陳佶

摘要 根據(jù)盤(pán)形齒輪的特性，為提高機(jī)床效率及自動(dòng)化加工的質(zhì)量，研制出一種機(jī)械手自動(dòng)上下料系統(tǒng)。這種嶄新的系統(tǒng)使用PLC為控制器，采用觸摸屏顯示器，可自動(dòng)在輸送線上進(jìn)行工件到磨齒機(jī)上的取放，同時(shí)還可以將已經(jīng)加工完成的工件進(jìn)行甩油處理，之后再次送入輸送線。該系統(tǒng)使用的高分辨率伺服系統(tǒng)及精準(zhǔn)的位置傳感器，保證機(jī)械手在工作過(guò)程中動(dòng)作的快速反應(yīng)與定位的精準(zhǔn)，使用該項(xiàng)系統(tǒng)，極大的減少齒輪磨床的上下料時(shí)間，提升生產(chǎn)效率與機(jī)械的自動(dòng)化水平。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械手 上下料 控制系統(tǒng)

在工業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中，齒輪作為重要的傳動(dòng)元件，擁有非常高的傳動(dòng)功率與精準(zhǔn)的傳動(dòng)比，因此得到非常廣泛的使用。汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了齒輪行業(yè)與磨齒機(jī)行業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)變速箱中的齒輪，是經(jīng)過(guò)淬硬之后再進(jìn)行磨齒工作的，這也可以看出，未來(lái)對(duì)齒輪的需求是只增不減的。在我國(guó)，大部分的齒輪加工機(jī)床是人工來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的上下料，人工上下料帶來(lái)比較高的勞動(dòng)強(qiáng)度，很差的工作環(huán)境，也不會(huì)有較高的效率。與之相比的機(jī)械手上下料裝置則有著自動(dòng)化程度高，動(dòng)作迅速，重復(fù)定位精度高與長(zhǎng)時(shí)間工作的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)自動(dòng)化機(jī)械手上下料系統(tǒng)的需要是非常緊迫的。在機(jī)械手上下料系統(tǒng)中，普遍使用PLC控制系統(tǒng)，PLC的核心部件就是微處理器，擁有較高的抗干擾與通用性高的特點(diǎn)，并能夠非常智能的與機(jī)床進(jìn)行信息的交互。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

機(jī)械手上下料系統(tǒng)的主要要求與工作目的是可以自動(dòng)的對(duì)輸送線上的工件進(jìn)行識(shí)別，取到之后置于磨齒機(jī)，還需把加工完好的工件進(jìn)行甩油處理，完成之后送回輸送線。該機(jī)械手主要由五部分部件組成，即機(jī)械手A，機(jī)械手B，防護(hù)門(mén)，甩油裝置與輸送機(jī)。系統(tǒng)的工作流程是：工件在輸送線上到達(dá)工位，輸送機(jī)裝機(jī)啟動(dòng)定位裝置對(duì)工件進(jìn)行定位，機(jī)械手B對(duì)甩油裝置中的工件與輸送線中經(jīng)定位的工件進(jìn)行上下料操作，甩油裝置到機(jī)床位置，機(jī)械手A對(duì)機(jī)床中的工件與甩油裝置的工件進(jìn)行操作，完成之后輸送線再次啟動(dòng)，加工完好的工件隨輸送線進(jìn)入下一工位，上一工位的待加工工件進(jìn)入定位位置，與此同時(shí)，機(jī)械手A回轉(zhuǎn)，防護(hù)門(mén)關(guān)閉，將機(jī)床與外部工作環(huán)境隔離，機(jī)床開(kāi)始工作，甩油器裝置移動(dòng)到輸送機(jī)進(jìn)行甩油操作。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要分硬件與軟件兩部分。其中硬件主要是對(duì)PLC控制器型號(hào)的選定，本系統(tǒng)根據(jù)需要，使用的是OMRON公司的CPIH-Y20DT-D型的PLC控制器，該型號(hào)控制器使用DC24V電源，可進(jìn)行12點(diǎn)的DC輸入與8點(diǎn)晶體管輸出，還可以搭載4軸脈沖的輸出功能，可擴(kuò)展單元也可選擇3個(gè)CPIW-40EDR，這樣可使其擁有24點(diǎn)的DC輸入與16點(diǎn)的繼電器輸出。選擇控制器之后還需選擇觸摸屏，本系統(tǒng)采用的同樣是OMRON工的NS系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品與PLC空氣系統(tǒng)可以非常好的進(jìn)行兼容，界面的繪制功能也是非常好的。最后還需要一個(gè)敏感效率的位置傳感器，本系統(tǒng)選擇的是MT接觸性傳感器，該傳感器的重復(fù)定位精度高，不會(huì)產(chǎn)生無(wú)應(yīng)答滯后問(wèn)題，同樣也不會(huì)受到被探測(cè)物品材料與形狀的影響。該系統(tǒng)是一種人機(jī)交互的設(shè)備，因此說(shuō)觸摸屏承擔(dān)著很大的作用，比如參數(shù)的配置，狀態(tài)的顯示，還有控制系統(tǒng)的調(diào)式等，觸摸屏通過(guò)RS232借口來(lái)實(shí)現(xiàn)與PLC控制系統(tǒng)的通信，向PLC發(fā)送各種指令并返回PLC的反饋信息。而PLC則是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)的收集處理，定位、上下料的控制，以及甩油裝置的控制。

