0 引言

　　不銹鋼餐廚具由于具有良好的剛性、耐蝕性、耐銹性和美觀性等特點(diǎn)，在食品工業(yè)、餐飲服務(wù)業(yè)和家庭生活中得到了廣泛應(yīng)用，其具有廣闊的市場(chǎng)前景。

　　不銹鋼餐廚具的生產(chǎn)工序一般包括：開(kāi)料-沖壓-拉伸-飛邊-清洗-復(fù)合壓力焊-拋光-砂光-壓底-點(diǎn)焊-抹粉-包裝等。復(fù)合壓力焊工序是不銹鋼鍋制造的重要工序之一，其生產(chǎn)目的是：在不銹鋼鍋的鍋身底部外加上一層鋁片，外面再用一層包底片把鋁片覆蓋；其生產(chǎn)流程是：先將鋁片與包底片點(diǎn)焊在一起，后整體和鍋身底部點(diǎn)焊成一整體，然后經(jīng)中頻加熱機(jī)對(duì)鍋底加熱到一定的溫度，之后經(jīng)沖壓機(jī)在一定的壓力下進(jìn)行沖壓，最后經(jīng)冷卻輸送帶冷卻后完成整個(gè)工序；其生產(chǎn)作用是：使不銹鋼復(fù)合鍋的導(dǎo)熱性能均勻，提升烹飪效果，提高不銹鋼鍋的使用壽命。

　　在不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊的生產(chǎn)工序中，國(guó)內(nèi)大多數(shù)不銹鋼餐廚具制造企業(yè)基本上是采用人工或半自動(dòng)化的方式進(jìn)行，從改善工人工作環(huán)境、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、自動(dòng)化水平和產(chǎn)品質(zhì)量等方面考慮，急需對(duì)不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊工序進(jìn)行自動(dòng)化改造。

1不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線總體方案

　　1.1 不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊生產(chǎn)流程

　　不銹鋼復(fù)合壓力焊的生產(chǎn)流程如圖1所示，首先將鋁片與包底片點(diǎn)焊在一起，后整體和不銹鋼鍋鍋身底部點(diǎn)焊成一個(gè)整體，然后經(jīng)中頻加熱機(jī)對(duì)鍋底加熱到500左右的溫度，之后再經(jīng)沖壓機(jī)在一定的壓力下進(jìn)行沖壓，最后經(jīng)冷卻輸送帶冷卻后完成整個(gè)工序。

 
圖1 不銹鋼復(fù)合壓力焊的生產(chǎn)流程

　　目前，不銹鋼鍋工件在轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中需借助人工實(shí)現(xiàn)，這存在著一定的安全隱患，首先，中頻加熱過(guò)程是在幾百度的高溫條件下進(jìn)行的，不銹鋼鍋工件本身的溫度較高，而從中頻加熱機(jī)到?jīng)_壓機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程是靠工人手工完成的，容易造成燙傷；其次，壓力焊工序本身產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪音，影響工人的身體健康；再次，工人在沖壓機(jī)裝卸工件時(shí)必須把身體(頭和手)伸入沖壓機(jī)內(nèi)部，具有相當(dāng)大的危險(xiǎn)性。此外，一條復(fù)合壓力焊生產(chǎn)線中中頻加熱工序需要兩名工人，沖壓工序需要兩名工人。

　　為了解決傳統(tǒng)不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊生產(chǎn)工作的環(huán)境惡劣、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低下和自動(dòng)化水平低等問(wèn)題，迫切需要對(duì)不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊工序進(jìn)行自動(dòng)化改造升級(jí)。

　　1.2 不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線總體方案介紹

　　本方案在綜合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的尺寸、布局以及復(fù)合壓力焊的工藝流程，構(gòu)建了由已有的中頻加熱機(jī)、沖壓機(jī)、冷卻輸送帶，新增加的送料輸送帶、送料機(jī)械手、上下料機(jī)械手、出料輸送帶組成的不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線，如圖2所示，把中頻加熱機(jī)和沖壓機(jī)進(jìn)行局部視圖后的俯視圖如圖3所示。

