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压铸机取件喷雾一机双臂机械手控制系统的开发 The development of robot control system for picking and spraying of die casting machine 金 宇，张海鸥，王桂兰 JIN Yu，ZHANG Ha1．OU，WANG Gui．1an (华中科技大学，武汉430074) 摘 要：为了实现压铸生产过程中针对不同型号模具的舀汤、取件、喷雾三大工艺自动化和智能化，开 发了一机双臂喷雾取件机械手控制系统。以PLC作为主控核心，基于多台伺服电机建立数字化 直角坐标系统，基于多台三相交流电机对汤勺、汤臂、取件臂进行变频调速；通过PLO的A／D 模块与温度传感器通讯，采集并监控模腔温度；基于触摸屏开发HMI界面，在该界面上可切换 手动与自动操作、设定工作速度与运行模式，保存示教点坐标；不同型号模具可保存相应参 数，具有较高柔性。在安装调试后，该系统能够全自动完成舀汤、取件、喷雾动作，一次运 f21t间在20秒以内，效率提高50％。结果表明，该系统具有较高的精度和柔性，提高了运行 效率，降低了劳动强度。 关键词：压铸机；辅助设备；PLC；触摸屏；自动化 中囝分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1 009—01 34(201 5)09(上)一0114—03 Doil 10．3969}／J．issn．1 009-01 34．201 5．09(E)．31 0 引言 压铸，是指将熔融合金在高压、高速条件下填充钢 制模具型腔，并使得合金液在压力下凝固而形成铸件的 铸造方法。压铸机辅助生产设备，指的是和压铸机配套 的能完成自动舀汤、取件、喷雾的辅助机械设备n】。实 现压铸机辅助生产设备自动化和智能化对于稳定铸件质 量和降低劳动强度具有重要意义 l。 国内压铸生产，舀汤、取件、喷雾过程基本有以下 三种方式：1)依靠工人手工；2)半自动化，仅舀汤、 取件可实现由机械操作，3)三个部分均为机械操作， 但是三机分离进彳亍【 。设备集成度相对较低，需要较大 的安装空间，维修拆装困难，没有对模具内温度进行监 控。国外目前多将工业机器人引入到压铸生产周边，利用 工业机器人进行自动取件和喷雾 ，灵活小巧，效率高， 但是我国企业没有掌握其知识产权，造价成本太高圈。 因此，本文提出开发一台集成取件与喷雾功能的一 机双臂设备的控制系统，并与舀汤机进行联动，由于压 铸生产现场环境恶劣，干扰因素较多，且工艺流程较为 固定，最终决定以抗干扰能力强的PLC作为控制核心， 基于WINVIEW触摸屏开发人机界面，实现自动化运行。 1 一机双臂设备结构及工艺流程 1．1一机双臂设备结构 一 机双臂设备，如图l所示。主要由五部分构成： 1)直角坐标系统，由3一竖滑台，4．喷雾伸缩，模 组，6．底座，7．横滑台，8．取件伸缩模组组成。实现取 图l 一机双臂机械手模型图 件、喷雾伺服定位和路径规划功能。 2)取件臂转台系统主要由5．取件臂转台与8。取件 臂组成。实现旋转放件功能。 3)取件喷雾转向系统主要由2．喷雾手、9．取件手以 及两者相应的传动转动系统组成。实现变角度喷雾功能。 4)取件手系统主要由9一取件手内部的机械结构以及 相关的气路组成。实现零件的抓取以及变角度取放零件。 5)喷雾系统主要由2．喷雾手内部的机械结构、测 温装置、电磁控制装置以及气路水路组成。实现温度监 控、传感器保护罩伸缩，喷雾喷气控制等功能。 1．2 一机双臂设备工艺流程 压铸机合模以后，进行压铸合金的浇注、压射、冷 却，与此同时，取件机械手将上一次取出的压铸件放置 坟一日■：2015-04-20 作者冀介：金宇 (1989一)，男，河南信阳人，硕士研究生，主要从事机械结构设计、机电装备开发等方面的研究。 [114] 第37卷 第9期 2015-09(上) 学兔兔 在指定的码垛位置，然后返回到下一次的取件位置进行 等待，压铸机开模后，若到达指定的测温次数，对模腔 内的指定点进行测温，若没有，则取件手进入到模腔内 对压铸零件进行抓取，取件完成后退出模腔，喷雾臂进 入到模腔内按照指定的喷雾模式进行喷雾喷气，同时取 件臂旋转进行伸缩放件，待喷雾完成后，压铸机合模， 至此完成一个周期的动作。 2 控制系统的设计 2．1系统组成 一 机双臂机械手控制系统的硬件组成如图2所示。 该系统以欧姆龙CP1H型PLC为控制核心，通过PLC的输 出口控制相应驱动单元，输入口接收相应的位置信号。 按照工艺流程编写PLC程序，即可实现设备的自动化运 行，触摸屏通过RS232与PLC通讯。 交 流 电 机 交 流 电 机 气 缸 行 程 开 关 0MRON CPlH PLC 慧 器 二I= 流 电 激 光 瞄 准