鋼釘自動(dòng)成排裝置的研制

王照鋒

（河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，鄭州 450046）

0 引 言

隨著社會(huì)的發(fā)展，鋼釘因其具有較高的硬度、強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于建筑、裝修行業(yè)中［1］。目前，鋼排釘?shù)纳a(chǎn)主要依靠人工排列涂膠，將鋼釘粘成一排，尚未實(shí)現(xiàn)大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，已不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。為了提高鋼排釘?shù)纳a(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者積極開展了鋼釘成排裝置的研制工作，五邑大學(xué)的陽大志［2］設(shè)計(jì)了QZD 型排釘機(jī)，依靠電磁振動(dòng)實(shí)現(xiàn)上料定向，在重力的作用下，鋼釘落入半圓形滑道中成排，這種裝置雖然也能部分實(shí)現(xiàn)鋼釘成排，但對(duì)于表面鍍覆的鋼釘，經(jīng)過碰撞、摩擦后鍍層會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。陳銘［3］等人設(shè)計(jì)了一種鋼排釘自動(dòng)成排裝置，但該裝置在檢測(cè)不符合要求的鋼釘時(shí)，每次只能剔除1 個(gè)鋼釘，如果連續(xù)有2 個(gè)不符合要求的鋼釘，則不能完全剔除。鑒于此，作者設(shè)計(jì)了一種新型的鋼釘自動(dòng)成排裝置，利用永磁材料對(duì)雜亂無序的鋼釘定向，利用PLC、傳感器、液壓等實(shí)現(xiàn)鋼釘?shù)淖詣?dòng)成排，滿足鋼排釘自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。

1 鋼排釘自動(dòng)化生產(chǎn)的工藝過程

鋼排釘主要以中低碳鋼為原材料，通過拉絲機(jī)多次拉拔減徑，由制釘機(jī)生產(chǎn)，經(jīng)過淬火處理、拋光機(jī)拋光，再進(jìn)行鍍覆，最后由手工作業(yè)完成排列、涂膠、烘干等工序。其中拉拔、制釘、熱處理、拋光和鍍覆已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。圖1所示為鋼釘自動(dòng)成排工藝流程，由圖1 可見，鋼釘自動(dòng)成排工藝包括下列幾個(gè)步驟：分離、定向、成排、涂膠、烘干。其中分離、涂膠、烘干目前已有機(jī)械可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，而鋼釘?shù)亩ㄏ颉⒊膳殴に嚧蠖嗫咳斯ぷ鳂I(yè)完成。因此，自動(dòng)化生產(chǎn)鋼排釘?shù)年P(guān)鍵工藝是鋼釘?shù)淖詣?dòng)定向和成排。

圖1 鋼釘自動(dòng)成排工藝流程

2 鋼釘自動(dòng)成排裝置設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

自動(dòng)化生產(chǎn)鋼釘?shù)年P(guān)鍵工序是把雜亂無序的鋼釘定向、排列。經(jīng)分析研究，設(shè)計(jì)了鋼排釘自動(dòng)成排裝置的總體結(jié)構(gòu)。如圖2 所示，雜亂無序的鋼釘經(jīng)定向裝置定向后，傳送到排列裝置中排列整齊，最終達(dá)到成排要求。

2.2 自動(dòng)定向裝置設(shè)計(jì)

鋼釘在進(jìn)入成排裝置前的自動(dòng)定向是實(shí)現(xiàn)鋼排釘自動(dòng)化生產(chǎn)的一個(gè)比較關(guān)鍵的工序。經(jīng)過研究分析，設(shè)計(jì)的鋼釘自動(dòng)定向裝置如圖2 中定向裝置4 所示。該裝置由輸送機(jī)構(gòu)、永磁材料和收集斗三部分組成。其中輸送機(jī)構(gòu)上端安裝電磁振動(dòng)器，雜亂無序的鋼釘經(jīng)過電磁振動(dòng)器分離后，落入輸送帶上，并隨輸送帶一起運(yùn)動(dòng)。永磁材料安裝在輸送帶的下方，輸送帶上的鋼釘運(yùn)動(dòng)到永磁材料的位置時(shí)，在磁場(chǎng)的作用下，鋼釘被磁化，磁化后的鋼釘兩端分別為S 極和N 極。在永磁材料的N 極、S 極的吸引下，輸送帶上的鋼釘會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，保持同磁力線方向一致，從而實(shí)現(xiàn)了鋼釘?shù)淖詣?dòng)定向，定向后的鋼釘經(jīng)過收集斗進(jìn)入到成排裝置中。

