一種新型的U形梁物料管理生產(chǎn)線

宋曙平，何夢輝，李永剛，王加柱

（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250306）

0 引言

國內(nèi)現(xiàn)有的U形梁物料管理生產(chǎn)線（系統(tǒng)），采用加工設(shè)備外獨(dú)立的存儲庫區(qū)，對U形縱梁進(jìn)行單獨(dú)存儲，單獨(dú)運(yùn)料機(jī)構(gòu)，即將鏈條嵌入送料輥道機(jī)構(gòu)中通過鏈條升降裝置（液壓式）將U形梁慢慢從送料輥道機(jī)構(gòu)升起，通過鏈條將梁輸送到鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)上，然后由鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)將U形梁送到固定存料區(qū)存放，最后通過U形梁存料區(qū)側(cè)的吸盤行吊把U形梁放至加工區(qū)域。此種方式定位精度差，速度慢，吸盤行吊只能吸取固定存料區(qū)上的U形梁，不能橫跨整個(gè)上料區(qū)域，占地空間大，效率低。

1 新型生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)組成

如圖1所示為該新型U形梁物料管理生產(chǎn)線，包括送料輥道機(jī)構(gòu)，安裝在送料輥道機(jī)構(gòu)上的端頭定位裝置、升降機(jī)構(gòu)和推料定位機(jī)構(gòu)，以及在送料輥道機(jī)構(gòu)上嵌入式安裝的鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)。在送料輥道機(jī)構(gòu)兩側(cè)設(shè)置有U形梁固定存料區(qū)；在送料輥道機(jī)構(gòu)和U形梁固定存料區(qū)的上方，設(shè)置工作范圍覆蓋整個(gè)區(qū)域的龍門式吸盤行吊；右側(cè)夾鉗送進(jìn)機(jī)構(gòu)和左側(cè)夾鉗送進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在送料輥道機(jī)構(gòu)的兩側(cè)與送料輥道機(jī)構(gòu)銜接，用以提供加工生產(chǎn)時(shí)所需要的梁。

1.1 送料輥道機(jī)構(gòu)

如圖1所示，包括裝有對射開關(guān)的檢測支架，在送料輥道機(jī)構(gòu)中安裝端頭定位機(jī)構(gòu)的輥道支架底部裝有減速電機(jī)，輥道支架上每隔一定的間距裝有導(dǎo)向板和側(cè)壓輥輪裝置，在輥道支架上設(shè)置有若干個(gè)動(dòng)力輥，在動(dòng)力輥上安裝雙排鏈輪，雙排鏈輪通過鏈條互相連接；雙排鏈輪均裝在電機(jī)鏈輪一側(cè)，跟電機(jī)鏈輪通過鏈條連接檢測支架上設(shè)置對射開關(guān)用于檢測不同位置上是否有梁（梁的長度4m～12m），通過信號可確認(rèn)無U形梁的情況下，上一道工序的U形梁需要往輸送輥道上送梁；有U形梁的話，輥壓出料輥道停止送U形梁。U形梁的運(yùn)行速度以及停止的位置，依靠減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)鏈輪和鏈條來完成，輥道支架上裝有導(dǎo)向板和側(cè)壓輥輪裝置起到導(dǎo)向和防止梁發(fā)生偏移的作用。

圖1 物料管理生產(chǎn)線布置圖

1.2 推料定位機(jī)構(gòu)

如圖1所示，包括帶有導(dǎo)軌的安裝架，在安裝架上安裝有推料定位氣缸，推料定位氣缸的活塞桿前端與連接板連接，連接板側(cè)面通過螺釘跟滑塊連接，連接板的后端安裝有固定銷塊，在固定銷塊上安裝定位銷，通過推料定位氣缸的伸縮推動(dòng)連接板上的定位銷來完成推料和定位的動(dòng)作。該推料定位機(jī)構(gòu)主要起到兩方面作用：一是定位作用，二是推料作用。

1.3 升降機(jī)構(gòu)

如圖1所示，包括一端安裝在送料輥道機(jī)構(gòu)上的支撐架，通過銷軸固定在支撐架上的升降支撐件，升降氣缸的前端與關(guān)節(jié)軸承連接，通過關(guān)節(jié)軸承與升降支撐件鉸接，升降氣缸尾端鉸接在送料輥道機(jī)構(gòu)上，耐磨板固定在升降支撐件上，接近開關(guān)固定在擋塊上，通過升降氣缸的伸縮來完成抬起U形梁和下放U形梁的動(dòng)作。

1.4 端頭定位機(jī)構(gòu)

