1 引言

　　傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)過程存在著一些問題和缺點(diǎn)。表現(xiàn)在沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種公害，而且操作者的安全事故時有發(fā)生。這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問題正逐步得到解決。下面介紹～種應(yīng)用于沖壓生產(chǎn)過程的基于PLC的自動續(xù)料專用設(shè)備，該設(shè)備是一種用于旋轉(zhuǎn)式密封圈骨架沖壓成型過程中多個工位間的傳送搬運(yùn)機(jī)械手。與傳統(tǒng)的人工續(xù)料相比，該沖壓過程中采用工業(yè)機(jī)器人(機(jī)械手)代替工人操作，構(gòu)成沖壓自動化生產(chǎn)線。提高了勞動生產(chǎn)率，并且極大的降低Jr生產(chǎn)過程的事故率。

2 該沖壓件的生產(chǎn)工藝分析

　　設(shè)計(jì)某種沖壓件的自動續(xù)料專用設(shè)備，首先需要了解沖壓件的生產(chǎn)加工過程。該沖壓件從毛坯料到產(chǎn)品共需要j次沖壓加工，依次為拉伸—>反拉伸—'沖孔。該設(shè)計(jì)采用多—亡位同時沖壓方式，即把多道工序的模具放置在同一套模座上，利用沖床的的一次往復(fù)運(yùn)動使安裝在模座上的拉伸、反拉、沖孔三副模具同時工作，沖床動作完成且沖頭同到最高位后，自動續(xù)料機(jī)械手開始動作實(shí)現(xiàn)工件在三個工位間的傳送。

3 機(jī)械手動作的規(guī)劃

　　機(jī)械手設(shè)備由三部分組成，分別為進(jìn)料部分、自動續(xù)料部分和收料部分。進(jìn)料部分作用是將毛坯料由料橢推入上料工位；自動續(xù)料部分是該設(shè)備的主要機(jī)構(gòu)，通過該部分實(shí)現(xiàn)了工件依次在不同的沖壓工位上加工；收料部分的作用是將加工好的T件通過滑道收集到指定的位置，同時在牛產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料也通過其他滑道收集。各部分動作都在PLC的控制下有序進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)從毛坯料到產(chǎn)品的加工過程。

　　自動續(xù)料機(jī)械手在工作過程中需要將工件依次放置到相應(yīng)的沖壓加工工位上，實(shí)現(xiàn)工件在不同工位卜傳遞需要的循環(huán)動作如圖1所示，該工作過程中機(jī)械手需具備升降、旋轉(zhuǎn)、手爪開合三個自由度。

4 自動續(xù)料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　該機(jī)械手結(jié)構(gòu)上共包括四部分：分別為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、上升下降機(jī)構(gòu)、機(jī)械手爪機(jī)構(gòu)和電磁吸盤機(jī)構(gòu)四個部分。

　　(1)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括傳動齒輪、軸承座、回轉(zhuǎn)空心主軸和回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)等；當(dāng)伺服電機(jī)工作時通過傳動齒輪帶動空心主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

　　(2)上升下降機(jī)構(gòu)包括滑動軸和升降氣缸，滑動軸安裝在回轉(zhuǎn)空心主軸中間，即可以隨回轉(zhuǎn)空心主軸轉(zhuǎn)動，也町相對其上下滑動。升降氣缸固定于底板之上，氣缸活塞桿與滑動軸底端連接。

　　(3)機(jī)械手爪機(jī)構(gòu)包括連桿、滑塊、手爪和手爪氣缸；氣缸固定在回轉(zhuǎn)盤上面，氣缸活塞桿與滑塊連接，氣缸活塞的伸縮可推動滑塊滑動；連桿一端與滑塊連接，另一端與手爪連接；當(dāng)滑塊滑動時手爪實(shí)現(xiàn)開合動作。

　　(4)電磁吸盤機(jī)構(gòu)包括支撐臂、定位銷、電磁吸盤；上料臂通過軸承與滑動軸上部相連接；氣缸銷安裝在回轉(zhuǎn)盤底部；電磁吸盤固定在上料臂上。當(dāng)電磁吸盤動作時定位銷伸出，這樣支撐臂即可和網(wǎng)轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動；當(dāng)定位銷縮回時支撐臂可繞軸承轉(zhuǎn)動，最終停到零點(diǎn)位置。

5 機(jī)械手的電氣控制分析

　　該自動續(xù)料機(jī)械手的各動作由PLC的控制來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)備正常工作時通過各傳感器采集實(shí)時信號傳送到PLC中進(jìn)行處理后確定機(jī)械手下一步的動作。該設(shè)計(jì)中PLC采用三菱公司FX2系列的產(chǎn)品。下面根據(jù)機(jī)械手的動作圖對各動作過程進(jìn)行分析。

