【機械設計畢業(yè)設計】陶瓷墻地磚分檢機械手運動及控制系統(tǒng)的設計

1、陶瓷墻地磚分檢機械手運動及控制系統(tǒng)的設計聶陶蓀1程洪濤1梁剛2田鋒1黃金源1MovementControlSystemDesignoftheCeramicTileCategizingMantpulatNIETao2sun1CHENGHong2tao1LIANGGang2TIANFeng1HUANGJin2yuan1(1.景德鎮(zhèn)陶瓷學院江西省景德鎮(zhèn)3330012.景德鎮(zhèn)高等?？茖W校江西省景德鎮(zhèn)333000)摘要:對陶瓷墻地磚全自動檢測生產(chǎn)

2、線的均布三臂回轉(zhuǎn)式分檢機械手進行了運動及控制系統(tǒng)設計。其機座的回轉(zhuǎn)及手臂的升降等運動采用氣動驅(qū)動手腕采用具有斷電保護的真空吸盤吸附方式控制運動的PLC系統(tǒng)采用了先進的模塊化設計具有可靠性高、抗干擾能力強和易于操控的特點。關鍵詞:陶瓷墻地磚分檢機械手控制系統(tǒng)可編程控制器中圖分類號:TB21文獻標識碼:B文章編號:100024858(2007)05200652031前言針對我國陶瓷墻地磚行業(yè)的迅速發(fā)展而檢測技術(shù)卻仍停留在人工隨機抽檢的現(xiàn)狀文

3、獻[1]提出了基于光纖傳感器的墻地磚自動檢測技術(shù)該技術(shù)可以避免漏檢保證檢測質(zhì)量且實現(xiàn)自動分級碼垛。該檢測生產(chǎn)線中對被檢測后的墻地磚進行分級碼垛的機械手目前在國內(nèi)尚無現(xiàn)成的產(chǎn)品。因而為實現(xiàn)該檢測生產(chǎn)線的功能研制一種適用的分檢碼垛機械手是完全必要的。本文主要針對均布三臂回轉(zhuǎn)式分檢機械手的運動和控制系統(tǒng)進行了研究和設計。2檢測生產(chǎn)線工作原理該檢測生產(chǎn)線采用反射式光纖傳感器作測量頭對墻地磚表面進行多點檢測。其工藝流程為:墻地磚由輸送帶輸送當墻地

4、磚到達正確的檢測位置時被光眼檢測到控制系統(tǒng)啟動傳感器對墻地磚進行測量測量數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機處理并按國家標準[5]分為優(yōu)、合格、不合格3個等級。根據(jù)處理結(jié)果中央控制器控制分檢機械手將不同等級的墻地磚輸送至不同的方向最后由碼垛機將各等級墻地磚分別收集碼垛。該檢測生產(chǎn)線示意圖見圖1。圖1檢測生產(chǎn)線示意圖該機械手采取均布回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)從而保證了機械手隨時都有一手臂處于生產(chǎn)線取磚的位置。墻地磚按所檢測的結(jié)果分為3個不同等級分別輸送堆放在3個碼垛位置優(yōu)等品

5、有輸送線送至碼垛1機械手不動作合格品與不合格品分別有機械手取至碼垛位置2碼垛位置3。3機械手運動及控制系統(tǒng)設計3.1氣動回路系統(tǒng)設計采用均布三臂回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)其機械手的主要動作歸納為手臂的升降、吸盤的吸附與松開、機座的旋轉(zhuǎn)這3個動作分別由升降氣缸、吸盤和雙作用氣缸來完成其次采用換向閥來實現(xiàn)動作的交替變化。氣動回路系統(tǒng)原理圖如圖2所示。收稿日期:2006210213作者簡介:聶陶蓀(1946—)男江西南昌人教授主要從事機電一體化方面的研究與教

6、學工作。真空吸盤的吸附動作由真空發(fā)生器和二位二通閥控制升降手臂由三位四通閥控制機座旋轉(zhuǎn)通過雙作用氣缸的動作由三位四通閥控制整個回路都采用行程開關控制信號。氣源經(jīng)空氣過濾器、減壓閥處理后通過相應的電磁換向閥進入各個氣動執(zhí)行元件。電磁換向閥2YA、4YA、6YA通電時機械手手臂下降吸盤對墻地磚進行吸附動作電磁閥1YA、3YA、5YA在機械手完成吸附動作后通電機械手手臂上升。此時根據(jù)所吸附的墻地磚被檢測出的等級(合格或者不合格)對合格品電磁閥

