CN105366315A - 一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器及其控制方法,属于机械制造技术领域。它包括主动轴、主动齿轮、从动轴A、从动轴B、从动齿轮A、从动齿轮B、转动板A、转动板B、挡板A、挡板B、摆舵机构A、摆舵机构B、机架;所述的主动轴连接外接动力源,所述的主动齿轮装配在主动轴上,所述的主动齿轮与从动齿轮A、从动齿轮B相啮合。本发明解决了现有悬挂小车在不同弯轨处汇合至同一轨道时,多台悬挂小车同时运行,因缺少自动避障功能,而导致多台悬挂小车相撞事故发生的问题,避免了碰撞事故的发生,提高了自动化程度,减小了人工劳动强度,提供了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于机械制造技术领域,具体地说,涉及一种悬挂输送设备的控制装置,更具体地说,涉及一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器及其控制方法。
背景技术
滤板是一种在物理化学作用中起到过滤作用的关键装置,在冶金行业中能实现高温烟气的净化,在石油化工行业中,能对高温气体、沸腾床尾气、催化油浆等进行过滤,在制药行业中能实现催化剂的过滤分离,同时还能够过滤食用盐、饮料,并且能够用于净化过滤污水。
滤板的生产工艺一般较为繁琐复杂,比如聚丙烯塑料滤板的制造,首先需将粒状的聚丙烯利用塑料挤出机进行加热、熔融,然后将定量的熔料放入模具中压制成型,成型后对于表面凹凸不平的部分,还需要将其搬运至数控铣进行切削加工,最后还需要将产品搬运至测试间进行产品的检验,检验合格后搬运至组装车间进行组装。整个生产过程中,需要频繁的搬运,耗费了大量的人力物力。
改善物料搬运设备,可以获得明显的经济效益,同时对于降低产品的破损率,减少各种事故的发生都有着显著的作用,并且改善物料搬运设备所花费的成本远远低于物料搬运设备改善后所带来的经济效益。因此,对于生产过程中物料搬运设备的改进是提高生产效益所采用的必要手段之一。
目前根据现有滤板生产线,本公司设计出了一种新型的搬运***——滤板生产线用悬挂小车,如图1所示,其包括承载轮、导向轮、传动轴、转轴、同步轮A、叉架、前导叉架、同步带、同步轮B、电机、承载轴、前导承载轴、固定板、横梁、吊架、吊钩、推爪、控制爪、控制柜;所述的承载轮压于轨道上,并通过螺母固连于传动轴,所述的传动轴通过滚动轴承与叉架相连,其末端装配有同步轮A,所述的叉架通过螺钉与承载轴固连,所述的承载轴上设有固定板,所述的电机固定在固定板上,所述的同步轮B连接在电机上,并通过同步带与同步轮A相连,所述的横梁装配在承载轴上,并压于承载轴的轴环上,所述的吊架通过螺栓与横梁相连,所述的吊钩连接在吊架上,所述的推爪固连在承载轴上,所述的控制柜通过螺栓连接在横梁上;所述的导向轮安装于轨道上,并通过转轴与前导叉架相连,所述的前导叉架通过螺钉与前导承载轴相连,所述的前导承载轴下端安装于横梁右端通孔中,所述的控制爪固连在前导承载轴上。
该悬挂小车能很好地适应滤板生产线,并且能够保证悬挂小车在同一轨道上正常运行,避免出现两车之间或者运输物件之间碰撞情况的出现。但不同轨道上的悬挂小车在弯轨处汇合至同一轨道时,该悬挂小车本身不能实现自动避障。
如图2所示,悬挂小车A需要从a轨道转到c轨道运行,悬挂小车B需要从b轨道转c轨道运行,当两悬挂小车刚好同时汇入c轨道时,将发生碰撞。为了避免两悬挂小车在汇入同一轨道时碰撞的发生,需要其中一悬挂小车暂时停止运行,等到另一悬挂小车完全通过弯轨后再放行,实现悬挂小车在弯轨出的积放。
