机械手在压力机生产线上应用的安全控制.pdf

D e s g n a n d R e e 0 C h 设计与研究 机械手在压 力机生产线上应用 的安全 控制 刘 自龙 安徽省芜湖市奇瑞汽车股份有限公司 安徽 芜湖 2 4 1 0 0 0 摘要 主要介绍了如何通过硬件连接和软件 的程序控 制 来实现机械手与压力机之 间的安全互锁控制 保 证压力机与机械手之间安全高效的运行 关键词 机械手压力机安全控制 Th e Se c u r i t y Co n t r o l o f T h e Ma n i p u l a t o r Ap p l i ca t i o n O ff Th e Pr e s s L in e LI U Z ilo n g C h e r y A u t o m o b i le C o L t d Wu h u 2 4 1 0 0 0 C H N Abs t r a ct Th is a r t icle d e s cr i b e s h o w t o S O V e t h e s e curi t y co n t r o l pr o b l e m o f t h e p r e s s a n d t h e ma n ip u la t o r o n t h e p r e s s lin e b y h a r d wa r e a nd s o f t wa r e t o a ch ie v e t h e ma n ip ula t o r a n d p r e s s t h e s a f e t y i n t e r lo ck b e t we e n t h e co n t r o l fi n a ll y t o e n s u r e t he s a f e a n d e ffici e n t o pe r a t io n o f t h e p r e s s a n d t h e ma n ip u la t o r Ke ywo r ds Ma n ip u la t o r Pr e s s S e cu r it y Co n t r o l 随着生产技术的不断进步和对产品质量要求 的不 断提高 自动化设备机械手在冲压生产线 中的应用越 来越广泛 机械手属于高精度 高技术含量 高价位的 设备 在生产中一旦出现问题 发生与压力机的碰撞或 者被压力机压到 将会造成极大的经济损失 因此如 何保证机械手与压力机之间的安全配合 保证压力机 机械手和模具的安全 成为一个非 常重要 的问题 解 决好彼此之间的安全控制 并保证生产快速有效地进 行 将会极大地提高劳动生产效率 文 中的压力机是闭式单动机械 1 0 0 0 t 压力机 控 制系统采用 O R MO N的 C 2 0 0 HG系列 P L C 机械手具 有六轴 l 是平移轴 z轴是垂直运 动轴 4 1 A 2 B轴是旋转轴 联动的机构 控 制系统采用西 门子的 D 4 3 5控制系统 通过相应 的硬件接线和软件程序的 控制 实现机械手与压力机的安全互锁控制 保证设备 的安全与高效运行 要实现机械手与压力机之 间的安全运行 就要保 证机械手的 1 轴和 X 2轴不与压力机滑块干涉 需要 从硬件接线和软件的参数设置以及彼此之间的信号交 换和程序控制来完成 和机械手 的硬件控制 回路切断 当打开 自动化的安全 栅栏 门时 切断了机械手启动压力机信号和机械手的 运行信号 这样 就保 证 了压力机和机 械手均无法启 动 从而保证了压力机和机械手 的安全 机械手的位 置信号串人作为一个 S I M O T I O N系统的输出点 进入 到继电器内 继电器 的常闭点 串入到 J 机的舣阀控 制回路 当机器人在压力机内的危险区域 的时候 常闭 点断开 切断压力机的控制回路 保证了压力机和机械 手 的安 全 2 机械 手与压力机之 间的信号交换 机械手给压力机 的信号有 机械手退 回到安全位 置 机械手启动压力机信号 机械手启动压力机 机械 手快速停止压力机信号 机械手无故障信号 自动化栅 栏 1 自动化栅栏 2和 自动化急停 压力机给机器人的信号有 压力机在上死点的信 号 压力机在下死点的信号 压力机 的栅栏门信号 压 力机急停 的信号 压力机 自动状态信号 板料 已冲压信 号 模具有料信号 压力机没有故障信号 压力机 自动 旋钮和板料未压信号 1 快速停止回路 3 机械手和压力机的限位检测与设定 机械手的所有急停按钮与压力机的急停按钮进行 串联 然后通过 P I L Z的安全继电器把急停 回路和 自动 化的安全栅栏门开关 串人到压力机的控制 回路 启动 双阀的线路 中 当拍下任一个急停键时 就会把压力机 1 机械手安全位置检测 机械手运动中检测 自己的位置信号 g p r g f p t a r g e t p o s x 2 与程序 中设定 的出压力机位置信号 g p r g p r e s f p o u t p 3 进行比较 图 1 当满足条件 7 3 之后 得出机械手不在压力机内的信号 图 1 机械 手的安全位置 比较 2 压力机滑块位置检测 压力机的滑块上加装直线编码器 检测滑块的实 际位置 并通过总线将位置数据反馈给机械手 同时 压力机上还装有 电子凸轮编码器和模块 检测滑块运 行的角度位置 并将位置反馈给机械手 