7、10YA通電手臂左轉(zhuǎn)到達其碼垛位子對不合格品電磁閥11YA通電手臂右轉(zhuǎn)到達其碼垛位子。然后電磁閥2YA、4YA、6YA通電手臂下562007年第5期液壓與氣動圖4機械手工作流程按鈕1個輸出點數(shù)為14個其中電磁鐵11個電源指示燈1個機械手手臂原限位指示燈2個。PLC控制系統(tǒng)的賦值如表1所示。表1PLC控制系統(tǒng)的賦值表操作數(shù)符號標志注釋10.01YA手臂原位a010.12YA手臂限位a110.23YA手臂原位b010.34YA手臂限位b11

8、0.45YA手臂原位c010.56YA手臂限位c110.6SQ接近開關11.07YA上位機信號1操作數(shù)符號標志注釋11.18YA上位機信號211.29YA上位機信號312.0SP雙作用缸原位d012.110YA雙作用缸限位d112.311YA雙作用缸限位d2Q4.0LEI電源指示燈Q4.1LE2手臂原位指示燈Q4.2LE3手臂限位指示燈為增強本程序的可讀性及簡化程序整個軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)以方便指令中的IST狀態(tài)初始化指令來進行設計。

9、總軟件系統(tǒng)包括初始化電路、故障報警程序、點動操作程序、歸位程序及自動操作程序五大模塊構(gòu)成分別解決單個問題然后再進行綜合。其系統(tǒng)模塊圖如圖5。其中歸位程序是機械手在工作中突然斷電后來點按下歸位按鈕可以使機械手自動返回原點。圖5系統(tǒng)模塊圖4結(jié)論機械手則是接受來自檢測生產(chǎn)線中央控制器的分選信息實現(xiàn)不同級別產(chǎn)品碼垛的搬運設備。其總體設計是采用由PLC控制器控制的氣動回轉(zhuǎn)式均布三臂機械手執(zhí)行系統(tǒng)采用具有斷電保護的真空吸盤的吸附方式機械手在結(jié)構(gòu)上可

10、以完成墻地磚的吸附、搬運、碼垛的工作具有效率高、工作可靠、新穎的特點。該機械手在墻地磚分檢生產(chǎn)線上的應用可以保證工作的連續(xù)性并提高生產(chǎn)效率?？删幊炭刂破髯鳛檫\動控制PLC控制系統(tǒng)采用模塊化設計把整個設計任務按各自的功能分成多個互相獨立的模塊每個模塊都有特定的功能有自己的信息入口和信息出口可在不必了解模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)時就能方便的應用。具有體積小、可靠性高、抗干擾能力強等特點。參考文獻:[1]聶陶蓀等.墻地磚表面平整度自動連續(xù)檢測技術(shù)[J].北

11、京:中國陶瓷工業(yè)2004(2).[2]SMC(中國)有限公司.現(xiàn)代實用氣動技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社1998.[3]田玲.氣動組合臺真空吸附機械手系統(tǒng)設計[J].真空2001(5).[4]袁任光.可編程序控制器應用技術(shù)與實例[M].廣州:華南理工大學出版社2003.[5]CBT3810.21999陶瓷試驗方法:第三部分:尺寸和表面質(zhì)量的檢驗[S].[6]CBT4100.11999干壓陶瓷磚[S].[7]CristinaE.Cost

12、aMariaPetrou.Automaticregistrationofce2ramictilesfthepurposeoffaultdetection[J].MachineVisionApplications200011(5).(上接第64頁)不給動作時液壓缸上腔油管也有壓力因此我初步判定:做上一工作循環(huán)的最后一個動作落鉤時落鉤換向閥閥芯卡住或復位彈簧折斷使落鉤換向閥不能復位。當其他換向閥控制提門缸做相反的動作時形成液壓管路短接液壓油