电饭煲内胆冲压工艺机械手控制系统设计
发布时间：2021-08-03 20:14
随着自动化技术的发展,越来越多的机械手应用于各行各业,本文主要针对电饭煲内胆冲压工艺生产线,设计一种用于冲压设备的机械手控制系统,从而可以取代人工完成物料的上下料操作,减少人工成本并且可以提高产品的生产效率,为此,本文以电饭煲内胆冲压工艺机械手为研究对象,提出一种适合冲压工艺实现生产自动化的设计方法,主要是以三菱FX3U系列PLC为控制核心和上位机采用触摸屏的设计方法,该控制系统成本低、运行稳定,有效的改进了电饭煲内胆冲压工艺自动化生产线,提高了工作的生产节拍,生产效率也有了明显提升,符合中小企业的生产需求,对于推动电饭煲生产线实现自动化具有重要意义。本研究主要内容有如下几个方面:（1）根据企业中电饭煲内胆冲压工艺生产线的现状和存在的问题,按照现有冲压设备和生产环境要求,选择圆柱坐标型机械手代替人工完成电饭煲内胆冲压工艺上下料的操作,通过分析机械手的控制流程和工作模式,提出了基于“PLC+触摸屏”的控制系统架构,采用模块化的设计思想,确定了机械手总体的设计方案和技术参数要求。（2）确定了机械手的硬件结构方案,并完成了伺服电机等关键部件的选型计算,为后续的控制系统软...
【文章来源】：广东海洋大学广东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生产线总体设计方案
电饭煲内胆冲压工艺自动化生产线流程为：首先把准备加工的物料运送到双工位上料台上，物料可以通过叉车来运输，之后进行取料操作，取料是由拆垛传输机构实现的，取出后就进行抹油操作，抹油是经过双涂油滚实现，抹油完成后使其运送到直线传输机构的对中台位置，该过程也是通过传送带运输。之后，在搬运直线机构的左端和右端同时动作，左端负责从双工位上料台取料，右端负责从对中台位置取料，在右端取料的位置放在拉伸机模具加工点时，左右端负责取料的吸盘松开，等到又一次直线轴右端的吸盘吸取物料在拉伸机上的时候，此时，原来在拉伸机上完成的物料会推到传输带上，等待下一步的冲压工作。然后机械手一通过抓取该物料放到切弯设备加工，完成后机械手二抓取该物料到立式压边机进行加工工作，该过程完成后，机械手爪取物料到辘骨机加工设备，之后再进行冲字作业，完成所有冲压工作后，机械手四将加工完的物料放到传送带线上。在整个过程中，拉伸、切边、压边整形、辘骨工艺的生产周期均为 7s，冲字工艺为 2s，该生产总体设计符合要求，并且提高了生产效率，减少了人工成本[22]。企业电饭煲内胆冲压工艺人工上下料生产线如图 2-2 所示，机械手投入使用后的自动化生产线如图 2-3 所示。
图 2-3 自动化生产线2.2.2 机械手工艺流程和实现的功能设计机械手控制系统的目的主要是实现电饭煲内胆冲压工艺上下料的自动化，也就是将上一道工序冲压好的产品，通过机械手快速准确的吸取该产品放到另一个待冲压的设备上。冲压结束后，机械手再把产品取出，并放到皮带线上，本文以电饭煲冲压完成后输送到皮带线上的过程的机械手为主要研究对象，分析机械手的控制任务和实现的功能，设计机械手控制系统，并使设计的机械手能够精准的将冲压完的电饭煲内胆取出，放在传送带上，且要保证机械手和冲压设备相互协调，不会出现干涉和碰撞，使其能按要求完成控制任务。机械手选择圆柱坐标型，一共有三个自由度，包括一个旋转动作和两个直线动作。本文机械手中，初始原点位置设定为：机械手处于上升极限位、缩回极限位、左转极限位且吸盘处于松开状态。其完整的工作过程是：原点→伸出→下降→吸紧→上升→缩回→右转→下降→松开→上升→左转→原点设计的机械手的工作方式为回原点、手动与自动模式，其中自动模式可分为单步、单周期、自动运行模式，当机械手收到控制信号后，从原点位置按控制顺序吸
【参考文献】：
期刊论文
[1]RV减速器协同可靠性试验信息系统开发[J]. 魏领会,姚灿江. 现代制造技术与装备. 2016(02)
[2]Customer Value Analysis in the Context of Internet Commerce of Industrial Robots[J]. ZHANG Xin-wei,TONG Shu-rong,WANG Ke-qin. International Journal of Plant Engineering and Management. 2015(01)
