【正文】 預見，在不久的將來，氣動機械手將越來越廣泛地進人工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領域。而氣動機械手作為機械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復雜的動作等優(yōu)點。圖46 自動操作流程圖根據(jù)順序功能圖可以編寫梯形圖，如下第五章 總結(jié)與展望歷時幾個月的畢業(yè)設計即將結(jié)束了，在這段時間里，我學習到了很多東西，在工作的細心上也得到了提高。圖45 機械手控制流程圖。所有自動操作，機械手必須先回零點。在運行時按下“負載電源”按鈕，使KM線圈得電并自鎖，KM的主接觸點接通，給外部負載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時用“緊急停車”按鈕斷開負載電源。至此，機械手經(jīng)過八步動作完成了一個周期的動作。在系統(tǒng)通電后按下“啟動 ”按鈕，下降電磁閥通電，機械手下降。機械手的放松、夾緊由一個單線圈兩位置電磁閥(稱為夾緊電磁閥)控制。其中DC輸入/DC輸出的有3種，DC輸入/繼電器輸出的有三種，它們對應的輸入/輸出點數(shù)分別為4點、8點和16點。l 通過擴展模塊可以提供其通訊功能。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題時，具有很強的適應性。6. 維護方便。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡就是控制器的觀點說法。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。進入運行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。第四章 PLC控制系統(tǒng)設計 PLC簡介 PLC的定義 可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。氣缸5的活塞帶動真空吸盤下降，下降到達預定位置的時候，壓下限位開關SQ1，2YA斷電氣缸使真空吸盤停止下降；同時電磁鐵5YA通電，真空開關打開，真空吸盤吸取工件；夾緊后，電磁鐵1YA通電，氣缸5的活塞帶動真空吸盤上升，上升到預定位置時，壓下限位開關SQ2，使電磁鐵1YA斷電，上升停止；同時電磁鐵3YA通電，氣缸11的活塞帶動真空吸盤右移。從原點開始，經(jīng)過下降、夾緊、上升、右移、下降、放松、上升、左移8個動作完成一個循環(huán)并回到原點。真空吸盤可以吸持平整光滑的工件表面，它的最小直徑為1mm，最大直徑為125mm，最大吸力可達606N。 本設計的氣壓系統(tǒng)采用定量泵供氣，由溢流閥來調(diào)定系統(tǒng)壓力。對高壓大流量的系統(tǒng)，多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。節(jié)流閥供在壓力極大地情況下作降低降低介質(zhì)壓力之用。操作方便，布局靈活，有利于提高自動化程度，廣泛應用。 控制時滑閥在閥體內(nèi)作軸向移動，通過改變各氣口間的連接關系，實現(xiàn)氣體流動方向的改變，這就是滑閥的工作原理。 ③當出口風量明顯減少時，應及時更換濾芯。油霧器可對機體運動部件進行潤滑，可以對不方便加潤滑油的部件進行潤滑，大大延長機體的使用壽命。交流伺服自動送料的動力來自交流伺服電動機，具有柔性化、智能化的特點，工作性能和工藝適應性很強。 高速高精度的自動送料機構(gòu) 高速化和精密化一直是沖壓生產(chǎn)追求的目標。瑞士Gudel的Robobeam、德國前MW的Speedbar都是現(xiàn)今高速沖壓自動線傳輸機構(gòu)的典型代表。 沖壓自動線的組成 就設備組成而言，沖壓自動線一般包括壓力機和自動化系統(tǒng)。多工位送料移動桿沿著模具移動，它們是主要結(jié)構(gòu)件，移動沖壓件的端拾器就安裝在這些結(jié)構(gòu)件上。 機械手加穿梭小車式自動化輸送系統(tǒng) 目前，國內(nèi)汽車工業(yè)中生產(chǎn)轎車外覆蓋件和大型內(nèi)襯件的自動化沖壓生產(chǎn)先線，由于還沒有大型多工位壓力機的投入，所以自動化生產(chǎn)主要還是以配備常規(guī)的機械手加穿梭小車或機器人輸送系統(tǒng)的串列式?jīng)_壓線為主，它主要由CNC上料、取料機械手和穿梭小車組成。沖壓生產(chǎn)自動化主要是指包括材料供給、制品及廢料的排出、模具更換、沖床的調(diào)整與運轉(zhuǎn)、沖壓過程異常狀況的監(jiān)視等作業(yè)過程自動化，將這些技術(shù)應用到?jīng)_壓生產(chǎn)流水線的相應環(huán)節(jié)從而實現(xiàn)沖床生產(chǎn)過程的自動化。本文重點是設計是氣動系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，簡要的設計選取了氣壓缸及其裝配。目前，國內(nèi)揚力鍛壓機床廠也可以生產(chǎn)此類快速橫桿式多沖床自動化系統(tǒng)。在我國，90%的現(xiàn)存沖壓生產(chǎn)先屬于這一階段的產(chǎn)品。利用可編程序控制器對機械手進行控制，選取合適的PLC型號，根據(jù)機械手的工作流程制定可編程序控制器的控制方案，畫出機械手的工作時的順序功能圖和梯形圖，并編制PLC的控制程序。設計出機械手的氣動系統(tǒng)，繪制機械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖。 