为了实现悬挂小车在弯轨处的积放功能,需要借助于专门的避障设备来完成悬挂小车在弯轨处的汇合,即在弯轨处设置一积放控制器。当a轨道禁行时b轨道放行,而当b轨道禁行时a轨道放行,两轨道轮流禁行和放行,以使得悬挂小车顺利通过汇入下一轨道。
发明内容
1.本发明要解决的问题
针对现有悬挂小车在不同弯轨处汇合至同一轨道时,多台悬挂小车同时运行,因缺少自动避障功能,而导致多台悬挂小车相撞事故发生的问题,本发明提供了一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器及其控制方法。通过积放控制器的积放控制功能,使得不同轨道上的悬挂小车在弯轨处能够有序平稳地汇合至下一轨道,避免了碰撞事故的发生,提高了自动化程度,减小了人工劳动强度,提供了生产效率。
2.技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器,包括主动轴、主动齿轮、从动轴A、从动轴B、从动齿轮A、从动齿轮B、转动板A、转动板B、挡板A、挡板B、摆舵机构A、摆舵机构B、机架;
所述的主动轴连接外接动力源,所述的主动齿轮装配在主动轴上,所述的主动齿轮与从动齿轮A、从动齿轮B相啮合;
所述的摆舵机构A由从动轴A、从动齿轮A、转动板A、挡板A组成,所述的从动轴A的中端装配在与机架固连的轴承中,所述的从动齿轮A通过键与从动轴A的末端相连,所述的转动板A通过键固连在从动轴A的另一端,所述的转动板A的两端均设有挡板A,其两端设置的挡板A关于从动轴A的端面圆心成中心对称,所述的挡板A的末端为楔形;
所述的摆舵机构B由从动轴B、从动齿轮B、转动板B、挡板B组成,所述的从动轴B的中端装配在与机架固连的轴承中,所述的从动齿轮B通过键与从动轴B的末端相连,所述的转动板B通过键固连在从动轴B的另一端,所述的转动板B的两端均设有挡板B,其两端设置的挡板B关于从动轴B的端面圆心成中心对称,所述的挡板B的末端为楔形;
所述的主动齿轮、从动齿轮A两圆心所成直线和主动齿轮、从动齿轮B两圆心所成直线的夹角为90°。
所述的挡板A与挡板B的末端的楔形倾角为30°—60°。
所述的主动齿轮、从动齿轮A和从动齿轮B均采用斜齿轮。
一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器的控制方法,包括摆舵机构A或摆舵机构B的等待控制与转动控制,所述的摆舵机构A或摆舵机构B的等待控制与转动控制交替进行,所述的转动板A与转动板B的转动相位角相差90°,主要控制特征如下:
(1)摆舵机构的等待控制:
摆舵机构A设置在一轨道上方,摆舵机构B设置在另一轨道上方,当有两台悬挂小车同时从两个轨道向同一轨道汇合时,此时摆舵机构A的挡板A在一轨道上方并与轨道垂直,该轨道上的悬挂小车在向弯轨靠近的过程中,其控制爪被摆舵机构A的挡板A抬起,而使得电机停止运行,从而在挡板A处积存;
此时摆舵机构B的挡板B运行到与轨道平行处,未对该轨道上的悬挂小车造成阻碍作用,该轨道上的悬挂单轨车顺利通过弯轨,汇合到下一轨道;
此时摆舵机构处于等待状态,等待的时间为:
其中,t1—表示摆舵机构的等待时间(s),L—表示悬挂小车的长度(m),v—表示悬挂小车的运行速度(m/s);
(2)摆舵机构的转动控制:
摆舵机构等待控制结束后,进入摆舵机构的转动控制,此时主动轴以转速n带动摆舵机构转动90°,主动齿轮与从动齿轮A及主动齿轮与从动齿轮B的传动比均为0.5,主动轴转动角度为45°,积放控制器转动完成一次切换所用时间为t2,计算式为:
主动轴的转速为:
其中,n—表示主动轴的转速(r/min),a—表示积存的悬挂小车从启动运行到挡板位置处的距离(m),v—表示悬挂小车的运行速度(m/s),t0—表示悬挂小车的延时启动时间(s);