如圖1所示，包括固定在送料輥道機(jī)構(gòu)端頭上的支座，支座上裝有便于導(dǎo)柱沿軸向移動(dòng)的軸套滑動(dòng)副，通過兩個(gè)導(dǎo)柱和后擋板固定在支座上的擋板，矩形彈簧套在軸上并通過軸固定在擋板上，一端靠擋板固定，另一端靠支座固定，并在軸上自由移動(dòng)；檢測板固定在擋板上，檢測板恰能通過支座上的孔，孔的上方裝有發(fā)訊開關(guān)，當(dāng)擋板壓縮彈簧時(shí)，擋板上方的檢測板恰好通過支座上的孔，到達(dá)發(fā)訊開關(guān)的檢測范圍時(shí)，發(fā)訊開關(guān)發(fā)出訊號，送料輥道機(jī)構(gòu)停止送料；擋板后面靠近矩形彈簧的一側(cè)裝有防撞撞塊，用以防止矩形彈簧被意外損壞，完成對U形梁的縱向定位。

1.5 鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)

如圖1所示，包括通過大軸承座固定在送料輥道的一側(cè)上，另一端通過大軸承座將大鏈輪固定在固定支座上的，安裝在鏈條支架上的聯(lián)軸器、減速電機(jī)和長短不一的軸將五條鏈條支架連接在一起，鏈條的端頭，靠近送料輥道機(jī)構(gòu)上的端頭定位機(jī)構(gòu)設(shè)定為第一接料位，通過檢測裝置，用于檢測有無梁，當(dāng)無梁時(shí)，推料定位機(jī)構(gòu)將U形梁移動(dòng)到此位置，靠近外側(cè)的軸的一端連有編碼器，用以控制鏈條的水平運(yùn)動(dòng)距離，通過減速電機(jī)控制傳動(dòng)鏈條移動(dòng)的速度，使鏈條移動(dòng)一個(gè)設(shè)定好的距離（間距可以梁寬具體設(shè)定）時(shí)就停止，通過編碼器能準(zhǔn)確地確定梁移動(dòng)的距離。固定支座的一側(cè)（即裝有減速電機(jī)的一側(cè)）安裝有行程開關(guān)，用于檢測梁到達(dá)此位置（即終點(diǎn)）后發(fā)訊，表示梁已排滿，停止動(dòng)作不再放梁。

1.6 龍門吸盤行吊

如圖1所示，包括4個(gè)支撐主架，支撐主架通過2個(gè)橫梁和2個(gè)橫撐連接組成一個(gè)龍門框架，并在橫梁的兩側(cè)即鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)的兩端裝有輔助支撐架，橫梁上裝有由水平驅(qū)動(dòng)裝置、豎直提升驅(qū)動(dòng)裝置和吸盤組成的吸盤行吊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，水平驅(qū)動(dòng)裝置安裝在吸盤行吊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的外側(cè)，豎直提升驅(qū)動(dòng)裝置安裝在吸盤行吊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，吸盤裝在豎直提升驅(qū)動(dòng)裝置的下端，吸盤的升降靠豎直提升驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)其兩側(cè)的齒輪沿著齒條豎直方向移動(dòng)，來完成吸梁放梁的動(dòng)作，吸盤的水平移動(dòng)通過水平驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)其兩側(cè)的齒輪沿著齒條推動(dòng)裝有吸盤的豎直提升驅(qū)動(dòng)裝置水平移動(dòng)來完成梁的水平方向移動(dòng)。

吸盤為電永磁鐵，給短時(shí)正向脈沖后勵(lì)磁并保持，斷電后不失磁，需反向通電去磁；兩套水平驅(qū)動(dòng)裝置的吸盤可以在U形梁存料區(qū)任意位置（就近原則）取梁，并在規(guī)定的存料區(qū)范圍內(nèi)放料。水平驅(qū)動(dòng)裝置的中間分別加檢測開關(guān)、感應(yīng)塊，防止水平驅(qū)動(dòng)裝置相撞，大大縮短了U形梁的加工時(shí)間，極大提高了生產(chǎn)效率。

2 工作原理

工作過程：第一根和第二根U形梁（放在鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)兩側(cè)的上料支撐輥上面的兩根U形梁）由上一道工序的輥壓出料道進(jìn)入U(xiǎn)形梁存料區(qū)的送料輥道機(jī)構(gòu)之前。

首先，確定U形梁需要運(yùn)往加工設(shè)備1號線和2號線直接加工或者直接放到固定存料區(qū)存放時(shí)，都需要對U形梁進(jìn)行定位后才能進(jìn)行加工或存放以保證位置準(zhǔn)確；在U形梁還沒有進(jìn)入進(jìn)料輥道之前，安裝在送料輥道機(jī)構(gòu)上的推料定位機(jī)構(gòu)的推料氣缸的活塞桿需要伸到最長狀態(tài)將定位銷移到進(jìn)料輥道的另一側(cè)以便完成定位動(dòng)作，等U形梁到達(dá)端頭停止后，推料定位氣缸的活塞桿縮回將定位銷近U形梁，將U形梁進(jìn)行定位，再由龍門式吸盤機(jī)構(gòu)上的吸盤將U形梁放到1號線或者2號線上進(jìn)行加工或者放到固定存料區(qū)上暫存。以上工序循環(huán)進(jìn)行，直到存料區(qū)上放滿U形梁為止。

