高無(wú)忌 韓瑩梅 杜忠齊

摘 要：當(dāng)今工廠對(duì)工件加工的產(chǎn)量日益增多，很多工廠會(huì)采用自動(dòng)一體化設(shè)備對(duì)工件進(jìn)行大量加工，而在工件加工的過(guò)程中就需要對(duì)工件進(jìn)行固定，傳統(tǒng)固定工件是通過(guò)人工方式擰緊夾具，此判斷方法完全依賴人工，無(wú)法應(yīng)用到自動(dòng)化產(chǎn)線中。因此自動(dòng)一體化設(shè)備對(duì)工件進(jìn)行大量加工就離不開(kāi)自動(dòng)自鎖夾具。本文研究是通過(guò)檢測(cè)電機(jī)電流變化來(lái)感知物體的自動(dòng)自鎖夾具。通過(guò)電流的變化感知物料是否上料和夾緊，進(jìn)而自動(dòng)夾緊物料。為各型自動(dòng)化設(shè)備提供了一個(gè)自動(dòng)夾緊平臺(tái)，具有通用性高、成本低、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)自鎖;電機(jī)電流檢測(cè);執(zhí)行器艙;控制器艙

引言

自動(dòng)自鎖夾具不僅僅局限在加工環(huán)節(jié)，隨著工廠自動(dòng)化水平的提高，質(zhì)量部在對(duì)工件進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)也多采用自動(dòng)化設(shè)備。因此自動(dòng)自鎖夾具作為自動(dòng)化生產(chǎn)、自動(dòng)化檢測(cè)等自動(dòng)產(chǎn)線的基本組成部分在市場(chǎng)上具有極大的需求量。

1總體結(jié)構(gòu)

本文所述設(shè)備由執(zhí)行器艙、控制器艙、電線組成。電線分兩組，一組為電源線連接到市電端;另一組為控制線連接到流水線主機(jī)端，設(shè)備可向主機(jī)端發(fā)送電平信號(hào)也可接收主機(jī)端發(fā)來(lái)的電平信號(hào)。執(zhí)行器艙由艙室和艙蓋組成。其中艙室由4艙體、5固定夾、6導(dǎo)軌、7連桿、8齒條、9拉桿、10推桿、11直線電機(jī)、12主控盒組成。

主固定夾為設(shè)備核心部件，底部?jī)啥擞袌A孔內(nèi)含套管，圓孔內(nèi)壁安裝有線圈，線圈兩端通過(guò)導(dǎo)線連接到控制器。套管上套有壓簧和圓柱磁鐵，磁鐵頂部安裝有卡舌，卡舌外露于圓孔之外，卡舌形狀與齒條齒形相配合，在卡舌斜面與齒條斜面接觸時(shí)固定夾可向中心運(yùn)動(dòng)，當(dāng)卡舌垂面與齒條垂面接觸時(shí)固定夾被鎖定。線圈通電后在磁場(chǎng)力的作用下可將磁鐵孔內(nèi)吸引，此時(shí)卡舌全部縮入到圓孔之內(nèi)，當(dāng)線圈斷電后磁鐵被壓簧頂起使卡舌外露于圓孔之外。

2 控制邏輯

控制器內(nèi)部的電流監(jiān)測(cè)電路為控制器判斷是否完成夾緊操作的核心部分，其目的是優(yōu)化傳統(tǒng)夾具的夾緊判斷機(jī)制。電流監(jiān)測(cè)電路在設(shè)備開(kāi)機(jī)后實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流過(guò)直線電機(jī)的電流大小。當(dāng)工件放置在蓋板上接通電極后，控制器就判斷此時(shí)有工件，控制器隨即驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)推桿伸出，推桿帶動(dòng)主從固定夾相向運(yùn)動(dòng)，在主從固定夾碰觸到工件后直流電機(jī)的負(fù)載會(huì)瞬間升高，電流會(huì)增大，當(dāng)電流監(jiān)測(cè)電路檢測(cè)到電流增大到設(shè)定的某一閾值時(shí)判斷工件已被夾緊，此時(shí)控制器停止向直流電機(jī)供電。當(dāng)工件加工完成后，線圈通電后在磁場(chǎng)力的作用下可將磁鐵孔內(nèi)吸引，此時(shí)主固定夾卡舌吸回，在電機(jī)推桿作用下推回主固定卡夾。設(shè)備在上述機(jī)械部分的配合下實(shí)現(xiàn)自鎖操作。

當(dāng)工件放置在蓋板上接通電極后，電路連接成功，電流檢測(cè)電路檢測(cè)到有電流變化，單片機(jī)電路接收變化信號(hào)，將信號(hào)傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制直流電機(jī)推桿伸出，推桿帶動(dòng)主從固定夾相向運(yùn)動(dòng)。電流檢測(cè)電路一直檢測(cè)推動(dòng)過(guò)程中電流變化，當(dāng)主從固定夾碰觸到工件后直流電機(jī)的負(fù)載會(huì)瞬間升高，電流會(huì)增大，當(dāng)電流監(jiān)測(cè)電路檢測(cè)到電流增大到設(shè)定的某一閾值時(shí)判斷工件已被夾緊。此時(shí)單片機(jī)電路接收到變化信號(hào)，將信號(hào)傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，控制直流電機(jī)，同時(shí)控制器停止向直流電機(jī)供電，防止驅(qū)動(dòng)電機(jī)推桿繼續(xù)伸出。當(dāng)工件加工完成后，單片機(jī)接收信號(hào)控制電源使線圈通電，線圈在磁場(chǎng)力的作用下可將磁鐵孔內(nèi)吸引，此時(shí)主固定夾卡舌吸回，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制直流電機(jī)推回主固定卡夾。

