基于軟plc控制的擺動式夾緊反力臂裝置設(shè)計

1、第8期2017年8月組合機床與自動化加工技術(shù)ModularMachineTool修回日期:20170317作者簡介:于洪增(1981—)男遼寧大連人大連豪森設(shè)備制造有限公司碩士研究方向為變速箱、發(fā)動機自動裝配線設(shè)計(Email)yuhongzeng@haosen.com.cn.基于軟PLC控制的擺動式夾緊反力臂裝置設(shè)計于洪增1耿華2(1.大連豪森設(shè)備制造有限公司機械設(shè)計部遼寧大連1160362.一汽大眾汽車有限公司規(guī)劃部長春130011

2、)摘要:針對傳統(tǒng)擰緊機構(gòu)在擰緊過程中自動化程度低擰緊不可靠等問題設(shè)計了一種擺動式氣動夾緊反力臂裝置。詳細描述了該裝置的機械結(jié)構(gòu)、工作原理及控制系統(tǒng)的開發(fā)與實施。該裝置的控制方式應(yīng)用了一種基于西門子PC677工控機的軟PLC模塊對在該裝置中進行擰緊的工件的狀態(tài)進行實時檢測和反饋同時對工件的動作進行校正和控制。整個系統(tǒng)可以在軟PLC的控制下快速、準確地完成工件的夾緊、螺栓擰緊等操作較好地替代了傳統(tǒng)PLC。目前該裝置已用于裝配線上試運行運行狀

3、態(tài)良好控制系統(tǒng)穩(wěn)定。關(guān)鍵詞:擺動式氣動夾緊反力臂軟PLC中圖分類號:TH162TG65文獻標識碼:ATheDesignofAntiarmSwingClampingDeviceBasedontheSoftPLCControlYUHongzeng1GENGHua2(1.MechanicalDesignDepartmentDalianHaosenEquipmentManufactureCo.Ltd.DalianLiaoning116036Ch

4、ina2.PlanningDepartmentFAWVolkswagenAutomotiveCo.Ltd.Changchun130011China)Abstract:Duringthescrewingprocessthetraditionalantiarmscrewingmechanismcan′tfinishthelocationscrewingautomaticallythepaperproposedanantiarmswingpn

5、eumaticclampingdevice.Thestructuredesigningwkingprinciplecontrolsystemofthedevicearedescribedindetail.MeoverasoftPLCcontrollingmethodbasedonSiemensPC677wasappliedfthisdevicewhichcandetectfeedbackrectifycontrolthewkexactl

6、y.UltimatelyitcanfinishtheprocessofclampingscrewingquicklyaccuratelyreplacethetraditionalPLCwell.Thewholesystemhasbeenruninassemblylinethesystemwksnmallythecontrolsystemrunningisstable.Keywds:swingpneumaticclampingantiar

7、msoftPLC0引言在汽車行業(yè)螺紋連接是最重要的連接方式之一隨著我國汽車工業(yè)配件需求量劇增因而對汽車工業(yè)配件加工過程的質(zhì)量及效率的要求也不斷提高在汽車配件加工的過程中需要各種輔助裝置擰緊機構(gòu)就是一種常用的而且非常重要的輔助機構(gòu)。目前國內(nèi)對擰緊機構(gòu)的研究還主要依賴于國外同國外相比還存在很大差距[12]。國內(nèi)專家和學(xué)者對擰緊機也進行了深入的研究根據(jù)不同的工況設(shè)計了多種擰緊機。林曉磊等[3]為解決球閥機械密封螺栓的自動化投退問題設(shè)計了具有變

8、矩功能的三軸擰緊機。丁蘇赤等[4]針對不同品種不同節(jié)距的履帶以及人工擰緊履帶效率低下和不可靠性的問題設(shè)計了四軸履帶螺栓擰緊機系統(tǒng)。林巨廣等[5]以機械手為支架滑塊導(dǎo)軌為運動平臺設(shè)計了一種變矩雙軸螺栓擰緊機。屈創(chuàng)等[6]設(shè)計了一種用于發(fā)動機油底殼螺栓聯(lián)接的四軸擰緊機。然而之前的擰緊機構(gòu)都缺乏反力臂機構(gòu)操作工人的安全性沒有保證并且會出現(xiàn)僅靠操作人員的力量無法完成擰緊任務(wù)的情況。忽略了精確對中機構(gòu)的設(shè)計無法實現(xiàn)快速而又準確的定位操作延緩了生產(chǎn)

