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      鋼桶危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)

      2023年05月18日 09:45:41人氣:308來源:上海卷柔新技術(shù)有限責(zé)任公司

      鋼桶危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)


         跌落試驗(yàn)機(jī)是一種驗(yàn)證產(chǎn)品耐受沖擊跌落性能的設(shè)備,目前該種試驗(yàn)機(jī)的工作模式可分成兩大類;托架式和懸吊式。但由于試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)限制和試樣的形狀、大小及懸吊時(shí)的狀態(tài)各異,導(dǎo)致對試樣的重量具有一定的局限性,對跌落高度的測量既不便還可能存在安全隱患。該項(xiàng)研究引入了可編程序控制器、計(jì)算機(jī)、力傳感器和位移傳感器測量技術(shù),通過試件重量在提升(下降)與砧面分離(接觸)過程中重量和位移的實(shí)時(shí)測試數(shù)據(jù),經(jīng)軟件分析系統(tǒng)智能判斷跌落高度的起始點(diǎn),精確實(shí)現(xiàn)跌落高度的識別和定位。解決了以往跌落試驗(yàn)機(jī)用于各種運(yùn)輸包裝件(如:集裝袋類、桶類和箱類等)跌落高度測量和跌落高度置位問題。


      關(guān)鍵詞:  大型危險(xiǎn)品包裝件   跌落試驗(yàn)機(jī)  PLC  觸摸屏








      介紹






      跌落試驗(yàn)是使用普遍的一項(xiàng)驗(yàn)證包裝在流通過程中耐沖擊性能的重要測試手段,而跌落試驗(yàn)機(jī)的性能和方式?jīng)Q定了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和方便性,目前,300公斤以下的跌落試驗(yàn)設(shè)備已有專用的、定型的產(chǎn)品設(shè)備。但是,測試大重量(300公斤以上)的危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)設(shè)備還是空白。另外,現(xiàn)有的用于300公斤以上的跌落試驗(yàn)只有懸掛試驗(yàn)樣品的釋放裝置,沒有完整的設(shè)備,而且使用過程中對于跌落高度的需人工測量,操作不方便,并且存在不安全因素。






      利用目前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和測控技術(shù),研制的大型危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸包裝跌落試驗(yàn)機(jī)已完成對包裝試驗(yàn)樣品重量在100Kg至2噸的運(yùn)輸包裝件的吊掛/跌落,并實(shí)驗(yàn)跌落高度的自動測量和跌落高度的自動置位,避免了測量跌落高度時(shí)對人體可能造成的意外傷害;試驗(yàn)方式的多樣化,也是這次試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之一。本設(shè)計(jì)不僅滿足了我國國內(nèi)和出口危險(xiǎn)貨物包裝檢測的需求,更是大型危險(xiǎn)貨物包裝件跌落測試設(shè)備的產(chǎn)品空白。



      圖片

      1、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)




      大型危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)的主體部分就是提升框架結(jié)構(gòu),該部分是跌落試驗(yàn)機(jī)安全、穩(wěn)定、精確運(yùn)行的必要保證。主體框架采用龍門式結(jié)構(gòu),釋放裝置安裝在活動橫梁上,由兩部伺服控制電機(jī)提供動力,控制、提升活動橫梁,兩側(cè)安裝滑動式導(dǎo)向裝置使提升裝置平穩(wěn)運(yùn)行,從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面保證跌落試驗(yàn)機(jī)的安全性、平穩(wěn)性和控制的精確性。




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      大型危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)的支撐立柱和固定橫梁均采用工字鋼為原料,保證設(shè)備整體的安全性與穩(wěn)定性。支撐立柱和固定橫梁用螺栓連接,方便設(shè)備加工完成后的運(yùn)輸和安裝??紤]大重量試件需要有一定的寬度和高度要求,特試驗(yàn)機(jī)凈跨度≥3米,固定橫梁與砧面的距離≥3.8米。






      ●滑動式導(dǎo)向裝置由導(dǎo)軌和滑塊組成,導(dǎo)軌固定于工字鋼支撐柱內(nèi)側(cè),滑塊與活動橫梁連接,保證活動橫梁平穩(wěn)運(yùn)行。






