引言

　　PLC是可編程序邏輯控制器(Programmable Losic ControUer)的縮寫，由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)與控制器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在硬件設(shè)計(jì)中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術(shù)，在軟件設(shè)計(jì)中采用了故障檢測(cè)、信息保護(hù)與恢復(fù)等措施，進(jìn)一步提高了PLC的可靠性。自60年代末第一臺(tái)PLC問世以來，已很快被應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化進(jìn)程，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。在傳統(tǒng)的液氣壓領(lǐng)域引入PLC控制，可以充分發(fā)揮PLC的編程優(yōu)勢(shì)，使用最小的投入實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，同時(shí)PLC的高可靠性確保了液氣壓系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性。

1 問題的提出

　　某型號(hào)電鉆的殼體零件采用注塑工藝生產(chǎn)，由于形狀特殊，模具開模后頂桿不能將工件完全頂出，生產(chǎn)中都是靠人工取出。操作者的動(dòng)作較多，效率比較低，而且長(zhǎng)時(shí)間工作比較容易發(fā)生安全事故。通過對(duì)工人操作過程的分析，設(shè)計(jì)了基于PLC控制的卸料機(jī)械手，考慮到未來功能擴(kuò)展的需要，該機(jī)械手的控制系統(tǒng)使用西門子S300。由于機(jī)械手夾持的是注塑件，重量較輕，故機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)部分使用氣壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 功能需求分析

　　如圖1所示，現(xiàn)以定模中心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立標(biāo)系，分析機(jī)械手終端氣動(dòng)夾爪的運(yùn)動(dòng)軌跡。模具合模時(shí)，氣動(dòng)夾爪位于A點(diǎn)，夾爪完全張開。當(dāng)模具開模時(shí)，安裝在動(dòng)模上的限位開關(guān)發(fā)出信號(hào)，氣動(dòng)夾爪平行于z軸運(yùn)動(dòng)到極限點(diǎn)B，然后夾爪夾緊工件，延時(shí)2秒鐘，穩(wěn)定工件。夾爪的下一動(dòng)作是平行于x軸從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，水平抽出工件，之后再沿CD、DE、EF到達(dá)極限點(diǎn)F，在F點(diǎn)氣動(dòng)夾爪松開，工件受重力自由下落到料筐中，延時(shí)1秒中，最后夾爪回到A點(diǎn)，準(zhǔn)備進(jìn)入下一循環(huán)。

圖1夾爪運(yùn)動(dòng)示意圖

　　基于安全的考慮，注塑機(jī)的防護(hù)門上都設(shè)有限位開關(guān)。通常人工操作時(shí)，要取出工件，必須先要打開注塑機(jī)的防護(hù)門，合模前也要關(guān)閉防護(hù)門，否則注塑機(jī)檢測(cè)不到門控信號(hào)，注塑機(jī)的液壓機(jī)構(gòu)也就不會(huì)合模。從上述分析可知，采用機(jī)械手進(jìn)行卸料后，沒有開啟和關(guān)閉防護(hù)門的動(dòng)作，技術(shù)上可以通過修改注塑機(jī)的電路實(shí)現(xiàn)。由于減少開關(guān)注塑機(jī)防護(hù)門的環(huán)節(jié)，與人工操作相比，機(jī)械手定位準(zhǔn)確，夾緊迅速穩(wěn)定，卸料的時(shí)問比人工操作短．極大地提高了生產(chǎn)敏率。

　　2.2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)需求分析設(shè)計(jì)的氣動(dòng)部分原理如圖2所示,G方向的運(yùn)動(dòng)AB ,CD使用一個(gè)升降缸7,x方向的取出工件運(yùn)動(dòng)BC及編回運(yùn)動(dòng)EF使用個(gè)抽出缸13,Y方向的運(yùn)動(dòng),FA便用一個(gè)編網(wǎng)缸17,另外夾爪的驅(qū)動(dòng)使用一個(gè)夾緊缸9。元件3,1ti,14為氣位四通電磁換向閥，其控制抗號(hào)來自PLC的愉出端:元件，足兩位四通電磁換向閥，其換向信號(hào)也是由PLC控制:升降缸立置，由單向順序閱s平衡，以防受機(jī)械手的自重影響發(fā)生下滑。單向調(diào)速閥4和5用于實(shí)現(xiàn)對(duì)升降缸7的雙向節(jié)流調(diào)速。抽出缸和縮同缸同樣也設(shè)計(jì)了雙向節(jié)流調(diào)速元件11 ,12 ,15,16， 可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)悄況隨時(shí)調(diào)核各缸活塞桿的伸縮速度。為適應(yīng)實(shí)際安裝需要，在汽缸和機(jī)架之間安裝有行程調(diào)整裝置，以保證系統(tǒng)可以隨時(shí)調(diào)鐵。為減輕結(jié)構(gòu)重量，降低成本，機(jī)械手的底座、支架部分主要是使川板料和竹件等材料.通過焊接、機(jī)加、裝配而成。由于使用氣壓傳動(dòng)，工作介質(zhì)比較消潔，汽缸的運(yùn)行平穩(wěn)。沖擊小。同時(shí)臥式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)重最大，一般都是通過地腳螺栓和地面相連，所以將整個(gè)機(jī)械手的底座直接安裝在臥式注喇機(jī)的機(jī)身上，能夠保證機(jī)械手安裝穩(wěn)定。

圖2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3 PLC控制程序設(shè)計(jì)

　　控制系統(tǒng)的輸人示是來自注塑機(jī)的開摸信號(hào)以及A-F各運(yùn)動(dòng)極限點(diǎn)的行程開關(guān)信號(hào),PLC的輸出信號(hào)用于控制電勝換向樹線圈的通斷以實(shí)現(xiàn)換向:電磁換向閥各線翩與PLC連接如圖3符號(hào)表所示。整個(gè)系統(tǒng)的PLC程序見表1。

4 結(jié)束語

　　經(jīng)實(shí)際使用的情況表明，本文所設(shè)計(jì)的葵于PLC控制的卸料機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了模具即料的全過程，保證了注塑機(jī)在無人值守狀態(tài)下進(jìn)行生產(chǎn)。由于系統(tǒng)采用了PLC控制，機(jī)械手的控制系統(tǒng)可靠性高，而且根據(jù)未來不同產(chǎn)品的需要，通過增加輸入、輸出模塊，重新編寫PLC程序，可以很方便地對(duì)機(jī)械手的功能進(jìn)行擴(kuò)展。同時(shí)西門子PLC具有很強(qiáng)的通訊功能，也可以根據(jù)需要增加通訊模塊，遠(yuǎn)程監(jiān)控生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)注塑生產(chǎn)的高度自動(dòng)化。