由于含有一定的水分，在燒結(jié)過程中會(huì)因?yàn)榇磐叽a放方式的不一致，導(dǎo)致磁瓦發(fā)生粘結(jié)或變形，從而造成磁瓦的直接報(bào)廢，影響磁瓦的生產(chǎn)合格率。因此，在實(shí)際的燒結(jié)過程中，磁瓦均整齊排列在電窯輥道的超高溫耐火板上，以此來提高磁瓦的燒結(jié)合格率。磁瓦由壓型工序轉(zhuǎn)運(yùn)流轉(zhuǎn)到燒結(jié)工序多采用人工運(yùn)送。為減少運(yùn)送過程中的磕碰缺損，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中，在壓型工序便將磁瓦整齊有序地碼放在超高溫耐火板上。達(dá)到一定數(shù)量后，將磁瓦和超高溫耐火板一起推運(yùn)至電窯旁，放上電窯輥道進(jìn)入電窯燒結(jié)［5-7］。磁瓦和超高溫耐火板的總質(zhì)量較大，人工搬運(yùn)極為勞累，且由于人工操作會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品缺損。針對(duì)現(xiàn)有問題，本研究提出了一種在電窯工序上瓦過程實(shí)現(xiàn)連續(xù)性、自動(dòng)化上瓦的新型裝置。

1 裝置組成與工作原理

1.1 裝置組成

電窯自動(dòng)抬瓦上窯裝置由基座、升降機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)組成，其中升降機(jī)構(gòu)分別與基座、控制機(jī)構(gòu)連接。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

控制機(jī)構(gòu)部分包括PLC控制器和傳感器，在過程中，PLC控制器與升降機(jī)構(gòu)電相連接，傳感器放置于升降機(jī)構(gòu)上，同時(shí)與PLC控制器電相連接。

升降機(jī)構(gòu)包括支撐構(gòu)件、動(dòng)力構(gòu)件、傳動(dòng)構(gòu)件以及升降構(gòu)件，支撐構(gòu)件與基座相連接，動(dòng)力構(gòu)件、傳動(dòng)構(gòu)件以及升降構(gòu)件分別與支撐構(gòu)件相連接。

支撐構(gòu)件包括第一支撐架以及第二支撐架，第一支撐架與第二支撐架相鄰。

動(dòng)力構(gòu)件包括第一電機(jī)以及第二電機(jī)，第一電機(jī)置于第一支撐架上，第二電機(jī)置于第二支撐架上。

動(dòng)力構(gòu)件還包括第三電機(jī)和第四電機(jī)，第三電機(jī)置于第一升降平臺(tái)上，第三電機(jī)與第一升降輥的齒輪通過鏈條連接傳動(dòng)，第四電機(jī)置于第二升降平臺(tái)上，第四電機(jī)與第二升降輥的齒輪通過鏈條連接傳動(dòng)。

傳動(dòng)構(gòu)件包括第一齒輪軸、第二齒輪軸，其中第一齒輪軸置于第一支撐架上，分別與第一電機(jī)的輸出軸以及升降構(gòu)件通過鏈條連接；第二齒輪軸置于第二支撐架上，分別與第二電機(jī)的輸出軸以及升降構(gòu)件通過鏈條連接。第一齒輪軸以及第二齒輪軸上均設(shè)置有多個(gè)同心齒輪，第一電機(jī)以及第二電機(jī)的輸出軸上頁設(shè)置有齒輪。

升降構(gòu)件包括第一升降平臺(tái)、第二升降平臺(tái)、第一升降輥以及第二升降輥，第一升降平臺(tái)與第一支撐架卡合，并與第一齒輪軸通過鏈條連接，第二升降平臺(tái)與第二支撐架卡合，并與第二齒輪軸通過鏈條連接，第一升降輥置于第一升降平臺(tái)上，第一升降輥數(shù)量為3根以上，第一升降輥一端伸出第一升降平臺(tái)，另一端設(shè)有齒輪并與第一升降平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二升降輥置于第二升降平臺(tái)上，第二升降輥數(shù)量為3根以上，第二升降輥一端伸出第二升降平臺(tái)，另一端設(shè)有齒輪并與第二升降平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

靠近第二支撐架的第一升降輥的兩端下方，分別設(shè)置有傳感器，傳感器包括第一傳感器和第二傳感器，均為光電傳感器，第二傳感器相對(duì)于第一傳感器靠近第二支撐架。

1.2 工作原理

在使用的過程中，首先調(diào)試第二升降平臺(tái)的高度，使得第二升降輥表面高度與電窯輥道表面高度相同，在后續(xù)工作過程中無需調(diào)整第二升降平臺(tái)的高度，第二電機(jī)無需工作。在調(diào)整完成第二升降平臺(tái)的高度后，PLC控制器控制第一電機(jī)帶動(dòng)通過第一齒輪軸的鏈條帶動(dòng)第一升降平臺(tái)下行至裝有磁瓦的耐火板下方，第一升降平臺(tái)帶動(dòng)耐火板升起，第二傳感器開始工作，向第二升降輥的水平方向發(fā)射光信號(hào)，至第一升降輥與第二升降輥等高時(shí)，第二傳感器的光信號(hào)被第二升降輥遮擋，第二傳感器將信號(hào)變化信息發(fā)送給PLC控制器，PLC控制器控制第一電機(jī)停止工作，此時(shí)第一傳感器開始工作，并向上發(fā)射光信號(hào)，第三電機(jī)和第四電機(jī)開始工作，并通過齒輪和鏈條的傳動(dòng)帶動(dòng)第一升降輥轉(zhuǎn)動(dòng)，待耐火板整體經(jīng)過第一傳感器的上方，第一傳感器將信號(hào)變化的信息發(fā)送給PLC控制器，PLC控制器控制第三電機(jī)停止工作，第二升降輥將托盤傳送至電窯輥道上，此時(shí)完成一次自動(dòng)抬瓦上窯動(dòng)作。

2 裝置優(yōu)點(diǎn)

電窯自動(dòng)抬瓦上窯裝置基座用于電窯自動(dòng)抬瓦機(jī)與地面方便固定，穩(wěn)定性好；裝置的不同齒輪之間采用鏈條連接，造價(jià)低廉，使用方便，且傳動(dòng)效率相對(duì)較高；較多地使用光電信號(hào)傳感器，使裝置動(dòng)作及時(shí)準(zhǔn)確，使得整個(gè)傳送過程實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

3 結(jié) 論

電窯自動(dòng)抬瓦上窯裝置通過PLC控制器來調(diào)整抬瓦上窯動(dòng)作，使得磁瓦可以精確、快速地上窯。磁瓦上窯過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和連續(xù)化，可以大幅節(jié)省人力，減少人工上窯導(dǎo)致的磁瓦缺損，進(jìn)而提高磁瓦的燒結(jié)合格率，在磁性材料行業(yè)中具有較好的應(yīng)用前景。