1 引言

　　傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)過(guò)程存在著一些問(wèn)題和缺點(diǎn)。表現(xiàn)在沖壓加工時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)兩種公害，而且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。這些問(wèn)題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來(lái)的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題正逐步得到解決。下面介紹～種應(yīng)用于沖壓生產(chǎn)過(guò)程的基于PLC的自動(dòng)續(xù)料專(zhuān)用設(shè)備，該設(shè)備是一種用于旋轉(zhuǎn)式密封圈骨架沖壓成型過(guò)程中多個(gè)工位間的傳送搬運(yùn)機(jī)械手。與傳統(tǒng)的人工續(xù)料相比，該沖壓過(guò)程中采用工業(yè)機(jī)器人(機(jī)械手)代替工人操作，構(gòu)成沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并且極大的降低Jr生產(chǎn)過(guò)程的事故率。

2 該沖壓件的生產(chǎn)工藝分析

　　設(shè)計(jì)某種沖壓件的自動(dòng)續(xù)料專(zhuān)用設(shè)備，首先需要了解沖壓件的生產(chǎn)加工過(guò)程。該沖壓件從毛坯料到產(chǎn)品共需要j次沖壓加工，依次為拉伸—>反拉伸—'沖孔。該設(shè)計(jì)采用多—亡位同時(shí)沖壓方式，即把多道工序的模具放置在同一套模座上，利用沖床的的一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)使安裝在模座上的拉伸、反拉、沖孔三副模具同時(shí)工作，沖床動(dòng)作完成且沖頭同到最高位后，自動(dòng)續(xù)料機(jī)械手開(kāi)始動(dòng)作實(shí)現(xiàn)工件在三個(gè)工位間的傳送。

3 機(jī)械手動(dòng)作的規(guī)劃

　　機(jī)械手設(shè)備由三部分組成，分別為進(jìn)料部分、自動(dòng)續(xù)料部分和收料部分。進(jìn)料部分作用是將毛坯料由料橢推入上料工位；自動(dòng)續(xù)料部分是該設(shè)備的主要機(jī)構(gòu)，通過(guò)該部分實(shí)現(xiàn)了工件依次在不同的沖壓工位上加工；收料部分的作用是將加工好的T件通過(guò)滑道收集到指定的位置，同時(shí)在牛產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料也通過(guò)其他滑道收集。各部分動(dòng)作都在PLC的控制下有序進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)從毛坯料到產(chǎn)品的加工過(guò)程。

　　自動(dòng)續(xù)料機(jī)械手在工作過(guò)程中需要將工件依次放置到相應(yīng)的沖壓加工工位上，實(shí)現(xiàn)工件在不同工位卜傳遞需要的循環(huán)動(dòng)作如圖1所示，該工作過(guò)程中機(jī)械手需具備升降、旋轉(zhuǎn)、手爪開(kāi)合三個(gè)自由度。

4 自動(dòng)續(xù)料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　該機(jī)械手結(jié)構(gòu)上共包括四部分：分別為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上升下降機(jī)構(gòu)、機(jī)械手爪機(jī)構(gòu)和電磁吸盤(pán)機(jī)構(gòu)四個(gè)部分。

　　(1)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)齒輪、軸承座、回轉(zhuǎn)空心主軸和回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)等；當(dāng)伺服電機(jī)工作時(shí)通過(guò)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)空心主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

　　(2)上升下降機(jī)構(gòu)包括滑動(dòng)軸和升降氣缸，滑動(dòng)軸安裝在回轉(zhuǎn)空心主軸中間，即可以隨回轉(zhuǎn)空心主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也町相對(duì)其上下滑動(dòng)。升降氣缸固定于底板之上，氣缸活塞桿與滑動(dòng)軸底端連接。

　　(3)機(jī)械手爪機(jī)構(gòu)包括連桿、滑塊、手爪和手爪氣缸；氣缸固定在回轉(zhuǎn)盤(pán)上面，氣缸活塞桿與滑塊連接，氣缸活塞的伸縮可推動(dòng)滑塊滑動(dòng)；連桿一端與滑塊連接，另一端與手爪連接；當(dāng)滑塊滑動(dòng)時(shí)手爪實(shí)現(xiàn)開(kāi)合動(dòng)作。

　　(4)電磁吸盤(pán)機(jī)構(gòu)包括支撐臂、定位銷(xiāo)、電磁吸盤(pán)；上料臂通過(guò)軸承與滑動(dòng)軸上部相連接；氣缸銷(xiāo)安裝在回轉(zhuǎn)盤(pán)底部；電磁吸盤(pán)固定在上料臂上。當(dāng)電磁吸盤(pán)動(dòng)作時(shí)定位銷(xiāo)伸出，這樣支撐臂即可和網(wǎng)轉(zhuǎn)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)定位銷(xiāo)縮回時(shí)支撐臂可繞軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，最終停到零點(diǎn)位置。

5 機(jī)械手的電氣控制分析

　　該自動(dòng)續(xù)料機(jī)械手的各動(dòng)作由PLC的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)備正常工作時(shí)通過(guò)各傳感器采集實(shí)時(shí)信號(hào)傳送到PLC中進(jìn)行處理后確定機(jī)械手下一步的動(dòng)作。該設(shè)計(jì)中PLC采用三菱公司FX2系列的產(chǎn)品。下面根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作圖對(duì)各動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行分析。

