原点接近开关和左、右极限开关安装在直线导轨底板上,原点开关和右极 限开关如图3-7原点开关和右极限开关所示。
原点接近开关是一个无触点的电感式接近传感器,用来提供直线运动的 起始点信号。关于电感式接近传感器的工作原理及选用、安装需要注意的几点请参 阅项目一(自动供料机设计与运行)。
图3-44 安装整体连接底座 接下来固定好用于提升的薄型气缸,安装机械手部分的整体连接底座,安装整
图3-45 固定摆台安装板 将同步带两头分别固定在各自的同步带固定座内,同步带固定如图3-39所示。
图3-46 固定回转部分 将导杆气缸安装板固定在气动摆台的回转接部分,固定回转部分如图 3-46所示。
设计装配生产线辅助装置运输机械手的机械结构。直线运动传动组件和抓 取机械手装置组装图如图3-2所示,为直线运动传动组件和抓取机械手装置组 装图。
(一)了解输送装置的结构与工作过程 输送装置工艺功能是:驱动其抓取机械手装置精确定位到指定工作机的物料台 ,在物料台上抓取工件,把抓取到的工件输送到指定地点然后放下的功能。它 接收来自触摸屏的系统主令信号,读取网络上各从站的状态信息,加以综合后 ,向各从站发送控制要求,协调总系统的工作。 输送装置由抓取机械手装置、直线运动传动组件、拖链装置、PLC模块和接线 端口以及按钮/指示灯模块等部件组成。图3-3为输送装置机械部分。
传动组件由直线导轨底板、伺服电机及伺服放大器、同步轮、同步带、直 线导轨、滑动溜板、拖链和原点接近开关、左、右极限开关组成。
伺服电机由伺服电机放大器驱动,通过同步轮和同步带带动滑动溜板沿直 线导轨作往复直线运动。从而带动固定在滑动溜板上的抓取机械手装置作往复 直线个齿即旋转一周搬运机械手位移60mm。
2.输送装置的PLC控制与编程 输送机械手运行的目标是测试设备传送工件的功能。要求其他各工作机已 经就位,并且在自动供料机出料台上放置了工件。具体测试要求如下: 1)输送机械手在通电后,按下复位按钮SB1,执行复位操作,使抓取机 械手装置回到原点位置。在复位过程中,“正常工作”指示灯HL1以1Hz 的频率闪烁。
一、项目分析 装配生产线的工作目标是:对一批金属或白色塑料或黑色塑料工件 进行嵌入零件装配和压紧加工,然后按规格要求分拣成品。 成品规格要求为:金属工件应嵌入白色或黑色芯体,白色工件嵌入 金属或黑色芯体,黑色工件嵌入白色或金属芯体,符合规格的成品 工件组合如图3-1所示。经分拣检出不合规格的工件,人工拆除芯体 后,送回组装机和自动冲压机再装配和压紧。
图3-47 连接导杆气缸和气动手指 用连接件将导杆气缸和气动手指部分进行连接,并将该部分安装在导杆气 缸安装板上,连接导杆气缸和气动手如图3-47所示。
图3-50 固定电机 接下来将电机安装板固定在电机侧同步轮支架组件的相应位置,将电机套入安 装位置,并在主动轴、电机轴上分别套接同步轴,安装好同步带,调整电机位 置,锁好电机螺栓,如下图3-50所示。
图3-38 同步轮安装 接下来,分别将调整端同步轮安装支架组件、电机侧同步轮安装支架组件 上的同步轮套入同步带的两端。在此过程中一定要注意电机侧同步轮安装支架 组件的安装方向,两组件的相对位置正确,同步轮安装如图3-38所示。
图3-39 同步带固定 将同步带两头分别固定在各自的同步带固定座内,同步带固定如图3-39所示。
1.抓取机械手装置 抓取机械手装置是一个能实现三自由度运动(即升降、伸缩、气动手指夹 紧/松开和沿垂直轴旋转的四维运动)的机械手,该装置整体安装在直线运动 传动组件的滑动溜板上,在传动组件带动下整体作直线往复运动,定位到其他 各自动机的物料台,然后完成抓取和放下工件的功能。图3-4为抓取机械手装 置。