摆舵机构转动后,此时摆舵机构B的挡板B转动到与轨道垂直的方向,对该轨道上的悬挂小车起到的阻隔作用,摆舵机构A的挡板A转动到与轨道平行的方向,该轨道上原先积存的悬挂小车的控制爪被放下,电机的电源被接通,此时原先积存的悬挂小车向前运行,并沿着弯轨汇合到下一轨道;
此后摆舵机构再次进入到等待控制状态,等待时间t1后,主动轴以转速n旋转45°,之后在等待t1……以此类推,积放控制器依次在转动控制与停止控制之间不停的切换,实现弯轨处对悬挂小车的积放控制。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
(1)本发明的控制器利用两套摆舵机构交替工作,来控制轨道上运行的悬挂小车,能够很好地完成对不同悬挂小车的积放控制,使得不同轨道上的悬挂小车在弯轨处能够有序平稳地汇合至下一轨道,避免了碰撞事故的发生,增加了操作的安全性。同时两套机构共用同一动力源,不仅使得控制简单,而且节省了能源。
(2)本发明的控制方法通过对两摆舵机构的等待控制和转动控制分别进行了优化设计,并给出了两者具体运行状态的控制方式,包括转动角度及转动时间等参数,使得能够安全可靠地完成不同悬挂小车之间控制的切换。利用积放控制器的等待控制和转动控制,来自动完成对多台悬挂小车的启停控制,省去了人工控制,提高了自动化程度,减小了人工劳动强度,提高了生产效率。
(3)本发明结构简单,成本低,制造方便。
附图说明
图1为本发明所要控制的悬挂小车的结构示意图;
图2为本发明所要控制的悬挂小车多轨道汇合示意图;
图3为本发明的左视图;
图4为图3中沿A—A线的剖视图;
图5为图4中的B向视图。
图1中:1—轨道,21—承载轮,22—导向轮,31—传动轴,32—转轴,4—同步轮A,51—叉架,52—前导叉架,6—同步带,7—同步轮B,8—电机,91—承载轴,92—前导承载轴,10—固定板,11—横梁,12—吊架,13—吊钩,14—推爪,15—控制爪,16—控制柜。
图3、图4中:1—主动轴,2—主动齿轮,31—从动轴A,32—从动轴B,41—从动齿轮A,42—从动齿轮B,51—转动板A,52—转动板B,61—挡板A,62—挡板B,71—摆舵机构A,72—摆舵机构B,8—机架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图3、图4、图5所示,一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器,包括主动轴1、主动齿轮2、从动轴A31、从动轴B32、从动齿轮A41、从动齿轮B42、转动板A51、转动板B52、挡板A61、挡板B62、摆舵机构A71、摆舵机构B72、机架8;
所述的主动轴1连接外接动力源,所述的主动齿轮2装配在主动轴1上,所述的主动齿轮2与从动齿轮A41、从动齿轮B42相啮合;
所述的摆舵机构A71由从动轴A31、从动齿轮A41、转动板A51、挡板A61组成,所述的从动轴A31的中端装配在与机架8固连的轴承中,所述的从动齿轮A41通过键与从动轴A31的末端相连,所述的转动板A51通过键固连在从动轴A31的另一端,所述的转动板A51的两端均设有挡板A61,其两端设置的挡板A61关于从动轴A31的端面圆心成中心对称,所述的挡板A61的末端为楔形;
所述的摆舵机构B72由从动轴B32、从动齿轮B42、转动板B52、挡板B62组成,所述的从动轴B32的中端装配在与机架8固连的轴承中,所述的从动齿轮B42通过键与从动轴B32的末端相连,所述的转动板B52通过键固连在从动轴B32的另一端,所述的转动板B52的两端均设有挡板B62,其两端设置的挡板B62关于从动轴B32的端面圆心成中心对称,所述的挡板B62的末端为楔形;
所述的主动齿轮2、从动齿轮A41两圆心所成直线和主动齿轮2、从动齿轮B42两圆心所成直线的夹角为90°。
