基于plc磁环搬运机械手设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com基于PLC的磁环搬运机械手设计DesignofcarryingmanipulatorforNdFeBmagneticringbasedonPLC郑红梅，闫其龙，陈科，丁曙光，黄海元ZHENGHong．mei，YANQ__long，CHENKe，DINGShu—guang，HUANGHai—yuan(合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009)摘要：提出了一种配套油压式粉末成型压机的磁环搬运机械手设计方案，机械系统由手爪和XY运动平台构成，实现对磁环的吸取和摆放。

2、控制系统以西门子PLC为控制柳，完成PLC选型、I／0口的分配以及PLCgl,围电路设计。软件设计采用结构化编程方法，分模块编程实现X、Y两个方向的协调运动。同时通过配置伺服驱动器相关参数，以满足运动平台定位精度和速度要求。该套搬运机械手简单可靠，达到了预期的设计目的，具有广泛的应用价值。关键词：钕铁硼磁环；搬运机械手；PLO；伺服驱动；运动控制中图分类号：TP241．2文献标识码：A文章编号：1009—0134(2015)04(下)-ol49—03Doi：1O．3969／J．issn．1009-013

3、4．2015．04(下)．450引言盘并回到初始装盘处继续摆放工件；磁环在工件存放盘的摆放要紧凑，在达到精度要求的前提下尽量节省工件钕铁硼磁环由于其优异的磁性能而被称为“磁存放盘的摆放空间。同时具有自动循环、手动和调试工王”。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量作模式，以及故障报警、紧急停止等安全功能。密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用“，相应地对磁环生产质量和生产效率1．1搬运机械手组成提出很高要求。根据以上设计要求，整个搬运机械手可分为控制系该钕铁硼磁环属于粉末冶金

4、压制品，具有铁磁性。统、传动系统、执行系统、监控系统等部分组成。传送压制成型的磁环需要搬运码放之后烧结固化，在未进行过程要求精确定位且平稳运转实现平稳运转，为此选用烧结前，脆性大、易碎；抓取移动过程中要保持产品的同步带结合滚珠丝杠的传动方案。由于钕铁硼磁环脆性结构完好，产品结构如图1所示。实际生产中搬运码放大，取工件执行机构不能使用夹持机械手方案，而粉末的工序由人工完成，生产效率低，人工成本高；而且人冶金具有铁磁性，选用电磁吸盘吸取工件。选用的钕工抓取容易使工件变形甚至报废，生产质量无法保障。铁硼磁环搬

5、运机械手设计方案如图2所示。I，，／／，，，／『0‘一西R一图1钕铁硼磁环工件图为此，开发一种三自由度搬运机械手口，该机械手手爪使用吸盘吸取工件避免磁环受径向力作用变形，X、Y两个方向的协调运动完成码放工作。1．工件存放盘；2．X轴向机架；3．上盘气缸；4．Y轴向同步带轮；5．Y轴向伺服电机；6．Y1搬运机械手总体设计轴向机架；7．气缸安装架；8．推动块；9Y轴向导轨：10Y轴向灌珠丝杠；II．Y轴向轴粉末冶金成型机的工作速度是每分钟成型12个磁承座与轴承；l2．吸盘和吸盘气缸；13．卸盘气缸；l4．x

6、轴向导孰；l5．x轴向滚珠丝杠：环，在生产周期内，要求将压制完成的钕铁硼磁环自动16．Y轴向轴承座和轴承；l7．X轴向同步带轮：18．x轴向伺服电机吸取、移送、摆放；摆满整个托盘后能够自动卸盘、上图2钕铁硼磁环搬运机械手设计方案收稿日期：2014—12—27基金项目：安徽省科技攻关项目(2013AKKG0303)作者篇介：郑红梅(1965一)，女，安徽合肥人，教授，博士，研究方向为数字化设计与制造。第37卷第4期2015—04(下)[149]学兔兔www.xuetutu.com1．2机械手工作过程分析2

7、)PLC硬件配置和控制功能相适应。系统启动后，首先回到初始工作状态——Y向丝杠机械手控制系统主要的I／O点是被位置检测开关、归原点(磁环推出位置)和X向丝杠归原点(存放盘上报警指示灯以及伺服控制端口占用。估算控制系统需要盘位置)，同时上盘气缸3顶起，卸盘气缸13和吸盘气24个输入点，19个输出点；留取15％的余量，从而选取缸l2收回。输入点28个，输出点22个。XY工作台协调运动完成定位摆放工作，Y向丝杠PLC通过脉冲输出控制伺服电机运动，PLC要实现定位磁环x向位置，x向丝杠定位磁环Y向位置。Y向丝同

8、时控制两个伺服电机运动，因此PLC至少需要两个脉杠每摆满一列工件，x丝杠移动一个列间距的距离。冲输出端口。抓取、放下磁环通过吸盘和吸盘气缸完成，吸盘气选择西门子S7．1214C为PLC控制器。CPU主板拥缸下降到吸盘和磁环有效动作的距离内，吸盘通电，吸有4路脉冲输出(最高频率100KHZ)，可扩展多达8个I，取工件；吸盘断电则放下工件。0信号模块；完全满足机械手控制要求。同时还拥有一上盘和卸盘动作可分解为如下过程：人工将存放盘个PROFIN