圖2 鋼排釘自動(dòng)成排裝置的總體結(jié)構(gòu)圖

2.3 自動(dòng)成排裝置的設(shè)計(jì)

成排裝置的任務(wù)是把定向后的鋼釘排列成排，便于后續(xù)涂膠工作。如圖2 中，1 為鋼釘自動(dòng)成排裝置。該裝置由推釘機(jī)構(gòu)、吸釘機(jī)構(gòu)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和滑道組成。當(dāng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到由收集斗運(yùn)動(dòng)過來的鋼釘時(shí)，信號(hào)傳遞到控制機(jī)構(gòu)，由控制機(jī)構(gòu)啟動(dòng)推釘機(jī)構(gòu)，把鋼釘推進(jìn)滑道中，鋼釘在滑道內(nèi)自動(dòng)排列。當(dāng)從收集斗傳送過來的鋼釘與其它鋼釘方向不一致時(shí)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)把不符合要求的鋼釘檢測(cè)信號(hào)傳遞到控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)啟動(dòng)吸釘機(jī)構(gòu)，把該鋼釘直接從滑道中吸出，從而剔除不符合要求的鋼釘。吸釘機(jī)構(gòu)和推釘機(jī)構(gòu)均采用液壓系統(tǒng)，如圖3 所示。當(dāng)1DT 通電時(shí)，推釘機(jī)構(gòu)動(dòng)作，當(dāng)2DT 通電時(shí)，推釘機(jī)構(gòu)快速退回，完成推釘動(dòng)作；當(dāng)3DT 通電，吸釘機(jī)構(gòu)動(dòng)作，當(dāng)4DT 通電，吸釘機(jī)構(gòu)快速退回，完成吸釘動(dòng)作。兩缸的行程都由接近開關(guān)控制，兩缸的動(dòng)作由PLC 控制。

圖3 液壓系統(tǒng)原理圖

圖4 PLC 控制原理圖

2.4 PLC 控制設(shè)計(jì)

目前PLC 廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域［4-5］，鋼釘自動(dòng)成排裝置的推釘動(dòng)作和吸釘動(dòng)作均由PLC 控制。2個(gè)輸入信號(hào)，3 個(gè)輸出信號(hào)。檢測(cè)傳感器提供輸入信號(hào)，輸出信號(hào)與液壓系統(tǒng)的電磁閥相連，控制吸釘、推釘動(dòng)作。電磁鐵安裝在吸釘缸上，電磁鐵通電吸釘。圖4 所示為PLC 控制原理圖，圖5 所示為PLC 控制系統(tǒng)程序流程圖。

3 結(jié) 語

鋼釘自動(dòng)成排裝置采用永磁材料對(duì)鋼釘定向，采用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)吸釘、推釘動(dòng)作。由傳感器、電感接近開關(guān)自動(dòng)檢測(cè)，PLC 控制吸釘、推釘過程。經(jīng)多次試驗(yàn)，該裝置每分鐘可排釘160 多個(gè)，滿足了設(shè)計(jì)要求，解決了鋼排釘自動(dòng)化生產(chǎn)的難題。

圖5 PLC 控制系統(tǒng)程序流程圖

［1］ 單根立,李月英,白永鑫.新型制釘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.液壓與氣動(dòng)，2009（5）：18.

［2］ 陽大志.QZD 型排釘機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)［J］.新技術(shù)新工藝，2002（3）：17-18.

［3］ 陳銘,王文堂,趙清利.淺談鋼排釘?shù)淖詣?dòng)化生產(chǎn)［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009（1）：51-52.

［4］ 李向東.電氣控制與PLC［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［5］ 張士博，單越康，潘勇.止推片自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)PLC 控制［J］.機(jī)床與液壓，2009，37（7）：130-132.