自动供料机械手的PLC控制系统设计.pdf

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1、万方数据2007年第9期液压与气动57自动供料机械手的PLC控制系统设计赵美宁，王佳PLCControlSystemDesignofAutomaticFeederManipulatorZtlAOMei—ning，WANGJia(西安工业大学，陕西西安710032)摘要：该文对自动供料机械手的整体结构、工作原理、气压传动系统、驱动装置和控制系统进行了分析和设计。在自动供料机械手控制系统设计中，根据机械手的工作流程，选用s7．200PLC作为控制核心，制定了可编程序控制器的控制方案。通过以上各部分的工作，得出了经济型、实用化、高可靠性自动供料机械手的设{十方案，对其他类型的自动控制系统

2、的设计也有一定的借鉴价值。关键词：自动供料机械手；可编程控制器(PLC)；控制系统中图分类号：THl37文献标识码：B文章编号：1000—4858(2007)09—0057，041前言某集团有限公司加工弹药引信壳体，其传统的加工工艺是通过车床车出外锥面再车内孔，其缺点是不能充分的利用原材料，且加工费时。随着加工技术的不断完善，目前弹药引信壳体加工改为通过温挤压机来实现的，但从中频感应加热炉加热出来的1000。C棒料需要送到温挤压机工作台的模具中挤压，高温棒料不利于工人手工操作，本文就此需求设计出了一种耐高温自动供料机械手，来提高工作效率。2工作原理本机械手用于将中频感应加热炉加热的

3、坯料自动送入到温挤压成型机中的成型工位，同时控制温挤压成型机的成型动作、中频感应炉的出料时间。(1)中频感应加热炉负责坯料工件的加热，当前端的坯料在中频感应加热设备显示坯料已加热至所需温度，则向机械手控制系统发出可以出料的信号，同时需要此系统检测到热压成型机中的前道热压成型已完成并出料，机械手控制装置根据中频感应加热设备出料情况，控制机械手伸出，准备接料。(2)当中频感应加热炉出料时，坯料呈水平方向，机械手控制系统控制机械手手指将料夹持，然后控制底座旋转90。，到指定位置后，机械手控制系统收到位置信号后再将坯料送至热压成型机前，同时，夹持坯料的机械手手指旋转90。使坯料呈垂直方向，

4、整个手臂下降至合适的高度。(3)机械手控制系统控制手臂伸至热压成型机成型工位，并控制机械手手指将料松开，完成送料。并延反方向返回。(4)机械手控制系统控制装置收到机械手到位并撤除的信号后，发出指令到热压成型机，热压成型机开始成型。此系统控制装置继续接受中频感应加热炉坯料加热到达温度的信号，并准备开始下一循环的工作。(5)当后端的液压成型机出现故障，机械手控制系统发出信号，停止感应加热炉出料和机械手的动作，发出故障报警信号。本设计中设计的机械手如图1所示，它共有5个自由度。即底座回转、左右移动、卜下移动、工件回转、手指抓握。图1机械手外型示意图3机械系统设计由于本机械手所夹持的工件质

5、量不大，所需臂力收稿日期：2007。04—27作者简介：赵美宁(1964一)，女，陕西西安人，副教授，一直从事机械设计与科研工作。万方数据58液压与气动2007年第9期较小，且气压传动方式具有使用、维修方便、安全、可靠、成本低、寿命长等特点，冈此本机械手全部采用气压传动方式。3．1手部结构设计本机械手从中频感应加热炉中抓取工件时，工件为水平放置，而送至温挤压成型机模具腔中时，需要工件为垂直放置，凶此需设有夹紧动作和回转动作才可满足工作的要求。(1)夹紧动作的实现本机械手采用夹持式手部，且由于所要夹持的坯料为圆形零件且直径变化范同较大，故采用SMC的平行开闭型气动手爪，其型号为：MH

6、Z2—40D。由可编程控制器控制电磁阀动作，从而控制手爪的张闭。为了使本机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，用以各种尺寸不同的坯料。(2)回转动作的实现机械手回转运动采用SMC的标准回转式气缸CDRBIBW50—90D，使工件由水平位置旋转90。至垂直位置。3．2躯干结构设计躯干由底座和手臂两大部分组成。底座是支撑机械手全部重量并能带动手臂旋转的机构。本机械手的所有气动元件都将采用标准化的气动元件。底座采用旋转气缸驱动。这里选用最新型的齿轮齿条式摆动马达，由两个带齿条的活塞驱动一个齿轮，其输出扭矩比普通摆动马达大一倍。查参考文献，选择双作用薄型齿轮齿条式摆动气缸

7、。当工作压力在O．5MPa时，输出扭矩为5．3N·ITI，缓冲方式为气缓冲，允许动能O．40J，摆动角度90。，可调角度范围±5。，摆速可调范围0．2～1．0s／90。．最小使用气压0．15MPa，最大使用气压1．0MPa。而且气缸重复定位精度≤0．1。，满足设计要求。手臂是机械手的主要部分，它是支撑手爪、工件并使它们运动的机构。本设计中手臂由横轴和竖轴组成，可完成伸缩、升降的运动。可选标准气缸，完成伸缩运动和升降运动。4驱动系统设计机械手的驱动系统是驱动执行机构运动