營養缽缽體分離系統設計

□盧超 平李宏

(北京電子科技職業學院北京100176)

營養缽缽體分離系統設計

□盧超 平李宏

(北京電子科技職業學院北京100176)

營養缽質地多為塑料制作，廣泛用于花卉、蔬菜、瓜果等農業種植。其成品為兩個缽體對口連接在一起，呈橢圓形。其中缽體一般需要人工操作將缽體分離開，生產效率低，勞動強度大。本文根據營養缽生產工藝，設計了自動分離系統，并采用PLC對其進行控制，取消原本人工操作，提高效率，降低生產成本。有較好的應用前景。

營養缽；機械手；PLC

1 機械手設計

機械手是在機械化，自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。在現代生產過程中，機械手雖然還不如人手那樣靈活，但它能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點。因此，機械手已受到許多部門的重視，并得到了廣泛的應用。本系統也采用機械手進行生產設計如下。

營養缽本身質量較輕，剛生產出時，缽內充滿氣體，因此需要營養缽的機械手抓力合適，既要抓住缽體，又不能將其抓破。同時由于其生產速度太快，要求機械手動作快，能與之生產速度配合，因此在設計時需要考慮以上因素。

營養缽是兩個缽體缽口相對連接在一起，呈橢圓形，如圖1所示。因此，手爪外形以仿形字母V型結構，同時為了增加摩擦力，以及保護缽體，在手指末端需要增加保護墊。在分離的過程中需要模擬人工撕扯動作，因此需要配備成對的機械手，并能找準營養缽在合適的位置抓住營養缽兩端，向兩側移動，完成撕拉動作，將營養缽分離。

圖1 營養缽半成品外形

工業機械手的驅動系統，按動力源分為液壓、氣動和電動三大類。根據需要也可這三種基本類型組合成復合式的驅動系統。本系統為降低成本，同時由于缽體較輕，只需要很小的力量就可以分離，因此采用了氣動方式。采用汽缸與之連接，完成伸手，抓缽體，縮回，分離缽體的動作。根據營養缽的生產速度，沿著營養缽傳輸線安裝12對機械手。

2 傳輸系統設計

營養缽生產速率大約是120個/min，生產速度是很快的。因此進入分離工序需要通過傳輸機構將缽體傳送到此環節。由于營養缽自重較輕，如果使用簡單的傳送方式，很容易在行進過程中丟失，因此需要在傳輸帶兩側加裝護欄，以防止缽體漂移。營養缽有不同的生產型號，為了適應不同型號大小的營養缽，護欄、機械手安裝位置需要隨之變動，以適應不同型號產品生產。在變更過程中，護欄、機械手移位要操作簡單、尺寸精準。傳輸方式需要采用環形不停頓的傳輸方式，主要原因是因為缽體生產速度太快，而實際系統中不可能配備太多的機械手，為防止有漏掉的缽體，采用該傳輸方式，以保證后位空閑的機械手將其分離。同時由于機械手位置固定，因此需要缽體的位置能與之對應，所以在傳輸過程需要為之匹配定位系統，以保證機械手能準確的抓到營養缽。

3 機械手控制系統設計

本系統的工藝流程是，當傳感器檢測到營養缽時，對應位機械手伸出，抓住營養缽，收回機械手，順勢撕開營養缽。根據生產工藝流程可知，PLC輸入信號包括：啟動、停止，營養缽定位傳感器，輸出信號包括：傳輸帶電機、汽缸電磁閥、手指電磁閥，工作指示燈。其中營養缽定位傳感器，汽缸電磁閥、手指電磁閥為多個，在此僅以一個為例。在運行過程中需要認真計算好機械手動作時間和營養缽傳送速度的關系，以保證機械手能準確抓住營養缽，且不會將其弄破?？刂葡到y設計選用西門子S7-200型PLC，基本滿足使用要求。其I/O分配如表1所示。

表1 I/O地址分配

結束語

本系統的難點在于機械手的動作與營養缽的運行速度匹配，否則會產生抓不到或是抓的位置不合適導致營養缽破裂等問題，需要精心計算，耐心測試。系統設計之初曾經嘗試過使用真空吸盤方式替代機械手，但是由于缽體表面不夠平滑，吸力不足等問題，修改了方案。本系統基本能夠完成營養缽分離工作，可以省下大量的人力成本，系統所用部件穩定成熟，更換簡便，在營養缽生產中能有較好的前景。

1004-7026（2016）15-0094-01

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.15.073