朱巍峰

【摘 要】隨著生產(chǎn)工藝要求的不斷提高以及為實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)和降低相應(yīng)的人工成本，自動(dòng)組裝機(jī)在組裝零部件方面得到了廣泛地應(yīng)用。本論文設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)組裝電機(jī)法蘭與軸承的自動(dòng)化裝置。主要內(nèi)容包括自動(dòng)組裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要設(shè)備選型，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工作。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)組裝；可編程控制器；傳感器；振動(dòng)盤

在電機(jī)的組裝中，法蘭與軸承的組裝是其中的一個(gè)重要工序。用手工安裝方式，效率低下，成品不良率高，人工成本高。本文設(shè)計(jì)了一種法蘭與軸承自動(dòng)組裝的裝置，用于提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

一、法蘭與軸承自動(dòng)組裝的方案設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)的控制要求。在本設(shè)計(jì)中為了實(shí)現(xiàn)法蘭與軸承自動(dòng)組裝能夠順利完成自動(dòng)組裝的任務(wù)，主要應(yīng)用了傳感器和可編程控制器來進(jìn)行系統(tǒng)控制。法蘭與軸承自動(dòng)組裝機(jī)動(dòng)作過程是上電后，檢查法蘭部分氣缸、軸承部分氣缸與組裝部分氣缸是否在原點(diǎn)，工裝是否正確，總氣源壓力正常，門開關(guān)正常。軸承與法蘭搬運(yùn)機(jī)構(gòu)將法蘭與軸承搬送到組裝工位，然后由組裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓入組裝，最后將成品排出。

（二）控制方案的確定?；赑LC控制的自動(dòng)組裝機(jī)應(yīng)符合系統(tǒng)的動(dòng)作要求和實(shí)際應(yīng)用性。在自動(dòng)組裝機(jī)裝置中，需要的控制元件很少，采用可編程控制器結(jié)合傳感器作為開關(guān)元件的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、廉價(jià)、可靠性好，而且接線固定，編程方便，適用范圍廣。

二、法蘭與軸承自動(dòng)組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）機(jī)架本體與組裝工件。法蘭與軸承自動(dòng)組裝機(jī)上部的機(jī)架是鋁型材構(gòu)成以及由壓克力構(gòu)成的面板，臺(tái)面是鐵制面板，表面鍍鎳處理，底座是鐵制底座，表面刷漆。組裝工件是法蘭與軸承零件，法蘭的長度約為50mm，寬約為40mm，軸承的內(nèi)徑約為7mm。

（二）法蘭輸送以及移載結(jié)構(gòu)。法蘭輸送機(jī)構(gòu)主要組件有法蘭零件、圓盤式振動(dòng)盤、直線式振動(dòng)盤、法蘭振盤壓緊缸、檢測(cè)傳感器。法蘭搬送機(jī)構(gòu)的基本動(dòng)作是振動(dòng)盤啟動(dòng)→法蘭輸送到搬送振盤出口→出口接近感應(yīng)（同時(shí)法蘭振盤壓緊缸下壓）→法蘭移載平移氣缸前伸→前伸到位→法蘭移載升降氣缸下降→下降到位→底部吸盤帶有的接近感應(yīng)→真空電磁閥動(dòng)作→吸盤吸氣（動(dòng)作保持）→下降保持2s并一直保持吸氣→法蘭移載升降缸上升→上升到位→法蘭移載平移缸后退→后退到位→法蘭移載升降缸下降→下降到位→真空電磁閥斷電→吸盤無氣→法蘭移載升降缸上升→旋轉(zhuǎn)缸旋轉(zhuǎn)同時(shí)法蘭移載機(jī)構(gòu)前伸搬運(yùn)法蘭。

（三）軸承輸送以及移載結(jié)構(gòu)。軸承輸送機(jī)構(gòu)主要組件有軸承零件、圓盤式與直線式振動(dòng)盤、軸承切料氣缸、軸承頂升氣缸、檢測(cè)傳感器。軸承移載機(jī)構(gòu)主要組件有軸承移載升降氣缸、軸承移載平移氣缸、軸承移載夾爪氣缸。軸承搬送機(jī)構(gòu)的基本動(dòng)作是軸承送到切料治具→取料光纖感應(yīng)→軸承切料氣缸前伸→軸承升降缸下降→軸承頂升氣缸上頂→軸承升降缸上升→軸承移載平移氣缸前伸→軸承升降缸下降→軸承移載夾爪氣缸松開→回復(fù)到原點(diǎn)。

（四）法蘭軸承組裝結(jié)構(gòu)。法蘭軸承組裝機(jī)構(gòu)主要組件有組裝下壓氣缸、壓力傳感器、組裝工位的旋轉(zhuǎn)氣缸、脫料氣缸、檢測(cè)接近開關(guān)、槽型光電、軸承振盤出口光纖（裝載在旋轉(zhuǎn)氣缸的兩個(gè)工位上，用來檢測(cè)法蘭的有無，槽型光電的作用是作為壓力測(cè)試點(diǎn)）。