3 机械手的软限位设置 根据两台压力机之间的位置 以机械手的上游位 置为起点设置 设置机械手的运动极限 图 2 图 3 当机械手运行到此位置的时候 自动关 闭驱动系统 的 输出 并发出到达限位的报警 使系统停止运行 图2 X 1 轴软限位 图3 X2 轴软限位 4 机械手与压力机 的安全控制 1 压力机压过板料到上死点时发出位置信号 压力机到达上死点后把滑块的位置数据 回馈给机 械手 图4 机械手是否可以运行到压力机 内 取决 于压力机的滑块 的实际位置 压力机传送给机器人的 74 位置信号有两个 一是压力机的电子凸轮检测到的压 力机的角度信号 当压力机在上死点的时候 通过 O R MO N的凸轮继 电器输 出一个信号 机械手可以进入压 力机内 二是 自动化的直线编码器检测压力机滑块的 位置 判断滑块所停的位置是否是机械手进入的安全 位置 从而判断是否允许进入压力机 内 当两个条件 都满足之后 压力机给上下游机械手发出位置信号 下 料机械手进入压力机取走工件 图4 压力机 反馈位置信号给机 械手 2 下料机械手进入压力机 下料机械手收到压力机 的上死点信号之后 与上 料机械手的位置信号进行比较 确认安全之后 进入压 力机 内取走工件 当下料机械手退 出压力机之后 下 料机械手给上料机械手发出信号 上料机械手开始进 入压力机放件 3 上料机械手进入压力机 上料机械手收到压力机的上死点位置信号和下料 机械手的退出压力机位 置信号 确认其它条件满足之 后 进入压力机内放件 然后 根据设定 轨迹 退出压力 机 当上料机械手退出到压力机的安全位置 同时压 力机的模具感应到板料已经到位后 发 出启动压力机 的信号到压力机 4 上料机械手发出启动压力机信号 上料机械手实际位置 mp a ct p o s i t io n x 1 与操 作屏上设定的上料机械手安全位置 g p r g p r e s f p o u t p 3 进行比较 上料机械手实际位置 m p a ct p o s it io n x 1 与程序中设定的上料机械手的安全位置 1 7 0 0或 者 2 5 5 0 1 7 7 0是压力机 内模式的限位 2 5 5 0是压力机 外模式的限位 如图 5所示 压力机 内和压力机外两 个模式是根据模具的开 口的大小来选择 的 开 口大的 模具可以选择压力机内模式 机械手可 以在压力机内 进行各轴的关联旋转运动 以提高生产效率 当模具的 开 口较小的时候 采用压力机外模式 在机械手退出压 力机之后方可以旋转 从而保护了机械手的安全进行 比较 下料机械手实际位置 i f g n e x t u lf x p o s 与操 等 u l u 平 删 作屏上设定的下料机械手安全位置 i一 坛一 n e x t u lf out o f p r e s s 进行 比较 下料机械手实际位置 i f g nex t u l f x p o s 与程序 中设定的下料机械手 的安全位 置 4 2 3 0 进行 比较 然后判 断机械手的工作 模式 是 在压力机 内还是压力机外模式 其他条件 压力机 自动 模式 i p r e s s a u lo ma t ie 压力 机上 死点 i p r e s s i s u p 压力机下死点 闭点 i p r e s s is d o w n 工件未压 信号闭点 g p r e s s p a r t p r e s s e d 快速停止 g s t o p a u t o 等安全信号满足之后 其他关联条件满足条件 机械手发出启动压力机的信号给压力机 图6 图S 压力机 外模式 图6 启动压力机信号 D e s i g n a n d R e e a c h 设计与研究 5 压力机的启动运行 当机械手发出启动压力机的信号之后 通过继电 器输出到压力机的 P L C 2 0 0 7 在压力机无故障 快 速停止信号满足条件 的情况下 启动压力机运行 压 力机的程序控制如图 7 6 当压力机运行一个冲次之后 输出信号 板料 已压 2 1 0 5 如图 8 2 0 盯 m I 8 0 帆 2 0 唯 枷0 1 l 瑾瑚 枷 陀 I 8 0 8 桃 翩吼 单 i I 龋i 瑚 I l 糖 自 桃髓 麟韵瞄取有 l 卜 r 卜 l 卜 卜 卜 o 腩 吼 80 0 0 f 2 6 10 l 麟 1 jc f 1 I 一 上 一 J 图7 启动 压力机 图8 板 科 已压 2 1 0 5接通之后 通过继 电器给下料机械手信号 板料已压 下料手再次判断运行条件满足之后进入压 力机内取件 从而完成 了一个循环 综上所述 机械手与压力机之间的安全控制采取 了多种途径互锁 的方法 极 大地减少 了各种硬件的故 障和程序扫描执行的错误 保证 了压力 机与机械手之 间的安全 避免了设备之问的碰撞造成的不必要的设 备损坏 同时考虑了生产效率 保证了生产的快速有效 进行 参考文 献 1 OR MO N公 司 C 2 0 0 H X HG HE可编程控制器编程手册 M 上海 1 9 9 7 2 何德誉 专用压力机 M 北京 机械工业 出版社 1 9 8 9 作者 刘 自龙 男 1 9 8 2年生 电气工程师 主要研 究方向 自动化设备再冲压生产线的应用技术 编辑李静 收稿日 期 2 0 0 9 1 1 一 O 1 文章编号 1 0 7 2 4 如果您想发表对本文的看法 请将