[3]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 计时鸣,黄希欢. 机电工程. 2015(01)
[4]Customer-oriented Configuration Model for Modular MechatronicProducts: Application in Industrial Robot Design[J]. LI Jing,TONG Shu-rong,LIU De-teng. International Journal of Plant Engineering and Management. 2013(02)
[5]Dynamics of stochastic non-Newtonian fluids driven by fractional Brownian motion with Hurst parameter H∈（1/4,1/2）[J]. 李劲,黄建华. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2013(02)
[6]按ISO标准计算同步齿形带传动的方法[J]. 杨志勇,黄鹏,文长明. 机械工程师. 2012(11)
[7]工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究[J]. 卢泽旭. 机电信息. 2012(12)
[8]一种基于PLC的柔性自动化生产线系统[J]. 王海珍,彭梅香. 企业技术开发. 2011(13)
[9]RV减速机非标准超轻系列精密角接触球轴承的研制[J]. 贾秋生,王朝光,吴红庆. 哈尔滨轴承. 2011(02)
[10]工业机器人研究现状及发展趋势[J]. 曹文祥,冯雪梅. 机械制造. 2011(02)
博士论文
[1]喷漆机器人若干关键技术研究[D]. 张永贵.西安理工大学 2008
硕士论文
[1]电饭煲内胆生产线升级换代及上下料机器人本体设计[D]. 李豪.广东海洋大学 2017
[2]缝线铺放机械手臂的设计研究[D]. 王会会.武汉理工大学 2012
[3]基于DSP的永磁同步交流伺服电机控制系统研究[D]. 毕京鹏.山东科技大学 2011
[4]苹果采摘机器人机械手结构设计与分析[D]. 杨文亮.江苏大学 2009
[5]工业机器人在冲压自动线中的应用[D]. 王明.合肥工业大学 2008
[6]坯料装砌机械手运动学分析研究及计算机仿真[D]. 周艳平.武汉理工大学 2007
[7]基于DSP的运动控制卡的研究和开发[D]. 廖永进.广东工业大学 2006
[8]高速滚珠丝杠副综合性能的试验研究[D]. 刘剑.山东大学 2005
本文编号：3320260
【文章来源】：广东海洋大学广东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生产线总体设计方案
电饭煲内胆冲压工艺自动化生产线流程为：首先把准备加工的物料运送到双工位上料台上，物料可以通过叉车来运输，之后进行取料操作，取料是由拆垛传输机构实现的，取出后就进行抹油操作，抹油是经过双涂油滚实现，抹油完成后使其运送到直线传输机构的对中台位置，该过程也是通过传送带运输。之后，在搬运直线机构的左端和右端同时动作，左端负责从双工位上料台取料，右端负责从对中台位置取料，在右端取料的位置放在拉伸机模具加工点时，左右端负责取料的吸盘松开，等到又一次直线轴右端的吸盘吸取物料在拉伸机上的时候，此时，原来在拉伸机上完成的物料会推到传输带上，等待下一步的冲压工作。然后机械手一通过抓取该物料放到切弯设备加工，完成后机械手二抓取该物料到立式压边机进行加工工作，该过程完成后，机械手爪取物料到辘骨机加工设备，之后再进行冲字作业，完成所有冲压工作后，机械手四将加工完的物料放到传送带线上。在整个过程中，拉伸、切边、压边整形、辘骨工艺的生产周期均为 7s，冲字工艺为 2s，该生产总体设计符合要求，并且提高了生产效率，减少了人工成本[22]。企业电饭煲内胆冲压工艺人工上下料生产线如图 2-2 所示，机械手投入使用后的自动化生产线如图 2-3 所示。