發(fā)展狀況早期的沖壓生產(chǎn)線，由數(shù)臺單動機械壓力機組成，兩者之間裝有機械手，設置一個工位，可帶工件翻轉(zhuǎn)裝備，采用人工或機械的上下料方式，組成機械化或半機械化流水生產(chǎn)線。其在2004年成功向市場推出，并稱作“快速橫桿式”的自動化輸送系統(tǒng)（簡稱SpeedBAR）。本文主要對大型壓力機沖壓線吸放料氣路系統(tǒng)進行設計。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，沖壓制件類型、工藝的復雜化以及人性化生產(chǎn)要求，手工送料的沖壓加工生產(chǎn)由于存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問題，沖壓生產(chǎn)的手工送料已逐步由自動送料機構(gòu)所取代，從而進一步滿足了沖壓生產(chǎn)自動化、大幅度提高生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量等的要求。由此可見，送料機構(gòu)的性能高低直接影響著生產(chǎn)線的推廣應用，因此，針對沖壓制件的工藝要求、生產(chǎn)的實際情況等的不同來選擇不同的送料機構(gòu)是十分必要的。一組模具每一副模具的沖壓工作都在同一臺壓力機內(nèi)完成。近年來，由于在多工位壓力機上“一次多件”沖壓工藝的發(fā)展以及人們個性化需求的突出，真空吸盤式傳送裝置得到越來越多的應用。上世紀末廣泛應用的平行四邊形機械手結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)逐步淘汰，取而代之的是高速、穩(wěn)定的單臂或雙臂橫桿式傳送機構(gòu)。當模具更換時，只需輸入更換模具的符號，其余工作自動完成，整個換模時間只需5min，換模的同時可以對多工位壓力機的運行特性作智能化調(diào)整。 交流私服系統(tǒng)自動送料機構(gòu)近20年來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，計算機控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的應用，交流伺服控制技術(shù)飛速發(fā)展。過濾器用于對氣源的清潔，可過濾壓縮空氣中的水分，避免水分隨氣體進入裝置。 ②使用壓力請勿超過其使用范圍。當閥工作在右位時，氣口P和B想通，A和T想通。③電磁換向閥：利用電磁鐵的通斷電而直接推動閥芯來控制油口的連通狀態(tài)。 節(jié)流閥 節(jié)流閥的啟閉件大多為圓錐流線型，通過它改變通道截面面積而達到調(diào)節(jié)流量和壓力。方向控制是利用換向閥或是邏輯控制單元來實現(xiàn)，對于一般中小流量的系統(tǒng)，通過換向閥的有機組合來實現(xiàn)所要求的動作。一般泵的入口要裝氣動三聯(lián)件，進入系統(tǒng)的的氣體根據(jù)要求，通過氣動三聯(lián)件凈化。考慮到工件的形狀是平板，應采用真空吸盤。估算 縱向氣缸的重量m缸 = 103πDδS= 活塞桿質(zhì)量m桿 = 103πd24= 活塞及缸蓋重量m其它 = 12kg 所以 橫向氣缸的總載荷為：F總 =μ（++12+120）= F= F總β = = D= = =F—氣缸的輸出拉力NP—氣缸的工作壓力Pa按照GB/T23481993標準進行圓整，取D=63mm活塞桿直徑由d= 估取活塞桿直徑d=20mm 真空吸盤動作示意圖 在大型壓力機沖壓線快速吸放料氣路系統(tǒng)中，吸放料機構(gòu)的動作采用氣缸驅(qū)動，氣缸的動作由氣動電磁換向閥控制。此時，按下啟動按鈕，電磁鐵2YA通電。 電磁鐵動作順序電磁鐵下降夾緊上升右行下降松開上升左行1YA++2YA++3YA+4YA+5YA++++注：“+”表示電磁鐵得電，“”表示電磁鐵不得電。每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。5. 設計、施工、調(diào)試的周期短。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動化控制需要，下圖展示一臺S7200 Micro PLC的 CPU22*，具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。l 通過擴展模塊可以增加CPU的I/O點數(shù)（CPU221不可以擴展）。3. 輸入/輸出混合模塊EM223：共有6種產(chǎn)品。同樣，左移、右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。當出現(xiàn)異常時按下該站的“急?！卑粹o，機械手會立刻停止運動。左移到原點時，碰到左限位開關， 左移電磁閥斷電，左移停止。為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時）能可靠地切斷PLC的負載電源，設置了交流接觸器KM。把選擇開關旋在自動操作的三種位置之一上，則進行相應的自動操作。PLC控制程序主要由手動操作和自動操作兩部分組成，自動操作程序包括步進操作，單周期操作和連續(xù)循環(huán)程序。行至上限位置，X01接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，同時將狀態(tài)S27清0，Y01失電，停止上升，而Y04得電，執(zhí)行左行動作，到達左限位，X03接通，將狀態(tài)S20清0．如果此時為連續(xù)工作狀態(tài)，即狀態(tài)轉(zhuǎn)移回到S21，重復執(zhí)行自動程度，若為單周期操作方式，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，則機械手的停在原點。由于氣