PLC轴套类零件自动装配生产线设计(2)
自动生产线是由工件传送系统和控制系统将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序连结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统。在本课题的研究中，将传送带、气动上下料机械手、冲压设备系统地组合起来，并利用可编程控制器完成整个系统的运动控制，实现轴套类零件的自动装配生产，达到显著地提高产品质量的稳定性、一致性，提高劳动生产率,减少劳动强度，降低成本，改善生产条件,保证生产安全, 避免不必要的工伤事故的目的。
1.2 气动技术的国内外研究现状
1.3 气动机械手的应用和发展
气动机械手则是气动技术在现代工业中的典型应用[9]。机械手是自动生产设备和生产线上的重要装置之一, 它可以根据各种自动化设备的工作需要,按照预定的控制程序动作。在生产中广泛存在着很多不能直接由人手完成的工作，尤其是搬运笨重物体或在高温、高压等恶劣的环境下工作。这种环境下人手工作不仅效率低，生产成本高，而且还会危及人的生命安全。因此气动机械手在机械加工、冲压、锻造、铸造等生产过程中被广泛用来搬运工件[10]。如图2所示，该机械手用于搬运玻璃，减轻了操作人员的劳动强度。气动机械手也可实现自动取件、上料、卸料和自动换刀的功能[11]。气动机械手凭借其结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点，在工业领域中得到迅速的发展和广泛的应用[12]。
图 2 气动搬运机械手
现代气动机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。采集感知信号及控制信号由相应传感器及位置控制器实现；气动伺服定位系统代替伺服电机、步进电机或液压伺服系统[13]；气缸、摆动马达完成原来由液压缸或机械构件所做的执行动作；主机部分采用了标准化型材辅以模块化的装配形式，使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。人们根据工况的要求，选择相应功能和参数的模块，像搭积木一样组合，就能设计出满足条件的气动机械手，如图3所示三自由度气动机械手。这是一种先进的设计思想，代表气动技术今后的发展方向，也将始终贯穿着气动机械手的发展过程[14]。
图 3 3自由度气动机械手
1.4 本课题研究的内容
本课题的主要任务是设计轴套类零件的自动装配生产线。具体的研究内容如下：
（1）气动控制回路的设计
根据整个系统的功能要求，分析气动机械手的需要完成的动作顺序，确定每一个动作的气动执行元件。然后设计系统的气动回路图，根据气动执行元件的工作状况选择合适的型号和其他辅助元器件。
（2）气动机械手的结构设计
为了使气动执行元件能够相互配合完成整个装配过程，需要了解所选元件的特征，合理安排元器件的位置，设计简单可靠的连接件，将元器件组装成气动机械手，同时要考虑元器件的定位精度并避免相互间产生干涉。
（3）电气控制系统设计
为了实现系统的运作，可选用PLC对整个系统的动作进行控制。了解系统总体运行机理，设计PLC的控制程序，使系统能够完成送料、上料、装配、下料等一系列动作，实现轴套类零件的装配自动化。
2 自动装配生产线的总体设计
2.1 任务分析
2.1.1 任务要求
采用气动技术设计完成可满足下列工作要求的轴套类零件的自动装配生产线：
（1）工件1尺寸：外径Φ60mm，内径Φ50mm，高度15mm；工件2尺寸：外径Φ50mm，高度15mm。
（2）摆动转轴1的轴臂原始位置在Ⅰ位置，摆动转轴2的轴臂原始位置在Ⅱ位置。它们将工件1、2从运输带上搬运至工作台面，又将装配件搬运至运输带上。