基于PLC控制的注塑機專(zhuān)用機械手

目前，市場(chǎng)上流行的注塑機專(zhuān)用機械手就控制系統而言都是使用專(zhuān)用的微處理機加接口組成的最小控制系統PLC 在機械構造方面，當定位精度要求不高時(shí)采用時(shí)規皮帶傳動(dòng)，行走部分配置滑線(xiàn)導軌，由變頻調速器調速控制PLC 本文提出一種基于PLC控制的注塑機專(zhuān)用機械手，充分利用PLC靈活控制的特點(diǎn)，行走部分配置滑線(xiàn)導軌，采用斜齒輪齒條傳動(dòng)和變頻調速控制;是一種高性?xún)r(jià)比的機電一體化設備PLC 文章分別從機械構造和電氣控制兩個(gè)層面對該機作了較為完整的論述機械手

    1  引言
                           
    在塑膠制品中，以制品的加工方法不同來(lái)分類(lèi)，主要可以分為四大類(lèi)機械手 一為注塑成型產(chǎn)品;二為吹塑成型產(chǎn)品;三為擠出成型產(chǎn)品;四為壓延成型產(chǎn)品機械手 其中應用面最廣、品種最多、精密度最高的，當數注塑成品產(chǎn)品類(lèi)，小到日常生活用品中的鍋瓢碗盞、兒童玩具，大到精密工業(yè)設備上的零部件，隨著(zhù)各種高分子新材料的不斷涌現，許多金屬零部件亦有不斷被這些新材料逐步取代的趨勢。為配合注塑成型產(chǎn)品自動(dòng)化生產(chǎn)要求，為保證制品的高品質(zhì)高效率，必須盡量減少人工的干預，基于上述思想，許多注塑機生產(chǎn)廠(chǎng)家將注塑機專(zhuān)用機械手的裝置列入了客戶(hù)輔助選用件的范圍。
                     
    然而,對于原有注射機而言，絕大多數都沒(méi)有此項裝置，因此，開(kāi)發(fā)適合注塑機使用的專(zhuān)用輔助機械手，就成了提升廠(chǎng)家產(chǎn)品的競爭力的一種重要手段和必然選擇。

    2  行業(yè)狀況
                           
    各種類(lèi)型機械手是自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的重要設備。尤其是在危險場(chǎng)合，在嚴重威脅人們安全和健康的環(huán)境下，采用機械手代替人，具有十分重要的意義。
                           
    珠江三角洲地區塑膠工業(yè)是十分發(fā)達的，在國內居龍頭地位，在國際上珠三角也有世界工廠(chǎng)之稱(chēng)。目前，該行業(yè)使用的注射機專(zhuān)用機械手以臺灣生產(chǎn)的居多，如臺灣勁力公司生產(chǎn)的勁力牌機械手、臺灣威得客國際股份有限公司生產(chǎn)的“威得客”W255系列注射機專(zhuān)用機械手,等等。
   
    剖析此類(lèi)機械手的結構，其電氣控制系統一般均采用微型計算機最小系統或單片機系統，機械手驅動(dòng)部分采用氣動(dòng)驅動(dòng)，變頻調速驅動(dòng)和伺服驅動(dòng)。在機械構造方面采用滑線(xiàn)導軌結構配時(shí)規皮帶傳動(dòng)，或用滾珠齒輪齒條結構配滑線(xiàn)導軌?？傮w設計思想，都是盡量采用成熟的控制技術(shù)和機械零件與機構搭配而成。

    3  基于PLC控制的注塑機專(zhuān)用機械手
   
   上述注塑機專(zhuān)用機械手, 就機械手制造廠(chǎng)家而言, 由于是專(zhuān)用輔助設備因而售價(jià)較高, 尤其用于對原有注塑機的設備改造上, 經(jīng)濟上似乎“得不償失”之嫌。所謂“高性能價(jià)格比”的注塑機專(zhuān)用機械手就成了所有注塑制品生產(chǎn)廠(chǎng)家利用原有注塑機設備提升產(chǎn)品質(zhì)量的重要選擇和最大需求。

