一種多層鋼板自動輸送裝置淺析

李永剛 ,王振坡 ,莫云霞 ,張建設 ,張國旭 ,梁奉廷，張成浩，于乃勇

（1.國機鑄鍛機械有限公司，山東 濟南 250306;2.北京福田戴姆勒汽車有限公司，北京 101400）

0 引言

鋼板是一種工業常見的加工原材料，鋼板的生產多采用軋制方式，再通過剪板機剪制成適合某種特定行業規格的尺寸。為了增大鋼板運輸轉運的效率，軋制后的鋼板多采用多層疊放的方式進行垛料運輸，然后再通過帶著磁鐵的行吊將多層鋼板分離，因此多層鋼板的高效快捷的自動輸送裝置便由此而來。

由于所轉運的鋼板是經過電泳加工后的板料，板料表面不允許產生劃傷，所以鋼板垛料采用托盤裝載板料的方式進行多層鋼板的輸送。裝載鋼板的托盤需要一種自動轉出裝置將托盤輸送脫離多層鋼板輸送平臺以免影響生產線對下一垛多層鋼板的高效運輸。

1 工藝流程

該多層鋼板自動輸送裝置的工藝流程如下：

（1）裝載完成后的托盤，經由帶有動力鏈條的輸送臺車，將托盤輸送至多層鋼板自動輸送裝置前的指定位置處，臺車停車后發送到位信號給多層鋼板自動輸送裝置并且臺車動力鏈條開始對托盤進行輸送，安裝在機架最前沿的接近開關檢測到托盤經過后多層鋼板自動輸送裝置電機開始運轉，通過安置于機架上的傳遞機構將動力傳遞給動力鏈條，通過鏈條承載的運輸方式帶動托盤達到指定位置。當鏈條的運轉線速度等于臺車鏈條運轉的線速度時，托盤此時剛好運動至或者還未運動至多層鋼板自動輸送裝置承載鏈條上，這樣可以減少兩個部件之間傳遞托盤的不同步性。

（2）當托盤完全脫離上料臺車鏈條并且安裝在機架最前沿的接近開關檢測不到信號時上料臺車執行返還上料工位進行下一垛板料的上料動作。多層鋼板自動輸送裝置通過承載鏈條輸送托盤，當減速開關檢測到托盤信號時，電機開始減速防止托盤停止時慣性過大對設備產生一定的破壞，當停止開關檢測到托盤時，電機停止轉動，托盤到達停止位置。

（3）當托盤達到停止位置時，車間內的攜帶電磁鐵的行吊將鋼板一張一張搬運至下一工位。當安裝在機架上的板料有無檢測開關檢測不到鋼板時，8 組升降支撐輥同時舉升將托盤頂起使托盤脫離承載輸送鋼板的鏈條，當8 組升降支撐輥氣缸端部磁性開關全部檢測到氣缸活塞到位時2 組托盤側定位升降輥升起。當2 組托盤側定位升降輥端部磁性開關全部檢測到氣缸活塞到位后，2 組托盤驅動輥裝置通過氣缸將聚氨酯驅動輥拉回。托盤驅動輥裝置中的聚氨酯驅動輥頂緊托盤側壁的矩形鋼管。由于所設計的托盤驅動輥裝置中的氣缸推力為托盤在支撐輥光輥上滑動摩擦力的1.5 倍，因此托盤將被托盤驅動輥裝置推動至托盤側定位升降輥處，托盤被托盤側定位升降輥和托盤驅動輥裝置夾緊。當托盤驅動輥裝置氣缸端部磁性開關檢測不到信號時托盤驅動輥裝置的驅動電機開始運轉，此時托盤已經被托盤側定位升降輥和托盤驅動輥裝置夾緊，托盤在托盤驅動輥裝置的驅動下進入支撐輥處。

（4）當托盤逐步進入支撐輥后，托盤尾部逐漸駛離升降支撐輥，當遠離托盤前進方向的第一個托盤驅動輥裝置漫反射檢測開關檢測不到信號時代表托盤已經駛離第一托盤驅動輥裝置，此時托盤驅動輥裝置中的氣缸伸出帶動聚氨酯驅動輥脫離托盤矩形方鋼管的側壁。托盤在第二驅動輥裝置的帶動下逐步完全進入支撐輥上，當托盤駛離第二驅動輥漫反射開關檢測位置時，第二驅動輥的氣缸伸出帶動聚氨酯驅動輥脫離托盤矩形方鋼管的側壁同時驅動輥裝置中的電機停止轉動。托盤在慣性的作用下繼續向前行駛，直到經過制動支撐輥的減速后撞上死擋處的油壓緩存器，當托盤駛離安置在第二驅動輥處的托盤到位漫反射檢測開關時，系統發送空托盤到位信號，此時系統具備下一托盤上料條件并且具備人工吊運空托盤條件。