左、右极限开关均是有触点的微动开关,用来提供越程故障时的保护信 号。当滑动溜板在运动中越过左或右极限位置时,极限开关会动作,从而向 系统发出越程故障信号。
在气动控制回路中,驱动摆动气缸和气动手指气缸的电磁阀采用的是二 位五通双电控电磁阀,双电控气阀示意图如图3-8所示。双电控电磁阀与单 电控电磁阀的不同之处在于,对于单电控电磁阀,在无电控信号时,阀芯在弹簧 力的作用下会被复位,而对于双电控电磁阀,在两端都无电控信号时,阀芯 的位置是取决于前一个电控信号。
装配生产线的控制方式选用每一自动机由一台PLC承担其控制任务,各 PLC之间通过RS485串行通信实现互连的分布式控制方式。组建成网络后,系 统中每一个自动机就能组合,完成产品的装配分拣。
本项目设计完成最重要的包含自动机设施安装、气动回路设计、电气控制回路 设计、程序编制设计、网络组建和人机界面设置等内容。
(五)输送机械手安装 将输送机械手的机械部分拆开成组件或零件的形式,然后再组装成 原样。要求着重掌握机械设备的安装、运动可靠性的调整,和电气配 线的敷设的方法与技巧。 1.机械部分安装的方法和方法 为了更好的提高安装的速度和准确性,对本机械手的安装同样遵循先成组 件,再进行总装的原则。运输机械手主要由电机侧同步轮安装支架组件 、调整端同步轮安装支架组件、电机安装板、电机、柱形导轨及其安装 底板组件、薄型气缸、同步带、各连接板及连接件等组成,运输机械手 组件如图3-35所示。(注意:柱形导轨及其安装底板组件,出厂时已精 密调整完成建议不要自行拆卸)
具体构成如下: 1)手爪:用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个三位五通双 向电控阀控制(符号及原理在项目一提到)。 2)伸缩气缸:用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制 。 3)气动摆台:用于驱动手臂正反向 90 度旋转,由一个二位五通单向电 控阀控制。 4)提升气缸:用于驱动整个机械手提升与下降,由一个二位五通单向电 控阀控制。 2.直线运动传动组件 直线运动传动组件用以拖动抓取机械手装置作往复直线运动,完成精确定 位的功能。图3-5为直线运动传动组件俯视图。
图3-36 溜板与四个滑块连接方法 首先,放置好柱形导轨上滑块的位置,将溜板与四个滑块连接固定 。锁紧螺栓时,要一边调整二者的相对位置一边拧紧螺栓,使紧定后的 滑块滑动平顺,运动可靠,溜板与四个滑块连接方法如图3-36所示。
图3-37 同步带安装的步骤 将连接好的滑块溜板整体从导轨上取下,将两个同步带固定座安装在 溜板的反面,用于固定同步带的两端,同步带安装的步骤如图3-37所示。
二、项目实施条件 1)装配生产线)气动技术系列教材、常用气动元件使用手册。 3)传感器技术系列教材、常用传感器使用手册。 4)S7-200PLC原理及应用系列参考书。 5)自动化生产线)导线、气管、扎带、网孔板等供学生使用。 7)螺钉旋具、尖嘴钳、万用表等电工常用工具。 8)工作服、安全帽、绝缘鞋等劳保用品,学生每人一套。 9)所需元件明细表如表3-1所示。(型号只做参考)
PLC网络的具体通信模式,取决于所选厂家的PLC类型。装配生产线的各 自动机PLC选用S7-200系列,通信方式选用PPI协议通信。
PPI协议是S7-200CPU最基本的通信方式,通过原来自身的端口( PORT0或PORT1)就能轻松实现通信,是S7-200默认的通信方式。
PPI是一种主—从协议通信,主—从站在一个令牌环网中,主站发送要求 到从站器件,从站器件响应;从站器件不发信息,只是等待主站的要求并对要 求作出响应。如果在用户程序中使能PPI主站模式,就可以在主站程序中使用 网络读写指令来读写从站信息。而从站程序没有必要使用网络读写指令。