      ●活動橫梁設(shè)計(jì)為知形槽狀結(jié)構(gòu)(如圖3所示),測控部分安裝于槽狀橫梁中。這是因?yàn)樗欧姍C(jī)、伺服控制器、釋放裝置等連線較多的測量及控制組件都在活動橫梁上,將包括PLC在內(nèi)的測量控制部分安裝于活動橫梁的凹槽內(nèi)可減少外部連線,使結(jié)構(gòu)更加緊湊。




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      2)釋放裝置






      大型危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)能否正確、準(zhǔn)確的完成跌落試驗(yàn),釋放裝置是最為關(guān)鍵的部分。(如圖4所示)。




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      釋放裝置主要由外殼、吊鉤、鎖定桿、電動銷、傳感器等部分組成。釋放時(shí)旋轉(zhuǎn)電動銷,鎖定桿解鎖,吊鉤旋轉(zhuǎn)釋放。需吊裝試件時(shí),將試件吊環(huán)套于吊鉤上,用手托起吊鉤推到位后,鎖定裝置自動鎖定。通過傳感器測量電動銷和鎖定桿位置,測控系統(tǒng)自動完成釋放、鎖定和復(fù)位動作。






      2、PLC控制系統(tǒng)






      大型危險(xiǎn)貨物跌落試驗(yàn)機(jī)主要是控制活動橫梁的運(yùn)動,帶動試件在垂直方向的移動。伺服控制器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動活動橫梁的整體運(yùn)動。而在試驗(yàn)中的稱重傳感器和光纖傳感器分別是零點(diǎn)置位和釋放裝置鎖定的重要部分。整個(gè)測控系統(tǒng)的示意圖如下:




      圖片




      2.1 軟件設(shè)計(jì)






      整個(gè)設(shè)備的軟件控制主要是采用邏輯控制器,伺服控制器,傳感器和觸摸屏共同完成。通過觸摸屏發(fā)送操作指令,邏輯控制器控制伺服電機(jī)和伺服控制器,并配合傳感器來實(shí)現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)的完成。整個(gè)跌落試驗(yàn)機(jī)的控制是個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。




      圖片




      控制系統(tǒng)的主要控制對象是待測物體,對待測物的高度和重量進(jìn)行控制,系統(tǒng)的被控對象為電機(jī)的速度和正反轉(zhuǎn),執(zhí)行機(jī)構(gòu)為伺服控制器,所有控制相對比較復(fù)雜。






      在整個(gè)程序設(shè)計(jì)中充分利用PLC編程時(shí)允許使用子程序的便利,采用結(jié)構(gòu)化的編程思想,將不同的提升方式,待測物體的校零,釋放鉤的控制,手自動的切換等分別編制子程序。整個(gè)循環(huán)就是一個(gè)動作的序列,只要依次執(zhí)行每個(gè)動作就可以完成自動所需要的動作。具體每個(gè)操作動作則靠調(diào)用相應(yīng)的子程序完成,避免程序機(jī)械重復(fù)的問題。主程序框圖如下圖所示:




      圖片




      從圖中可以看到此項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一下的子程序,見如下(表一)




      子程序

      程序?qū)崿F(xiàn)功能            

      初始化
      手動切換
      方式一
      方式二
      釋放

      參數(shù)初始化工作,包括高度和重量初始化,手自動狀態(tài)初始化。
      在手動狀態(tài)下的幾種操作控制的切換,其中包括:上升、下降、校零、回零等狀態(tài)。
      在自動狀態(tài)下,試件從減重的角度來判斷零點(diǎn),并自動上升到預(yù)置的高度。
      在自動狀態(tài)下,試件從增重的角度來判斷零點(diǎn),并自動上升到預(yù)置的高度。
      鎖定桿自動脫落,吊鉤釋放重物。




      2.2 試驗(yàn)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)






      大型危險(xiǎn)貨物跌落試驗(yàn)機(jī)的研制在總結(jié)了以往試驗(yàn)機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也增加了一些新的控制和技術(shù),主要不同是:






      ●試驗(yàn)高度的自動測定






      以往此種跌落方式跌落試驗(yàn)的試驗(yàn)高度由人工測量。對于桶狀容器的角跌落試驗(yàn)和焊接跌落試驗(yàn)時(shí),需事先測量高度并擺好跌落的狀態(tài),試驗(yàn)時(shí)跌落既不方便,又不安全。該項(xiàng)目研制的大型危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)既可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)高度的自動識別與預(yù)置,又解決了跌落狀態(tài)的預(yù)置問題。