2 主要組成、性能及特點

如圖1 所示，一種多層鋼板自動輸送裝置，它包括一個上料臺車、一個上料輥床、一個托盤，在上料輥床的機架中間設置托盤轉出裝置，托盤轉出裝置包括8 個升降支撐輥、2 個托盤驅動裝置、2 個托盤側定位升降輥、5 個支撐輥、5 個側定位支撐輥、1 個制動器支撐輥、1 個制動器邊定位支撐輥、1 個托盤死擋，以及一些檢測開關組成。

圖1 多層鋼板自動輸送裝置

2.1 上料臺車

上料臺車的料架采用焊接結構，臺車上表面布置4 道驅動承載鏈條，驅動方式為電動。臺車下表面設置了4 個承載火車輪，火車輪在驅動電機的帶動下實現臺車的移動。臺車上表面設計了定位托盤的基準塊，防止托盤由上料臺車移動至上料輥床上時發生跑偏的情況。

2.2 上料輥床

裝載完成后的托盤經由帶有動力鏈條的上料臺車將托盤輸送至多層鋼板自動輸送裝置前的指定位置處，臺車停車后發送到位信號給多層鋼板自動輸送裝置并且臺車動力鏈條開始對托盤進行輸送，安裝在焊接機架最前沿的接近開關檢測到托盤經過后，多層鋼板自動輸送裝置的變頻調速電機開始運轉，通過安置于焊接機架的傳動機構將動力傳遞給動力鏈條，通過鏈條承載的運輸方式帶動托盤達到指定位置。當鏈條的運轉線速度等于臺車鏈條運轉的線速度時，托盤此時剛好運動至或者還未運動至多層鋼板自動輸送裝置承載鏈條上，這樣可以減少兩個部件之間傳遞托盤的不同步性。變頻電機通過變頻調速的方式使上料輥床的傳動鏈條的線速度與臺車鏈條線速度相等。變頻電機通過傳動軸將動力傳遞給主動鏈輪上，主動鏈輪通過與鏈條嚙合將動力傳遞給鏈條。上料輥床總計布置7 條傳動鏈條，通過調整鎖緊塊上的螺栓來頂緊從動輪安裝板來實現7 條鏈條的松緊度的調節。托盤進入上料輥床后，托盤首先通過上料輥床兩側的導向板進行導向，防止托盤直接撞擊導向立輥。托盤經過導向板后，被導向立輥導向。導向立輥內部設置了一對深溝球軸承，深溝球軸承通過軸以及蓋板安裝在輥輪支座上，導向板和導向立輥安裝在入口導向支座上。為了保證托盤在上料輥床轉運的過程中不發生過大偏斜，在導向板后每隔一定間距設置一組導向立輥，導向立輥通過入口導向支座安裝在焊接機架和焊接機架上。

2.3 托盤

托盤端部設計了垂直于托盤送進方向的板料定位基準機構，實現多層鋼板往托盤中放置時具有一定的精度，方便后續工位對多層鋼板的分離搬運。單個托盤每次可以裝載兩垛鋼板進行運輸。托盤整體為框式焊接結構，托盤上部設置多個聚氨酯墊板用以承載鋼板。其中托盤上的多個聚氨酯板之間的排列間距與上料輥床的承載鏈條的排列間距相等，這樣可以使多層鋼板的重量集中分布在上料輥床承載鏈條上。在托盤靠近定位基準機構處提前預設4 個矩形方孔。矩形方孔為板料有無檢測開關的檢測位置，當檢測到托盤中最后一張鋼板被搬運后，托盤轉運裝置開始運轉，實現空托盤轉運離開上料輥床，進而下一帶載托盤可以進入上料輥床。

2.4 升降支撐輥

升降支撐由支架、導軸、輥輪支架、無動力滾筒、輥筒支架、地腳板、開口銷、浮動接頭、導套、氣缸、化學膨脹螺栓組成。氣缸和輥輪支架通過浮動接頭連接在一起，輥輪支架在導軸的導向作用下，可以承受托盤一定的側翻力，浮動接頭可以減少氣缸活塞桿受側切力。當托盤達到停止位置后，8 組升降支撐輥的氣缸伸出，無動力輥筒將托盤整體頂升至脫離上料輥床的承載鏈條。

