趙 英

(遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

0 引言

汽車大燈燈罩的密封非常重要，否則雨水或露水進(jìn)入后會(huì)在車燈內(nèi)形成霧氣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成線路短路發(fā)生火災(zāi)。由于燈罩的密封是用密封膠來粘合的，因此燈罩密封點(diǎn)膠是燈罩安裝過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。燈罩生產(chǎn)規(guī)模較大，生產(chǎn)效率的提高具有非常重要的意義，而生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平的高低，在提高生產(chǎn)效率方面起著舉足輕重的作用，同時(shí)也能有效保證點(diǎn)膠質(zhì)量，因此，自動(dòng)化點(diǎn)膠設(shè)備具有很大的市場(chǎng)需求?；趯?duì)點(diǎn)膠設(shè)備的深入調(diào)研，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)點(diǎn)膠設(shè)備的應(yīng)用要求，本文設(shè)計(jì)了基于PLC的燈罩密封自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)。

1 基于PLC的燈罩密封自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)整體結(jié)構(gòu)

在燈罩密封過程中，需要點(diǎn)膠頭與燈罩之間有上下、前后、左右的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及密封膠的噴涂操作，因此可將燈罩密封自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)劃分為點(diǎn)膠頭橫向移動(dòng)系統(tǒng)、工作臺(tái)縱向移動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)膠頭升降系統(tǒng)、點(diǎn)膠頭出膠系統(tǒng)4個(gè)部分，其整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。點(diǎn)膠頭橫向移動(dòng)電機(jī)、絲杠螺母機(jī)構(gòu)及相配套的導(dǎo)軌和軸承等支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成了點(diǎn)膠頭橫向移動(dòng)系統(tǒng)；燈罩縱向移動(dòng)電機(jī)、燈罩縱向移動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)及相配套的導(dǎo)軌和軸承等支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成了工作臺(tái)縱向移動(dòng)系統(tǒng)；點(diǎn)膠頭升降電機(jī)、點(diǎn)膠頭升降絲杠螺母機(jī)構(gòu)及相配套的導(dǎo)軌和軸承等支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成了點(diǎn)膠頭升降系統(tǒng)；點(diǎn)膠頭、點(diǎn)膠頭出膠電機(jī)、點(diǎn)膠頭出膠絲杠螺母機(jī)構(gòu)及相配套的導(dǎo)軌和軸承等支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成了點(diǎn)膠頭出膠系統(tǒng)。

圖1 自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖

燈罩尺寸較小，這一特征決定了運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)距離不大。由于點(diǎn)膠時(shí)需要點(diǎn)膠頭和燈罩移動(dòng)，而點(diǎn)膠頭和燈罩移動(dòng)時(shí)需控制其速度和位置準(zhǔn)確度，所以采用具有定位傳動(dòng)特性的步進(jìn)電機(jī)，而且絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)精度高，傳動(dòng)效率高，保證了較好的工作性能，因此采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向的傳動(dòng)。出膠系統(tǒng)也采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)出膠均勻，而且用絲杠點(diǎn)膠可以避免膠的熱脹冷縮，進(jìn)而使點(diǎn)膠的效果更佳。步進(jìn)電機(jī)和絲杠螺母的選型取決于燈罩和點(diǎn)膠頭的移動(dòng)距離、定位要求及載荷大小，燈罩和點(diǎn)膠頭固定在連接于絲杠螺母的滑塊上，為減小摩擦阻力提高傳動(dòng)精度，各導(dǎo)軌均采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。絲杠傳動(dòng)過程中既受徑向力又受軸向力，因此橫向移動(dòng)、縱向移動(dòng)及升降絲杠的軸承均采用以角接觸球軸承和深溝球軸承組合的布局形式。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 控制器的選擇

由于PLC可靠性高，功能強(qiáng)，使用方便，能滿足絕大多數(shù)場(chǎng)合的檢測(cè)與控制要求，因此將PLC作為自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)控制系統(tǒng)的核心。本控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200系列PLC(CPU226 DC/DC/DC)，系統(tǒng)中有啟停按鈕及限位開關(guān)等輸入信號(hào)，有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的高速脈沖、方向控制等輸出信號(hào)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均為開關(guān)量信號(hào)，I/O地址分配見表1。點(diǎn)膠頭橫向移動(dòng)系統(tǒng)、工作臺(tái)縱向移動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)膠頭升降系統(tǒng)、點(diǎn)膠頭出膠系統(tǒng)均采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需4個(gè)高速脈沖口，而CPU226只有2個(gè)高速脈沖輸出口，又由于點(diǎn)膠頭升降與點(diǎn)膠頭出膠及點(diǎn)膠頭橫向移動(dòng)與工作臺(tái)縱向移動(dòng)均分時(shí)操作，因此可將點(diǎn)膠頭升降電機(jī)與點(diǎn)膠頭出膠電機(jī)共用一個(gè)高速脈沖口，而點(diǎn)膠頭橫向移動(dòng)電機(jī)與工作臺(tái)縱向移動(dòng)電機(jī)共用另一個(gè)高速脈沖口，高速脈沖口的分時(shí)切換可由繼電器觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。控制系統(tǒng)電路圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)電路圖

表1 PLC的I/O地址分配

2.2 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)

橫向移動(dòng)、縱向移動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)均為57HS09的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，額定電流為2.5 A，采用DM542型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。DM542型驅(qū)動(dòng)器直流20 V～50 V供電，相數(shù)為2，分配方式為二相四拍，具有16檔細(xì)分功能，可通過面板上的撥碼開關(guān)SW5～SW8進(jìn)行設(shè)置。點(diǎn)膠頭出膠選用42BYGH28-401A兩相步進(jìn)電機(jī)，額定電流為1.68 A，采用DM542C微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，除驅(qū)動(dòng)能力稍弱外，其接線及設(shè)置與DM542型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器相同。

3 控制流程

整個(gè)點(diǎn)膠過程是從啟動(dòng)信號(hào)開始的。啟動(dòng)按鈕按下后系統(tǒng)開始自動(dòng)運(yùn)行，根據(jù)燈罩及點(diǎn)膠頭的位置信號(hào)判斷工作進(jìn)程，從而控制各電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行以控制燈罩的縱向運(yùn)動(dòng)和點(diǎn)膠頭的橫向運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)及點(diǎn)膠頭的出膠動(dòng)作?？刂瞥绦蛄鞒倘鐖D3所示。

圖3 控制程序流程

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的燈罩密封自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)由于驅(qū)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)、支撐導(dǎo)向采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，從而保證了點(diǎn)膠和出膠都很均勻，通過PLC編程可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠操作，效率較高，點(diǎn)膠質(zhì)量好。