 
圖2不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線
 
圖3 不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線俯視圖

　　工作時(shí)，當(dāng)傳感器檢測(cè)到中頻加熱機(jī)完成對(duì)不銹鋼鍋工件加熱時(shí)，送料輸送帶把不銹鋼鍋工件輸送到送料機(jī)械手，不銹鋼鍋工件經(jīng)等待區(qū)進(jìn)入到送料機(jī)械手的末端位置，然后推料機(jī)械手把不銹鋼鍋工件推送到?jīng)_壓機(jī)的模具上方，同時(shí)把已沖壓的不銹鋼鍋工件推送到出料輸送帶，之后推料機(jī)械手在氣缸的作用下翻轉(zhuǎn)，并退回到初始位置等待下一個(gè)循環(huán)，上下料機(jī)械手對(duì)不銹鋼鍋工件夾緊，然后通過(guò)上下料機(jī)械手上的伸縮氣缸的伸出實(shí)現(xiàn)對(duì)不銹鋼鍋工件的入模，入模成功后，沖壓機(jī)對(duì)不銹鋼鍋工件進(jìn)行沖壓，沖壓結(jié)束后，通過(guò)伸縮氣缸的縮回實(shí)現(xiàn)對(duì)不銹鋼鍋工件的出模，然后推料機(jī)械手把已沖壓的不銹鋼鍋工件推送到出料輸送帶上，不銹鋼鍋工件經(jīng)出料輸送帶傳送到冷卻輸送帶進(jìn)行冷卻，完成一個(gè)復(fù)合壓力焊工序循環(huán)。

2 不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.1 送料輸送帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　送料輸送帶的工作要求是把已加熱的不銹鋼鍋工件快速輸送到送料機(jī)械手，如圖4所示，其包括一號(hào)輸送帶單元和來(lái)回推料單元，一號(hào)輸送帶單元采用不銹鋼網(wǎng)帶結(jié)構(gòu)，在送料輸送帶電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)下可以把已加熱的不銹鋼鍋工件快速的向送料機(jī)械手方向輸送，來(lái)回推料單元包括送料輸送帶氣缸、導(dǎo)桿、圓導(dǎo)軌、推桿和彈簧等，兩個(gè)相同的氣缸安裝在一號(hào)輸送帶單元上，工作時(shí)，兩個(gè)送料輸送帶氣缸在電磁閥的控制下按照一定的時(shí)序來(lái)回運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)桿的導(dǎo)向作用下，實(shí)現(xiàn)推桿的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，當(dāng)不銹鋼鍋工件運(yùn)動(dòng)到推桿的區(qū)域，推桿的回縮運(yùn)動(dòng)可以使不銹鋼鍋工件快速轉(zhuǎn)移到送料輸送帶的中間位置，然后經(jīng)過(guò)送料輸送帶上的過(guò)渡輥過(guò)渡到送料機(jī)械手。

 
圖4送料輸送帶結(jié)構(gòu)

　　2.2 送料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　送料機(jī)械手的工作要求是把在送料機(jī)械手末端的不銹鋼鍋工件快速推送到?jīng)_壓機(jī)內(nèi)部的模具上方，如圖5所示，其包括二號(hào)輸送帶單元、等待區(qū)、推料機(jī)械手和翻轉(zhuǎn)機(jī)械手，二號(hào)輸送帶單元采用不銹鋼網(wǎng)帶結(jié)構(gòu)，在送料機(jī)械手輸送帶電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)下可以把已加熱的不銹鋼鍋工件快速的向送料機(jī)械手末端方向輸送，等待區(qū)由攔截定位桿、光傳感器、一號(hào)攔截氣缸和二號(hào)攔截氣缸組成，光傳感器用于判斷其前方是否有不銹鋼鍋工件經(jīng)過(guò)，一號(hào)攔截氣缸和二號(hào)攔截氣缸的伸出與縮回可以使不銹鋼鍋工件在相應(yīng)的等待區(qū)等待，推料機(jī)械手由送料氣缸、長(zhǎng)導(dǎo)桿、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)和推料機(jī)械手組成，送料氣缸的伸出可以把已加熱的不銹鋼鍋工件通過(guò)推料機(jī)械手快速準(zhǔn)確的推送到?jīng)_壓機(jī)內(nèi)部的模具上方，翻轉(zhuǎn)機(jī)械手由翻轉(zhuǎn)氣缸連接推料機(jī)械手而成，工作時(shí)，當(dāng)推料機(jī)械手從沖壓機(jī)內(nèi)部退回，翻轉(zhuǎn)氣缸伸出，使推料機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度后避開(kāi)在模具上方待沖壓的不銹鋼鍋工件退回到初始位置。

