MD1200型直线坐标码垛机机械系统设计【说明书+CAD】
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MD1200型直线坐标码垛机机械系统设计【说明书+CAD】,MD1200,直线,坐标,码垛,机械,系统,设计,说明书,CAD
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黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 9 页 MD1200型直线坐标码垛机机械系统设计摘要:本文介绍了码垛机,码垛机是立体仓库系统的重要组成部分,它是整个系统的执行部件,存货时将货物从出入货台准确的存放到货位里,取货时将货物从货位中取回到出入货台。码垛机主要用于食品饮料行业、化工行业等;配套于三合一灌装线等,对各类瓶罐箱包进行码垛。首先介绍了码垛机的发展、结构特点、主要用途、工作原理;其次介绍了码垛机的种类及其特点;最后本文介绍双立柱码垛机机械结构。通过这些对码垛机机有一个大致的了解,为设计做准备。关键词:码垛机,工作原理,发展前景前言码垛机是立体仓库系统的重要组成部分,它是整个系统的执行部件,存货时将货物从出入货台准确的存放到货位里,取货时将货物从货位中取回到出入货台。无论何种类型的码垛机,一般都由水平行走机构、起升机构、载货台及货叉机构、机架和电气设备等基本部分组成。它是在所谓高层、高速、高密度储藏的概念下的产物。尽管各厂家各有独创,结构形式有些差异,但可以说大同小异,所有的码垛机都不外乎由机架、载货台、伸缩货叉、轨道和控制系统等部分组成。体现码垛机动态性能优劣的指标主要有:运行速度、提升速度、货叉速度、平稳性、认址精度等。随着科学技术的不断进步,立体仓库的技术水平和仓储机械设备的动态性能也在不断提高。1 码垛机的发展、结构特点及主要用途初期的立体仓库使用的码垛机以桥式起重机为基础,这种码垛机是从起重机的大梁上悬挂一个门架,利用门架的上下和旋转来搬运货物。1960年左右在美国出现了巷道式码垛机,随后巷道式码垛机逐渐替代了受重量和跨度限制的桥式码垛机。1967年日本安装了高度1015米的高层码垛机,1969年出现了联机全自动化仓库,我国是在上世纪70年代初期开始研究采用巷道式码垛机的立体仓库。目前的码垛机技术取得了重大的发展,控制技术、定位精度、运行速度都得到了很大程度的提高。巷道式码垛机的起升速度已经可以达到90m/min,运行速度达到240m/min,在有的立体仓库中采用上、下两层分别用巷道码垛机进行搬运作业的方法提高出入库能力。按现行机械行业标准,有轨巷道式码垛机分类方式很多,如按支承方式、用途、控制方式、结构、运行轨迹等分类。无论何种类型的码垛机一般都由水平行走机构、起升机构、载货台及货叉机构、机架和电气设备等基本部分组成。中、低位码垛机主要由压平输送机、缓停输送机、转位输送机、托盘仓、托盘输送机、编组机、推袋装置、码垛装置、垛盘输送机组成。其结构设计优化,动作平稳可靠。码垛过程完全自动,正常运转时无须人工干预,具有广泛的适用范围。码垛机主要用于食品饮料行业、化工行业等;配套于三合一灌装线等,对各类瓶罐箱包进行码垛。码垛机自动运行分为自动进箱、转箱、分排、成堆、移堆、提堆、进托、下堆、出垛等步骤。2 码垛机的工作原理 平板上工件符合栈板要求的一层工件,平板及工件向前移动直至栈板垂直面。上方挡料杆下降,另三方定位挡杆起动夹紧,此时平板复位。各工件下降到栈板平面,栈板平面与平板底面相距10mm,栈板下降一个工件高度。往复上述直到栈板堆码达到设定要求。码垛机器人配备有特殊定制设计的多功能抓取器,不管包装箱尺寸或重量如何,机器人都可以使用真空吸盘牢固地夹持和传送包装箱。3 码垛机的种类 码垛机一般有很多种,根据不同的场地和商品的尺寸需要不同的码垛机常见的有一些几种:3.1码垛机器人码垛机器人 此码垛机人属于私自由度柱面坐标机器人,柱面坐标机器人的空间位置机构主要有旋转机座、垂直位移和水平位移轴构成,起动作空间呈圆柱形。此码垛机人又四个自由度,除旋转基座、垂直和水平移动外,还有前端端持器的旋转共四个自由度。它有教快的抓取码垛速度,可以有效的进行工作,但是由于其自动化较高,制造成本较高因此价格比较高。3.2桥式码垛机 桥式码垛机 从图片可以看出此类码垛机属于大型码垛机主要用于大量物品的大量存储该产品广泛用于面粉、淀粉、油脂、饲料、煤化工、盐化工、水泥等行业。它主要由主行车、行车输送机、移动小车、转向盘、滑包升降输送装置、控制中心等组成,主梁依靠电机驱动在行车钢轨上做往返运动。桥式码垛机能前后、左右、上下自动运行。当包装袋经胶带输送机通过一定距离的输送后,由转弯器90o送入主机的行车输送带上,再经转弯器转90o后进入悬臂滑包升降机的滑包输送机,根据堆码垛垛层的需要自动落位。其产品具有安全性能可靠、控制系统操作灵活、故障率低、维修保养方便等特点。3.3 直线码垛机 直线码垛机一般分为单柱码垛机和双柱码垛机 单立柱码垛机 双立柱码垛机 3.3.1 单立柱码垛机单立柱码垛机包括底座,底座上设有立柱,立柱上设有上下方向的第一导轨,导轨上有有滑块运动的驱动机构,驱动机构上有横梁,横梁上设有水平运动第二导轨,第二导轨上有抓手伸出机构,伸出机构可以前后运动。此机器最大特点就是结构简单、方便移动,占用较少的空间,不足之处就是它所能提起的物品重量受到限制,移动速度有限,因此多用于较轻物品的码垛,物品摆放拥挤的地方。3.3.2 双立柱码垛机双立柱码垛机的结构与单立柱式类似,包括底座安装在底座上的两个立柱以及安装在两个立柱上的横梁,在横梁上安装有抓手机构,这种机构的码垛机工作时,抓手机构和横梁能够在立柱上上下运动,抓手机构能够在横梁上水平运动。通过上述的运动方式将运过来的物品堆放在托盘上以完成码垛任务,当物品不规则时难以保证码垛的稳定性,这种码垛机结构复杂,价格较高。但是这种码垛机能够抓取教重的物品,使用过程中不易出现毛病。4. 