往復機的改進設計

武威

（廣東白云學院機電工程學院，廣東廣州 510450）

往復機的改進設計

武威

（廣東白云學院機電工程學院，廣東廣州 510450）

通過分析一些噴涂往復機存在的缺陷，選擇最佳方案，設計參數，利用三維建模進行結構優化，設計噴涂往復機機械手的總體結構，設計PLC控制簡圖，并進行模擬仿真，實現往復機的改進設計。

往復機；PLC；改進

0 引言

往復機是涂裝主要的表面處理設備，無論是大型產品還是小型精密產品都可以運用各種功能的往復機進行表面處理，而且還有自動除塵功能，被廣泛應用于船舶、機電、汽車、建材和文教衛生及人們日常生活所需的各種工具的生產制造。而現有大部分往復機不能合理實現噴涂工作，因此，本設計考慮改進現有往復機結構，實現優化。

1 系統設計

系統設計主要包括方案的選擇、硬件和軟件設計。

1.1 設計方案[1]

目前大多數噴涂作業的往復機機構上存在缺陷，限制著表面處理速度，如圖1（a）、（b）所示，公轉與自轉聯動型存在單一但經濟的特點，多機并聯跟隨型雖然高效，但價格比較昂貴，而自轉輸送型具有高效、經濟、多工位的優點，如圖1（c）所示，因此方案c更適合噴涂作業。

圖1 機械手機構方案圖

驅動方案有三種[2]：

方案一：利用凸輪帶動各軸移動；

方案二：利用無杠氣缸帶動，或液壓缸帶動各軸移動；

方案三：通過PLC控制伺服電機帶動各軸移動。

根據所考慮的三種方案，PLC控制電機方便靈活，因此本文驅動設計選用方案三來實現。

1.2 往復機的組成

往復機主要包括機身、機械手、輸送裝置、十字轉臺四個部分。整體結構圖如圖2所示。

圖2 往復機結構圖

1.3 往復機的工作要求

設計往復機機械手要注意各軸配合的垂直度和平行度，所以機械手基座的水平要求比較高，水平配合部分粗糙度比較小。由于往復運動頻率比較高，常常會產生頻繁的沖擊性，因此往復速度不宜過大，盡量避免大慣量電機的選擇。此設備必須擁有加工多樣性，應適合各種不同產品的處理要求，并分析設備的實際應用經濟性，可以從控制要求和結構設計中減少不必要的成本。

為了保證設備在最佳的使用狀態，延長設備的使用壽命、降底故障率、提高產能，供電要求運用單相220 V，交流50 Hz電源，供電功率≥4 kW，電壓波動≤10 V。Z軸編程時噴槍高度必須高于工件高度。輸送帶支撐重量不超過50 kg[3]。

1.4 往復機機械軸設計

1.4.1 HIWIN直線導軌的設計[4-5]

HIWIN直線導軌定位精度高，磨耗少，能長時間維持精度，適用高速運動且大幅降低機臺所需驅動馬力，可同時承受上下左右方向的負荷，組裝容易并具互換性。直線導軌的結構如圖3所示。

圖3 HIWIN直線導軌

圖4 PLC控制電路簡圖

2.4.2 傳動電機的設計[6]

根據參數設計要求，計算確定X軸、Y軸伺服電機分別選擇中慣量電機MDMA系列的1 kW電機、750 W電機；Z軸選擇小慣量電機MQMA系列的400 W電機，同時選擇傳動比為7.5的NMRV040輸入法蘭型減速器；傳送帶電機選擇GTHSZ-B-750-3-D-B電機；工作臺電機設計選擇普通30 W電機就可以實現要求。

1.5 軟件設計

1.5.1 PLC控制接線電路簡圖

PLC控制是軟件核心，電路接線尤為重要，控制驅動電機的每個接口分配如圖4所示[7-9]。1.5.2軟件流程圖設計[7]

PLC編程流程圖如圖5所示。控制有兩種方式，分為手動和自動控制。手動包括對各個軸向的控制。

圖5 流程圖

2 結論

本設計利用仿真模擬，可以達到基本要求，可以實現往復噴涂工作。通過對普通往復機工作機構的三維建模及結構優化分析為企業的工業自動化生產過程實踐提供理論設計基礎，同時也為今后進行較經濟、合理性的開發設計或工程性能優化打好基礎。

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Improvement Design of Reciprocator

WU Wei
（Electro-Mechanical School，Guangdong Baiyun University，Guangzhou510450，China）

By analyzing the defects of the spraying reciprocators，the paper chose the best option，designed parameters，and optimized the structure by 3D modeling.The overall structure of spraying reciprocator and the PLC control diagram was designed，and simulation was done.Improvement in design of reciprocator was realized.

reciprocator；PLC；improvement

TP29

：A

：1009－9492(2014)12－0222－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.12.057

武 威，女，1984年生，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，講師。研究領域：機電智能檢測與控制技術，虛擬儀器。已發表論文8篇。

(編輯：王智圣)

2014－07－11