而控制系統(tǒng)的軟件部分又分為兩個(gè)方面，分別是觸摸屏的界面設(shè)計(jì)與PLC控制器的程序設(shè)計(jì)部分。首先觸摸屏的設(shè)計(jì)，含有如下內(nèi)容，控制按鈕，狀態(tài)顯示，界面切換按鈕等三部分?？刂葡到y(tǒng)則要分為開(kāi)機(jī)界面，系統(tǒng)自檢，系統(tǒng)調(diào)試，參數(shù)設(shè)置，機(jī)械手運(yùn)行，系統(tǒng)報(bào)警等六個(gè)界面。其中運(yùn)行狀態(tài)燈作用是顯示系統(tǒng)中各部分的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)的操作按鈕則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行指令的發(fā)送，界面切換按鈕則是進(jìn)入不同的界面進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)配置與系統(tǒng)的調(diào)試等工作。系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行的過(guò)程中，機(jī)械手的上下料系統(tǒng)能夠接收到機(jī)床中的結(jié)束信號(hào)，并自動(dòng)的進(jìn)行全部的上下料動(dòng)作，甩油的工作以及輸送。在系統(tǒng)的初次開(kāi)機(jī)時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的參數(shù)進(jìn)行配置，系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行自檢，對(duì)電源氣源以及系統(tǒng)的各個(gè)機(jī)構(gòu)是否到位進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)進(jìn)行報(bào)警處理，提示進(jìn)行必要的參數(shù)配置或者其他操作，從而保護(hù)了系統(tǒng)的安全。在系統(tǒng)中還預(yù)留設(shè)計(jì)了每個(gè)動(dòng)作之間存在的互鎖功能，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)哪個(gè)動(dòng)作沒(méi)有到位的情況，這樣在進(jìn)行下一步操作的時(shí)候，觸摸屏同樣會(huì)出現(xiàn)報(bào)警狀態(tài)，如果遇到危機(jī)狀況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的切斷與電源關(guān)系，使系統(tǒng)停止運(yùn)行，大大提高生產(chǎn)安全。

3 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于磨齒機(jī)自動(dòng)上下料的要求，并研究了磨齒機(jī)的工作過(guò)程，設(shè)計(jì)出針對(duì)性較強(qiáng)的盤(pán)形齒輪自動(dòng)上下料系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用PLC作為控制系統(tǒng)，主要包含機(jī)床的自動(dòng)上下料、甩油以及輸送等功能。根據(jù)企業(yè)的使用狀況，該系統(tǒng)將上下料的實(shí)踐縮減到9 5秒左右.并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的操作，可以確定其運(yùn)行是非?？煽康?。在企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中，加入該系統(tǒng)，是可以極大的改善工作的環(huán)境與勞動(dòng)的強(qiáng)度，并提升工作效率，綜合而論，該系統(tǒng)的運(yùn)用是有著非常高的實(shí)用價(jià)值的。

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