一种天然橡胶生产线的液压手臂压放胶车自动控制系统

1.本发明涉及一种农产品加工机械自动控制系统，具体涉及一种天然橡胶生产线的液压手臂压放胶车自动控制系统。


背景技术：

2.中国橡胶树种植地区主要集中在海南、云南两省，由于海南独特的地理、气候条件，目前海南已成为中国重要的橡胶种植和生产基地，橡胶加工成了当地的特色产业之一。天然橡胶是一种天然高分子化合物，从橡胶树上割采得到的乳胶，经过一系列的加工后，即得到市售的天然橡胶。由于天然橡胶具有可塑性、回弹性、耐酸、耐磨等良好的特性，生产生活中应用极为广泛。
3.橡胶液从收购点运来后，橡胶加工厂对其进行初加工，由液体胶变成固体胶块，以便后续加工为各种橡胶制品。整个天然橡胶初加工生产线分干燥和包装两部分，近十几年来以来，国内研究者在天然橡胶干燥方面的研究比较多，多集中在对橡胶干燥工艺的研究，针对天然橡胶初加工设备生产线的自动控制系统研究尚很少发现。
4.按照生产工艺，整个天然橡胶生产线的设计包含的关键工序为：装料部分；烘干部分；卸料部分，即出炉、卸胶、吊框部分；机械手抓胶部分；胶块称重打包部分；打包机上料部分；切胶部分；补胶部分。目前，橡胶初加工企业的生产属劳动密集型，自动化水平低，工人劳动强度大、效率低，由此引发产品质量的参差不齐，因此，近十年来，海南大学樊军庆教授团队致力于研究全自动的天然橡胶初加工装备。因经过干燥后的天然橡胶块具有一定的粘性，橡胶块与胶车底板粘结比较牢固，当用全自动的卸胶机械手进行卸胶时，经常出现胶车底板随胶块一起被卸胶机械手拔起的问题，从而影响全自动的卸胶机械手的正常工作。为提高天然橡胶初加工的自动化和智能化，使天然橡胶生产规模化、现代化，以便提高天然橡胶加工的质量，研究设计一种天然橡胶生产线的液压手臂压放胶车自动控制系统，实现了天然橡胶干燥后卸料工序的全自动控制。


技术实现要素：

5.本发明是设计一种高效、安全的天然橡胶生产线的液压手臂压放胶车自动控制系统。该自动控制系统的发明，可解决在卸胶过程中因胶块与胶车底板粘结强度大而使胶车底板被卸胶机械手拔起的问题，从而使卸胶过程更流畅，不仅可使卸胶过程实现全自动化，而且还可节省人工成本、提高生产效率，提高天然橡胶初加工企业的经济效益。
6.本发明采用的技术方案：液压手臂压放胶车自动控制系统的机械结构与电气元件布置有卸胶机械的框架，框架正上方安装有机械手，机械手上有挡片，框架左上部有行程开关st8；框架下部有液压站，液压站有油泵电机m和油管、电磁阀及其压紧电磁阀线圈yv1和放松电磁阀线圈yv2、液压缸1和液压手臂1、液压缸2和液压手臂2 组成；框架旁边有控制柜，框架上的行程开关st8通过控制柜的进出线孔与控制柜内时间继电器kt2相连，控制柜内的压紧中间继电器ka12又通过控制柜的进出线孔与卸胶机械现场的压紧电磁阀线圈yv1
相连，控制柜内的放松中间继电器ka13与卸胶机械现场的放松电磁阀线圈yv2相连，卸胶机械现场的油泵电机m与控制柜内的热继电器fr相连。
7.液压手臂压放胶车自动控制系统的生产工艺流程：机械手的初始位置在框架上部的行程开关st8处，设装满干燥后胶块的胶车已停在卸胶工位，当开始卸胶时，机械手向下运动，压紧电磁阀线圈yv1通电动作，液压缸1带动液压手臂1以和液压缸2带动液压手臂2开始压紧胶车，压紧胶车的过程持续6秒，液压手臂1和液压手臂2压紧胶车到位，压紧电磁阀线圈yv1断电，机械手抓到胶块后，机械手向上运动，当胶块与胶车分离后，放松电磁阀线圈yv2通电动作，液压缸1带动液压手臂1和液压缸2带动液压手臂2开始放开胶车，液压手臂1和液压手臂2放松胶车的过程持续6秒，液压手臂1和液压手臂2放松胶车到位，机械手上升到初始位置时，挡片触碰行程开关st8，放松电磁阀线圈yv2断电，一个液压手臂的自动压紧和放松胶车过程完成。