      ●釋放裝置






      以往的跌落試驗(yàn)裝置主要是采用托板支承試件,如旋翼式、翻板式等跌落試驗(yàn)機(jī)。 此種類型的中東為什么不適用于300Kg以上的試驗(yàn)樣品的跌落試驗(yàn),對試驗(yàn)樣品的重量有一定局限性。大型危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)采用懸吊式鉤型釋放裝置,解決了大型、較重試驗(yàn)樣品的跌落試驗(yàn)問題。利用光傳感器控制和電機(jī)驅(qū)動釋放,實(shí)現(xiàn)了對試驗(yàn)樣品的自動鎖定和在操作人員的指令下自動釋放的功能。






      ●測量精確性






      以往的跌落試驗(yàn)設(shè)備只適用于試件重量一般在300Kg以內(nèi),不適用于一些大型的危險(xiǎn)貨物試驗(yàn)。大型危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)采用門型框架結(jié)構(gòu),兩端分別使用伺服電機(jī)驅(qū)動,在螺旋絲杠和導(dǎo)軌的作用下,保證活動橫梁水平運(yùn)動。試驗(yàn)重量達(dá)到2噸以上,試驗(yàn)機(jī)中的力傳感器、導(dǎo)軌和絲杠確保了試驗(yàn)中高度測量精確性。






      ●先進(jìn)的控制系統(tǒng)






      該包裝跌落試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)采用可編程序控制器和平板式電腦。將工業(yè)控制初次引入到該試驗(yàn)機(jī)中,通過傳感器和PLC的智能控制,實(shí)現(xiàn)了試件提升過程的自動判斷零位及自動提升到預(yù)置高度。采用平板式電腦提高了試驗(yàn)機(jī)的可靠操作性和實(shí)用性。




      3、觸摸屏監(jiān)視軟件的開發(fā)




      3.1 總體設(shè)計(jì)






      該控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用昆侖縱橫的15?觸摸屏將用于現(xiàn)場控制的PLC控制系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接起來。其次,從變量定義和I/O設(shè)備的管理入手,利用組態(tài)軟件多樣化的繪圖工具,強(qiáng)大的腳步語言處理能力和豐富的命令語言函數(shù)開發(fā)出生動,友好的主監(jiān)控界面,以及含蓋報(bào)警系統(tǒng),參數(shù)設(shè)置,運(yùn)行控制等功能齊全的子監(jiān)控界面。






      經(jīng)過開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)現(xiàn)場執(zhí)行結(jié)構(gòu)的操作模擬和監(jiān)控,實(shí)時(shí)報(bào)警的查詢和處理等功能。其中針對操作中的釋放功能采用了多次提示確認(rèn)的方式,以防非操作者的錯(cuò)誤操作,以保證安全,監(jiān)控軟件的總體設(shè)計(jì)框圖如所示:






      3.2 試驗(yàn)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)






      作為整個(gè)監(jiān)控軟件的主要部分,運(yùn)行界面的設(shè)計(jì)形象地反映了整個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)的過程,并且可以根據(jù)操作人員的動作,實(shí)時(shí)反應(yīng)出各個(gè)狀態(tài)和參數(shù)值。操作人員不僅可以在手動和自動中相互切換,并可以根據(jù)試驗(yàn)的要求選擇試驗(yàn)的操作模式。在試驗(yàn)中,可以方便的預(yù)置試驗(yàn)的提升高度,針對可能造成操作危險(xiǎn)的軟件操作,監(jiān)控界面采用多次確認(rèn)的方式來提高了試驗(yàn)的安全性。運(yùn)行界面如圖所示:






      3.3 參數(shù)設(shè)置和報(bào)警界面設(shè)計(jì)






      為了方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動化,提高試驗(yàn)機(jī)的使用范圍,在監(jiān)控界面特增加了參數(shù)的設(shè)置,通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速改變試件上升和下降的速度,對于不同的試件通過改變系數(shù)的設(shè)置,擴(kuò)大了試驗(yàn)機(jī)的使用對象,節(jié)省了資金,提高了試驗(yàn)的精度。

      同時(shí),按照設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求,試驗(yàn)機(jī)上升的最高高度是3.8米,最大 載重量是2.5噸,硬件的故障等問題,在試驗(yàn)中超過了上述的指標(biāo),要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠做出及時(shí)、有效的報(bào)警。鑒于此在開發(fā)報(bào)警系統(tǒng)時(shí),該設(shè)計(jì)首先建立了系統(tǒng)的報(bào)警注釋,在操作界面中可以及時(shí)、準(zhǔn)確的獲得報(bào)警的詳細(xì)信息。從而幫助操作人員更好的解決問題。












