基于PLC控制的自動(dòng)插件機(jī)的研制

俞立峰 王啟超

摘 要：針對(duì)浙江省磁棒線圈企業(yè)生產(chǎn)方式以勞動(dòng)密集型為主，生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工效率低，次品率高，環(huán)保安全不過關(guān)等問題，設(shè)計(jì)了一種基于PLC控制的自動(dòng)插件機(jī)，其機(jī)械部分采用了組裝方便的框架結(jié)構(gòu)和多類型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；自動(dòng)控制部分采用PLC技術(shù)、觸摸屏技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。實(shí)踐證明，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，且工作效率高。

關(guān)鍵詞：PLC； 設(shè)備；機(jī)械設(shè)計(jì)；電氣控制

本文提出采用組裝方便的框架結(jié)構(gòu)和多類型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和全過程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)磁棒插調(diào)的自動(dòng)化的功能，有效減少低素質(zhì)勞動(dòng)用工量，節(jié)約勞動(dòng)力成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提升產(chǎn)品優(yōu)良品質(zhì)率，確保安全環(huán)保生產(chǎn)。

1 工藝革新方案

原有磁棒插入磁棒套筒的工藝為手工操作，套筒內(nèi)徑尺寸略大于磁棒外徑，手動(dòng)方式將磁棒粘上膠水后插入套筒，并在LCR阻抗分析儀的測(cè)量下，調(diào)解磁棒的插入深度，故費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，又不環(huán)保。

現(xiàn)采用磁棒插調(diào)機(jī)加工的方式是，套筒內(nèi)徑略小于磁棒外徑，屬于過盈配合，具體流程是，將套筒和磁棒放入支撐板的零件插座內(nèi)，當(dāng)放有套筒和磁棒放入支撐板的零件插座被運(yùn)輸?shù)綁簵U下方，然后壓桿推壓磁棒，使磁棒在外力的作用下，推擠套筒，達(dá)到緊密配合的效果，通過壓桿低端上安裝的檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)測(cè)量線圈頻率的變化，當(dāng)擠壓深度到達(dá)預(yù)設(shè)頻率時(shí)，停止擠壓，然后反轉(zhuǎn)提升壓桿。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩大部分組成。機(jī)械部分重點(diǎn)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)機(jī)架和多類型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。電氣控制部分重點(diǎn)完成氣路的設(shè)計(jì)、智能PLC控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)、觸摸屏人機(jī)交互程序及相應(yīng)界面的設(shè)計(jì)。

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

原有磁棒插入磁棒套筒的工藝為手工操作，套筒內(nèi)徑尺寸略大于磁棒外徑，手動(dòng)方式將磁棒粘上膠水后插入套筒，并在LCR阻抗分析儀的測(cè)量下，調(diào)解磁棒的插入深度，故費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，又不環(huán)保。現(xiàn)采用磁棒插調(diào)機(jī)加工的方式是，套筒內(nèi)徑略小于磁棒外徑，屬于過盈配合，具體流程是，將套筒和磁棒放入支撐板的零件插座內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)通過帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)，拖動(dòng)支撐板轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)放有套筒和磁棒放入支撐板的零件插座被運(yùn)輸?shù)綁簵U下方時(shí)，步進(jìn)電機(jī)10暫停輸出，壓桿在步進(jìn)電機(jī)10的帶動(dòng)下推壓磁棒，使磁棒在外力的作用下，推擠套筒，達(dá)到緊密配合的效果，通過壓桿低端上安裝的檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)測(cè)量線圈頻率的變化，當(dāng)擠壓深度到達(dá)預(yù)設(shè)頻率時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，然后反轉(zhuǎn)提升壓桿，同時(shí)，支撐板在步進(jìn)電機(jī)4的帶動(dòng)下前移。自動(dòng)插件機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示：

4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 氣動(dòng)控制設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的上料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)均采用氣動(dòng)的控制方式，其氣路控制原理圖如圖2所示。

1號(hào)氣動(dòng)機(jī)械手0號(hào)氣缸進(jìn)氣，完成取料，然后1號(hào)氣缸進(jìn)氣，機(jī)械手帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，到指定位置后0號(hào)氣缸放氣工件落入零件插座，然后利用2號(hào)氣缸推桿的撞擊力來推緊工件，保證工件到位。步進(jìn)電機(jī)通過帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)拖動(dòng)支撐板前移，當(dāng)零件加工完成后，2號(hào)氣動(dòng)機(jī)械手3號(hào)氣缸進(jìn)氣，完成取料，然后4號(hào)氣缸進(jìn)氣，機(jī)械手帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，到指定位置后3號(hào)氣缸放氣工件下料完成。

4.2 軟件界面設(shè)計(jì)

采用國(guó)產(chǎn)的MCGS軟件開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、報(bào)警、數(shù)據(jù)歸檔、報(bào)表、用戶管理等功能。觸摸屏上的軟件按鈕代替了傳統(tǒng)的機(jī)械按鈕，同時(shí)可通過觸摸屏直接設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。主畫面如圖3所示。

5 結(jié)論

經(jīng)過調(diào)試，本設(shè)備加工效率為3000個(gè)/小時(shí)，是純手工操作速度的5倍，綜合良品率達(dá)到了97%，功能穩(wěn)定可靠，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。磁棒線圈自動(dòng)插件機(jī)在設(shè)計(jì)上優(yōu)點(diǎn)明顯，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、高效，電氣控制部分自動(dòng)化程度高，設(shè)備操作方便，穩(wěn)定性好。通過加工設(shè)備的創(chuàng)新來改變零件的加工工藝，提供生產(chǎn)效益的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了安全環(huán)保生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王建華主編.電氣工程師手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2007

[2]蔡曉霞，朱丹，董紅平.PLC技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目化教程.電子科技大學(xué)出版社，2014