8.电源和油泵电路构成：电源和油泵电路有三相空气开关qf1、停止按钮sb1、启动按钮sb2、交流接触器km、热继电器fr、油泵电机m、单相空气开关qf2、24v直流稳压电源。
9.电源和油泵电路电气元件连接说明：电源和油泵电路的电气元件按照附图所给电路安装在控制柜中和卸胶机械的现场，控制柜中热继电器fr与卸胶机械现场的液压站油泵电机m相连；三相交流380v电源与三相空气开关qf1相连，三相空气开关qf1与交流接触器km的主触点相连，交流接触器km的主触点与热继电器fr的热元件相连，热继电器fr的热元件与油泵电机m相连，24v直流稳压电源通过单相空气开关qf2接交流单相220v电源，24v直流稳压电源可输出直流24v给液压手臂压放胶车控制电路；电源单相线与停止按钮sb1相连，停止按钮sb1与启动按钮sb2串联，交流接触器km的辅助常开触点与启动按钮sb2并联，启动按钮sb2与交流接触器km的线圈串联，交流接触器km的线圈与热继电器fr的辅助常闭触点串联，热继电器fr的辅助常闭触点回电源中性线。
10.电源和油泵电路工作过程：闭合三相空气开关qf1接通电源后，按启动按钮sb2使交流接触器km的线圈通电，交流接触器km的三相主触点接通油泵电机m，油泵电机m启动液压站，交流接触器km的辅助常开触点与启动按钮sb2并联起到自锁作用，如果有过载情况发生，热继电器fr的热元件可断开油泵电机m的电源，热继电器fr的辅助常闭触点可断开交流接触器km的线圈回路；卸胶工作完成后，按停止按钮sb1可使交流接触器km的线圈断电，从而交流接触器km的三相主触点断开，油泵电机m停止运行，液压站停止工作；单相空气开关qf2闭合接通电源后，24v直流稳压电源即可输出24v直流电给液压手臂压放胶车控制电路。
11.液压手臂压放胶车控制电路构成：液压手臂压放胶车控制电路的电气元件有单相空气开关qf2、转换开关sa3、时间继电器kt1、时间继电器kt2 、压紧中间继电器ka12、放松中间继电器ka13、转换开关sa4、压紧电磁阀线圈yv1、放松电磁阀线圈yv2、行程开关st8、24v直流稳压电源。
12.液压手臂压放胶车控制电路电气元件连接说明：液压手臂压放胶车控制电路的电气元件按照附图所给电路安装在控制柜中和卸胶机械的现场，机械上的行程开关st8与控制柜中时间继电器kt2相连，控制柜中的压紧中间继电器ka12与液压站的压紧电磁阀线圈yv1相连，放松中间继电器ka13与液压站的放松电磁阀线圈yv2相连；液压手臂压放胶车控制电路由24v直流稳压电源供电，转换开关sa3打到2挡为液压手臂手动控制压放胶车，转换开关sa4打到2挡为液压手臂压紧手动控制，转换开关sa4打到3挡为液压手臂放松手动控