      結(jié)果與討論




      大型危險(xiǎn)貨物包裝跌落試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì),將工業(yè)控制技術(shù)引進(jìn)到了包裝行業(yè),不僅改善了以往試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確性和便利性,而是在很大程度上對包裝行業(yè)的測試有了更高的改進(jìn)。

      上海卷柔儀器設(shè)備有限公司是一家高科技合資企業(yè),生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機(jī)、冷熱沖擊機(jī)、振動試驗(yàn)機(jī)、機(jī)械沖擊機(jī)、跌落試驗(yàn)機(jī)的環(huán)境試驗(yàn)儀器的公司,研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。經(jīng)驗(yàn)豐富,并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持。

      自公司成立以來,多次服務(wù)于國內(nèi)外大學(xué)和研究所等檢測機(jī)構(gòu),如清華大學(xué)、蘇州大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、法國申美檢測、中科院物理所、中科院,SGS等**單位提供實(shí)施室方案和設(shè)備及其相關(guān)服務(wù)。努力開發(fā)半導(dǎo)體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)品所需的測試設(shè)備裝置。公司擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售後隊(duì)伍,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù),每一個(gè)環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn)。


      • 為適應(yīng)市場快速變化及客戶多樣化的要求,上海卷柔儀器設(shè)備有限公司研發(fā)了性能與可靠性**JianHuTest產(chǎn)品系列.從精密零件到電腦資訊系統(tǒng)及有線無線通訊產(chǎn)業(yè),均可提供高品質(zhì)的設(shè)備與完善的售后服務(wù)。



      •  上海卷柔榮獲企業(yè),表明上海卷柔在技術(shù)、科技成果轉(zhuǎn)化、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)等方面得到了國家的高度認(rèn)可。卷柔一直秉承"服務(wù)以人為本"的宗旨,為廣大客戶提供精良的設(shè)備及優(yōu)質(zhì)的服務(wù),提供的送貨上門、安裝調(diào)試、一年的設(shè)備保養(yǎng)、終身維修,技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。始終如一的以"努力、合作、飛躍"的精神自我完善、不斷發(fā)展、讓客戶與公司實(shí)現(xiàn)雙贏局面。

      • 卷柔是集設(shè)計(jì)、銷售、研發(fā)、維修服務(wù)等為一體的綜合集團(tuán)公司,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù),每一個(gè)環(huán)節(jié)之間,都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn),提供的環(huán)境設(shè)備。公司創(chuàng)始人從事儀器設(shè)備行業(yè)20余年,經(jīng)驗(yàn)豐富、資歷雄厚,帶領(lǐng)卷柔公司全體同仁攜手共建輝煌明天。公司成立以來,積極投入電子電工,航空,航天,生物科技,各大院校,及科研單位等行業(yè)所需的產(chǎn)品測試設(shè)備裝置。


      • 卷柔擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售后服務(wù)隊(duì)伍,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù),每一個(gè)環(huán)節(jié)都以客戶的觀點(diǎn)與需求作為思考的出發(fā)點(diǎn),目前擁有博士學(xué)位2人,碩士5人,參與環(huán)境試驗(yàn)箱國家標(biāo)準(zhǔn)起草和發(fā)行。企業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)里通過ISO9001。是中國儀器儀表學(xué)會會員和理事單位。曾榮獲CCTV《中國儀器儀表20強(qiáng)品牌》殊榮,2010年入駐上海世博會民企館。卷柔自創(chuàng)辦以來,參與3項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)起草與制定,獲得40+件原創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)、軟著、集成電路),6次獲得上??萍夹椭行∑髽I(yè)稱號,合作過3200+家合作客戶(其中世界500強(qiáng)高校600家)。


      • 卷柔儀器今后必將牢記為客戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)的宗旨,不忘為行業(yè)貢獻(xiàn)前沿科學(xué)和技術(shù)的初心,再接再厲,砥礪前行!

      • 【卷柔儀器簡介:成立2005年,是一家研發(fā),生產(chǎn),銷售及售后齊全的綜合性設(shè)備生產(chǎn)單位,多次評為科技型中小企業(yè),,客戶遍布高分子,汽車,半導(dǎo)體,塑膠,五金,科研院校,第三方檢測等】

      •   【公司總部】




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