MD1200型直線坐標(biāo)碼垛機機械系統(tǒng)設(shè)計【說明書+CAD】

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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(文獻(xiàn)綜述) 第 9 頁 MD1200型直線坐標(biāo)碼垛機機械系統(tǒng)設(shè)計 摘要：本文介紹了碼垛機，碼垛機是立體倉庫系統(tǒng)的重要組成部分，它是整個系統(tǒng)的執(zhí)行部件，存貨時將貨物從出入貨臺準(zhǔn)確的存放到貨位里，取貨時將貨物從貨位中取回到出入貨臺。碼垛機主要用于食品飲料行業(yè)、化工行業(yè)等；配套于三合一灌裝線等，對各類瓶罐箱包進(jìn)行碼垛。首先介紹了碼垛機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)特點、主要用途、工作原理；其次介紹了碼垛機的種類及其特點；最后本文介紹雙立柱碼垛機機械結(jié)構(gòu)。通過這些對碼垛機機有一個大致的了解，為設(shè)計做準(zhǔn)備。 關(guān)鍵詞：碼垛機，工作原理，發(fā)展前景 前言 碼垛機是立體倉庫系統(tǒng)的重要組成部分，它是整個系統(tǒng)的執(zhí)行部件，存貨時將貨物從出入貨臺準(zhǔn)確的存放到貨位里，取貨時將貨物從貨位中取回到出入貨臺。無論何種類型的碼垛機，一般都由水平行走機構(gòu)、起升機構(gòu)、載貨臺及貨叉機構(gòu)、機架和電氣設(shè)備等基本部分組成。它是在所謂高層、高速、高密度儲藏的概念下的產(chǎn)物。盡管各廠家各有獨創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的碼垛機都不外乎由機架、載貨臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。 體現(xiàn)碼垛機動態(tài)性能優(yōu)劣的指標(biāo)主要有：運行速度、提升速度、貨叉速度、平穩(wěn)性、認(rèn)址精度等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，立體倉庫的技術(shù)水平和倉儲機械設(shè)備的動態(tài)性能也在不斷提高。 1． 碼垛機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)特點及主要用途 初期的立體倉庫使用的碼垛機以橋式起重機為基礎(chǔ)，這種碼垛機是從起重機的大梁上懸掛一個門架，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)來搬運貨物。1960年左右在美國出現(xiàn)了巷道式碼垛機，隨后巷道式碼垛機逐漸替代了受重量和跨度限制的橋式碼垛機。1967年日本安裝了高度10～15米的高層碼垛機，1969年出現(xiàn)了聯(lián)機全自動化倉庫，我國是在上世紀(jì)70年代初期開始研究采用巷道式碼垛機的立體倉庫。目前的碼垛機技術(shù)取得了重大的發(fā)展，控制技術(shù)、定位精度、運行速度都得到了很大程度的提高。巷道式碼垛機的起升速度已經(jīng)可以達(dá)到90m/min，運行速度達(dá)到240m/min，在有的立體倉庫中采用上、下兩層分別用巷道碼垛機進(jìn)行搬運作業(yè)的方法提高出入庫能力。 按現(xiàn)行機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有軌巷道式碼垛機分類方式很多，如按支承方式、用途、控制方式、結(jié)構(gòu)、運行軌跡等分類。無論何種類型的碼垛機一般都由水平行走機構(gòu)、起升機構(gòu)、載貨臺及貨叉機構(gòu)、機架和電氣設(shè)備等基本部分組成。 中、低位碼垛機主要由壓平輸送機、緩?fù)］斔蜋C、轉(zhuǎn)位輸送機、托盤倉、托盤輸送機、編組機、推袋裝置、碼垛裝置、垛盤輸送機組成。其結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，動作平穩(wěn)可靠。碼垛過程完全自動，正常運轉(zhuǎn)時無須人工干預(yù)，具有廣泛的適用范圍。 碼垛機主要用于食品飲料行業(yè)、化工行業(yè)等；配套于三合一灌裝線等，對各類瓶罐箱包進(jìn)行碼垛。