1 引言

　　傳統沖壓生產過程存在著一些問題和缺點。表現在沖壓加工時產生的噪音和振動兩種公害，而且操作者的安全事故時有發生。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，而主要是由于傳統的沖壓設備及落后的手工操作造成的。隨著計算機技術的發展，特別是機電一體化技術的進步，這些問題正逐步得到解決。下面介紹～種應用于沖壓生產過程的基于PLC的自動續料專用設備，該設備是一種用于旋轉式密封圈骨架沖壓成型過程中多個工位間的傳送搬運機械手。與傳統的人工續料相比，該沖壓過程中采用工業機器人(機械手)代替工人操作，構成沖壓自動化生產線。提高了勞動生產率，并且極大的降低Jr生產過程的事故率。

2 該沖壓件的生產工藝分析

　　設計某種沖壓件的自動續料專用設備，首先需要了解沖壓件的生產加工過程。該沖壓件從毛坯料到產品共需要j次沖壓加工，依次為拉伸—>反拉伸—'沖孔。該設計采用多—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運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，自動續料機械手開始動作實現工件在三個工位間的傳送。

3 機械手動作的規劃

　　機械手設備由三部分組成，分別為進料部分、自動續料部分和收料部分。進料部分作用是將毛坯料由料橢推入上料工位；自動續料部分是該設備的主要機構，通過該部分實現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，同時在牛產過程中產生的廢料也通過其他滑道收集。各部分動作都在PLC的控制下有序進行，最終實現從毛坯料到產品的加工過程。

　　自動續料機械手在工作過程中需要將工件依次放置到相應的沖壓加工工位上，實現工件在不同工位卜傳遞需要的循環動作如圖1所示，該工作過程中機械手需具備升降、旋轉、手爪開合三個自由度。

4 自動續料機械手結構設計

　　該機械手結構上共包括四部分：分別為回轉機構、上升下降機構、機械手爪機構和電磁吸盤機構四個部分。

　　(1)回轉機構包括傳動齒輪、軸承座、回轉空心主軸和回轉伺服電機等；當伺服電機工作時通過傳動齒輪帶動空心主軸進行旋轉。

　　(2)上升下降機構包括滑動軸和升降氣缸，滑動軸安裝在回轉空心主軸中間，即可以隨回轉空心主軸轉動，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)機械手爪機構包括連桿、滑塊、手爪和手爪氣缸；氣缸固定在回轉盤上面，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；當滑塊滑動時手爪實現開合動作。

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

5 機械手的電氣控制分析

　　該自動續料機械手的各動作由PLC的控制來實現，當設備正常工作時通過各傳感器采集實時信號傳送到PLC中進行處理后確定機械手下一步的動作。該設計中PLC采用三菱公司FX2系列的產品。下面根據機械手的動作圖對各動作過程進行分析。

　　(1)首先接通電源并打開系統開關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產生信號使中間繼電器動作切開震動料箱的電源。

　　(2)當雙手啟動SBI按下后，設備開始正常運行。首先機械手爪電磁閥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。當上述氣缸動作到位后電磁開關SQ I、SQ3有信號，則升降氣缸電磁閥YV3動作。當升降缸升到上位后電磁開關SQ5有信號，此時進料氣缸電磁閥YV5動作，同時PLC輸出端的中間繼電器KAI動作，伺服電機接收到信號開始動作。當伺服電機到達右位時升降氣缸電磁閥YV4動作，升降缸開始下降。

　　(3)當升降缸下佗電磁開關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工位，此時PLC輸出端驅動中間繼電器KAO動作啟動沖床動作。當沖床回到最高位時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動作伺服電機開始左轉回到左位，電磁閥YV4再次動作使升降缸下降回到初始位置，循環動作。

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

6 控制系統軟件設計

　　系統的控制方式有兩種：自動模式和調試模式。由一個i位選擇控制，當開關置于自動模式時系統處于自動運行方式，此時機械手設備根據各氣缸E的磁性開關狀態及各傳感器的狀態自動接通或斷開向PLC輸入信號，經過處理后輸出端驅動各負載的動作。實現機械手將上件在各工位中連續的搬運動作。當開關置于調試模式狀態時，通過控制面板上的按鈕向PLC的輸入端輸入信號，經PLC處理后輸出位做相應動作。調試模式狀態下操作人員可將機械手的各個動作分解，從而調試設備或排除故障。

　　應用PLC控制工業生產過程，編程簡單且調試方便，系統的程序流程如圖4所示，根據工藝動作分析及系統程序流程可繪制出相應的梯形圖，然后編制出相應的程序。

7 結束語

　　實踐證明，基于PLC的控制系統的快速性及可靠性使整個控制系統簡單，維修方便，功能更強，運行更可靠。采用該控制系統為核心的旋轉式自動續料機械手設備進行生產，極大的提高了生產率，現在每天的產量相當于六名技術工人一天的工作量，同時該沖壓生產過程的續料過程是通過機械手自動完成的，使整個生產過程的安全性大大提高了，極大的減少了工傷事故的發生。但同時也存在一些問題，如機械手對于工件的抓取有一定的失誤率，而且該設備的制造精度要求較高。