所述的挡板A61与挡板B62的末端的楔形倾角为30°—60°。
所述的主动齿轮2、从动齿轮A41和从动齿轮B42均采用斜齿轮。
一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器的控制方法,包括摆舵机构A71或摆舵机构B72的等待控制与转动控制,所述的摆舵机构A71或摆舵机构B72的等待控制与转动控制交替进行,所述的转动板A51与转动板B52的转动相位角相差90°,主要控制特征如下:
(1)摆舵机构的等待控制:
摆舵机构A71设置在一轨道上方,摆舵机构B72设置在另一轨道上方,当有两台悬挂小车同时从两个轨道向同一轨道汇合时,此时摆舵机构A71的挡板A61在一轨道上方并与轨道垂直,该轨道上的悬挂小车在向弯轨靠近的过程中,其控制爪被摆舵机构A71的挡板A61抬起,而使得电机停止运行,从而在挡板A61处积存;
此时摆舵机构B72的挡板B62运行到与轨道平行处,未对该轨道上的悬挂小车造成阻碍作用,该轨道上的悬挂单轨车顺利通过弯轨,汇合到下一轨道;
此时摆舵机构处于等待状态,等待的时间为:
其中,t1—表示摆舵机构的等待时间(s),L—表示悬挂小车的长度(m),v—表示悬挂小车的运行速度(m/s);
(2)摆舵机构的转动控制:
摆舵机构等待控制结束后,进入摆舵机构的转动控制,此时主动轴1以转速n带动摆舵机构转动90°,主动齿轮2与从动齿轮A41及主动齿轮2与从动齿轮B42的传动比均为0.5,主动轴1转动角度为45°,积放控制器转动完成一次切换所用时间为t2,计算式为:
主动轴(1)的转速为:
其中,n—表示主动轴的转速(r/min),a—表示积存的悬挂小车从启动运行到挡板位置处的距离(m),v—表示悬挂小车的运行速度(m/s),t0—表示悬挂小车的延时启动时间(s);
摆舵机构转动后,此时摆舵机构B72的挡板B62转动到与轨道垂直的方向,对该轨道上的悬挂小车起到的阻隔作用,摆舵机构A71的挡板A61转动到与轨道平行的方向,该轨道上原先积存的悬挂小车的控制爪被放下,电机的电源被接通,此时原先积存的悬挂小车向前运行,并沿着弯轨汇合到下一轨道;
此后摆舵机构再次进入到等待控制状态,等待时间t1后,主动轴1以转速n旋转45°,之后在等待t1……以此类推,积放控制器依次在转动控制与停止控制之间不停的切换,实现弯轨处对悬挂小车的积放控制。
具体控制说明:
积放控制器是通过摆舵机构的转动来实现对轨道上悬挂小车的积放控制功能,而挡板从与轨道垂直状态切换到与轨道平行状态的过程中,要保证此时没有悬挂小车通过,即在挡板还未到达与轨道垂直的位置前,原有同一轨道上后续的悬挂小车还未运行到挡板的位置。此过程中悬挂小车运行有两种情况,一种情况是后续的悬挂小车离刚通过弯轨的悬挂小车的距离较远,因此在其达到挡板位置前,积放控制器的挡板已经完成切换。另一种情况是后续的悬挂小车在刚通过弯轨的悬挂小车运行前已经处在积存状态,即其停于刚通过弯轨的悬挂小车后段,当其前端的悬挂小车开始运行后,其也开始运行,为了保证其能够在挡板位置处停止运行,摆舵机构必须在悬挂小车运行至挡板位置前完成转动,使得挡板位于该悬挂小车的控制爪前,使其停车。
由于悬挂小车是在控制爪被推爪抬起后使得电机断电,从而停止运行,而当控制爪被放下后电机电源重新接通,电机启动继续运行,因此对于弯轨处积放的两台悬挂小车,前一台在积放控制器的挡板离开后开始运行,此时后一台在前一台运行离开时也跟随运行,前一台悬挂小车的推爪与后一台悬挂小车的控制爪之间的间隙几乎为零,利用此间隙来完成积放控制器转动板的切换是不可能的,为此需要改变悬挂小车的控制电路,使得在控制爪落下后延迟一段时间再接通电路,从而为积放控制器转动板的切换争取时间。
