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        機(jī)械設(shè)計(jì)和PLC自動(dòng)化控制相結(jié)合在光盤生產(chǎn)線傳輸單元——緩存機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

        2009-12-31 09:42:54莊廣焰鄧志勇
        中國高新技術(shù)企業(yè) 2009年20期
        關(guān)鍵詞:自動(dòng)化控制機(jī)械設(shè)計(jì)

        莊廣焰 鄧志勇 耿 茜

        摘要:文章對光盤生產(chǎn)線中的一個(gè)傳輸單元——緩存機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過對機(jī)械手動(dòng)作設(shè)計(jì)使本緩存機(jī)構(gòu)動(dòng)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(jī)械設(shè)計(jì)和PLC自控化控制相結(jié)合,優(yōu)化了緩存機(jī)構(gòu)性能的同時(shí),節(jié)約了成本。

        關(guān)鍵詞:緩存機(jī)構(gòu);PLC;機(jī)械設(shè)計(jì);自動(dòng)化控制;光盤生產(chǎn)線

        中圖分類號:TP271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(chǔ)介質(zhì),具有攜帶方便、價(jià)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(lán)光光盤的存儲(chǔ)量可以達(dá)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(jī)遇和挑戰(zhàn)。

        隨著光盤行業(yè)的發(fā)展,數(shù)碼機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)和PLC控制相結(jié)合,獲得高速穩(wěn)定傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案。

        二、整體設(shè)計(jì)方案

        (一)設(shè)計(jì)思路

        光盤生產(chǎn)線的注塑機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間長且運(yùn)行比較穩(wěn)定,在生產(chǎn)過程中不能停機(jī),而在生產(chǎn)過程中會(huì)因?yàn)槟扯蔚墓收闲枰荒苓B續(xù)生產(chǎn),這樣會(huì)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(jì)了若干存放囤積碟片的緩存機(jī)構(gòu),在生產(chǎn)不連續(xù)時(shí),將上一工序的碟片存放在這些緩存機(jī)構(gòu)中,待下一故障工序正常運(yùn)行時(shí),碟片再由這些緩存機(jī)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(diǎn),我們設(shè)計(jì)了圖1所示的緩存模型,1和2為兩個(gè)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(jī)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(shí)碟片的緩存。

        此設(shè)計(jì)中,兩個(gè)相對較慢的生產(chǎn)節(jié)拍的傳輸裝置共用一個(gè)機(jī)械手7,我們通過對機(jī)械手的機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械手動(dòng)作設(shè)計(jì)

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

        在本設(shè)計(jì)的傳輸系統(tǒng)中,機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)的角度小,節(jié)約了時(shí)間,機(jī)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(gè)輸入模塊和一個(gè)輸出模塊,一共有16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。

        輸入點(diǎn)在分配給運(yùn)行按鈕(I0),伺服電機(jī)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(gè)輸入點(diǎn)。而機(jī)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(gè)輸入點(diǎn),需要再增加一個(gè)輸入模塊(16個(gè)輸入點(diǎn)),因此,我們通過PLC程序的優(yōu)化控制來減少輸入點(diǎn),節(jié)約控制模塊的成本。

        機(jī)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(jì)中,我們只使用機(jī)械臂的上位置檢測傳感器,左右轉(zhuǎn)盤各使用一個(gè)位置檢測傳感器,另外一個(gè)位置的檢測通過電磁閥和傳感器的狀態(tài),由PLC程序進(jìn)行判斷。

        輸出點(diǎn)則分配給報(bào)警(O0),伺服電機(jī)控制器(O6-O14),機(jī)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(gè)輸出點(diǎn)備用。

        PLC對機(jī)械臂的上下位置判斷程序運(yùn)算如下:

        設(shè)定上位傳感器輸入點(diǎn)為I15,機(jī)械臂的上下運(yùn)動(dòng)電磁閥控制輸出點(diǎn)為Q1,Q1有輸出則機(jī)械臂在下位置,Q1無輸出則機(jī)械臂在上位置(默認(rèn)位置)。PLC通過對I15,Q1置位情況來判斷機(jī)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(gè)時(shí)候機(jī)械臂在上位置。

        2.I15為0,Q1為1。這個(gè)時(shí)候機(jī)械臂在下位置。

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

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

        三、結(jié)語

        本文針對光盤生產(chǎn)線的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一個(gè)應(yīng)用于光盤生產(chǎn)線的傳輸單元的緩存機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)利用光盤生產(chǎn)線布局,設(shè)計(jì)了機(jī)械手角度并優(yōu)化傳輸動(dòng)作,實(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)和PLC自控化控制相結(jié)合,在實(shí)現(xiàn)滿足光盤生產(chǎn)線傳輸?shù)母咝Ь彺鏅C(jī)構(gòu)性能的同時(shí),節(jié)約了成本,是一種被實(shí)踐證明可穩(wěn)定生產(chǎn)的設(shè)計(jì)。

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

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