    3.1 以PLC為核心的控制系統
   
    PLC是一種以微處理器為核心, 并綜合了計算機技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它的最大特點(diǎn)就是體積小, 功能強, 響應速度快，可靠性高?？刂七^(guò)程均通過(guò)以梯形圖的方式編程。隨時(shí)可依生產(chǎn)工藝的不同要求而隨機修改，還具有可擴展性?，F在由于PLC均由世界上有名的電氣控制設備制造商專(zhuān)業(yè)化研究開(kāi)發(fā)和批量生產(chǎn), 故由于生產(chǎn)成本低而導致價(jià)格便宜。隨著(zhù)全球經(jīng)濟一體化進(jìn)程的加快, 市場(chǎng)競爭導致其價(jià)格有進(jìn)一步下調的空間, 為各行業(yè)上廣泛采用此種控制系統提供了有利條件。其控制系統原理圖如圖1所示。

    圖1 PLC控制系統框圖

    圖中人機界面亦采用技術(shù)上及工藝上均已十分熟悉的5.7"單色觸摸屏, 采用手持式結構, 通過(guò)對話(huà)式操作界面，全中文模式，簡(jiǎn)單易學(xué)。內建程序可以隨心所欲的搭配使用, 可自動(dòng)監測故障并紀錄?？呻S時(shí)修改三個(gè)坐標軸的運動(dòng)參數及橫行軸變頻調速器的各項參數，以滿(mǎn)足產(chǎn)品工藝要求。PLC通過(guò)讀取注塑機的開(kāi)合模信號和頂針信號，通過(guò)程序運行從而保證機械手與注塑機工作安全協(xié)調。

    3.2 機電一體化機械傳動(dòng)模式
                           
    在當今技術(shù)更新愈來(lái)愈快的時(shí)代，誰(shuí)跟上技術(shù)發(fā)展的腳步，誰(shuí)就有可能獲得市場(chǎng)。目前，市場(chǎng)上流行的注塑機專(zhuān)用機械手，無(wú)一不是沿用上述思路來(lái)設計的。本文將上述思想引伸為一種設計模式:積木式結構。即將系統中相對獨立的部件，在滿(mǎn)足系統工藝要求的前提下，采用最高性能價(jià)格比的機構予以配置。針對本系統的結構，橫行軸采用變頻器馬達配減速機構驅動(dòng);上下軸及引拔軸使用氣缸驅動(dòng)。在橫行、引拔、上下行走機構上均使用進(jìn)口的高剛型線(xiàn)性滑軌。上下行軸及引拔軸裝配支座均使用市售高剛型的鋁合金型材，橫行軸采用斜齒輪齒條傳動(dòng)。綜上所述，高性?xún)r(jià)比的機械配置加高性?xún)r(jià)比的控制系統，由此催生了極具市場(chǎng)競爭力的注塑機專(zhuān)用機械手。
          
    根據上述設計思想，以OMRON公司的CPM2AE為例，該型號是專(zhuān)為中國客戶(hù)推出的PLC，具有極高的性?xún)r(jià)比，筆者以此為核心，配上觸摸屏和LG變頻器，再輔以上述機械傳動(dòng)部件，即構成了注塑機專(zhuān)用機械手的硬件部分，而軟件編程則以應用工程師十分熟悉的梯行圖語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，相信也并非難事。該注塑機專(zhuān)用機械手已應用于生產(chǎn)。造價(jià)較市場(chǎng)上同類(lèi)型機低近2萬(wàn)元。
   
    4  結束語(yǔ)
                           
    實(shí)踐證明，利用十分成熟的PLC技術(shù)和變頻器調速技術(shù)以及十分成熟先進(jìn)的機械傳動(dòng)構件，采用積木式架構，應用工程師就可以迅速地為企業(yè)設計制造出生產(chǎn)急需的機電一體化設備注塑機 成為在設備改造、升級，提高產(chǎn)品質(zhì)量，參與市場(chǎng)競爭的有力武器注塑機