陳佶

摘要 根據(jù)盤形齒輪的特性，為提高機床效率及自動化加工的質(zhì)量，研制出一種機械手自動上下料系統(tǒng)。這種嶄新的系統(tǒng)使用PLC為控制器，采用觸摸屏顯示器，可自動在輸送線上進行工件到磨齒機上的取放，同時還可以將已經(jīng)加工完成的工件進行甩油處理，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，保證機械手在工作過程中動作的快速反應(yīng)與定位的精準(zhǔn)，使用該項系統(tǒng)，極大的減少齒輪磨床的上下料時間，提升生產(chǎn)效率與機械的自動化水平。

【關(guān)鍵詞】機械手 上下料 控制系統(tǒng)

在工業(yè)的生產(chǎn)活動中，齒輪作為重要的傳動元件，擁有非常高的傳動功率與精準(zhǔn)的傳動比，因此得到非常廣泛的使用。汽車行業(yè)的發(fā)展，帶動了齒輪行業(yè)與磨齒機行業(yè)的發(fā)展，汽車變速箱中的齒輪，是經(jīng)過淬硬之后再進行磨齒工作的，這也可以看出，未來對齒輪的需求是只增不減的。在我國，大部分的齒輪加工機床是人工來實現(xiàn)機床的上下料，人工上下料帶來比較高的勞動強度，很差的工作環(huán)境，也不會有較高的效率。與之相比的機械手上下料裝置則有著自動化程度高，動作迅速，重復(fù)定位精度高與長時間工作的優(yōu)勢。我國的相關(guān)產(chǎn)業(yè)對自動化機械手上下料系統(tǒng)的需要是非常緊迫的。在機械手上下料系統(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，并能夠非常智能的與機床進行信息的交互。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計

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

2 控制系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)主要分硬件與軟件兩部分。其中硬件主要是對PLC控制器型號的選定，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，該型號控制器使用DC24V電源，可進行12點的DC輸入與8點晶體管輸出，還可以搭載4軸脈沖的輸出功能，可擴展單元也可選擇3個CPIW-40EDR，這樣可使其擁有24點的DC輸入與16點的繼電器輸出。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)可以非常好的進行兼容，界面的繪制功能也是非常好的。最后還需要一個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，不會產(chǎn)生無應(yīng)答滯后問題，同樣也不會受到被探測物品材料與形狀的影響。該系統(tǒng)是一種人機交互的設(shè)備，因此說觸摸屏承擔(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RS232借口來實現(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則是整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對信號的收集處理，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方面，分別是觸摸屏的界面設(shè)計與PLC控制器的程序設(shè)計部分。首先觸摸屏的設(shè)計，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。控制系統(tǒng)則要分為開機界面，系統(tǒng)自檢，系統(tǒng)調(diào)試，參數(shù)設(shè)置，機械手運行，系統(tǒng)報警等六個界面。其中運行狀態(tài)燈作用是顯示系統(tǒng)中各部分的運行狀態(tài)，系統(tǒng)的操作按鈕則對系統(tǒng)進行指令的發(fā)送，界面切換按鈕則是進入不同的界面進行相關(guān)的參數(shù)配置與系統(tǒng)的調(diào)試等工作。系統(tǒng)在自動運行的過程中，機械手的上下料系統(tǒng)能夠接收到機床中的結(jié)束信號，并自動的進行全部的上下料動作，甩油的工作以及輸送。在系統(tǒng)的初次開機時，需要對系統(tǒng)運行中的參數(shù)進行配置，系統(tǒng)也會進行自檢，對電源氣源以及系統(tǒng)的各個機構(gòu)是否到位進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)問題就會進行報警處理，提示進行必要的參數(shù)配置或者其他操作，從而保護了系統(tǒng)的安全。在系統(tǒng)中還預(yù)留設(shè)計了每個動作之間存在的互鎖功能，系統(tǒng)運行過程中，如果出現(xiàn)哪個動作沒有到位的情況，這樣在進行下一步操作的時候，觸摸屏同樣會出現(xiàn)報警狀態(tài)，如果遇到危機狀況，系統(tǒng)會自動的切斷與電源關(guān)系，使系統(tǒng)停止運行，大大提高生產(chǎn)安全。

3 結(jié)語

本文根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)對于磨齒機自動上下料的要求，并研究了磨齒機的工作過程，設(shè)計出針對性較強的盤形齒輪自動上下料系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用PLC作為控制系統(tǒng)，主要包含機床的自動上下料、甩油以及輸送等功能。根據(jù)企業(yè)的使用狀況，該系統(tǒng)將上下料的實踐縮減到9 5秒左右.并經(jīng)過長時間的操作，可以確定其運行是非?？煽康摹Ｔ谄髽I(yè)的生產(chǎn)活動中，加入該系統(tǒng)，是可以極大的改善工作的環(huán)境與勞動的強度，并提升工作效率，綜合而論，該系統(tǒng)的運用是有著非常高的實用價值的。

參考文獻

[1]張繼紅，吳振奎，李含善，基于OMRON系列PLC的鋼錠模型控制設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2011 （17）.

[2]呂振，何武林，姚剛，基于PLC和交流伺服的單軸控制系統(tǒng)[J]，制造業(yè)自動化，2011 （17）.

[3]劉少麗，淺談工業(yè)機械手設(shè)計[J].機電工程技術(shù)，2011 （07）.

[4]肖艷軍，李磊，周婧，關(guān)玉明，基于PLC的自動續(xù)料機械手[J]，機械設(shè)計與制造，2011（02）.

[5]呂品.PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].自動化儀表，2010 （08）.

[6]金釗，林寶君，冀群心，數(shù)控系統(tǒng)中伺服系統(tǒng)位置前饋控制器的設(shè)計[J].測控技術(shù)，2010 （08）.