2.5 托盤側定位升降輥

當升降支撐輥將空托盤頂升到位時，升降支撐輥的氣缸的磁性開關得到信號。然后兩個托盤側定位升降輥頂升到位。托盤側定位升降輥是由托盤側定位升降輥機架、頂塊、連接板、定位支撐板、頂緊螺栓、聚氨酯輥筒、輥輪軸、氣缸、導軸、地腳板、化學膨脹螺栓、自潤滑導向軸承、蓋板組成。托盤側定位升降輥主要作用為托盤驅動裝置頂緊空托盤的側壁時，空托盤的另一側需要一個定位基準。又因為帶載托盤需要在上料輥床上運輸，因此托盤側定位升降輥需要具備升降功能來避讓帶載托盤。托盤側定位升降輥是通過氣缸帶動連接板進而帶動導軸，導軸通過自潤滑軸承的導向作用帶動安裝在導軸上的聚氨酯輥筒，來實現托盤側定位升降輥的升降功能。托盤側定位升降輥是通過調整頂緊螺栓來調節定位支撐板進而改變聚氨酯輥筒的位置。

2.6 托盤驅動裝置

當托盤側定位升降輥頂升到位后，氣缸上的磁性開關得到信號時托盤驅動裝置的氣缸縮回，托盤驅動裝置開始工作。托盤驅動裝置是由支架、連接板、過渡板、電機安裝板、摩擦輥、連接套、軸、壓蓋、地腳板、隔片、開關支架、管夾、驅動輥伸出開關、氣缸、電機、導軌滑塊、氣缸腳座、化學膨脹螺栓、空托盤到位檢測開關組成。托盤側定位升降輥頂升到位后，托盤驅動裝置中的氣缸縮回，氣缸通過連接套帶動連接板，連接板使用螺栓與電機板連接在一起動作，電機安裝在電機板上，電機動力通過安裝在軸的鍵傳遞給摩擦輥，進而給摩擦輥提供動力。電機安裝板與過渡板通過螺栓連接，過渡板使用導軌滑塊安裝在支架上。當氣缸伸出或者縮回時過渡板和安裝在過渡板上的電機以及摩擦輥就可以通過導軌滑塊在支架上滑動。當托盤側定位升降輥頂升到位后，氣缸上的磁性開關得到信號時托盤驅動裝置的氣缸縮回，摩擦輥頂緊空托盤的側壁，氣缸縮回后安裝在氣缸端部的磁性開關失去信號，此時驅動電機開始旋轉驅動空托盤駛向托盤死擋位置。當空托盤駛離第一組托盤驅動裝置時，通過管夾安裝在開關支架上的驅動輥伸出開關檢測不到空托盤的側壁，第一組托盤驅動輥裝置的氣缸伸出，帶動摩擦輥脫離空托盤的側壁，第一組托盤驅動輥裝置不安裝空托盤到位檢測開關。當空托盤在第二組托盤驅動輥裝置的驅動下脫離第二組托盤驅動輥裝置的驅動輥伸出開關時，第二組托盤驅動輥裝置的氣缸伸出，帶動摩擦輥脫離空托盤的側壁，空托盤在慣性的作用下繼續向前行駛，當空托盤駛離安裝在第二組托盤驅動輥裝置的空托盤到位檢測開關時，系統反饋空托盤已經到位并且托盤側定位升降輥的氣缸縮回，上料輥床等待下一帶載托盤的上料。

2.7 支撐輥

空托盤在托盤驅動輥裝置的驅動下駛入支撐輥和側定位支撐輥。支撐輥和側定位支撐輥主要是對空托盤焊接支架起支撐作用以及對空托盤的側邊進行定位，防止空托盤在托盤驅動輥裝置的驅動下跑偏駛離輥道。支撐輥是由支撐輥機架、開口銷、化學膨脹螺栓、輥筒、輥筒座、地腳板組成。輥筒內部設置了深溝球軸承，使用開口銷安裝固定在輥筒座上，輥筒座通過螺釘安裝在支撐輥機架上，整個支撐輥機架通過地腳螺栓調整輥筒與地腳板的高度差，進而保證多組支撐輥的輥筒上頂面處于一個平面內，多組輥筒高度調整至一個平面后將地腳螺栓與地腳板焊接在一起進行定位。地腳板使用化學膨脹螺栓固定在地面上。

2.8 側定位支撐輥

側定位支撐輥主要是對空托盤焊接支架起支撐作用以及對空托盤的側邊進行定位，防止空托盤在托盤驅動輥裝置的驅動下跑偏駛離輥道。側定位支撐輥是由側定位支撐輥機架、開口銷、化學膨脹螺栓、輥筒、輥筒座、地腳板、立輥、立輥軸、蓋板組成。輥筒內部設置了深溝球軸承，使用開口銷安裝固定在輥筒座上，輥筒座通過螺釘安裝在支撐輥機架上，整個側定位支撐輥機架通過地腳螺栓調整輥筒與地腳板的高度差，進而保證多組側定位支撐輥的輥筒上頂面處于一個平面內，多組輥筒高度調整至一個平面后將地腳螺栓與地腳板焊接在一起進行定位。地腳板使用化學膨脹螺栓固定在地面上。在側定位支撐輥機架處焊接方鐵，方鐵上表面鉆設螺紋孔，立輥軸通過螺紋安裝在方鐵上，立輥與立輥軸之間設置深溝球軸承，立輥通過蓋板拉緊立輥軸的方式進行固定定位。在托盤驅動輥裝置的摩擦輥的作用下，空托盤的側壁與立輥頂緊，從而實現對空托盤的一個邊定位。

