基于單片機(jī)控制機(jī)械的壓鑄機(jī)械手優(yōu)化設(shè)計(jì)

嚴(yán)棟梁

[摘 要] 單片機(jī)控制本身屬于性價(jià)比較合理的一種控制手段，在壓鑄中對機(jī)械手的有效應(yīng)用，不僅有助于降低鑄造工人的勞動強(qiáng)度，還有助于生產(chǎn)自動化程度的提升，為壓力鑄造的平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展提供重要條件。

[關(guān) 鍵 詞] 單片機(jī)；控制機(jī)械；壓鑄機(jī)械手；優(yōu)化設(shè)計(jì)

[中圖分類號] TP241 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）20-0107-01

所謂壓力鑄造，其實(shí)就是在高速與高壓條件下對熔融合金充型，同時(shí)在高壓狀態(tài)下凝固冷卻成形的一種精密鑄造工藝，壓力鑄造期間，很多生產(chǎn)工藝均存在危險(xiǎn)，所以，選擇機(jī)械手進(jìn)行工藝操作，有助于壓鑄自動化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，使壓鑄期間自動化生產(chǎn)模式得以實(shí)現(xiàn)，能夠節(jié)約勞動力，降低意外危險(xiǎn)發(fā)生率。

一、壓鑄機(jī)械手具體控制結(jié)構(gòu)的組成分析

機(jī)械手用于壓鑄工藝主要分為控制模塊、動力模塊、執(zhí)行模塊三大環(huán)節(jié)。

（一）機(jī)械手控制模塊

控制壓鑄機(jī)械手期間，根據(jù)壓鑄機(jī)械手與行程工藝要求，將機(jī)械手操作順序設(shè)置好，該研究所提到的控制系統(tǒng)具體為選擇單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的一種機(jī)械手工藝控制，其中被廣泛應(yīng)用的控制模塊就是單片機(jī)，單片機(jī)的優(yōu)勢在于優(yōu)越的控制性能、較低的成本等，在鑄造自動化中較為適用。

（二）機(jī)械手動力模塊

機(jī)械手在壓鑄期間的動力是通過氣動、電動以及機(jī)械等方式實(shí)現(xiàn)，控制工業(yè)動力期間，電氣控制與機(jī)械手通過結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)與電機(jī)使機(jī)械手動作驅(qū)動得以實(shí)現(xiàn)。

（三）機(jī)械手執(zhí)行模塊

執(zhí)行模塊在壓鑄機(jī)械手控制期間充當(dāng)機(jī)械手的手指與手臂動作，是以控制系統(tǒng)所發(fā)出指令為主要功能的一種抓取鑄件，同時(shí)，通過行程開關(guān)引導(dǎo)鑄件至最佳位置，在壓鑄機(jī)械手手臂運(yùn)動期間，必須對其三維動作所具有的連續(xù)性加以考慮，由此通過單片機(jī)控制，可以使手臂根據(jù)壓力鑄造工藝做出相應(yīng)動作。

二、壓鑄機(jī)械手控制方案分析

壓鑄機(jī)械手控制應(yīng)該依照單片機(jī)程序控制機(jī)械手動作展開控制，綜合而言，機(jī)械手控制必須與以下圖示中的方案相滿足。將夾取指令輸入進(jìn)去，向單片機(jī)發(fā)送信號，依照編輯完成的夾取程序，由機(jī)械手發(fā)出動作，在機(jī)械手與形成開關(guān)相接觸后，會暫停機(jī)械手動作，根據(jù)所剩工藝步驟，由機(jī)械手將必要動作完成，使壓鑄自動操作得以實(shí)現(xiàn)。

三、壓鑄機(jī)械手液壓系統(tǒng)

由升降油缸有效控制機(jī)械手手臂升降，由轉(zhuǎn)油缸對手臂回轉(zhuǎn)進(jìn)行有效控制，由傾倒油缸對機(jī)械手所抓取金屬液傾倒進(jìn)行有效控制，以下為具體分析：

（一）升降壓鑄機(jī)械手手臂

若電磁閥1處于通電狀態(tài)，液壓油向油缸左側(cè)進(jìn)入，降低機(jī)械手手臂；若電磁閥2處于通電狀態(tài)，液壓油向油缸右側(cè)進(jìn)入，提升機(jī)械手手臂，采用電磁閥2與電磁閥1通電與失電、提升與降低機(jī)械手的動作加以有效控制。

（二）回轉(zhuǎn)機(jī)械手手臂

若電磁閥3處于通電狀態(tài)，液壓油向油缸左側(cè)進(jìn)入，順時(shí)針回轉(zhuǎn)機(jī)械手手臂；如果電磁閥4處于通電狀態(tài)，液壓油向油缸的右側(cè)進(jìn)入，逆時(shí)針回轉(zhuǎn)機(jī)械手手臂，采用電磁閥4與電磁閥3通電與失電、逆時(shí)針與順時(shí)針回轉(zhuǎn)機(jī)械手手臂的方式實(shí)現(xiàn)動作的有效控制。

（三）傾倒機(jī)械手

在順時(shí)針回轉(zhuǎn)機(jī)械手手臂過程中，電磁閥5處于通電狀態(tài)，這種情況下采用接卸結(jié)構(gòu)使傾倒動作得以完成；如果逆時(shí)針回轉(zhuǎn)機(jī)械手手臂，電磁閥5處于失電狀態(tài)，那么完成傾倒動作，根據(jù)機(jī)械手手臂做出逆時(shí)針回轉(zhuǎn)的動作。

四、單片機(jī)控制系統(tǒng)與控制流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

依照壓鑄機(jī)械手工藝要求，控制機(jī)械手一般會選擇自動、手動兩種方法完成，選擇51單片機(jī)，采用實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制邏輯的方式實(shí)現(xiàn)控制，同時(shí)為確保輸出與輸入接口本身所具有的帶載功能，必須對驅(qū)動電路進(jìn)行有效配置，在該研究中選擇三極管放大驅(qū)動電路的方式實(shí)現(xiàn)，由此根據(jù)邏輯變化能夠使電磁閥失電與得電控制實(shí)現(xiàn)。

五、總結(jié)

總之，單片機(jī)控制本身屬于性價(jià)比較合理的一種控制手段，壓鑄機(jī)械手實(shí)際控制期間，因?yàn)闄C(jī)械手動作較為簡單，無需多余輸入與輸出，所以，選擇單片機(jī)控制優(yōu)勢比較大。該研究基于機(jī)械手控制，對壓鑄期間機(jī)械生產(chǎn)工藝中單片機(jī)控制進(jìn)行簡單介紹，系統(tǒng)性認(rèn)識基本動作，在壓鑄中對機(jī)械手進(jìn)行有效應(yīng)用，不僅有助于降低鑄造工人勞動強(qiáng)度，還有助于生產(chǎn)自動化程度的提升，為壓力鑄造的平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展提供重要條件。

參考文獻(xiàn)：

劉祚時(shí)，高威，吳翠琴，等.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的350t壓鑄機(jī)取件機(jī)械手的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].鑄造技術(shù)，2014（2）：397-399.