基于PLC的轴式膨胀螺栓自动组装设备控制系统设计.doc

基于PLC的轴式膨胀螺栓自动组装设备控制系统设计
摘 要: 介绍轴式膨胀螺栓自动组装设备的组成及工作原理,根据轴式膨胀螺栓自动组装设备的自动化控制要求,设计基于PLC的控制系统,包括轴式膨胀螺栓自动组装设备控制系统总体方案的的工业需要。
针对目前状况,研发一种适用于中小企业的用于膨胀螺栓自动组装高效设备,在此基础上开发控制系统,实现膨胀螺栓的自动化生产不仅可以降低企业生产成本和工人劳动强度,而且可以提高膨胀螺栓生产的质量及生产效率,具有重大的经济效益和现实意义。本文在研发的轴式膨胀螺栓自动组装设备的基础上,采用PLC控制技术对控制系统展开开发和设计,实现了轴式膨胀螺栓组装机的自动化运行。
1 控制系统总体方案设计
设备组成及工作原理
轴式膨胀螺栓自动组装机的结果如图1所示,主要包括自动组装机构和上料机构。自动组装机构主要包括机架、轴式组装装置、顶针推进装置和摆臂压紧装置。上料机构主要包括供料输送装置、螺母输送装置、弹垫输送装置、平垫输送装置、套管输送装置和螺杆输送装置。 設计的轴式膨胀螺栓自动组装设备的基本运行原理为:首先,设备组成中的五个输送装置在振动盘的控制下同时开始输送组装目标工件的零件,零件通过轨道到达指定位置后,通过PLC控制伺服电机,带动滚筒旋转;其次,通过气缸驱动顶针预紧目标工件;然后,旋转电机驱动传动系统带动压轮转动,使螺栓顺利旋入套筒;最后,完成工件组装后,压轮上抬,顶针缩回,滚筒转动,进入下一个工作周期,依次循环从而使轴式膨胀螺栓组装机实现自动化控制。
控制功能要求
组装目标工件分为五个部分:螺母、弹簧垫圈、平垫圈、套管及螺栓。在开始完成组装执行动作之前,需要目标工件五个零件各个相对应的输送装置通过轨道输送各个零件全部到达旋转取料组装盘上的指定位置。为了使各个零件准确到位,在旋转取料组装盘的极限位置安装接近开关,对目标工件的螺母、弹簧垫圈、平垫圈、套管及螺栓滑动到旋转取料组装盘的时间进行控制,确保不会有多余的零件提前进入组装位置。满足组装条件后进行组装。最重要的是在组装过程中能够实现螺杆拧到螺母中的精准定位,直到装配完成离开组装工作区域,这是设备正常工作的基本要求。
控制方案
根据轴式膨胀螺栓自动组装设备的工作原理和基本要求,本文采用PLC实现轴式膨胀螺栓自动组装设备控制系统的设计。控制结构原理图如图2所示,由图2可知,整个控制系统由PLC控制器、旋转电机、顶针、伺服驱动器、编码器、伺服电机、取料组装盘、气动电磁阀、气动压轮、升降气缸、压轮开/合位置(弹垫、平垫、螺杆、套管、螺母)限位开关和气缸升降限位开关组成。其中,PLC是整个控制系统的核心,通过控制气动压轮的下压和上抬、伺服电机的转动和旋转电机控制顶针的伸缩,实现整个设备按照控制要求进行动作。旋转电机通过驱动顶针完成目标工件的装配预紧动作,由于伺服电机是一个自带编码器的闭环执行器,伺服电机通过驱动取料组装盘完成装配后工件的移动动作,由于伺服电机具有较高的定位精度,满足本设备对平移位置精度的要求[1?2]。气动电磁阀用来实现压轮的下压和上抬以及气缸的伸缩控制,限位开关将压轮的下压和上抬以及气缸的伸缩状态反馈给PLC,保证设备的正常运行。
2 控制系统