 
圖5送料機(jī)械手結(jié)構(gòu)

　　2.3 上下料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　上下料機(jī)械手的工作要求是實(shí)現(xiàn)在沖壓機(jī)模具上方的不銹鋼鍋工件的入模與出模，如圖6所示，其包括基座、豎直升降運(yùn)動(dòng)裝置和水平工作臺(tái)，前后兩個(gè)基座通過(guò)螺栓連接在原有的沖壓機(jī)上，左右兩個(gè)豎直升降運(yùn)動(dòng)裝置與基座連接，水平工作臺(tái)通過(guò)線性導(dǎo)軌與豎直升降運(yùn)動(dòng)裝置相連，豎直升降運(yùn)動(dòng)裝置包括鎖緊塊、圓導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軌、緩沖橡膠墊和伸縮氣缸，伸縮氣缸的縮回與伸出實(shí)現(xiàn)支撐臺(tái)的上升和下降，水平工作臺(tái)包括光傳感器、夾緊氣缸和工作臺(tái)，光傳感器用于判斷其前方是否有不銹鋼鍋工件經(jīng)過(guò)，夾緊氣缸的伸出與縮回實(shí)現(xiàn)不銹鋼鍋的夾緊與松開(kāi)，工作時(shí)，兩個(gè)夾緊氣缸同時(shí)伸出把沖壓機(jī)模具上方的不銹鋼鍋工件夾緊，然后兩個(gè)伸縮氣缸同時(shí)伸出使水平工作臺(tái)平穩(wěn)下降，從而使不銹鋼鍋工件入模，當(dāng)傳感器檢測(cè)到不銹鋼鍋入模成功后，沖壓機(jī)沖壓，沖壓結(jié)束后，伸縮氣缸縮回使水平工作臺(tái)平穩(wěn)上升，實(shí)現(xiàn)已沖壓不銹鋼鍋的出模，之后送料機(jī)械手把已沖壓的不銹鋼鍋推送到出料輸送帶。

 
圖6上下料機(jī)械手

　　由于生產(chǎn)不同形狀的不銹鋼鍋需要更換沖壓機(jī)里的模具，通過(guò)松開(kāi)鎖緊塊，然后把水平工作臺(tái)沿著直線導(dǎo)軌移開(kāi)，即可以進(jìn)行模具更換工作，模具更換完畢后，把水平工作臺(tái)移到原來(lái)的位置，再拎緊鎖緊塊，即完成換模工作。

3 不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　為了滿足不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制要求，控制系統(tǒng)采用基于PLC和觸摸屏的控制方案，其中PLC選用三菱公司型號(hào)為FX2N一64MT的產(chǎn)品，觸摸屏選用W西nView公司型號(hào)為MT-506M的產(chǎn)品，觸摸屏通過(guò)RS232C串口和CPU進(jìn)行通訊，控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成如圖7所示。

 
圖7控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　3.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　按照上述設(shè)計(jì)過(guò)程，將控制系統(tǒng)運(yùn)行方式分為手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行兩大部分。其中，手動(dòng)運(yùn)行方式可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的單獨(dú)手動(dòng)控制操作；自動(dòng)運(yùn)行方式采用順序控制方法，能對(duì)各邏輯關(guān)系、順序等進(jìn)行精確控制，使各模塊有條不紊互相協(xié)調(diào)運(yùn)行，控制系統(tǒng)的程序流程如圖8所示。

 
圖8程序流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)

　　根據(jù)任務(wù)確定了不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線的機(jī)械本體和控制系統(tǒng)方案，將不銹鋼鍋復(fù)合壓力焊自動(dòng)化生產(chǎn)線分為送料輸送帶、送料機(jī)械手、上下料機(jī)械手和出料輸送帶，并選用PLC和觸摸屏對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行控制。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行，本自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。企業(yè)使用后反映，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性好，可靠性高，投入生產(chǎn)線后，不但改善了工人工作環(huán)境和降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。