9、效率。針對上述存在的問題本文提出了一種擺動式氣動夾緊反力臂機構(gòu)反力臂能幫助操作者很輕松地提升擰緊工具并且可以抵消擰緊螺栓時產(chǎn)生的反作用力以保護操作者。采用氣動夾緊機構(gòu)不但具有報警設(shè)計在氣壓下降到一定程度啟動自鎖功能防止機械臂下降而且能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位。該機構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡單自動化程度高而且提高了可靠性和裝配效率更有效地保證了裝配質(zhì)量。1擺動式氣動夾緊反力臂機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計擺動式氣動夾緊反力臂機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示。該機構(gòu)主要由三部分組

10、成:夾緊組件擰萬方數(shù)據(jù)1]『Il豈網(wǎng)i網(wǎng)lITll苗刪“。面(84)c一li(160)w19一l●l●痧i(161)w1磷躐磷磷痧i(162)oWl，i(32)ow黜it58)owl_酸劣汐瞻》：1‘『E斗坷0l四‘回口1回四回四‘皿iOS3)w19i∞)傭i吲)洲1鮞商㈣owm五稿乃owl知痧暑置豁昌：霍#=：器：置墨：尉：露舞：i(164)owl9j∞)洲i6aowlgm面㈣owlh函(88)owl痧置黜昌：：＆墨：器：雷墨：置：馥

11、髻：i(165)owl9ioq刪i53)owlgmi∽)owl鈿函㈣owl知痧薯戥昌勰盛：鬟髻：器：露髻：j(36)w1‰i嘲)owl知函㈤owmi(90)w1‰蠱：愛高：昌：l罐=：器昌豫葛：器：露糍：i(∽owl9mi晤勒owl知面∞)owlgm面例)owlgm蠱：裟昌：蠱：I瞄=：器般盛：馨篙：i(38)洲1鮞i㈤owlgm菌m)owlgnic9日owle曼i蔓：量曼柳’蔓：囂暑墨：=：中其控制系統(tǒng)原理如圖6所示。基于工控機的開發(fā)

12、環(huán)境以西門子PC677為控制單元通過與多個通訊接口相連接可以分別控制多個外圍設(shè)備同時能夠控制6個螺紋擰緊工位的動作通過通訊模塊每個工位現(xiàn)場有一臺PC677主要用來顯示監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)和報警備用的ET200S安全IO模塊用于應(yīng)急該設(shè)備用于接外部設(shè)備、RFID射頻識別裝置等。?????????????????????????????????????????????????????????圖4系統(tǒng)主程序框圖圖5部分控制程序框圖???????

13、??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????圖6控制系統(tǒng)原理圖4設(shè)備性能測試設(shè)備在生產(chǎn)線上安裝成功之后對設(shè)備的多個性能指標進行了測試和檢驗具體指標如表1所示。表1設(shè)備性能指標參數(shù)名稱允差(mm)實測(mm)導(dǎo)軌平行度0.050.024定位銷精度0.050.03重復(fù)定位精度0.10.02扭矩重復(fù)精度3%2.3轉(zhuǎn)角精度21.2測量

14、壓力精度3N2.1N測量位置精度0.050.03擰緊節(jié)拍5s4.6s測試結(jié)果表明:該反力臂擰緊機構(gòu)重復(fù)擰緊精度高節(jié)拍高擰緊、壓靠過程穩(wěn)定布局了多個接近開關(guān)能夠有效保護對操作者的安全。5總結(jié)本文設(shè)計的擺動式氣動夾緊反力臂機構(gòu)通過對氣動夾緊組件的設(shè)計實現(xiàn)了擰緊機的自動對中通過在結(jié)構(gòu)中加入反力臂擰緊組件提高了擰緊機的安全性和可靠性縮短了擰緊節(jié)拍。解決了傳統(tǒng)擰緊機擰緊過程缺少反力臂機構(gòu)和自動對中的問題。采用一種基于西門子工控機IP677的軟PL

15、C控制方式提高了各級控制設(shè)備之間數(shù)據(jù)信息的傳輸和運算能力該機構(gòu)已經(jīng)成功通過各項性能指標的測試并在裝配線上進行試運行目前為止運行狀態(tài)良好控制系統(tǒng)穩(wěn)定。[參考文獻][1]朱立東.發(fā)動機裝配線技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].湖南農(nóng)機2013(11):132.[2]趙博王曉明.基于PIC單片機的擰緊機構(gòu)控制器的研究[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版201131(6):376379382.[3]林曉磊褚學(xué)林.變矩三軸螺栓擰緊機的設(shè)計[J].機械設(shè)計與

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