　　(1)首先接通電源并打開系統(tǒng)開關(guān)SSO后，振動料箱通電開始動作，毛坯料在振動的作用下滑入料筒，當(dāng)滑人的坯料堆積到一定高度時，固定在料筒上部的接近開關(guān)產(chǎn)生信號使中間繼電器動作切開震動料箱的電源。

　　(2)當(dāng)雙手啟動SBI按下后，設(shè)備開始正常運(yùn)行。首先機(jī)械手爪電磁閥YVI動作使各手爪夾緊工件、電磁吸盤YAI上電、定位氣缸電磁閥YV2動作。當(dāng)上述氣缸動作到位后電磁開關(guān)SQ I、SQ3有信號，則升降氣缸電磁閥YV3動作。當(dāng)升降缸升到上位后電磁開關(guān)SQ5有信號，此時進(jìn)料氣缸電磁閥YV5動作，同時PLC輸出端的中間繼電器KAI動作，伺服電機(jī)接收到信號開始動作。當(dāng)伺服電機(jī)到達(dá)右位時升降氣缸電磁閥YV4動作，升降缸開始下降。

　　(3)當(dāng)升降缸下佗電磁開關(guān)SQ6有信號后，PLC的輸出端YA1、YV1、YV2斷電，此時手爪張開、電磁吸盤斷電、定位銷縮回。這時各工件放置到相應(yīng)工位，此時PLC輸出端驅(qū)動中間繼電器KAO動作啟動沖床動作。當(dāng)沖床回到最高位時SQ7有信號，此時YV3動作升降缸再次上升，滑動軸升到最高位時SQ5再次有信號，此時KA2動作伺服電機(jī)開始左轉(zhuǎn)回到左位，電磁閥YV4再次動作使升降缸下降回到初始位置，循環(huán)動作。

　　(4)其中HLl為設(shè)備的上電指示燈，當(dāng)鑰匙開關(guān)打斤時HL1上電指示燈亮。HZ為報(bào)警蜂鳴器，通過對PLC軟件的編程使它在工作中起到提示和報(bào)警的作用。按鈕SB2為緊急停止按鈕，當(dāng)設(shè)備在工作過程中遇到異常狀況時按下，使整個設(shè)備斷電。如表1所示，輸入輸出設(shè)備表。

6 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的控制方式有兩種：自動模式和調(diào)試模式。由一個i位選擇控制，當(dāng)開關(guān)置于自動模式時系統(tǒng)處于自動運(yùn)行方式，此時機(jī)械手設(shè)備根據(jù)各氣缸E的磁性開關(guān)狀態(tài)及各傳感器的狀態(tài)自動接通或斷開向PLC輸入信號，經(jīng)過處理后輸出端驅(qū)動各負(fù)載的動作。實(shí)現(xiàn)機(jī)械手將上件在各工位中連續(xù)的搬運(yùn)動作。當(dāng)開關(guān)置于調(diào)試模式狀態(tài)時，通過控制面板上的按鈕向PLC的輸入端輸入信號，經(jīng)PLC處理后輸出位做相應(yīng)動作。調(diào)試模式狀態(tài)下操作人員可將機(jī)械手的各個動作分解，從而調(diào)試設(shè)備或排除故障。

　　應(yīng)用PLC控制工業(yè)生產(chǎn)過程，編程簡單且調(diào)試方便，系統(tǒng)的程序流程如圖4所示，根據(jù)工藝動作分析及系統(tǒng)程序流程可繪制出相應(yīng)的梯形圖，然后編制出相應(yīng)的程序。

7 結(jié)束語

　　實(shí)踐證明，基于PLC的控制系統(tǒng)的快速性及可靠性使整個控制系統(tǒng)簡單，維修方便，功能更強(qiáng)，運(yùn)行更可靠。采用該控制系統(tǒng)為核心的旋轉(zhuǎn)式自動續(xù)料機(jī)械手設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，極大的提高了生產(chǎn)率，現(xiàn)在每天的產(chǎn)量相當(dāng)于六名技術(shù)工人一天的工作量，同時該沖壓生產(chǎn)過程的續(xù)料過程是通過機(jī)械手自動完成的，使整個生產(chǎn)過程的安全性大大提高了，極大的減少了工傷事故的發(fā)生。但同時也存在一些問題，如機(jī)械手對于工件的抓取有一定的失誤率，而且該設(shè)備的制造精度要求較高。