其次，確定U形梁需要放到鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)上暫存時(shí)，推料定位機(jī)構(gòu)的推料定位氣缸保持初始狀態(tài)，當(dāng)U形梁到達(dá)端頭定位機(jī)構(gòu)停止后，通過安裝在送料輥道機(jī)構(gòu)一側(cè)的梁端檢測裝置上的檢測開關(guān)進(jìn)行檢測，靠近送料輥道機(jī)構(gòu)一側(cè)的位置設(shè)定為第一接料位，當(dāng)?shù)谝唤恿衔簧蠜]有U形梁時(shí)，升降機(jī)構(gòu)將U形梁抬起，推料定位機(jī)構(gòu)的推料定位氣缸的活塞桿伸出帶動(dòng)定位銷將U形梁沿著耐磨板推到升降機(jī)構(gòu)上安裝的擋塊內(nèi)側(cè)定位后，安裝在端頭上的接近開關(guān)發(fā)訊，推料定位機(jī)構(gòu)停止推料，推料定位機(jī)構(gòu)的推料定位氣缸縮回；升降機(jī)構(gòu)中的升降氣缸活塞桿縮回，升降機(jī)構(gòu)降到初始狀態(tài)。U形梁恰好落在鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)上，鏈條帶動(dòng)U形梁開始運(yùn)動(dòng)。通過減速電機(jī)控制傳動(dòng)鏈條移動(dòng)，將U形梁運(yùn)到指定位置（此距離根據(jù)梁的寬度來設(shè)定）時(shí)就停止，在減速電機(jī)軸末端加一個(gè)編碼器，通過編碼器能準(zhǔn)確地確定U形梁移動(dòng)的距離。

反復(fù)循環(huán)直到鏈條上放滿U形梁為止。固定支座的一側(cè)（即裝有減速電機(jī)的一側(cè)）安裝有發(fā)訊開關(guān)，用于檢測U形梁到達(dá)此位置（即終點(diǎn)）后，即U形梁已排滿。此時(shí)循環(huán)停止不再放梁。

3 方案優(yōu)勢

本生產(chǎn)線與U形梁加工設(shè)備嵌入式配置，并有專門的推料定位機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)，鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)，既能起到輸送U形梁的作用，又能起到存放U形梁的作用，龍門式吸盤行吊橫跨整個(gè)存料區(qū)域，兩組吸盤行吊能在U形粱存料區(qū)范圍內(nèi)的任何位置（就近原則）進(jìn)行吸梁。本生產(chǎn)線運(yùn)料機(jī)構(gòu)多元化，既可直接給加工設(shè)備配料、送料，也可并行給各存儲區(qū)配料、存儲，還可由存儲區(qū)向加工設(shè)備配料、送料；可實(shí)現(xiàn)在線、并行、全自動(dòng)化運(yùn)行。占地空間小；并行運(yùn)行，效率高；自動(dòng)化連線運(yùn)行，降低勞動(dòng)成本；綜合優(yōu)勢突出。

本物料管理系統(tǒng)采用新型分料機(jī)構(gòu)，對汽車U形縱梁進(jìn)行分流存儲管理。目前在國內(nèi)汽車縱梁加工行業(yè)中，在技術(shù)上有以下顯著特點(diǎn)：①自動(dòng)分料機(jī)構(gòu)嵌入式安裝在傳輸輥道中，不占用其他場地空間；②固定存料區(qū)，采用自動(dòng)分層垛料方式，使物料存儲量最大化，目前最寬的U形梁能存儲40多根；③移動(dòng)存料區(qū)，采用循環(huán)鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，使物料平鋪移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料長距離轉(zhuǎn)運(yùn)；④獨(dú)具特色的龍門式吸盤搬運(yùn)裝置，可以在各個(gè)存料區(qū)間實(shí)現(xiàn)跨區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)，并可實(shí)現(xiàn)任意位置（一般采取就近原則）取梁、任意位置放下縱梁；⑤工作節(jié)拍適合縱梁車間最快的工序（輥型出料要求），并極大縮短物料加工運(yùn)輸所需時(shí)間。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)的送料輥道機(jī)構(gòu)、推料定位機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、端頭定位機(jī)構(gòu)、鏈?zhǔn)缴狭陷斔蜋C(jī)構(gòu)、龍門式吸盤行吊均有創(chuàng)新設(shè)計(jì)。將以上機(jī)構(gòu)有效結(jié)合在一起，形成一個(gè)能滿足高效率、高速度、高精度需求的自動(dòng)化生產(chǎn)線，打破了以前那種單獨(dú)存儲、單獨(dú)運(yùn)料的局面。

實(shí)踐證明該系統(tǒng)可滿足和適應(yīng)現(xiàn)代高效、高速、高精生產(chǎn)要求，可實(shí)現(xiàn)快速將梁吊離并搬運(yùn)至固定存料區(qū)或者加工生產(chǎn)線上，大大縮短了U形梁的運(yùn)輸時(shí)間和加工時(shí)間，極大提高了生產(chǎn)效率。

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