阀片自动高速分选机的设计与应用.pdf

应用研究 王淼朱冬兰阀片 自动尚速分选机的设计与应用 9 l 阀片 自动高速分选机 的设计与应 用 王淼 ， 朱冬 兰 南京鹏力科技有限公司 ， 江苏 南京2 1 1 1 5 3 摘要 为 了满足高效节能冰箱压缩机 的规模化生产要 求， 研制 了一种 高效节能压缩机 阀片 自动 高 速分选 系统 ， 该 系统采用 了精 密与高速伺服 系统， 将 阀片进行分张、 输送 ； 采 用高精度 的测量 系 统 ， 对阀片的厚度进行精密测量； 采用上位机对测量数据进行分档、 归档 ， 以达到对阀片的精 密测 量与 分档 。 关键词 压缩机 ； 阀片； 分选 中图分类号 T P 2 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 21 6 1 6 2 0 1 2 1 5 0 0 9 1 0 3 近年来 ， 我国正从冰箱 的制造大国向制造强 国 转变。压缩机是冰箱的心脏 ， 冰箱压缩机 的规模制 造对其装配领域的先进制造 自动化装备水平的提 高起 到了关键性 的推动作用。南京鹏力科技有限 公司通过消化吸收国外先进技术 ， 集成再创新 ， 研 制出高效节能压缩机阀片 自动高速分选系统 ， 该设 备的推广与应用极大地推动 了我国冰箱压缩机行 业 的技术发展 ， 提高了规模化生产能力 。 l 阀片 自动高速分选机 阀片分选机主要用于 自动测量压缩机用 阀片 的厚度 ， 并将 其按照设定 的规格进 行 自动分档 放 置 ， 是冰箱压缩机产 品规模生产 的重要配套设 备。 该设备能显示阀片实测的厚度数值 ， 并按 0 ． 0 1 m m 分档要求进行分档放置 ； 还可以查询某年 、 某月 、 某 日、 某班 的分档状况 ， 并打印出统计报 表。阀片分 档后归类封装 ， 以备后续装配使用。 阀片分选机主要由架体单元、 上料单元、 上料 输送单 元 、 待料 分张单元 、 测量单元 、 下料待料 单 元 、 下料输送单元 、 堆料框单元以及 气动单元等部 分组成 ， 如图 1 所示。 1 ． 1各单元组成及 功用 1 ． 1 ． 1 架体单元 架体单元是阀片分选机的基础 ， 对其他各单元 起支撑作用。机架 由方管以及钢板拼焊而成 ， 周边 配有前 门、 功能罩壳 、 左右 门、 四角罩壳 以及后 部 上 、 下罩壳。架体配有调整脚 ， 能调整台面至合适 的高度 ， 并保证设备运 行 台面 的水平 。 电控柜 、 工 1 一 上 料 单 兀 ； 2 一 上 料 输 送 单 兀 ； 3 -- 待 料 分 张单 7 E ； 4 -- 测 量 单 元； 5 一下料待料单元； 6 一下料输送单元； 7 一堆料框单元； 8 一架 体单元 ； 9 一气动单元 图 1 阀片分选机 总装 图 控机 、 伺服电机变频器以及气动单元安置在设备下 部 ， 不仅充分利用了现有空间， 实现 了优化配置 ， 同 时也节约了空间， 给人 以一种紧凑感 。 1 ． 1 ． 2上料单元 上料单元 由顶升机构 、 旋 转组件 以及其 他 零部 件 组 成。顶 升 机 构 由 德 国 产 的 百 格 拉 V R D M 3 6 8 ／ L H A型步进 电机驱动， 经丝母丝杠副将 电机旋转运动转变为直线运动 ， 从而带动上料顶杆 以及顶升块顶升与下降。旋转组件 由旋转气缸驱 动 ， 并 配有 2个放料片处。放料片处 由导向杆 、 防 错杆等零件构成， 通过更换放料工装可达到兼容多 种料片的目的。此处还使用了上料刮片 ， 使吸盘每 次只吸附起 1片料片 ， 不致吸附 2片或多片 ， 起到 了很好的防错作用。 开机后 ， 伺服电机驱动顶升块顶升 ， 将料片顶 升到一定高度后 ， 传感器检测到料片顶升到位 ， 发 收稿 日期 2 0 1 11 2 2 2 作者简介 王淼 1 9 7 1一， 女 ， 黑龙 江嫩 江人， 南京鹏力科技有 限公 司高级 工程 师 ， 主要从事机 电一体化方面的研究工作 。 2 0 1 2年 8月 中国制造业信息化第 4 1 卷第 1 5期 出信号 ， 上料机械手 1开始动作 ， 吸起料片并 开始 传送。待一垛料送完后， 传感器停止信号发送， 伺 服电机反转 ， 带动顶升块下降。待顶升块下降到位 后 ， 旋转气缸旋转 1 8 0 。 ， 开始第二垛料 的传送 ， 如 此循环往复。 1 ． 1 ． 3上料输送单元 上料输送单元配有 3只机械手 ， 由伸缩气缸驱 动， 可将料片由上料位输送至待料分张台面 、 i 贝 0 量台 面以及下料待料 台面。