PLC在气动式铝制瓶盖铣字机中的应用

　　0　引言

　　铝制瓶盖铣字机是一种专用铣床。现在国内铣字机绝大部分为手动或半自动,还有少数机械控制的全自动铣字机。手动或半自动铣字机价格低廉,但加工质量差,效率低,并且工人劳动强度大。机械式全自动铣字机由分布在一根分配轴上的凸轮控制各机构的动作,加工质量好,效率可以达到60-70个/分钟。但结构复杂,成本高。而且由于长时间的连续生产,凸轮磨损严重,维修、调整等都很麻烦、费时,严重影响生产。

　　1　气动式全自动铣字机结构及原理

　　为了克服机械式全自动铣字机的缺点,我们开发设计了气动式全自动铣字机。由于气动系统具有动作迅速的优点,使得加工效率大大提高。目前我们设计的效率为150个/分钟,是机械式的2. 5倍。假如供料系统能够保证供料速度,该效率还可以提高。气动式全自动铣字机机械部分主要由:主轴机构(前端装有瓶盖卡头)、铣刀机构、料斗机构、送料滑块机构、装/卸料滑块机构组成。其中,主轴和铣刀的旋转由一台电机经皮带轮分别变速后驱动,送料滑快、装/卸料滑快、铣刀进给以及主轴前端瓶盖卡头的涨紧等运动分别由4个气缸驱动。系统的气动原理图见图1。

　　在图1中,气缸1为送料气缸,气缸2为装/卸料气缸,气缸3为主轴卡头涨紧气缸,气缸4为铣刀进给气缸。4个气缸的前进和后退分别由二位四通电磁换向阀YA1~YA4控制。SQ6为压力继电器,用于控制主轴卡头对瓶盖的夹紧力。其他SQ1~SQ8均为非接触式行程开关,其中SQ1检测从料斗送来的待加工瓶盖是否到位,其余均用于检测各气缸是否到达所需位置,以控制自动循环的下一步动作。

　　2　PLC控制系统的设计

　　由于系统的控制比较复杂,继电器电路根本不能保证工作的可靠性。所以,选用PLC进行控制。

　　2. 1　系统的硬件设计

　　从图1中可以看出,控制气动系统自动运行, PLC需8个输入点。系统启动和停止用开关SB1和SB2控制,需2点。另外电机的热继电器FR也要作为一个输入点,以保证一旦电机过热,整个系统循环立即停止运行。所以,共需11个输入点。输出点共需5个,除了气动图中的YA1~YA4外,还需控制电机的接触器KM1。

　　我们选用OMRON公司的CPM1A-20型PLC,此种型号的PLC共有20个点, 12个输入点和8个输出点,恰好满足需要。硬件连接的输入/输出分配见表1。由于PLC的外部接线图非常简单,本文予以省略。

　　2. 2　系统的软件设计

　　根据图1,可以分析各机构的动作顺序为:首先,在接通气源的前提下,按下SB1开关,KM1得电,铣刀驱动电机启动。电机启动后,自动循环开始。当传感器SQ1检测到经料斗传送的待加工瓶盖到达送料滑块前端的送料位时,并且其他各气缸都在图1所示的初始位,即SQ1、SQ3、SQ5和SQ7都导通时,YA1得电,气缸1驱动送料滑块前进,将瓶盖前送。当瓶盖到达与主轴同轴的位置时, SQ2导通,YA2得电,控制气缸2左行,将瓶盖推到主轴的卡头上面。此时, SQ4导通,YA3得电,气缸3后退,带动卡头将瓶盖涨紧;同时YA1失电,气缸1退回,再次装载由料斗传送来的待加工瓶盖,为下次循环做准备。当卡头的涨紧力达到预定值,即气缸3右侧气压达到SQ6的调定值时, SQ6常开触头闭和,YA4得电,气缸4推动铣刀向瓶盖进给,开始加工。当到达切削深度, SQ8导通,经过一定时间延时,切削完成,YA4失电,气缸4带动铣刀后退。当后退到位, SQ7导通,YA3失电,气缸3右行,松开瓶盖。然后SQ5导通,使YA2失电,控制气缸2右行退回,装/卸料滑块最左端的卸料环即将瓶盖从主轴卡头上卸下。当SQ3导通时,系统又回到初始状态,此时若送料滑块前端有瓶盖,即SQ1导通,YA1将再次得电,系统便进入下一个循环。