双立柱码垛机的机械结构4.1 滚珠丝杠滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。4.1.1滚珠丝杠的特点 滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反覆作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。 (1) 与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3 由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。(2)高精度的保证 滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的,特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。(3)微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。(4)无侧隙、刚性高 滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。(5) 高速进给可能 滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。4.2 带传动 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同,有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动,也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力,且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点,在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低,但传动比不准确(滑动率在2%以下);同步带传动可保证传动同步,但对载荷变动的吸收能力稍差,高速运转有噪声。 带传动除用以传递动力外,有时也用来输送物料、进行零件的整列等。4.3直线导轨直线导轨称线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨,用于直线往复运动场合,拥有比直线轴承更高的额定负载, 同时可以承担一定的扭矩,可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。4.3.1 直线导轨分类和组件 直线导轨分为方形滚珠直线导轨,双轴芯滚轮直线导轨,单轴芯直线导轨。直线导轨有两个基本组件,一个作为导向的为固定组件(导轨),另一个是移动组件(滑块) 作为导向的导轨为淬硬钢,经精磨后置于安装平面上,其横截面的几何形状比较复杂,因为导轨上需要加工出沟槽,以利于滑动组件的移动 滑块包裹着导轨的顶部和两侧面 直线导轨以滚动钢球作为导轨和滑块之间的动力传输界面,因为滚动钢球适应于高速运动 摩擦系数小 灵敏度高,满足运动部件的工作要求,可进行无限滚动循环的运动,并将滑块限制在导轨上,使负载平台能沿导轨以高速度 高精度做直线运动 负载平台移动时,钢球就在滑块支架沟槽中循环流动,把滑块支架的磨损量分摊到各个钢球上,从而延长直线导轨的使用寿命为了消除滑块支架与导轨之间的间隙,可预加载荷能提高导轨系统的稳定性直线导轨结构组成见图4-3-1。图4-3-1 直线滑轨的结构组成4.3.2直线导轨特点(1) 自动调心能力来自圆弧沟槽的DF(45-45)组合,在安装的时候,藉由钢珠的弹性变形及接触点的转移,即使安装面多少有些偏差,也能被线轨滑块内部吸收,产生自动调心能力之效果而而得到高精度稳定的平滑运动。 (2) 具有互换性由于对生产制造精度严格管控,直线导轨尺寸能维持在一定的水准内,且滑块有保持器的设计以防止钢珠脱落,因此部份系列精度具可互换性,客户可依需要订购导轨或滑块,亦可分开储存导轨及滑块,以减少储存空间。 (3) 所有方向皆具有高刚性运用四列式圆弧沟槽,配合四列钢珠等45度之接触角度,让钢珠达到理想的两点接触构造,能承受来自上下和左右方向的负荷;在必要时更可施加预压以提高刚性。参考文献1 陈立德.机械设计C.上海:上海交通大学出版社,2002.2 张世昌.机械制造技术基础M.北京:高等教育出版社,2002.3 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册C.北京:机械工业出版社,1992.4 刘极峰.计算机辅助设计与制造M.北京:高等教育出版社,2004.5 王勇军,周奇才自动化仓库码垛机的高速运行控制技术研究J起重运输机械,2003(1):27-296 周兴万立体仓库中码垛机的位置定位和速度控制J基础自动化,1998,6:487 陈晓军PLC控制技术在立体仓库码垛机中的应用J工业技术,2007,34:118 周奇才基于现代物流的立体仓库系统(AS/RS)管理及控制技术研究D四川:西南交通大学20029 熊肖磊巷道堆垛起重机的认址方式与调速J,起重运输机械,1996,(8)10 (日本)吉国宏自动化仓库码垛机设计M北京:人民铁道出版社,1979,3-3111 吴丽,梅杨电气控制与PLC应用技术北京:机械工业出版社,200812 吉国宏自动化仓库码垛机设计M北京:人民铁道出版社,199713 熊肖磊巷道堆垛起重机的认址方式与调速J,起重运输机械,1996,(8)14 陈伯时电力拖动自动控制系统M北京:机械工业出版社,199515 R.L.Wernli. AUVS-The Maturity of the Technology. OCEANS 99 MTS/IEE Coference Proceedings.16 A.Tonge. Marlin. The U
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