　　(1)首先接通電源并打開(kāi)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)SSO后，振動(dòng)料箱通電開(kāi)始動(dòng)作，毛坯料在振動(dòng)的作用下滑入料筒，當(dāng)滑人的坯料堆積到一定高度時(shí)，固定在料筒上部的接近開(kāi)關(guān)產(chǎn)生信號(hào)使中間繼電器動(dòng)作切開(kāi)震動(dòng)料箱的電源。

　　(2)當(dāng)雙手啟動(dòng)SBI按下后，設(shè)備開(kāi)始正常運(yùn)行。首先機(jī)械手爪電磁閥YVI動(dòng)作使各手爪夾緊工件、電磁吸盤(pán)YAI上電、定位氣缸電磁閥YV2動(dòng)作。當(dāng)上述氣缸動(dòng)作到位后電磁開(kāi)關(guān)SQ I、SQ3有信號(hào)，則升降氣缸電磁閥YV3動(dòng)作。當(dāng)升降缸升到上位后電磁開(kāi)關(guān)SQ5有信號(hào)，此時(shí)進(jìn)料氣缸電磁閥YV5動(dòng)作，同時(shí)PLC輸出端的中間繼電器KAI動(dòng)作，伺服電機(jī)接收到信號(hào)開(kāi)始動(dòng)作。當(dāng)伺服電機(jī)到達(dá)右位時(shí)升降氣缸電磁閥YV4動(dòng)作，升降缸開(kāi)始下降。

　　(3)當(dāng)升降缸下佗電磁開(kāi)關(guān)SQ6有信號(hào)后，PLC的輸出端YA1、YV1、YV2斷電，此時(shí)手爪張開(kāi)、電磁吸盤(pán)斷電、定位銷(xiāo)縮回。這時(shí)各工件放置到相應(yīng)工位，此時(shí)PLC輸出端驅(qū)動(dòng)中間繼電器KAO動(dòng)作啟動(dòng)沖床動(dòng)作。當(dāng)沖床回到最高位時(shí)SQ7有信號(hào)，此時(shí)YV3動(dòng)作升降缸再次上升，滑動(dòng)軸升到最高位時(shí)SQ5再次有信號(hào)，此時(shí)KA2動(dòng)作伺服電機(jī)開(kāi)始左轉(zhuǎn)回到左位，電磁閥YV4再次動(dòng)作使升降缸下降回到初始位置，循環(huán)動(dòng)作。

　　(4)其中HLl為設(shè)備的上電指示燈，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)打斤時(shí)HL1上電指示燈亮。HZ為報(bào)警蜂鳴器，通過(guò)對(duì)PLC軟件的編程使它在工作中起到提示和報(bào)警的作用。按鈕SB2為緊急停止按鈕，當(dāng)設(shè)備在工作過(guò)程中遇到異常狀況時(shí)按下，使整個(gè)設(shè)備斷電。如表1所示，輸入輸出設(shè)備表。

6 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的控制方式有兩種：自動(dòng)模式和調(diào)試模式。由一個(gè)i位選擇控制，當(dāng)開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)模式時(shí)系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行方式，此時(shí)機(jī)械手設(shè)備根據(jù)各氣缸E的磁性開(kāi)關(guān)狀態(tài)及各傳感器的狀態(tài)自動(dòng)接通或斷開(kāi)向PLC輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后輸出端驅(qū)動(dòng)各負(fù)載的動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)機(jī)械手將上件在各工位中連續(xù)的搬運(yùn)動(dòng)作。當(dāng)開(kāi)關(guān)置于調(diào)試模式狀態(tài)時(shí)，通過(guò)控制面板上的按鈕向PLC的輸入端輸入信號(hào)，經(jīng)PLC處理后輸出位做相應(yīng)動(dòng)作。調(diào)試模式狀態(tài)下操作人員可將機(jī)械手的各個(gè)動(dòng)作分解，從而調(diào)試設(shè)備或排除故障。

　　應(yīng)用PLC控制工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，編程簡(jiǎn)單且調(diào)試方便，系統(tǒng)的程序流程如圖4所示，根據(jù)工藝動(dòng)作分析及系統(tǒng)程序流程可繪制出相應(yīng)的梯形圖，然后編制出相應(yīng)的程序。

7 結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)踐證明，基于PLC的控制系統(tǒng)的快速性及可靠性使整個(gè)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修方便，功能更強(qiáng)，運(yùn)行更可靠。采用該控制系統(tǒng)為核心的旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)續(xù)料機(jī)械手設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，極大的提高了生產(chǎn)率，現(xiàn)在每天的產(chǎn)量相當(dāng)于六名技術(shù)工人一天的工作量，同時(shí)該沖壓生產(chǎn)過(guò)程的續(xù)料過(guò)程是通過(guò)機(jī)械手自動(dòng)完成的，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性大大提高了，極大的減少了工傷事故的發(fā)生。但同時(shí)也存在一些問(wèn)題，如機(jī)械手對(duì)于工件的抓取有一定的失誤率，而且該設(shè)備的制造精度要求較高。