3 執(zhí)行過(guò)程

將設(shè)備穩(wěn)固安裝在工作臺(tái)上，接通電源線，再將信號(hào)線與主機(jī)相連接建立通信后，設(shè)備隨即處于待機(jī)狀態(tài)。待機(jī)狀態(tài)下，兩個(gè)電極通電、直線電機(jī)復(fù)位、兩個(gè)固定夾此時(shí)處于最大開(kāi)度。

當(dāng)某一工件被放置到設(shè)備執(zhí)行器艙蓋板上后，工件將兩電極接通構(gòu)成回路，控制器判定此時(shí)有工件到來(lái)，向流水線主機(jī)發(fā)送電平信號(hào)以報(bào)告狀態(tài)。待主機(jī)接收信號(hào)后由主機(jī)下發(fā)指令到控制器以激活設(shè)備開(kāi)始進(jìn)行夾緊動(dòng)作。此時(shí)控制器驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)推桿伸出推動(dòng)執(zhí)行器艙中主固定夾向中心運(yùn)動(dòng)，從固定夾在連桿和拉桿的作用下也向中心運(yùn)動(dòng)。主固定夾下端的線圈處于未通電狀態(tài)，卡舌露于圓孔之外，由于主固定夾是在向中心方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)卡舌與齒條每個(gè)齒的斜面相互接觸，在壓簧的作用下卡舌會(huì)沿著套管的方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)保證主從固定夾始終能夠同時(shí)向中心運(yùn)動(dòng)。

主固定夾向中心方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流檢測(cè)電路時(shí)刻檢測(cè)電流變化，當(dāng)主從固定夾碰觸到工件后，工件對(duì)固定夾的阻擋使得直線電機(jī)的實(shí)時(shí)功率瞬間升高，控制器內(nèi)的電流監(jiān)測(cè)電路檢測(cè)到電流的升高過(guò)程，當(dāng)電流值升高到預(yù)先設(shè)定的域值時(shí)，控制器即刻判定工件已被夾緊并切斷直線電機(jī)的電源，此時(shí)由于工件對(duì)固定夾的反向作用力使得主固定夾底端的卡舌垂面與齒條齒的垂面相互接觸，使得主從固定夾無(wú)法后退，此刻設(shè)備就完成了夾緊與自鎖操作?？刂破飨蛑鳈C(jī)發(fā)送電平信號(hào)告訴主機(jī)工件已夾緊自鎖。

待主機(jī)控制自動(dòng)流水線的其他設(shè)備對(duì)工件進(jìn)行相應(yīng)操作后，再由主機(jī)發(fā)送指令到所述設(shè)備的控制器，命令設(shè)備松開(kāi)工件。當(dāng)控制器收到指令后，向主固定夾底部的線圈通電，產(chǎn)生的磁場(chǎng)與磁鐵磁極相異從而將磁鐵向內(nèi)吸引，磁鐵向內(nèi)運(yùn)動(dòng)使得卡舌全部縮回到圓孔內(nèi)。待卡舌全部縮回到圓孔內(nèi)后（此過(guò)程約為200ms）控制器驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)的推桿撤回，帶動(dòng)主從固定夾相兩邊運(yùn)動(dòng)直至預(yù)定位置，此刻設(shè)備完成解鎖與松開(kāi)操作。帶工件被拿走后電極回路又處于斷路狀態(tài)，控制器向主機(jī)發(fā)送信號(hào)，主機(jī)計(jì)數(shù)器加1，完成計(jì)數(shù)操作。設(shè)備回到初始狀態(tài)，等待下一個(gè)工件到來(lái)重復(fù)上述操作。

總結(jié)

本文為各種自動(dòng)化加工工件設(shè)備提供了一個(gè)自動(dòng)夾緊平臺(tái)，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)電流變化感知物體的自動(dòng)自鎖夾具。感知和完成對(duì)工件的夾緊與釋放動(dòng)作。相對(duì)于傳統(tǒng)裝置在夾持的過(guò)程中不具備自鎖功能，容易導(dǎo)致工件的松動(dòng)，影響裝置的使用，且傳統(tǒng)的夾具在使用的過(guò)程中需要使用者手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)夾具的動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾取，使用較為不便，效率低下，可靠性差。本文重在解決當(dāng)前夾緊具由于機(jī)械與電子設(shè)計(jì)分離而造成適用性不強(qiáng)的問(wèn)題。研究所述設(shè)備具有機(jī)械與電子一體化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，同時(shí)兼?zhèn)渫ㄓ眯詮?qiáng)，成本低廉，可靠性高等特點(diǎn)。

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（1.成都理工大學(xué) 四川 成都 ?610059;2.襄陽(yáng)精鑫電子設(shè)備制造有限公司 湖北 襄陽(yáng) 441104）