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      全氣動機械手的真空吸盤分揀系統設計

      放大字體  縮小字體 發布日期:2020-02-28 12:26:51    瀏覽次數:54    評論:0
      導讀

      設計了以PLC為核心的分揀系統,利用接近開關等各型傳感器,依據三自由度的氣動機械手、真空吸盤、底層傳送帶、下站的準備狀況檢測和停止放行機構的控制要求,結合氣動元件的特點,實現自動生產線上對部件的分揀要求。設備成本低廉,控制簡單,調試維修方便,運行可靠。關鍵詞:分揀;機械手;氣壓傳動;真空吸盤;PLC

      0 引言

      自動分揀機一般由輸送機械部分、電氣自動控制部分和計算機信息系統聯網部分組成,可以根據用戶要求、場地情況,對貨物按用戶、地名、品名,或正品和次品進行自動分揀、裝箱、封箱的連續作業。該文設計的分揀系統可根據上一工作站——檢測單元的檢查結果,對已經裝配的工件進行正品和次品的分揀,正品運送到下一工作站的電梯多層貨架單元分類存放,次品運送到廢料單元存放。

      1 全氣動分揀機械手的組成和運動分析

      全氣動分揀機械手的結構和運動過程如圖1所示。根據工件分揀的要求,機械手的運動規律是:

      圖1 工件分揀氣動機械手結構示意圖

      1)工件放在底層托盤上,在底層傳送帶上水平運動,進行托盤到位檢測。選用電機、減速器、O型帶和滾輪、電感式接近開關等。

      2)托盤到位后停止運動,機械手分揀工件,放行托盤和工件。采用氣缸與杠桿機構完成托盤的止動和放行。

      3)工件在垂直方向的提升、放下,采用短程氣缸根據工件的高低調整位移,并由氣缸上的磁敏開關進行位置調節控制。

      4)根據工件的形狀設計抓持和釋放機構,采用真空吸盤作為抓持和釋放機構,由真空泵產生負壓并由壓力繼電器進行負壓檢測。

      5)水平方向的前、后運動因為距離較遠,采用無桿氣缸,并用電感傳感器檢測位置,并設計有緩沖裝置,降低運動的沖擊。

      6)工件提升后機械手要旋轉90°,以便釋放到廢料單元的斜槽和地層的兩條O型帶上,選用旋轉氣缸,并由微動開關可以調整轉動角度。

      7)設計了集成塊便于電磁閥連接安裝。

      2 分件機械手的動作控制要求

      初始要求:短程氣缸(垂直)上位置、無桿氣缸(水平方向)前位置、擺動缸(旋轉)0°位置為初始位置,這時氣動機械手處于原始狀態,止動閥復位,連接的限位桿為止動狀態,真空發生器不工作,直線傳送電機處于停止狀態,工作指示燈熄滅。

      系統啟動運行后,該單元綠色指示燈亮,直流電機驅動傳送帶開始運轉且始終保持運行狀態,當托盤運送工件到分揀單元運行時,底層傳感器檢測到工件到位,該單元轉為工作狀態,PLC通過總線接收上一單元的檢測結果,依據正品還是次品進行兩種不同的分揀控制。

