莊廣焰 鄧志勇 耿 茜

摘要:文章對光盤生產(chǎn)線中的一個傳輸單元——緩存機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。通過對機械手動作設(shè)計使本緩存機構(gòu)動作簡單、高速、安全且穩(wěn)定,通過PLC優(yōu)化控制來減少傳感器和輸入模塊的數(shù)量,通過機械設(shè)計和PLC自控化控制相結(jié)合,優(yōu)化了緩存機構(gòu)性能的同時,節(jié)約了成本。

關(guān)鍵詞:緩存機構(gòu);PLC;機械設(shè)計;自動化控制;光盤生產(chǎn)線

中圖分類號:TP271文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0063-02

一、概述

光盤作為光盤生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)線設(shè)備投入成本等因素成為各光盤生產(chǎn)商關(guān)心的首要問題,目前東莞宏威數(shù)一種傳統(tǒng)的存儲介質(zhì),具有攜帶方便、價格便宜等優(yōu)勢,隨著生產(chǎn)光盤的工藝水平的提高,目前藍光光盤的存儲量可以達到50G以上,隨著新一代高性能光驅(qū)的普及以及高清晰,光盤行業(yè)將迎來新的機遇和挑戰(zhàn)。

隨著光盤行業(yè)的發(fā)展,數(shù)碼機械有限公司的光盤生產(chǎn)節(jié)拍為每1秒一片光盤,這樣快的生產(chǎn)節(jié)拍除了需要解決各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工藝之外,高速穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)也至關(guān)重要。本文主要介紹一種通過機械設(shè)計和PLC控制相結(jié)合,獲得高速穩(wěn)定傳輸?shù)脑O(shè)計方案。

二、整體設(shè)計方案

(一)設(shè)計思路

光盤生產(chǎn)線的注塑機的啟動時間長且運行比較穩(wěn)定,在生產(chǎn)過程中不能停機,而在生產(chǎn)過程中會因為某段的故障需要不能連續(xù)生產(chǎn),這樣會有很多碟片囤積在光盤生產(chǎn)線上,為了解決這一問題,我們設(shè)計了若干存放囤積碟片的緩存機構(gòu),在生產(chǎn)不連續(xù)時,將上一工序的碟片存放在這些緩存機構(gòu)中,待下一故障工序正常運行時,碟片再由這些緩存機構(gòu)傳輸?shù)较乱还ば蛑欣^續(xù)生產(chǎn)。為了配合這種工藝特點,我們設(shè)計了圖1所示的緩存模型,1和2為兩個上碟盤,用來囤積碟片,5和6是出碟位,連接下一工序,碟片通過機械手7由上碟位傳輸至中間位3和4,最后旋轉(zhuǎn)到出碟位,完成由上碟盤至出碟位之間的傳輸。由此傳輸模型我們可以解決各不同工序出現(xiàn)故障時碟片的緩存。

此設(shè)計中,兩個相對較慢的生產(chǎn)節(jié)拍的傳輸裝置共用一個機械手7,我們通過對機械手的機械設(shè)計以及PLC優(yōu)化控制來簡化這一傳輸過程,節(jié)約成本,提高工作效率。

(二)機械手動作設(shè)計

針對本傳輸線的特點,我們特別設(shè)計了如圖2所示的一個雙臂機械手,機械手的兩個臂之間的角度相對固定為163°。初始狀態(tài)機械手的位置如圖2中粗實線所示,設(shè)備正常運行時,機械手7先順時針旋轉(zhuǎn),機械手的A臂旋轉(zhuǎn)到左中間位3,機械手的B臂正好旋轉(zhuǎn)至右上碟盤2上拿碟位置上,機械手下降,A臂將碟片放到左中間位3上,同時機械手的B臂拿起右上碟盤2的碟片。然后,機械手上升,再逆時針旋轉(zhuǎn),此時機械手的A臂旋轉(zhuǎn)至左上碟盤1的拿碟位置上,機械手的B臂旋轉(zhuǎn)到右中間位,機械手臂旋轉(zhuǎn)的同時左轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn),碟片由中間位3到左出碟位5,機械手下降,機械手的A臂拿起左上碟盤的碟片,機械手的B臂將碟片放到右中間位4上。然后機械臂上升,再順時針旋轉(zhuǎn),機械手的A臂旋轉(zhuǎn)到左中間位3,機械手的B臂正好旋轉(zhuǎn)至右上碟盤2上拿碟位置上,機械手旋轉(zhuǎn)的同時,右轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn),碟片由中間位4到左出碟位6。此時,機械手的A臂旋轉(zhuǎn)到左中間位3,機械手的B臂正好旋轉(zhuǎn)至右上碟盤2上拿碟位置上,而完成一個周期的循環(huán)。