2.9 制動器支撐輥

在支撐輥和側定位支撐輥的最后一組位置處增加制動裝置，防止托盤慣性過大對設備造成破壞。支撐輥增加制動裝置后叫做制動器支撐輥。制動器支撐輥主要是為了對空托盤焊接支架起支撐作用以及減小空托盤的慣性沖擊。制動器支撐輥是由制動器支撐輥機架、開口銷、化學膨脹螺栓、輥筒、輥筒腳座、地腳板、聚氨酯頂塊、墊板、方鋼管、固定鎖定塊、調整螺栓組成。輥筒內部設置了深溝球軸承，使用開口銷安裝固定在輥筒座上，輥筒座通過螺釘安裝在制動器支撐輥機架上，整個制動器支撐輥機架通過地腳螺栓調整輥筒與地腳板的高度差，進而保證多組制動器支撐輥的輥筒上頂面處于一個平面內，多組輥筒高度調整至一個平面后將地腳螺栓與地腳板焊接在一起進行定位。地腳板使用化學膨脹螺栓固定在地面上。通過調節調整螺栓改變聚氨酯頂塊與輥筒的摩擦力，進而改變輥筒與空托盤焊接支架之間的摩擦阻力，達到實現減小空托盤的慣性沖擊。

2.10 制動器邊定位支撐輥

側定位支撐輥增加制動裝置后叫做制動器邊定位支撐輥。制動器邊定位支撐輥主要是為了對空托盤焊接支架起支撐作用以及減小空托盤的慣性沖擊。制動器邊定位支撐輥是由制動器邊定位支撐輥機架、開口銷、化學膨脹螺栓、輥筒、輥筒腳座、地腳板、聚氨酯頂塊、墊板、方鋼管、固定鎖定塊、調整螺栓、蓋板、立輥、立輥軸組成。輥筒內部設置了深溝球軸承，使用開口銷安裝固定在輥筒座上，輥筒座通過螺釘安裝在制動器邊定位支撐輥機架上，整個制動器邊定位支撐輥機架通過地腳螺栓調整輥筒與地腳板的高度差，進而保證多組制動器邊定位支撐輥的輥筒上頂面處于一個平面內，多組輥筒高度調整至一個平面后將地腳螺栓與地腳板焊接在一起進行定位。地腳板使用化學膨脹螺栓固定在地面上。在制動器邊定位支撐輥機架處焊接方鐵，方鐵上表面鉆設螺紋孔，立輥軸通過螺紋安裝在方鐵上，立輥與立輥軸之間設置深溝球軸承，立輥通過蓋板拉緊立輥軸的方式進行固定定位。在托盤驅動輥裝置的摩擦輥的作用下，空托盤的側壁與立輥頂緊，從而實現對空托盤的一個邊定位。通過調節調整螺栓改變聚氨酯頂塊與輥筒的摩擦力，進而改變輥筒與空托盤焊接支架之間的摩擦阻力，達到實現減小空托盤的慣性沖擊。

2.11 托盤死擋

空托盤經過制動器支撐輥和制動器邊定位支撐輥后會撞擊在托盤死擋上。死擋是由死擋機架、聚氨酯緩沖塊、油壓緩存器、化學膨脹螺栓組成。死擋的死擋機架通過化學膨脹螺栓直接與地面固定。在死擋機架撞擊范圍內布置聚氨酯緩沖塊，防止調試過程中空托盤慣性沖擊過大對油壓緩存器造成破壞?？胀斜P撞擊在油壓緩存器上會制動停止，然后等待人工將空托盤吊運離開托盤轉運裝置。

3 結束語

本方案針對電泳后不允許劃傷的多層鋼板，提供了一種性能穩定的多層鋼板自動輸送裝置。多層鋼板自動輸送裝置設計為單個托盤載荷為20t，單次最多可輸送兩個托盤即最大輸送載荷為40t。托盤端部設計了板料定位基準塊，實現多層鋼板往托盤中放置時具有一定的精度，方便后續工位對多層鋼板的分離搬運。單個托盤每次可以裝載兩垛鋼板進行運輸。