朱巍峰

【摘 要】隨著生產(chǎn)工藝要求的不斷提高以及為實現(xiàn)高效率的生產(chǎn)和降低相應(yīng)的人工成本，自動組裝機在組裝零部件方面得到了廣泛地應(yīng)用。本論文設(shè)計了一種自動組裝電機法蘭與軸承的自動化裝置。主要內(nèi)容包括自動組裝機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要設(shè)備選型，控制系統(tǒng)設(shè)計等工作。

【關(guān)鍵詞】自動組裝；可編程控制器；傳感器；振動盤

在電機的組裝中，法蘭與軸承的組裝是其中的一個重要工序。用手工安裝方式，效率低下，成品不良率高，人工成本高。本文設(shè)計了一種法蘭與軸承自動組裝的裝置，用于提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

一、法蘭與軸承自動組裝的方案設(shè)計

（一）系統(tǒng)的控制要求。在本設(shè)計中為了實現(xiàn)法蘭與軸承自動組裝能夠順利完成自動組裝的任務(wù)，主要應(yīng)用了傳感器和可編程控制器來進行系統(tǒng)控制。法蘭與軸承自動組裝機動作過程是上電后，檢查法蘭部分氣缸、軸承部分氣缸與組裝部分氣缸是否在原點，工裝是否正確，總氣源壓力正常，門開關(guān)正常。軸承與法蘭搬運機構(gòu)將法蘭與軸承搬送到組裝工位，然后由組裝機構(gòu)進行壓入組裝，最后將成品排出。

（二）控制方案的確定?；赑LC控制的自動組裝機應(yīng)符合系統(tǒng)的動作要求和實際應(yīng)用性。在自動組裝機裝置中，需要的控制元件很少，采用可編程控制器結(jié)合傳感器作為開關(guān)元件的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)控制簡單、廉價、可靠性好，而且接線固定，編程方便，適用范圍廣。

二、法蘭與軸承自動組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）機架本體與組裝工件。法蘭與軸承自動組裝機上部的機架是鋁型材構(gòu)成以及由壓克力構(gòu)成的面板，臺面是鐵制面板，表面鍍鎳處理，底座是鐵制底座，表面刷漆。組裝工件是法蘭與軸承零件，法蘭的長度約為50mm，寬約為40mm，軸承的內(nèi)徑約為7mm。

（二）法蘭輸送以及移載結(jié)構(gòu)。法蘭輸送機構(gòu)主要組件有法蘭零件、圓盤式振動盤、直線式振動盤、法蘭振盤壓緊缸、檢測傳感器。法蘭搬送機構(gòu)的基本動作是振動盤啟動→法蘭輸送到搬送振盤出口→出口接近感應(yīng)（同時法蘭振盤壓緊缸下壓）→法蘭移載平移氣缸前伸→前伸到位→法蘭移載升降氣缸下降→下降到位→底部吸盤帶有的接近感應(yīng)→真空電磁閥動作→吸盤吸氣（動作保持）→下降保持2s并一直保持吸氣→法蘭移載升降缸上升→上升到位→法蘭移載平移缸后退→后退到位→法蘭移載升降缸下降→下降到位→真空電磁閥斷電→吸盤無氣→法蘭移載升降缸上升→旋轉(zhuǎn)缸旋轉(zhuǎn)同時法蘭移載機構(gòu)前伸搬運法蘭。

（三）軸承輸送以及移載結(jié)構(gòu)。軸承輸送機構(gòu)主要組件有軸承零件、圓盤式與直線式振動盤、軸承切料氣缸、軸承頂升氣缸、檢測傳感器。軸承移載機構(gòu)主要組件有軸承移載升降氣缸、軸承移載平移氣缸、軸承移載夾爪氣缸。軸承搬送機構(gòu)的基本動作是軸承送到切料治具→取料光纖感應(yīng)→軸承切料氣缸前伸→軸承升降缸下降→軸承頂升氣缸上頂→軸承升降缸上升→軸承移載平移氣缸前伸→軸承升降缸下降→軸承移載夾爪氣缸松開→回復(fù)到原點。

