應(yīng)明富

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基于PLC的木工框架自動(dòng)釘釘機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

應(yīng)明富

（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與自動(dòng)化工程系，福建 漳州 363000）

傳統(tǒng)木工框架的釘釘采用人工方法，不僅耗時(shí)耗力，而且釘釘位置不準(zhǔn)確，因此設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)多頭氣動(dòng)釘槍釘釘系統(tǒng)。該系統(tǒng)用氣缸快速推動(dòng)木料到相應(yīng)位置，然后移動(dòng)多頭釘槍到釘釘位置快速、準(zhǔn)確將木料用釘子釘在一起。該系統(tǒng)縮短了框架的加工時(shí)間，減少了勞力，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，適合出口型企業(yè)的木工框架批量生產(chǎn)。

PLC；氣動(dòng)釘槍；木工框架

引言

在木料拼接處準(zhǔn)確釘釘是木工框架加工的一個(gè)重要環(huán)，其關(guān)鍵的一步是要將氣動(dòng)釘槍快速移動(dòng)到木料拼接處進(jìn)行準(zhǔn)確釘釘。傳統(tǒng)的釘釘方法是人工操作單頭氣動(dòng)釘槍逐一將木料用釘子釘在一起的，加工時(shí)間過長(zhǎng)增加框架制作成本，并且人易疲勞引起釘釘位置不準(zhǔn)確，影響產(chǎn)品質(zhì)量。改進(jìn)后的多頭自動(dòng)釘釘機(jī)用氣缸作動(dòng)力能夠快速推動(dòng)多頭氣動(dòng)釘槍快速準(zhǔn)確的將木料釘在一起。該自動(dòng)釘釘機(jī)對(duì)氣動(dòng)釘槍的質(zhì)量有相對(duì)較高的要求。

圖1 木框架示意圖

1 木框架自動(dòng)釘釘機(jī)工作過程

本裝置是一種基于PLC控制的木工框架快速定位釘釘系統(tǒng)，主要作用是將按一定形狀拼接在一起的條形木料使用多頭氣動(dòng)釘槍將它們釘在一起，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)也提高自動(dòng)化程度，減少了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了工人數(shù)量。它主要由機(jī)架、氣缸、氣動(dòng)釘槍、傳感器、氣動(dòng)系統(tǒng)、PLC等組成。機(jī)臺(tái)前、后水平位置安裝2個(gè)氣缸，用于推動(dòng)木料到指定位置；機(jī)臺(tái)上、下位置安裝了2個(gè)氣缸，用于推動(dòng)上、下氣動(dòng)釘槍架到指定釘釘位置；在上、下氣動(dòng)釘槍架上，根據(jù)框架所需釘釘?shù)奈恢煤蛿?shù)量安裝相應(yīng)的氣動(dòng)釘槍，并且氣動(dòng)釘槍位置是可調(diào)整位置的。圖1為木框架示意圖。

2 自動(dòng)釘釘機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)

氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程是前、后木料推出到木拼接位置，上、下氣動(dòng)釘槍架推出到釘釘位置，工作循環(huán)包括前、后氣缸推出→上、下氣缸推出→前、后氣缸收回→上、下氣缸收回。全部過程由PLC控制。氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

按下啟動(dòng)按鈕SW1后，電機(jī)正轉(zhuǎn)將放有木框架的工作臺(tái)移動(dòng)到氣動(dòng)釘架工作區(qū)，電磁閥YV1通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥5進(jìn)入氣缸1左側(cè)缸體推動(dòng)活塞向右動(dòng)作，木料4推到木框拼接位置；同時(shí)電磁閥YV2通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥6進(jìn)入氣缸2左側(cè)缸體推動(dòng)活塞向右動(dòng)作，木料5推到木框拼接位置；隨后電磁閥7、8同時(shí)通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥7進(jìn)入氣缸3左側(cè)缸體推動(dòng)活塞向右動(dòng)作，木框架上方氣動(dòng)釘架向下移動(dòng)到釘釘位置，壓縮空氣經(jīng)電磁閥8進(jìn)入氣缸4左側(cè)缸體推動(dòng)活塞向右動(dòng)作，木框架下方氣動(dòng)釘架向上移動(dòng)到釘釘位置；釘架到位后，釘槍動(dòng)作，木框架釘釘工作完成。釘槍動(dòng)作延時(shí)0.5秒后，電磁閥5、6、7、8斷電，氣缸1、2、3、4復(fù)位后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)回到初始位置，卸下木框架，重新裝入木料，進(jìn)入下一個(gè)木框架釘釘過程。

