网站原创[摘 要]本设计利用气动枢纽和PLC控制技术,采用整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件的特点并进行互补优化.最终实现了蜡模的“涂料――淋砂――涂料――淋砂”的循环工作.经实验证明该系统有一定的应用价值,提高了经济效率.
[关 键 词]PLC；涂料机械手；系统设计
中图分类号：TP241文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）44-0114-02
0引言
应用机械手代替人手进行工作,直接减少了很多的劳动力,同时由于机械手可以连续地工作,从某种角度上讲也是对人力资源的一种节省.因此,在综合加工自动生产线上,机械手变得随处可见.而本文设计的涂料机械手也使得生产自动化程度大大提高,而且也降低了工厂的成本,并且促进了生产线的柔性化或和集成化,更有利于提高产品的质量、数量和市场竞争力.
1涂料机械手总体设计
1.1涂料机械手的结构和工作原理
涂料机械手属于六个自由度和一个旋转的机械手.可以完成机械手转臂旋转、机械手主臂升降、机械手夹紧及松开工件和机械手转臂在卸料安装新料棒处停转6个自由度的运动.
该机械手属于气动机械手,其主要由固定支撑作用的主轴、主臂、横臂、转臂和夹紧器五部分组成.
具体工作原理是：从初始位置开始旋转
（1）A接近Y（定位）→A执行涂料工艺动作；
（2）B接近Z（并定位）→B执行淋沙工艺动作；
（3）C接近X（并定位）→C执行装卸动作（完成一个动作的循环）.
1.2涂料机械手工艺流程
本机械手有三个工位,分别为人工工位、涂料工位、淋砂工位.
人工工位是拆卸已完成的工件,安装新料棒,然后按下运行按钮.
涂料工艺动作：初始时,主臂上位,转臂在高位,一切到位后,转臂开始向低位转,主臂向下位运行,同时夹紧器旋转,20秒后,主臂到达下位.然后主臂向上运行,同时转臂向高位运行,20秒后,主臂到达上位.随后主臂向下,转臂向低,此时加紧器反向旋转,13秒后,主臂到达下位.然后主臂向上运行,同时转臂向高位运行,7秒后,此时,主臂、转臂到中间工位,旋转电机停止.完成一个循环.工艺流程图如图2所示.
2涂料机械手硬件设计
在设计硬件电路时,主要用到的元器件是接近开关、电磁阀、减压阀、气缸.
本次设计采用的是三位五通带中位功能电磁阀.型号为4V330C-10.电压电流为AC220V,5.5A.每个臂2个,共用6个.三位电磁阀的阀芯有三个工作位置,平时不通电,处于微启状态,阀门关阀.阀门还带有手动装置,使得长期关阀时也不需耗电.其采用特殊工业加工,摩擦阻力小,启动气压低,使用寿命长,无需加油润滑,附设手动装置,利于安装调试.三位电磁阀可视为一种结构更为紧凑的双联电磁阀,它很方便地实现三位调节,得到了很多应用.
本设计使用的是三线制直流型接近开关,每个臂6个,共12个.其型号为LJ12A3-4-Z/BX,NPN常开,工作电压为6-36V（DC）,动作距离为4（2）mm,最大输出电流为300mA.其通电时所产生的电压降为0.3V左右,主要是输出晶体管导通时的晶体管本身所产生的电压降三线制“开关”静态消耗电流1-2mA.其中接近开关的引线长度在200米以内,以免电压压降过大.
3涂料机械手软件设计
涂料机械手软件设计方案如下：
方案一：采用以转换为中心的编程方式.这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系,用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时,会有很大帮助.
方案二：使用起保停电路的编程方式.使用一些辅助继电器,虽具有易阅读和易差错修改的特点,但它存在着自保护触点,编写的程序复杂且较长.
方案三：采用STL指令的编程方式.STL指令（步进梯形指令）是专门用于步进控制的指令.使用该指令可以使编制顺序控制程序更加方、清晰、直观,而且易于调试和维护,且代码较短.
故本次设计采用的就是STL指令的编程方法,即步进顺控.状态转移图如图3所示：
4结论
机械手控制系统采用PLC进行控制,大大提高了该系统的自动化程度,减少了大量的交流接触器和硬件接线,且提高了控制系统的可靠性.同时,使用PLC进行控制,可方便更改生产流程,增强控制功能.可以根据工件变化的需要及工艺流程的要求随时更改相关参数,实现控制系统的不同工作需求,也为教学和科研提供了比较理想的平台.