制；转换开关sa3打到3挡为液压手臂压放胶车自动控制，sa3的3挡与行程开关st8的常闭触点串联，行程开关st8的常闭触点与时间继电器kt2的延时断开触点串联，时间继电器kt2的延时断开触点与放松中间继电器ka13的常闭触点串联，放松中间继电器ka13的常闭触点与压紧中间继电器ka12的线圈相连，时间继电器kt2的线圈和时间继电器kt1的线圈并联后再与时间继电器kt2的延时断开触点和放松中间继电器ka13的常闭触点以及压紧中间继电器ka12的线圈三者串联电路部分并联；sa3的3挡还与时间继电器kt1的延时闭合触点串联，时间继电器kt1的延时闭合触点又与压紧中间继电器ka12的常闭触点串联，压紧中间继电器ka12的常闭触点又与放松中间继电器ka13的线圈串联，转换开关sa3及各继电器的线圈分别接24v直流稳压电源两端；压紧中间继电器ka12的常开触点与压紧电磁阀线圈yv1串联后接24v直流稳压电源的正负两端，放松中间继电器ka13的常开触点与放松电磁阀线圈yv2串联后接24v直流稳压电源的正负两端。
13.液压手臂压放胶车自动控制系统的控制过程：单相空气开关qf2闭合，24v直流稳压电源开始工作，确认将转换开关sa3调整至自动工作的3档，此时装有胶块的胶车已停在卸胶工位，机械手从初始位置即行程开关st8位置向下运动，机械手离开行程开关st8后，行程开关st8复位，行程开关st8的常闭触点闭合，压紧中间继电器ka12的线圈通电，压紧中间继电器ka12的常开触点闭合，压紧电磁阀线圈yv1通电，液压缸1带动液压手臂1以及液压缸2带动液压手臂2同时动作，液压手臂1和液压手臂2开始压紧胶车，压紧中间继电器ka12的线圈通电同时时间继电器kt1的线圈和时间继电器kt2的线圈均通电，液压手臂1和液压手臂2压紧6秒后，液压手臂1和液压手臂2压紧胶车到位，时间继电器kt2的延时断开触点断开，压紧中间继电器ka12的线圈断电，压紧中间继电器ka12的常开触点断开使压紧电磁阀线圈yv1断电，此时，液压手臂1和液压手臂2仍保持压紧胶车状态，待机械手把胶车中胶块抓起即胶块与胶车分开后，此过程需要20秒时间，时间继电器kt1的延时闭合触点闭合，放松中间继电器ka13的线圈通电，放松中间继电器ka13的常开触点闭合，放松电磁阀线圈yv2通电，液压缸1带动液压手臂1以及液压缸2带动液压手臂2同时动作，液压手臂1和液压手臂2开始把胶车放开，6秒后液压手臂1和液压手臂2放松胶车到位，机械手抓着胶块向上运动直到挡片触碰行程开关st8，时间继电器kt1的线圈断电，时间继电器kt1的延时闭合触点瞬间断开，放松中间继电器ka13的线圈断电，放松中间继电器ka13的常开触点断开使放松电磁阀线圈yv2断电，此时时间继电器kt2的线圈也断电，一个液压手臂1和液压手臂2压放胶车的动作过程自动完成。
14.进一步地，压紧中间继电器ka12的线圈回路串联放松中间继电器ka13的常闭触点进行互锁，放松中间继电器ka13的线圈回路串联压紧中间继电器ka12的常闭触点进行互锁，以免液压手臂1和液压手臂2的压紧胶车和放松胶车的动作相互影响。
15.进一步地，为使该自动控制系统调试检修方便，设计有手动控制电路部分，当转换开关sa3调整至2档即可进行手动控制，转换开关sa4调整至2档，液压手臂1和液压手臂2执行压紧胶车动作，液压手臂1和液压手臂2压紧到位即把转换开关sa4调整至中间停止档，转换开关sa4调整至3档，液压手臂1和液压手臂2执行放松胶车动作，液压手臂1和液压手臂2放松到位即把转换开关sa4调整至中间停止档。
16.进一步地，当转换开关sa3调整至停止档，则无论自动控制电路或手动控制电路均不工作。
17.进一步地，当由于元件老化发生短路的意外情况时，三相空气开关qf1和单相空气开关qf2均具有短路保护功能，当电流超过整定值时可自动切断电路电源，保护生产过程中操作人员的人身安全和设备安全。