碼垛機自動運行分為自動進(jìn)箱、轉(zhuǎn)箱、分排、成堆、移堆、提堆、進(jìn)托、下堆、出垛等步驟。 2． 碼垛機的工作原理 平板上工件符合棧板要求的一層工件，平板及工件向前移動直至棧板垂直面。上方擋料桿下降，另三方定位擋桿起動夾緊，此時平板復(fù)位。各工件下降到棧板平面，棧板平面與平板底面相距10mm,棧板下降一個工件高度。往復(fù)上述直到棧板堆碼達(dá)到設(shè)定要求。碼垛機器人配備有特殊定制設(shè)計的多功能抓取器，不管包裝箱尺寸或重量如何，機器人都可以使用真空吸盤牢固地夾持和傳送包裝箱。 3． 碼垛機的種類 碼垛機一般有很多種，根據(jù)不同的場地和商品的尺寸需要不同的碼垛機常見的有一些幾種： 3.1碼垛機器人 碼垛機器人 此碼垛機人屬于私自由度柱面坐標(biāo)機器人，柱面坐標(biāo)機器人的空間位置機構(gòu)主要有旋轉(zhuǎn)機座、垂直位移和水平位移軸構(gòu)成，起動作空間呈圓柱形。此碼垛機人又四個自由度，除旋轉(zhuǎn)基座、垂直和水平移動外，還有前端端持器的旋轉(zhuǎn)共四個自由度。它有教快的抓取碼垛速度，可以有效的進(jìn)行工作，但是由于其自動化較高，制造成本較高因此價格比較高。 3.2橋式碼垛機 橋式碼垛機 從圖片可以看出此類碼垛機屬于大型碼垛機主要用于大量物品的大量存儲該產(chǎn)品廣泛用于面粉、淀粉、油脂、飼料、煤化工、鹽化工、水泥等行業(yè)。它主要由主行車、行車輸送機、移動小車、轉(zhuǎn)向盤、滑包升降輸送裝置、控制中心等組成，主梁依靠電機驅(qū)動在行車鋼軌上做往返運動。橋式碼垛機能前后、左右、上下自動運行。當(dāng)包裝袋經(jīng)膠帶輸送機通過一定距離的輸送后，由轉(zhuǎn)彎器90o送入主機的行車輸送帶上，再經(jīng)轉(zhuǎn)彎器轉(zhuǎn)90o后進(jìn)入懸臂滑包升降機的滑包輸送機，根據(jù)堆碼垛垛層的需要自動落位。其產(chǎn)品具有安全性能可靠、控制系統(tǒng)操作靈活、故障率低、維修保養(yǎng)方便等特點。 3.3 直線碼垛機 直線碼垛機一般分為單柱碼垛機和雙柱碼垛機 單立柱碼垛機 雙立柱碼垛機 3.3.1 單立柱碼垛機 單立柱碼垛機包括底座，底座上設(shè)有立柱，立柱上設(shè)有上下方向的第一導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上有有滑塊運動的驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)上有橫梁，橫梁上設(shè)有水平運動第二導(dǎo)軌，第二導(dǎo)軌上有抓手伸出機構(gòu)，伸出機構(gòu)可以前后運動。此機器最大特點就是結(jié)構(gòu)簡單、方便移動，占用較少的空間，不足之處就是它所能提起的物品重量受到限制，移動速度有限，因此多用于較輕物品的碼垛，物品擺放擁擠的地方。 3.3.2 雙立柱碼垛機 雙立柱碼垛機的結(jié)構(gòu)與單立柱式類似，包括底座安裝在底座上的兩個立柱以及安裝在兩個立柱上的橫梁，在橫梁上安裝有抓手機構(gòu)，這種機構(gòu)的碼垛機工作時，抓手機構(gòu)和橫梁能夠在立柱上上下運動，抓手機構(gòu)能夠在橫梁上水平運動。通過上述的運動方式將運過來的物品堆放在托盤上以完成碼垛任務(wù)，當(dāng)物品不規(guī)則時難以保證碼垛的穩(wěn)定性，這種碼垛機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。但是這種碼垛機能夠抓取教重的物品，使用過程中不易出現(xiàn)毛病。 4. 雙立柱碼垛機的機械結(jié)構(gòu) 4.1 滾珠絲杠 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 4.1.1滾珠絲杠的特點 滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。 （1) 與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。 （2)高精度的保證 滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度·濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 （3)微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 （4)無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實際用于機械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。 （5) 高速進(jìn)給可能 滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進(jìn)給(運動)。 4.2 帶傳動 帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運動或動力傳遞的一種機械傳動。根據(jù)傳動原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動的摩擦型帶傳動，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動的同步帶傳動。 帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點，在近代機械傳動中應(yīng)用十分廣泛。摩擦型帶傳動能過載打滑、運轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準(zhǔn)確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運轉(zhuǎn)有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外，有時也用來輸送物料、進(jìn)行零件的整列等。 4.3直線導(dǎo)軌 直線導(dǎo)軌稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載， 同時可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。 4.3.1 直線導(dǎo)軌分類和組件 直線導(dǎo)軌分為方形滾珠直線導(dǎo)軌，雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌，單軸芯直線導(dǎo)軌。 直線導(dǎo)軌有兩個基本組件，一個作為導(dǎo)向的為固定組件（導(dǎo)軌），另一個是移動組件（滑塊） 作為導(dǎo)向的導(dǎo)軌為淬硬鋼，經(jīng)精磨后置于安裝平面上，其橫截面的幾何形狀比較復(fù)雜，因為導(dǎo)軌上需要加工出溝槽，以利于滑動組件的移動 滑塊包裹著導(dǎo)軌的頂部和兩側(cè)面 直線導(dǎo)軌以滾動鋼球作為導(dǎo)軌和滑塊之間的動力傳輸界面，因為滾動鋼球適應(yīng)于高速運動 摩擦系數(shù)小 靈敏度高，滿足運動部件的工作要求，可進(jìn)行無限滾動循環(huán)的運動，并將滑塊限制在導(dǎo)軌上，使負(fù)載平臺能沿導(dǎo)軌以高速度 高精度做直線運動 負(fù)載平臺移動時，鋼球就在滑塊支架溝槽中循環(huán)流動，把滑塊支架的磨損量分?jǐn)偟礁鱾€鋼球上，從而延長直線導(dǎo)軌的使用壽命為了消除滑塊支架與導(dǎo)軌之間的間隙，可預(yù)加載荷能提高導(dǎo)軌系統(tǒng)的穩(wěn)定性直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)組成見圖4-3-1。 圖4-3-1 直線滑軌的結(jié)構(gòu)組成 4.3.2直線導(dǎo)軌特點 （1) 自動調(diào)心能力 　　來自圓弧溝槽的DF(45-°45)°組合，在安裝的時候，藉由鋼珠的彈性變形及接觸點的轉(zhuǎn)移，即使安裝面多少有些偏差，也能被線軌滑塊內(nèi)部吸收，產(chǎn)生自動調(diào)心能力之效果而而得到高精度穩(wěn)定的平滑運動。 (2) 具有互換性 　　由于對生產(chǎn)制造精度嚴(yán)格管控，直線導(dǎo)軌尺寸能維持在一定的水準(zhǔn)內(nèi)，且滑塊有保持器的設(shè)計以防止鋼珠脫落，因此部份系列精度具可互換性，客戶可依需要訂購導(dǎo)軌或滑塊，亦可分開儲存導(dǎo)軌及滑塊，以減少儲存空間。 (3) 所有方向皆具有高剛性 運用四列式圓弧溝槽，配合四列鋼珠等45度之接觸角度，讓鋼珠達(dá)到理想的兩點接觸構(gòu)造，能承受來自上下和左右方向的負(fù)荷；在必要時更可施加預(yù)壓以提高剛性。 參考文獻(xiàn) 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