（四）法蘭軸承組裝結(jié)構(gòu)。法蘭軸承組裝機構(gòu)主要組件有組裝下壓氣缸、壓力傳感器、組裝工位的旋轉(zhuǎn)氣缸、脫料氣缸、檢測接近開關(guān)、槽型光電、軸承振盤出口光纖（裝載在旋轉(zhuǎn)氣缸的兩個工位上，用來檢測法蘭的有無，槽型光電的作用是作為壓力測試點）。

三、硬件選型

（一）可編程控制器PLC的選型。本設(shè)計采用了基恩士PLC在此設(shè)計中所采用的是KV-NANO系列的，根據(jù)本設(shè)計的要求及輸入、輸出點的分配合理性，本設(shè)計將選用KV Nano系列小型可編程控制器：KV-N60AT。

（二）傳感器的選型

1.光電傳感器。在此設(shè)計中選用了對射型光電和擴散反射型光電。在軸承振盤滿料光電和不良檢出光電兩個部位選用了對射型光電傳感器。在法蘭與軸承振動盤空料光電兩個部分選用了擴散型光電傳感器。

2.光纖傳感器，由于在軸承振盤出口與軸承取料檢測的精度要求較高，所以在這兩部分選用了光纖傳感器。

3.壓力傳感器，設(shè)計中所選用的壓力傳感器也稱為稱重傳感器，其類型有許多種，在此設(shè)計中選用了電阻應(yīng)變式的壓力傳感器。

（三）氣動部分元器件的選型。在本設(shè)計中氣動部分元器件的選型包括、氣缸的選型、電磁閥的選型、真空吸盤的選型，

1.氣缸的選型。在本設(shè)計中一共使用了11個氣缸，在法蘭部分有振動盤壓緊缸、法蘭移載升降缸、法蘭移載平移缸，由于振動盤壓緊缸沒有什么特殊要求，因此選用了SMC薄型CQ2系列的氣缸，法蘭移載升降缸的選用要求輕巧，所以選擇了SMC MG系列帶導(dǎo)桿薄型氣缸，法蘭移載平移缸根據(jù)其運動的要求選用了SMC氣動滑臺氣缸MXS系列；在軸承部分有上頂氣缸、軸承移載平移缸、軸承移載升降缸、夾爪氣缸、軸承切料缸，上頂氣缸的作用是將切料缸中的軸承頂入夾爪中，所以要求不高，可以選用SMC型CQ2系列薄型氣缸，軸承移載平移缸和軸承移載升降缸均選用了SMC帶導(dǎo)桿薄型氣缸，切料缸所要求的行程較短所以選用了SMC薄型氣缸CQ2系列；在組裝部分使用了脫料氣缸、下壓缸、旋轉(zhuǎn)缸，脫料缸的作用是保證法蘭搬運到位后不跑位，所以要求也不高，選用了雙作用氣缸，下壓缸的要求與其他氣缸不一樣，要求下壓時帶緩沖，所以選用SMC帶緩沖的薄型氣缸。旋轉(zhuǎn)氣缸根據(jù)機械要求選用SMC帶導(dǎo)桿MGP系列的氣缸。

2.電磁閥的選型。根據(jù)選型原則和參照設(shè)計要求，設(shè)計選擇了三通袖珍電磁閥，電磁閥體積小，流通能力大，節(jié)省空間，低成本；響應(yīng)時間短；功率僅為0.5W，可靠性高，安裝方便，電壓選擇DC24較為方便。

3.真空吸盤的選型。在此設(shè)計中運用真空吸盤主要實現(xiàn)兩個功能。一是實現(xiàn)法蘭的搬運和推動法蘭在振動盤上前進。二是吸取法蘭，將法蘭零件搬送到組裝工位和將已組裝好的成品搬送到良品盒中。

（四）振動盤和直線振動器的選型。振動盤是一種自動組裝機械的輔助設(shè)備，本設(shè)計的主要動作要求是通過兩個振動盤的振動分別將無序的法蘭和軸承有序定向排列整齊、準確的輸送到直線料道。由于需要定向整理，且法蘭和軸承有一定的形狀和尺寸，所以選擇圓盤式振動盤。

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

本設(shè)計中最主要的程序就是組裝平臺的控制程序，由于篇幅所限，在此只給出程序的流程圖。

本文設(shè)計的法蘭與軸承自動組裝機，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作穩(wěn)定，工作效率高等優(yōu)點。在實際的使用中提高了產(chǎn)品的良品率，節(jié)約了人力成本，就有較好的實用價值。

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