18.本发明的有益效果，使天然橡胶生产线在卸胶时因胶块粘连胶车底板而影响卸胶机械工作的问题得到解决，并实现了液压手臂压放胶车过程的自动化，为天然橡胶初加工生产线的全面自动化实现打下基础；另一方面，可节省人力成本，提高了天然橡胶加工企业的经济效益。
附图说明
19.图1是本发明实施例的机械结构与电气元件布置图。
20.图1中 1.框架 2.机械手 3.胶车 4.挡片 5.行程开关st8 6.油泵电机m 7.压紧电磁阀线圈yv1 8.放松电磁阀线圈yv2 9. 油管 10.液压手臂1 11.液压手臂2 12.液压缸1 13.液压缸2 31.电磁阀 32.控制柜 33.液压站图2是本发明实施例的电源和油泵电路原理图。
21.图3是本发明实施例的液压手臂压放胶车控制电路原理图。
22.图4是本发明实施例的控制柜元件布置示意图。
23.图4中 14.箱门 15.停止按钮sb1 16.启动按钮sb2 17.转换开关sa3 18.箱体 19.三相空气开关qf1 20.时间继电器kt1 21.时间继电器kt2 22.接线端子 23.压紧中间继电器ka12 24.放松中间继电器ka13 25.进出线孔 26.转换开关sa4 27.交流接触器km 28.热继电器fr 29. 24v直流稳压电源 30.单相空气开关qf2。
具体实施方式
24.液压手臂压放胶车自动控制系统的机械结构与电气元件连接：设卸胶机械有框架（1），框架（1）正上方有机械手（2），机械手（2）上有挡片（4），框架（1）左上部有行程开关st8（5）；框架（1）下部有液压站（33），液压站（33）有油泵电机m（6）和油管（9）、电磁阀（31）及其压紧电磁阀线圈yv1（7）和放松电磁阀线圈yv2（8）、液压缸1（12）和液压手臂1（10）、液压缸2（13）和液压手臂2 （11）组成；框架（1）旁边有控制柜（32），控制柜（32）内有控制系统的电气元件，行程开关st8（5）通过进出线孔（25）与控制柜（32）内时间继电器kt2（21）相连，控制柜（32）内压紧中间继电器ka12（23）通过进出线孔（25）与压紧电磁阀线圈yv1（7），控制柜（32）内放松中间继电器ka13（24）通过进出线孔（25）与放松电磁阀线圈yv2（8）相连，油泵电机m（6）通过进出线孔（25）与控制柜（32）内的热继电器fr（28）相连。
25.液压手臂压放胶车自动控制系统的生产工艺流程：设装满干燥后胶块的胶车（3）已停在卸胶工位，机械手（2）从卸胶机械初始位置的行程开关st8（5）处向下运动开始卸胶，液压缸1（12）带动液压手臂1（10）以及液压缸2（13）带动液压手臂2（11）开始压紧胶车（3），经过6秒后，液压手臂1（10）和液压手臂2（11）压紧胶车到位，机械手（2）抓到胶块后，机械手（2）向上运动，当胶块与胶车（3）分离后，液压缸1（12）带动液压手臂1（10）以及液压缸2（13）带动液压手臂2（11）开始放松胶车（3），经过6秒后，液压手臂压1（10）和液压手臂2（11）放松胶车到位，机械手（2）上升到卸胶机械初始位置的行程开关st8（5）处，挡片（4）触碰行程开关st8（5），一个液压手臂压1（10）和液压手臂2（11）的自动压紧胶车和放松胶车过程完成。