因此在积放控制器转动板的切换过程中,有三个阶段组成,第一阶段为前一台释放的悬挂小车从启动运行到其尾部离开积放控制器挡板的位置,第二阶段为后一台悬挂小车的延迟启动时间,第三阶段为后一台积存悬挂小车从停止位置运动到积放控制器挡板的位置。在第一个阶段中,若挡板过早的运动到与轨道垂直的位置,则会阻碍前一台释放的悬挂小车的运动,因此在第一阶段中积放控制器的转动板处于等待状态,此时的等待时间为t1。第二阶段和第三阶段为两悬挂小车运行的间隙时间,积放控制器转动板的状态切换应在该段时间内完成,此时积放控制器转动板完成一次切换所用时间为t2。
实施例1
释放的悬挂小车从启动到尾部离开挡板位置处运行的距离,即为悬挂小车的车身长度,L=0.8m;对于悬挂小车的运行速度,根据具体设计,其运行速度为0.257m/s,将上述数据带入式1-1,计算得到积放控制器转动的等待时间t1=3.12s。
为了保证悬挂小车在运行过程中不发生碰撞,根据具体设计,推爪和控制爪的总长b≥0.62m,可以将推爪的长度a设置为0.3m;对于悬挂小车的延时启动时间,为了不影响现有的生产效率,并且为了不让积放控制器转动速度过大,将其设置为1s。将上述数据带入到式1-2,计算得到积放控制器转动完成一次切换的转动时间t2≤2.17s。
积放控制器的转动是由主动齿轮2带动从动齿轮A41、从动齿轮B42来实现的,积放控制器转动完成一次切换的转动时间t2≤2.17s,取t2=1.5s,而摆舵机构每次转动90°,即转动四分之一圈,故主动轴1的转速为10r/min,积放控制器主动齿轮2与从动齿轮A41(从动齿轮B42)的传动比为0.5,则积放控制器主动轴1的转速为5r/min。因此积放控制器主动轴1控制采用步进电机驱动,电机的控制方式为:等待3.12s——以5r/min的转速转动45°——等待3.12s。
本发明利用两套摆舵机构交替工作,来控制轨道上运行的悬挂小车,能够很好地完成对不同悬挂小车的积放控制,使得不同轨道上的悬挂小车在弯轨处能够有序平稳地汇合至下一轨道,避免了碰撞事故的发生,增加了操作的安全性。同时两套机构共用同一动力源,不仅使得控制简单,而且节省了能源。在生产过程中,因悬挂小车之间的碰撞而导致设备毁坏以及因此造成的误工及人员安全等折合费用可达整个生产成本的10%,因此该设备能够大大降低生产成本。
本发明通过对两摆舵机构的等待控制和转动控制分别进行了优化设计,并给出了两者具体运行状态的控制方式,包括转动角度及转动时间等,使得能够安全可靠地完成不同悬挂小车之间控制的切换,省去了人工控制,提高了自动化程度,减小了人工劳动强度,提高了生产效率。据统计,因物料搬运过程中的流通不畅而导致生产效率大大降低的最高幅度可达5%,,而利用自动控制后,解决了这种生产过程中费时费力的问题,提高了生产效率。
Claims (4)
1.一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器,其特征在于,包括主动轴(1)、主动齿轮(2)、从动轴A(31)、从动轴B(32)、从动齿轮A(41)、从动齿轮B(42)、转动板A(51)、转动板B(52)、挡板A(61)、挡板B(62)、摆舵机构A(71)、摆舵机构B(72)、机架(8);
所述的主动轴(1)连接外接动力源,所述的主动齿轮(2)装配在主动轴(1)上,所述的主动齿轮(2)与从动齿轮A(41)、从动齿轮B(42)相啮合;
所述的摆舵机构A(71)由从动轴A(31)、从动齿轮A(41)、转动板A(51)、挡板A(61)组成,所述的从动轴A(31)的中端装配在与机架(8)固连的轴承中,所述的从动齿轮A(41)通过键与从动轴A(31)的末端相连,所述的转动板A(51)通过键固连在从动轴A(31)的另一端,所述的转动板A(51)的两端均设有挡板A(61),其两端设置的挡板A(61)关于从动轴A(31)的端面圆心成中心对称,所述的挡板A(61)的末端为楔形;