图 2-3 自动化生产线2.2.2 机械手工艺流程和实现的功能设计机械手控制系统的目的主要是实现电饭煲内胆冲压工艺上下料的自动化，也就是将上一道工序冲压好的产品，通过机械手快速准确的吸取该产品放到另一个待冲压的设备上。冲压结束后，机械手再把产品取出，并放到皮带线上，本文以电饭煲冲压完成后输送到皮带线上的过程的机械手为主要研究对象，分析机械手的控制任务和实现的功能，设计机械手控制系统，并使设计的机械手能够精准的将冲压完的电饭煲内胆取出，放在传送带上，且要保证机械手和冲压设备相互协调，不会出现干涉和碰撞，使其能按要求完成控制任务。机械手选择圆柱坐标型，一共有三个自由度，包括一个旋转动作和两个直线动作。本文机械手中，初始原点位置设定为：机械手处于上升极限位、缩回极限位、左转极限位且吸盘处于松开状态。其完整的工作过程是：原点→伸出→下降→吸紧→上升→缩回→右转→下降→松开→上升→左转→原点设计的机械手的工作方式为回原点、手动与自动模式，其中自动模式可分为单步、单周期、自动运行模式，当机械手收到控制信号后，从原点位置按控制顺序吸
【参考文献】：
期刊论文
[1]RV减速器协同可靠性试验信息系统开发[J]. 魏领会,姚灿江. 现代制造技术与装备. 2016(02)
[2]Customer Value Analysis in the Context of Internet Commerce of Industrial Robots[J]. ZHANG Xin-wei,TONG Shu-rong,WANG Ke-qin. International Journal of Plant Engineering and Management. 2015(01)
[3]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 计时鸣,黄希欢. 机电工程. 2015(01)
[4]Customer-oriented Configuration Model for Modular MechatronicProducts: Application in Industrial Robot Design[J]. LI Jing,TONG Shu-rong,LIU De-teng. International Journal of Plant Engineering and Management. 2013(02)
[5]Dynamics of stochastic non-Newtonian fluids driven by fractional Brownian motion with Hurst parameter H∈（1/4,1/2）[J]. 李劲,黄建华. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2013(02)
[6]按ISO标准计算同步齿形带传动的方法[J]. 杨志勇,黄鹏,文长明. 机械工程师. 2012(11)
[7]工业机器人在冲压自动化生产线中的应用研究[J]. 卢泽旭. 机电信息. 2012(12)
[8]一种基于PLC的柔性自动化生产线系统[J]. 王海珍,彭梅香. 企业技术开发. 2011(13)
[9]RV减速机非标准超轻系列精密角接触球轴承的研制[J]. 贾秋生,王朝光,吴红庆. 哈尔滨轴承. 2011(02)
[10]工业机器人研究现状及发展趋势[J]. 曹文祥,冯雪梅. 机械制造. 2011(02)
博士论文
[1]喷漆机器人若干关键技术研究[D]. 张永贵.西安理工大学 2008
硕士论文
[1]电饭煲内胆生产线升级换代及上下料机器人本体设计[D]. 李豪.广东海洋大学 2017
[2]缝线铺放机械手臂的设计研究[D]. 王会会.武汉理工大学 2012
[3]基于DSP的永磁同步交流伺服电机控制系统研究[D]. 毕京鹏.山东科技大学 2011
[4]苹果采摘机器人机械手结构设计与分析[D]. 杨文亮.江苏大学 2009
[5]工业机器人在冲压自动线中的应用[D]. 王明.合肥工业大学 2008
[6]坯料装砌机械手运动学分析研究及计算机仿真[D]. 周艳平.武汉理工大学 2007
[7]基于DSP的运动控制卡的研究和开发[D]. 廖永进.广东工业大学 2006
[8]高速滚珠丝杠副综合性能的试验研究[D]. 刘剑.山东大学 2005
本文编号：3320260
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