在本設(shè)計的傳輸系統(tǒng)中,機械臂旋轉(zhuǎn)的角度小,節(jié)約了時間,機械臂在旋轉(zhuǎn)的過程中不接觸任何其他傳輸部件,減少了因碰撞帶來的損失。

(三)PLC優(yōu)化控制

控制方面,我們選用和泉(IDEC)FC3A的PLC,帶上1個輸入模塊和一個輸出模塊,一共有16個輸入點和16個輸出點。

輸入點在分配給運行按鈕(I0),伺服電機控制器(I7-I14),左右上碟盤碟片檢測(I1,I2),左右中間位碟片檢測(I3,I4),左右出碟位碟片檢測(I5,I6)后,只剩下3個輸入點。而機械臂的上下位檢測傳感器,左右轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器,需要6個輸入點,需要再增加一個輸入模塊(16個輸入點),因此,我們通過PLC程序的優(yōu)化控制來減少輸入點,節(jié)約控制模塊的成本。

機械手臂的上下位以及左右轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)都是用二位五通電磁閥控制,在此設(shè)計中,我們只使用機械臂的上位置檢測傳感器,左右轉(zhuǎn)盤各使用一個位置檢測傳感器,另外一個位置的檢測通過電磁閥和傳感器的狀態(tài),由PLC程序進行判斷。

輸出點則分配給報警(O0),伺服電機控制器(O6-O14),機械臂上升/下降電磁閥控制(O1),左右轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)電磁閥控制(O2,O3),左右上碟盤旋轉(zhuǎn)控制(O4,O5),還剩下4個輸出點備用。

PLC對機械臂的上下位置判斷程序運算如下:

設(shè)定上位傳感器輸入點為I15,機械臂的上下運動電磁閥控制輸出點為Q1,Q1有輸出則機械臂在下位置,Q1無輸出則機械臂在上位置(默認位置)。PLC通過對I15,Q1置位情況來判斷機械臂在上位置還是在下位置。判斷方式如下:

1.I15為1,Q1為0。這個時候機械臂在上位置。

2.I15為0,Q1為1。這個時候機械臂在下位置。

3.I15為0,Q1為0。Q1為0則電磁閥有動作使汽缸上升,I15不應(yīng)該為0,此時需要輸出報警信息。但如果是剛剛復(fù)位Q1,電磁閥動作后汽缸還沒到運動到位置。這里需要加一個延時,當I15和Q1都為0后,經(jīng)過一段時間,如果還是都為0,則輸出報警信息。

4.I15為1,Q1為1。Q1為1則電磁閥有動作使汽缸下降,I15不應(yīng)該為1,此時需要輸出報警信息。但如果是剛剛觸發(fā)Q1,電磁閥動作后汽缸還沒到運動到位置。這里需要加一個延時(延時時間可以通過測量機械臂的上下運動和左右轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時間獲得),當I15和Q1都為1后,經(jīng)過一段時間,如果還是都為1,則輸出報警信息。

三、結(jié)語

本文針對光盤生產(chǎn)線的特點,設(shè)計了一個應(yīng)用于光盤生產(chǎn)線的傳輸單元的緩存機構(gòu)。本設(shè)計利用光盤生產(chǎn)線布局,設(shè)計了機械手角度并優(yōu)化傳輸動作,實現(xiàn)了光盤在上碟盤至出碟位之間簡單、高速、安全且穩(wěn)定的傳輸;利用PLC算法減少了輸入模塊,節(jié)約了成本;通過機械設(shè)計和PLC自控化控制相結(jié)合,在實現(xiàn)滿足光盤生產(chǎn)線傳輸?shù)母咝Ь彺鏅C構(gòu)性能的同時,節(jié)約了成本,是一種被實踐證明可穩(wěn)定生產(chǎn)的設(shè)計。

作者簡介:莊廣焰(1981-),男,廣東潮州人,東莞宏威數(shù)碼機械有限公司工程師,研究方向:機械設(shè)計制造及其自動化;鄧志勇(1978-),男,東莞宏威數(shù)碼機械有限公司工程師,研究方向:機械電子工程;耿茜(1982-),女,東莞宏威數(shù)碼機械有限公司工程師,碩士,研究方向:薄膜材料。