所述的摆舵机构B(72)由从动轴B(32)、从动齿轮B(42)、转动板B(52)、挡板B(62)组成,所述的从动轴B(32)的中端装配在与机架(8)固连的轴承中,所述的从动齿轮B(42)通过键与从动轴B(32)的末端相连,所述的转动板B(52)通过键固连在从动轴B(32)的另一端,所述的转动板B(52)的两端均设有挡板B(62),其两端设置的挡板B(62)关于从动轴B(32)的端面圆心成中心对称,所述的挡板B(62)的末端为楔形;
所述的主动齿轮(2)、从动齿轮A(41)两圆心所成直线和主动齿轮(2)、从动齿轮B(42)两圆心所成直线的夹角为90°。
2.根据权利要求1所述的一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器,其特征在于,所述的挡板A(61)与挡板B(62)的末端的楔形倾角为30°—60°。
3.根据权利要求1所述的一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器,其特征在于,所述的主动齿轮(2)、从动齿轮A(41)和从动齿轮B(42)均采用斜齿轮。
4.一种滤板生产线悬挂小车用积放控制器的控制方法,其特征在于,包括摆舵机构A(71)或摆舵机构B(72)的等待控制与转动控制,所述的摆舵机构A(71)或摆舵机构B(72)的等待控制与转动控制交替进行,所述的转动板A(51)与转动板B(52)的转动相位角相差90°,主要控制特征如下:
(1)摆舵机构的等待控制:
摆舵机构A(71)设置在一轨道上方,摆舵机构B(72)设置在另一轨道上方,当有两台悬挂小车同时从两个轨道向同一轨道汇合时,此时摆舵机构A(71)的挡板A(61)在一轨道上方并与轨道垂直,该轨道上的悬挂小车在向弯轨靠近的过程中,其控制爪被摆舵机构A(71)的挡板A(61)抬起,而使得电机停止运行,从而在挡板A(61)处积存;
此时摆舵机构B(72)的挡板B(62)运行到与轨道平行处,未对该轨道上的悬挂小车造成阻碍作用,该轨道上的悬挂单轨车顺利通过弯轨,汇合到下一轨道;
此时摆舵机构处于等待状态,等待的时间为:
其中,t1—表示摆舵机构的等待时间(s),L—表示悬挂小车的长度(m),v—表示悬挂小车的运行速度(m/s);
(2)摆舵机构的转动控制:
摆舵机构等待控制结束后,进入摆舵机构的转动控制,此时主动轴(1)以转速n带动摆舵机构转动90°,主动齿轮(2)与从动齿轮A(41)及主动齿轮(2)与从动齿轮B(42)的传动比均为0.5,主动轴(1)转动角度为45°,积放控制器转动完成一次切换所用时间为t2,计算式为:
主动轴(1)的转速为:
其中,n—表示主动轴的转速(r/min),a—表示积存的悬挂小车从启动运行到挡板位置处的距离(m),v—表示悬挂小车的运行速度(m/s),t0—表示悬挂小车的延时启动时间(s);
摆舵机构转动后,此时摆舵机构B(72)的挡板B(62)转动到与轨道垂直的方向,对该轨道上的悬挂小车起到的阻隔作用,摆舵机构A(71)的挡板A(61)转动到与轨道平行的方向,该轨道上原先积存的悬挂小车的控制爪被放下,电机的电源被接通,此时原先积存的悬挂小车向前运行,并沿着弯轨汇合到下一轨道;
此后摆舵机构再次进入到等待控制状态,等待时间t1后,主动轴(1)以转速n旋转45°,之后在等待t1……以此类推,积放控制器依次在转动控制与停止控制之间不停的切换,实现弯轨处对悬挂小车的积放控制。
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