三、硬件選型

（一）可編程控制器PLC的選型。本設(shè)計(jì)采用了基恩士PLC在此設(shè)計(jì)中所采用的是KV-NANO系列的，根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求及輸入、輸出點(diǎn)的分配合理性，本設(shè)計(jì)將選用KV Nano系列小型可編程控制器：KV-N60AT。

（二）傳感器的選型

1.光電傳感器。在此設(shè)計(jì)中選用了對(duì)射型光電和擴(kuò)散反射型光電。在軸承振盤滿料光電和不良檢出光電兩個(gè)部位選用了對(duì)射型光電傳感器。在法蘭與軸承振動(dòng)盤空料光電兩個(gè)部分選用了擴(kuò)散型光電傳感器。

2.光纖傳感器，由于在軸承振盤出口與軸承取料檢測(cè)的精度要求較高，所以在這兩部分選用了光纖傳感器。

3.壓力傳感器，設(shè)計(jì)中所選用的壓力傳感器也稱為稱重傳感器，其類型有許多種，在此設(shè)計(jì)中選用了電阻應(yīng)變式的壓力傳感器。

（三）氣動(dòng)部分元器件的選型。在本設(shè)計(jì)中氣動(dòng)部分元器件的選型包括、氣缸的選型、電磁閥的選型、真空吸盤的選型，

1.氣缸的選型。在本設(shè)計(jì)中一共使用了11個(gè)氣缸，在法蘭部分有振動(dòng)盤壓緊缸、法蘭移載升降缸、法蘭移載平移缸，由于振動(dòng)盤壓緊缸沒有什么特殊要求，因此選用了SMC薄型CQ2系列的氣缸，法蘭移載升降缸的選用要求輕巧，所以選擇了SMC MG系列帶導(dǎo)桿薄型氣缸，法蘭移載平移缸根據(jù)其運(yùn)動(dòng)的要求選用了SMC氣動(dòng)滑臺(tái)氣缸MXS系列；在軸承部分有上頂氣缸、軸承移載平移缸、軸承移載升降缸、夾爪氣缸、軸承切料缸，上頂氣缸的作用是將切料缸中的軸承頂入夾爪中，所以要求不高，可以選用SMC型CQ2系列薄型氣缸，軸承移載平移缸和軸承移載升降缸均選用了SMC帶導(dǎo)桿薄型氣缸，切料缸所要求的行程較短所以選用了SMC薄型氣缸CQ2系列；在組裝部分使用了脫料氣缸、下壓缸、旋轉(zhuǎn)缸，脫料缸的作用是保證法蘭搬運(yùn)到位后不跑位，所以要求也不高，選用了雙作用氣缸，下壓缸的要求與其他氣缸不一樣，要求下壓時(shí)帶緩沖，所以選用SMC帶緩沖的薄型氣缸。旋轉(zhuǎn)氣缸根據(jù)機(jī)械要求選用SMC帶導(dǎo)桿MGP系列的氣缸。

2.電磁閥的選型。根據(jù)選型原則和參照設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)選擇了三通袖珍電磁閥，電磁閥體積小，流通能力大，節(jié)省空間，低成本；響應(yīng)時(shí)間短；功率僅為0.5W，可靠性高，安裝方便，電壓選擇DC24較為方便。

3.真空吸盤的選型。在此設(shè)計(jì)中運(yùn)用真空吸盤主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能。一是實(shí)現(xiàn)法蘭的搬運(yùn)和推動(dòng)法蘭在振動(dòng)盤上前進(jìn)。二是吸取法蘭，將法蘭零件搬送到組裝工位和將已組裝好的成品搬送到良品盒中。

（四）振動(dòng)盤和直線振動(dòng)器的選型。振動(dòng)盤是一種自動(dòng)組裝機(jī)械的輔助設(shè)備，本設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)幼饕笫峭ㄟ^兩個(gè)振動(dòng)盤的振動(dòng)分別將無序的法蘭和軸承有序定向排列整齊、準(zhǔn)確的輸送到直線料道。由于需要定向整理，且法蘭和軸承有一定的形狀和尺寸，所以選擇圓盤式振動(dòng)盤。

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中最主要的程序就是組裝平臺(tái)的控制程序，由于篇幅所限，在此只給出程序的流程圖。

本文設(shè)計(jì)的法蘭與軸承自動(dòng)組裝機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，工作穩(wěn)定，工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際的使用中提高了產(chǎn)品的良品率，節(jié)約了人力成本，就有較好的實(shí)用價(jià)值。

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