      2.1 正品控制過程

      1)正品工件到達該工作站時,托盤底層的傳感器發出工件到位檢測信號,綠色指示燈亮。經2 s的延時確認后,啟動短程氣缸垂直下行。

      2)短程氣缸垂直下行到位發出信號,開啟真空泵開關,皮碗壓緊工件。

      3)PLC接收到真空負壓到信號(皮碗吸緊工件)后,短程氣缸帶動真空皮碗吸持工件垂直上行。

      4)工件上行至位(返回原位)后,擺動氣缸動作,使工件旋轉90°。

      5)工件轉動90°至位后,底層的止動閥動作放行托盤,并延時4 s后,止動閥復位,限位桿垂直恢復止位狀態。

      6)止動氣缸放行托盤的同時,短程氣缸垂直下行到位,PLC收到下行至位信號,停止真空泵工作,真空皮碗失真空,工件靠重力落到傳送帶上。

      7)負壓繼電器檢測負壓信號消失后,短程氣缸垂直上行復位。

      8)擺動氣缸動作使其回轉到0 °。

      9)擺動缸(旋轉)到位后,延時2 s,O型帶運送正品工件,通過止動缸控制的限位桿,放行工件到下一單元。

      10)止動氣缸4 s延時到,止動閥復位,限位桿限位止動。

      11)紅色指示燈亮、綠色燈熄滅,系統恢復初始狀態。

      2.2 次品控制過程

      1)次品到達檢測位置時,電感接近開關發出檢測信號,紅色指示燈滅,綠色指示燈亮。

      2)經2 s確認后啟動短程氣缸下行。

      3)短程氣缸垂直下行到位發出信號,開啟真空泵開關,皮碗壓緊工件。

      4)接收到真空負壓到信號后,短程氣缸持工件垂直上行。

      5)短程氣缸持工件上行到位后,擺動氣缸動作,使工件擺動90°。

      6)機械手持工件轉動90°至位后,無桿氣缸動作,使機械手水平后行,這時啟動底層止動閥動作放行托盤,并延時4 s后。

      7)機械手水平后行至位后。

      8)停止真空開關,皮碗失真空,工件靠重力落入廢料單元的斜槽滑道。

      9)負壓繼電器檢測負壓消失后,擺動氣缸動作使其回轉0°。

      10)無桿氣缸動作,水平前移復位。

      11)擺動氣缸、無桿氣缸均復位后,延時4 s到,止動氣缸復位,使限位桿止動。

      12)限位桿恢復豎直禁止狀態,紅色指示燈亮、綠色指示熄滅。系統恢復初始狀態。

      3 氣壓傳動系統原理分析

      圖2是生產線上干路氣動原理圖。經過空氣壓縮機、油霧分離器、減壓閥調節器后,供給自動裝配生產線的氣壓干路0.6~0.8 MPa的純凈氣壓,經過氣路分接頭后分別供給備料單元、穿銷釘單元、模擬單元和該站的分揀單元。

      圖2 干路氣動原理圖

      分揀單元氣壓傳動系統原理如圖3所示。來自干路的氣源經過截止閥開關后,分成5個支路,其中4路都是經過兩位五通電磁閥,每個支路都有2個單向截流閥,分別控制止動氣缸,實現托盤和工件的止動放行,上下垂直運動的短程氣缸實現工件的提升和放下,無桿氣缸水平(前后)運動實現次品工件的分揀,擺動氣缸的旋轉運動實現移工件的轉位,第5支路經過兩位兩通電磁閥后進入真空泵(真空發生器)出口有壓力繼電器檢測負壓后對真空皮碗抽真空,提升和放下工件。每一種氣缸上都安裝有位置檢測的接近開關,并可以調整位置。為了安裝方便干路截止閥和各個支路之間的鏈接設計了專門的集成塊件,并裝有消音器,降低噪聲,氣動只有供氣沒有回氣干路,直接通過消音器排到空氣中,節省了管件,方便了安裝和調試。

      圖3 分揀單元氣壓傳動系統原理圖

      4 分揀單元的電氣控制

      4.1 分揀單元的I/O接口分配

      表1中是選用西門子S7-200-CPU226的I/O接口對照表,主從對應是提供給PROFIBUS的通信模塊與工作總站的S7-300通信位,上位機中對應表是的上位機的寄存器地址。

      表1 分揀單元I/O接口表

      4.2 分揀單元的PLC控制的I/O接口及電路原理

      分揀單元的PLC控制I/O接口及電路原理如圖4所示。

      5 PLC的程序設計

      分揀單元氣動機械手的PLC控制的流程如圖5所示。

      圖4 分揀單元的PLC 控制I/O接口及電路原理圖

      圖5 分揀氣動機械手PLC控制流程圖

      6 調試

      調試時注意壓縮機氣壓調至0.6 MPa,不宜太高,本站的截止閥先關閉,壓力調好后,再開啟本站截止閥,檢查各節流閥的調整旋鈕是否在中間位置??墒謩影磯焊麟姶艙Q向閥的機械按鈕,檢查氣缸的運動速度和位置是否準確,可以通過調節各個氣缸上的磁敏傳感器位置,調整位移,調整節流閥調整旋鈕調節移動速度,注意下一工作站應該準備就緒狀態,而且整個生產線的通信處于正常工作狀態,不正常情況下應該檢查各個模塊的PROFIBUS通信電纜插頭是否牢靠,然后復位總站S7-300的復位按鈕和RUN/STOP開關,使得每個工作站PROFIBUS通信模塊的工作指示燈綠燈亮。

      7 結論

      全氣動自動分揀機械手投入實際運行效果說明:基于PLC控制的全氣動分揀機械手,可根據上一工作站-檢測單元的檢查結果,較好地實現對產品零部件合格品和次品的分揀功能,具有運行可靠,控制簡單,調試維修方便,成本低廉等特點。

      參考文獻:

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