(二)认知伺服电机及伺服放大器 现代高性能的伺服系统,大多数采用永磁交流伺服系统这中间还包括永磁 同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。 1.交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁 场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给 驱动器,驱动器根据反馈值与目标值作比较,调整转子转动的角度 。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通信 接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其中伺服控制单 元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。系统控制 结构结构如图3-10所示。
图3-42 调整同步带张紧度 再将调整端同步轮安装支架组件与底板连接,并调整好同步带的张紧度, 锁紧螺栓,调整同步带张紧度方法如图3-42所示。
图3-43 机械手连接 装配机械手时,先连接支撑板与导向组件部分,然后将摆台气缸安装板、 导柱、导向组件进行连接,并在保证导柱滑动顺畅的情况下,锁紧连接螺栓, 机械手连接如图3-43所示。
(三)松下MINAS A5系列AC伺服电机驱动器 关于驱动器的外观、铭牌内容及型号说明如图3-13、图3-14和图3-15 所示。
面板操作说明: 1)参数设置,先按“Set”键,再按“Mode”键选择到“Pr00” 后,按向上、下或向左的方向键选择通用参数的项目,按“Set”键进入 。然后按向上、下或向左的方向键调整参数,调整完后,按“S”键返 回。选择其它项再调整。 2)参数保存,按“M”键选择到“EE-SET”后按“Set”键确认, 出现“EEP-”,然后按向上键3s,出现“FINISH”或“reset”,然后 重新上电即保存。 3)手动JOG运行,按“Mode”键选择到“AF-ACL”,然后按向上、下 键选择到“AF-JOG”按“Set”键一次,显示“JOG-”,然后按向上键3 s显示 “ready”,再按向左键3s出现“sur-on”锁紧轴,按向上、下键,点击正反 转。注意先将S-ON断开。
当抓取机械手装置回到原点位置,且输送单元各个气缸满足初始位置的要 求,则复位完成,“正常工作”指示灯HL1 常亮。按下起动按钮SB2,设 备启动,“设备正常运行”指示灯HL2 也常亮,开始功能测试过程。 2)正常功能测试。 ①抓取机械手装置从供料站出料台抓取工件,抓取的顺序是:手臂伸出→ 手爪夹紧抓取工件→提升台上升→手臂缩回。 ②抓取动作完成后,伺服电机驱动机械手装置向加工站移动,移动速度不 小于300mm/s。 ③机械手装置移动到加工站物料台的正前方后,即把工件放到加工站物料 台上。抓取机械手装置在加工站放下工件的顺序是:手臂伸出→提升台下 降→手爪松开放下工件→手臂缩回。 ④放下工件动作完成2 s后,抓取机械手装置执行抓取加工站工件的操作 。抓取的顺序与供料站抓取工件的顺序相同。
图3-8 双电控气阀示意图 注意:双电控电磁阀的两个电控信号不能同时为“1”,即在控制 过程中不允许两个线圈同时得电,否则,可能会造成电磁线圈烧毁 ,当然,在这种情况下阀芯的位置是不确定的。
图3-40 滑块套入柱形导轨 完成以上安装任务后,再将滑块套入柱形导轨上,套入时一定不可以损坏滑 块内的滑动滚珠以及滚珠的保持架,滑块套入柱形导轨如图3-40所示。
图3-41 固定同步轮安装组件 接下来先将电机侧同步轮安装组件,用螺栓固定在导轨安装地板上,固定 同步轮安装组件如图3-41所示。