3只机械手可 同时动作， 也 可独立动作 。上料输送单元直线导轨两端配有液压 缓冲器 ， 在气缸运行过程中大大减少了冲击 ， 从而使 整机的稳定性以及使用寿命得以大大提高。防护罩 的使用又为操作人员提供了一道保护屏障 ， 从而避 免了不必要的事故发生， 提高了设备的安全性。 1 ． 1 ． 4 待料分张单元 待料分张单元一是作为料片向下一工位输送 的中转站 ， 二是一旦由上料处送来 2片甚至多片料 片， 确保顺利分张。待料分张台侧面开通孔 ， 台面 也开孔并与侧面孔相通。如有 2片或多片料 片到 位后 ， 由台面开孔处 的真空装置从背面吸附下层料 片 ， 上料机械手 2下行 ， 其上的辅 助压料杆压在台 面圆孑 L 处 ， 增加背吸力 ， 确保送至测量 台处只有 1 片料片。待料分张台面配有 4块料片限位块 ， 通过 调节料片限位块围成的空间， 可达到兼容多种料片 的 目的。此外 ， 待料分张 台面上刻有沟槽结构， 也 可增加背吸力 ， 确保顺利分张。 1 ． 1 ． 5测量单元 测量单元是阀片分选机的中枢 ， 其他各单元都 是 围绕它展开的 ， 并为之服务。测量单元 由架体组 件 、 浮动转 台组件以及旋转组件构成 。 料片到位 后 ， 旋转气 缸旋 转 1 8 0 。 ， 旋转 到位 后 ， 顶升气缸顶升 。浮动转台组件将测量台顶升到 位后 ， Ma r p o s s 测量仪开始测量 。测量完成后 ， 顶升 气缸复 位 ， 旋转 气缸旋 转 1 8 0 。 ， 上料 机械 手 3动 作 ， 将料片送至下料待料台面。 在顶升过程中， 浮动转台的浮动起到了补偿作 用 ， 使料片上下两面分别与上测量台以及下测量台 紧密贴合 ， 从而保证了测量精度 。旋转组件采用双 工位i 贝 0 量台结构 ， 其中一个测量 台上的料片被测量 的同时， 另一测量台上被测量过 的料片被送至下一 工位 ， 新料片也被送至待测位置 。这样就缩短了运 行等待时间 ， 提高了测量效率。 1 ． 1 ． 6下料待料单元 下料待料单元也起着料片输送 中转站的作用 。 由测量 单元 送来 的料 片到 位后 ， 旋 转气 缸 旋转 1 8 0 。 ， 下料机械手 动作 ， 将料 片送至堆 料框单元 。 下料待料单元也采用双工位结构 ， 一接一送 ， 料片 输送速度也得以提 高。每个下料待料 台面配 有 4 块料片限位块 ， 通过调节料片限位块 围成 的空间 ， 可达到兼容多种料片的 目的。 1 ． 1 ． 7 下料输送单元 下料输送单元起着将下料待料单元 的料片送 至储料框单元 的作用。下料输送单元 的横 向进给 由三菱伺服电机带动同步带实现 ， 纵向进给由 2 个叠加气缸实现。2个叠 加气缸 可通过 不同的动 作组合成 4档 ， 再 与伺服 电机的运行相组合 ， 可将 料片送至堆料框单元任意储料处。料片送 至堆料 框单元后 ， 下料机械手复位 ， 等待下一次的传送 。 1 ． 1 ． 8堆料框单元 堆料框单元对 已测量的料片起着分组 、 存储的 作用 。堆料架组件分 4行 8列排布 ， 共 2 0组 ， 可满 足多档位料片的分组。堆料架采用随机堆料 ， 哪一 组的料片先到， 先给谁分 配， 依此类推。其 中有 2 个通体黑色的堆料架 ， 用 以放置厚度不合 格的料 片 。 1 ． 1 ． 9 气动单元 气动单元为气缸的动作 、 待料分张台面以及吸 盘处真空的形成 、 测量单元处吹扫管的出扫等提供 动力 ， 是分选机正常工作的有力的动力保障。 1 ． 2设备动作描述 设备开启后 ， 进入正常动作循环 ， 具体设备动 作循环如下 上料输送单元吸料一上料输送单元将 料送至测量台一测量单元测量一 上料输送单元将 料送至下料待料单元一下料输送单元将料送至指 定档位堆料框单元一新工件进入待料分张单元， 如 此循环往复。 1 ． 3控制原理及部分界 面 如图 2所示， 阀片分选机测量及控制系统 由测 量传感器 、 上位机 、 数据处理单片机 处理 MA P O S S 测量笔获得的数据 、 数码管显示单 片机 以及负责 控制设备 自动运行 的 P L C共 同组成。 测量数据通过数据处理单片机 以“ 1 2 3 4 5 6 ” 形 式的字符 串通过 R S 4 8 5传送 给上位机软 件 ， 上位 机软件再通过相应的算法将分档结果通过 R S 4 8 5 发送给阀片放置区的数码管显示单片机和 P L C 发 送给 P L C的信息包括 阀片 的分档结 果与地 址信 息 ， 地址信息又包括 坐标与 y坐标 。