机械手上下料控制系统关键技术

摘要 根据盘形齿轮的特性，为提高机床效率及自动化加工的质量，研制出一种机械手自动上下料系统。这种崭新的系统使用PLC为控制器，采用触摸屏显示器，可自动在输送线上进行工件到磨齿机上的取放，同时还可以将已经加工完成的工件进行甩油处理，之后再次送入输送线。该系统使用的高分辨率伺服系统及精准的位置传感器，保证机械手在工作过程中动作的快速反应与定位的精准，使用该项系统，极大的减少齿轮磨床的上下料时间，提升生产效率与机械的自动化水平。

【关键词】机械手 上下料 控制系统

在工业的生产活动中，齿轮作为重要的传动元件，拥有非常高的传动功率与精准的传动比，因此得到非常广泛的使用。汽车行业的发展，带动了齿轮行业与磨齿机行业的发展，汽车变速箱中的齿轮，是经过淬硬之后再进行磨齿工作的，这也可以看出，未来对齿轮的需求是只增不减的。在我国，大部分的齿轮加工机床是人工来实现机床的上下料，人工上下料带来比较高的劳动强度，很差的工作环境，也不会有较高的效率。与之相比的机械手上下料装置则有着自动化程度高，动作迅速，重复定位精度高与长时间工作的优势。我国的相关产业对自动化机械手上下料系统的需要是非常紧迫的。在机械手上下料系统中，普遍使用PLC控制系统，PLC的核心部件就是微处理器，拥有较高的抗干扰与通用性高的特点，并能够非常智能的与机床进行信息的交互。

1 系统的总体设计

机械手上下料系统的主要要求与工作目的是可以自动的对输送线上的工件进行识别，取到之后置于磨齿机，还需把加工完好的工件进行甩油处理，完成之后送回输送线。该机械手主要由五部分部件组成，即机械手A，机械手B，防护门，甩油装置与输送机。系统的工作流程是：工件在输送线上到达工位，输送机装机启动定位装置对工件进行定位，机械手B对甩油装置中的工件与输送线中经定位的工件进行上下料操作，甩油装置到机床位置，机械手A对机床中的工件与甩油装置的工件进行操作，完成之后输送线再次启动，加工完好的工件随输送线进入下一工位，上一工位的待加工工件进入定位位置，与此同时，机械手A回转，防护门关闭，将机床与外部工作环境隔离，机床开始工作，甩油器装置移动到输送机进行甩油操作。

2 控制系统设计

控制系统主要分硬件与软件两部分。其中硬件主要是对PLC控制器型号的选定，本系统根据需要，使用的是OMRON公司的CPIH-Y20DT-D型的PLC控制器，该型号控制器使用DC24V电源，可进行12点的DC输入与8点晶体管输出，还可以搭载4轴脉冲的输出功能，可扩展单元也可选择3个CPIW-40EDR，这样可使其拥有24点的DC输入与16点的继电器输出。选择控制器之后还需选择触摸屏，本系统采用的同样是OMRON工的NS系列产品，该产品与PLC空气系统可以非常好的进行兼容，界面的绘制功能也是非常好的。最后还需要一个敏感效率的位置传感器，本系统选择的是MT接触性传感器，该传感器的重复定位精度高，不会产生无应答滞后问题，同样也不会受到被探测物品材料与形状的影响。该系统是一种人机交互的设备，因此说触摸屏承担着很大的作用，比如参数的配置，状态的显示，还有控制系统的调式等，触摸屏通过RS232借口来实现与PLC控制系统的通信，向PLC发送各种指令并返回PLC的反馈信息。而PLC则是整个系统的核心，负责对信号的收集处理，定位、上下料的控制，以及甩油装置的控制。

而控制系统的软件部分又分为两个方面，分别是触摸屏的界面设计与PLC控制器的程序设计部分。首先触摸屏的设计，含有如下内容，控制按钮，状态显示，界面切换按钮等三部分。控制系统则要分为开机界面，系统自检，系统调试，参数设置，机械手运行，系统报警等六个界面。其中运行状态灯作用是显示系统中各部分的运行状态，系统的操作按钮则对系统进行指令的发送，界面切换按钮则是进入不同的界面进行相关的参数配置与系统的调试等工作。系统在自动运行的过程中，机械手的上下料系统能够接收到机床中的结束信号，并自动的进行全部的上下料动作，甩油的工作以及输送。在系统的初次开机时，需要对系统运行中的参数进行配置，系统也会进行自检，对电源气源以及系统的各个机构是否到位进行检查，如果发现问题就会进行报警处理，提示进行必要的参数配置或者其他操作，从而保护了系统的安全。在系统中还预留设计了每个动作之间存在的互锁功能，系统运行过程中，如果出现哪个动作没有到位的情况，这样在进行下一步操作的时候，触摸屏同样会出现报警状态，如果遇到危机状况，系统会自动的切断与电源关系，使系统停止运行，大大提高生产安全。

3 结语

本文根据生产企业对于磨齿机自动上下料的要求，并研究了磨齿机的工作过程，设计出针对性较强的盘形齿轮自动上下料系统。本系统使用PLC作为控制系统，主要包含机床的自动上下料、甩油以及输送等功能。根据企业的使用状况，该系统将上下料的实践缩减到9 5秒左右.并经过长时间的操作，可以确定其运行是非常可靠的。在企业的生产活动中，加入该系统，是可以极大的改善工作的环境与劳动的强度，并提升工作效率，综合而论，该系统的运用是有着非常高的实用价值的。

参考文献

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