由於氣壓傳動具有氣源使用方便、不污染環境、動作靈活迅速、工作安全可靠、操作維修簡便以及適於在惡劣環境下工作等特點,因而在衝壓加工、注塑及壓鑄等有毒或高溫環境下作業,機床上、下料,儀錶及輕工行業中小零件的輸送和自動裝配等作業,食品包裝及輸送,電子產品輸送、自動插接,彈藥生產自動化等過程中被廣泛應用。所以氣壓傳動是一種易於推廣普及的實現工業自動化的應用技術。氣動系統的應用,引起了世界各國產業界的普遍重視,氣動行業已成為工業國家發展速度最快的行業之一。
作為氣動系統的控制裝置目前多數採用可編程控制器(PLC)。可編程序控制器是以微處理器為基礎,綜合計算機技術,自動控制技術和通訊技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置,其可靠性好,操作簡便。在實際應用中,控制系統很容易實現。一般是由受控設備的動作順序和工藝要求,構成工步狀態表,形成梯形圖,再編製PLC指令。
一、物料搬運系統結構設計
物料搬運系統原理圖如圖1所示。該系統由左右移動氣缸1、複位進退氣缸2、升降氣缸3、夾手或真空吸盤4、物料塊5、感測器6、圓柱導軌7、支架8、底座9、微動開關10等組成。夾手或真空吸盤4可以夾住或吸住物料塊5,抓取物料的部分採用夾持式和吸附式兩種形式,選用不同的形式,可分別完成工件的抓取和吸附,以適應不同種類的物料搬運。夾手採用電磁鐵吸合與斷開方式夾持物料。夾手或吸盤在升降氣缸3的作用下可以上下移動;夾手或真空吸盤連同升降氣缸在左右移動氣缸1的作用下沿著圓柱導軌可以左右移動;在複位進退氣缸2的作用下將物料塊送回原始位置,為下一個工作周期準備,以實現循環。此系統能夠實現物料在一個平面內的搬運。左右移動行程為300mm,上下移動行程為80mm,根據行程選擇不同的氣缸,氣缸1、2行程為300mm,氣缸3行程為80mm。氣缸選用法蘭式安裝。為了防止工件偏移,在左右移動氣缸1運動路徑兩邊安置導向圓柱導軌7,將圓柱導軌用螺釘固定在支架8上;支架用螺栓固定在底座9上。
圖1 物料搬運系統原理圖
在左右移動氣缸1的缸體上安裝了兩個磁性開關6用於左右極限位置檢測;在底座上安裝了一個微動開關10用於物料塊下限位置檢測。
操作面板安裝在電控箱上,與實驗裝置主體是分離的。PLC可編程序控制器,電磁閥,真空發生器等均放置在電控箱里。
二、氣動系統設計
氣動原理圖如圖2所示。
圖2 氣動原理圖
氣源出來的氣體經過二聯件處理後進入到匯流板。通過相應的電磁換向閥可進入氣動執行元件,分別驅動氣缸1的左右移動、氣缸2的推料動作、氣缸3的上升下降運動、吸盤4的抓料和松料動作。整個氣動系統的3個氣缸全部採用出氣節流調速;電磁閥採用3個二位五通閥和1個二位二通閥。選用集裝式電磁換向閥,將所有電磁換向閥由匯流板集裝在一起,以減小佔用空間。
三、程序流程圖及軟體設計
實現功能。物料搬運系統具有左右移動、上下移動及對物料的夾緊和放鬆、推料進退功能,在PLC控制下可實現單步、自動等多種工作方式。另外,物料被夾手搬運完成以後,為滿足連續動作需要,還必須將此物料運送回原點位置,以供下次搬運需要。系統可完成的各種工作方式如下。
單步:可實現「上升」,「下降」,「左移」,「右移」,「夾緊」,「放鬆」,「推料進」,「推料退」等八種點動操作;
連續:按下「啟動」按鈕后,夾手從原點位置開始連續不斷地執行搬運物料的個步。
根據上述任務,先設計主程序框圖,如圖3所示。
圖3 主程序框圖
物料搬運系統實現的動作:下降→抓料→上升→右移→再下降→松料→再上升→左移→推料進→推料退。
在這個系統中,我們只實現一個物料的循環動作,故在機械手回原點后,需將物料推回原來位置。
在PLC控制下可實現單動、連續動作工作方式。
系統上電后,通過旋轉按扭選擇是單動還是連動,如果是單動則執行單動程序,否則執行連動程序。
單動工作方式:利用按鈕對夾手每一動作單獨進行控制。
連續:按下啟動按鈕,夾手從原點開始,按工序自動循環工作,直到按下停止按鈕,夾手在完成最後一個周期的工作后,返回原點,自動停機。如圖4所示。
圖4 連續動作順序流程圖
四、結論
基於PLC控制的物料搬運系統能夠實現物料的自動循環搬運。此系統既可以使用夾手夾持物料,又可以使用真空吸盤吸附物料,具有多種用途功能;氣動系統的電磁換向閥採用匯流板集裝,減少了佔用空間;在PLC的控制下可以實現單動和連動兩種執行方式,完成物料的搬運。
參考文獻
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