26.控制柜（32）内元件构成以及与卸胶机械现场布置的电气元件连接说明：控制柜（32）的箱门（14）上装有停止按钮sb1（15）、启动按钮sb2（16）、转换开关sa3 （17）、转换开关sa4 （26）；控制柜（32）的箱体（18）内部装有三相空气开关qf1 （19）、单相空气开关qf2 （30）、时间继电器kt1 （20）、时间继电器kt2 （21）、接线端子（22）、压紧中间继电器ka12 （23）、放松中间继电器ka13 （24）、交流接触器km（27）、热继电器fr（28）、24v直流稳压电源（29）；卸胶机械的生产现场有压紧电磁阀线圈yv1（7）、放松电磁阀线圈yv2（8）、行程开关st8（5）、油泵电机m（6）；通过进出线孔（25）将卸胶生产现场的压紧电磁阀线圈yv1（7）、放松电磁阀线圈yv2（8）、行程开关st8（5）、油泵电机m（6）与控制柜（32）内部的电气元件按照附图所给电路进行连接。
27.液压手臂压放胶车自动控制过程：闭合三相空气开关qf1（19）和单相空气开关qf2（30）接通电源后，按启动按钮sb2（16）使交流接触器km（27）的线圈通电，交流接触器km（27）的主触点接通油泵电机m（6）的电源从而使液压站（33）开始工作，确认将转换开关sa3 （17）调整至自动工作的3档，此时装有胶块的胶车（3）已在卸胶工位，机械手（2）从卸胶机械初始位置的行程开关st8（5）处向下运动，机械手（2）上安装的挡片（4）离开行程开关st8（5）后，行程开关st8（5）复位，行程开关st8（5）的常闭触点闭合，压紧中间继电器ka12（23）的线圈通电，压紧中间继电器ka12（23）的常开触点闭合，压紧电磁阀线圈yv1（7）通电，液压缸1（12）带动液压手臂1（10）以及液压缸2（13）带动液压手臂2（11）同时动作，液压手臂1（10）和液压手臂2（11）开始把胶车压紧，压紧中间继电器ka12（23）的线圈通电同时时间继电器kt1（20）的线圈和时间继电器kt2（21）的线圈均通电，液压手臂1（10）和液压手臂2（11）压紧6秒后，液压手臂1（10）和液压手臂2（11）压紧胶车到位，时间继电器kt2（21）的延时断开触点断开，压紧中间继电器ka12（23）的线圈断电，压紧中间继电器ka12（23）的常开触点断开使压紧电磁阀线圈yv1（7）断电，此时液压手臂1（10）和液压手臂2（11）仍保持压紧胶车状态，待机械手（2）把胶车（3）中的胶块抓起即胶块与胶车（3）分开后，此过程需要20秒时间，时间继电器kt1（20）的延时闭合触点闭合，放松中间继电器ka13（24）的线圈通电，放松电磁阀线圈yv2（8）通电，液压缸1（12）带动液压手臂1（10）以及液压缸2（13）带动液压手臂2（11）同时动作，液压手臂1（10）和液压手臂2（11）开始把胶车（3）放开，6秒后液压手臂1（10）和液压手臂2（11）完全放松胶车，机械手（2）抓着胶块向上运动直到挡片（4）触碰行程开关st8（5），时间继电器kt1（20）的线圈断电，时间继电器kt1（20）的延时闭合触点瞬间断开，放松中间继电器ka13（24）的线圈断电，放松中间继电器ka13（24）的常开触点断开，放松电磁阀线圈yv2（8）断电，此时时间继电器kt2（21）的线圈也断电，一个液压手臂1（10）和液压手臂2（11）的压紧胶车和放松胶车的动作过程自动完成。
28.进一步地，压紧中间继电器ka12（23）的线圈回路串联放松中间继电器ka13（24）的常闭触点进行互锁，放松中间继电器ka13（24）的线圈回路串联压紧中间继电器ka12（23）的常闭触点进行互锁，以免液压手臂1（10）和液压手臂2（11）的压紧胶车和放松胶车动作相互影响。