1.推前板氣缸 2.推后板氣缸 3.推上釘槍架氣缸 4.推下釘槍架氣缸 5.前板電磁閥 6.后板電磁閥 7.上釘架電磁閥 8.下釘架電磁閥 9.氣泵 10.減壓閥

3 PLC程序設(shè)計(jì)

3.1 硬件連接

用光電傳感器TX1~8檢測(cè)木料定位，繼電器KA1~4常開觸點(diǎn)連接電磁閥YV1~YV4線圈。KM1、KM2接電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)線圈，控制工作臺(tái)前進(jìn)和后退。I/O接線圖如圖3所示。

圖3 PLC硬件接線圖

PLC輸入輸出信號(hào)分配如表1所示。

表1 PLC I/O分配表

3.2 自動(dòng)釘板機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)釘板機(jī)控制系統(tǒng)軟件流程圖如圖4所示。

軟件執(zhí)行過程為：系統(tǒng)接受到啟動(dòng)指令后，首先啟動(dòng)電機(jī)將木框架推進(jìn)并定位，Y0=1，Y1=1判斷是否到達(dá)指定位置，如果是，PLC驅(qū)動(dòng)Y2、Y3線圈動(dòng)作，使釘釘機(jī)構(gòu)伸出，到位后夾緊機(jī)構(gòu)壓緊木框架，同時(shí)自動(dòng)觸動(dòng)射釘裝置，釘槍動(dòng)作，木框架自動(dòng)釘釘。釘槍動(dòng)作0.5秒后，Y2、3斷電，釘釘架返回，夾緊機(jī)構(gòu)松開，電機(jī)反轉(zhuǎn)木框架退回，完成整個(gè)工作過程。

3.3 文本控制器程序設(shè)計(jì)

文本控制器主要與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，通過PLC的程序來完成整個(gè)系統(tǒng)的文本控制，在文本控制器中需要輸入相應(yīng)的輔助繼電器來輔助完成一些動(dòng)作命令，具體的輔助繼電器表格如表2所示。

圖4 軟件流程圖

表2 文本輔助繼電器表

4 結(jié)論

采用PLC控制的自動(dòng)釘釘機(jī)控制系統(tǒng)，通過電磁閥的通斷電快速準(zhǔn)確的控制木料和氣動(dòng)刀架到指定位置進(jìn)行釘釘，它通過光電傳感器準(zhǔn)確的控制木料和釘釘位置，氣動(dòng)釘架到位后巧妙的利用了機(jī)械裝置觸動(dòng)氣動(dòng)釘槍，釘釘快速準(zhǔn)確。整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。文本控制器中可以控制和監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行情況，易于分步調(diào)試和故障檢修。該系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行，取得圓滿成功。

[1] 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2012：24-62.

[2] 邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2000：72-83.

[3] 馮寧.可編程控制器技術(shù)應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社，2009：191-203.

Based on PLC wood frame automatic nailing machine system design

YING Ming-fu

（Department of Mechanical and Automation Engineering, Zhongzhou Insitute of Technology，Zhangzhou 363000，China）

Traditional carpentry framework nailing using artificial method,，Not only sweated and nailing position is not accurate，So the design of an automatic bull pneumatic nail gun nailing system。 This system USES cylinder zap timber to the corresponding position， Then move the long nail gun to nailing position rapid,，Accurate will timber nailed together.。The system shortens the frame processing time，Reduce the labor，Improve the product quality，Suitable for export-oriented enterprises of wood frame batch production。

PLC；Pneumatic nail gun；Wood frame

2012－09－26

應(yīng)明富(1980－)，男，福建漳州人，助教，工學(xué)學(xué)士，研究方向：電氣技術(shù)。

TP271＋.4

A

1673-1417（2012）04-0021-04

（責(zé)任編輯：季平）