□盧超 平李宏

(北京電子科技職業(yè)學院北京100176)

營養(yǎng)缽缽體分離系統(tǒng)設(shè)計

□盧超 平李宏

(北京電子科技職業(yè)學院北京100176)

營養(yǎng)缽質(zhì)地多為塑料制作，廣泛用于花卉、蔬菜、瓜果等農(nóng)業(yè)種植。其成品為兩個缽體對口連接在一起，呈橢圓形。其中缽體一般需要人工操作將缽體分離開，生產(chǎn)效率低，勞動強度大。本文根據(jù)營養(yǎng)缽生產(chǎn)工藝，設(shè)計了自動分離系統(tǒng)，并采用PLC對其進行控制，取消原本人工操作，提高效率，降低生產(chǎn)成本。有較好的應(yīng)用前景。

營養(yǎng)缽；機械手；PLC

1 機械手設(shè)計

機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機械手雖然還不如人手那樣靈活，但它能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點。因此，機械手已受到許多部門的重視，并得到了廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)也采用機械手進行生產(chǎn)設(shè)計如下。

營養(yǎng)缽本身質(zhì)量較輕，剛生產(chǎn)出時，缽內(nèi)充滿氣體，因此需要營養(yǎng)缽的機械手抓力合適，既要抓住缽體，又不能將其抓破。同時由于其生產(chǎn)速度太快，要求機械手動作快，能與之生產(chǎn)速度配合，因此在設(shè)計時需要考慮以上因素。

營養(yǎng)缽是兩個缽體缽口相對連接在一起，呈橢圓形，如圖1所示。因此，手爪外形以仿形字母V型結(jié)構(gòu)，同時為了增加摩擦力，以及保護缽體，在手指末端需要增加保護墊。在分離的過程中需要模擬人工撕扯動作，因此需要配備成對的機械手，并能找準營養(yǎng)缽在合適的位置抓住營養(yǎng)缽兩端，向兩側(cè)移動，完成撕拉動作，將營養(yǎng)缽分離。

圖1 營養(yǎng)缽半成品外形

工業(yè)機械手的驅(qū)動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三大類。根據(jù)需要也可這三種基本類型組合成復合式的驅(qū)動系統(tǒng)。本系統(tǒng)為降低成本，同時由于缽體較輕，只需要很小的力量就可以分離，因此采用了氣動方式。采用汽缸與之連接，完成伸手，抓缽體，縮回，分離缽體的動作。根據(jù)營養(yǎng)缽的生產(chǎn)速度，沿著營養(yǎng)缽傳輸線安裝12對機械手。

2 傳輸系統(tǒng)設(shè)計

營養(yǎng)缽生產(chǎn)速率大約是120個/min，生產(chǎn)速度是很快的。因此進入分離工序需要通過傳輸機構(gòu)將缽體傳送到此環(huán)節(jié)。由于營養(yǎng)缽自重較輕，如果使用簡單的傳送方式，很容易在行進過程中丟失，因此需要在傳輸帶兩側(cè)加裝護欄，以防止缽體漂移。營養(yǎng)缽有不同的生產(chǎn)型號，為了適應(yīng)不同型號大小的營養(yǎng)缽，護欄、機械手安裝位置需要隨之變動，以適應(yīng)不同型號產(chǎn)品生產(chǎn)。在變更過程中，護欄、機械手移位要操作簡單、尺寸精準。傳輸方式需要采用環(huán)形不停頓的傳輸方式，主要原因是因為缽體生產(chǎn)速度太快，而實際系統(tǒng)中不可能配備太多的機械手，為防止有漏掉的缽體，采用該傳輸方式，以保證后位空閑的機械手將其分離。同時由于機械手位置固定，因此需要缽體的位置能與之對應(yīng)，所以在傳輸過程需要為之匹配定位系統(tǒng)，以保證機械手能準確的抓到營養(yǎng)缽。

3 機械手控制系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)的工藝流程是，當傳感器檢測到營養(yǎng)缽時，對應(yīng)位機械手伸出，抓住營養(yǎng)缽，收回機械手，順勢撕開營養(yǎng)缽。根據(jù)生產(chǎn)工藝流程可知，PLC輸入信號包括：啟動、停止，營養(yǎng)缽定位傳感器，輸出信號包括：傳輸帶電機、汽缸電磁閥、手指電磁閥，工作指示燈。其中營養(yǎng)缽定位傳感器，汽缸電磁閥、手指電磁閥為多個，在此僅以一個為例。在運行過程中需要認真計算好機械手動作時間和營養(yǎng)缽傳送速度的關(guān)系，以保證機械手能準確抓住營養(yǎng)缽，且不會將其弄破。控制系統(tǒng)設(shè)計選用西門子S7-200型PLC，基本滿足使用要求。其I/O分配如表1所示。

表1 I/O地址分配

結(jié)束語

本系統(tǒng)的難點在于機械手的動作與營養(yǎng)缽的運行速度匹配，否則會產(chǎn)生抓不到或是抓的位置不合適導致營養(yǎng)缽破裂等問題，需要精心計算，耐心測試。系統(tǒng)設(shè)計之初曾經(jīng)嘗試過使用真空吸盤方式替代機械手，但是由于缽體表面不夠平滑，吸力不足等問題，修改了方案。本系統(tǒng)基本能夠完成營養(yǎng)缽分離工作，可以省下大量的人力成本，系統(tǒng)所用部件穩(wěn)定成熟，更換簡便，在營養(yǎng)缽生產(chǎn)中能有較好的前景。

1004-7026（2016）15-0094-01

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.15.073