HXD—I型自動(dòng)充磁機(jī)

    楊  宏，李瑞鋒，侯琳琪

    (哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江  哈爾濱  150001)

摘要：介紹了一種自動(dòng)充磁機(jī)，該設(shè)備從工件的上料充磁到磁片的下料封裝，全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，具有高工效、低成本等優(yōu)點(diǎn)．有著廣闊的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞．自動(dòng)充磁機(jī)；可編程控制器；汽缸

1  引  言

    目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的充磁機(jī)多為手動(dòng)操作，尤其是環(huán)形磁片徑向充磁，從上料充磁到下料封裝完全是人工操作，國(guó)內(nèi)尚無(wú)自動(dòng)充磁設(shè)備，而環(huán)形磁片的市場(chǎng)需求量很大，用戶期盼自動(dòng)化程度高的充磁設(shè)備，以提高工效，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本。為此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所研制出HXD—I型自動(dòng)充磁機(jī)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)形磁片的自動(dòng)充磁，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的技術(shù)空白，有著廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    以往磁片充磁過(guò)程足：操作員將工件放人充磁夾具內(nèi)，啟動(dòng)充磁電源，充磁完畢取出充好的磁片，按一片紙片一片磁片的順序疊放好，以一定數(shù)量(如60片)為一組，裝人封裝筒內(nèi)，至此完成全部工序。

根據(jù)上述工序的要求，設(shè)計(jì)了如圖1所示的機(jī)械裝置，該裝置從工件上料充磁，分檢下料，到磁片和紙片順序疊放，全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。該裝置由以下幾部分組成：1-送片汽缸，2-落襯筒，3-落料汽缸，4-磁頭升降汽缸，5-紙片進(jìn)給汽缸，6-Y型分料斗，7-磁片進(jìn)位汽缸，8-紙片筒，9-成品倉(cāng)，10-機(jī)架及電磁鐵。下面將結(jié)合工序逐一給予說(shuō)明。

    充磁機(jī)運(yùn)行前將待充磁工件和紙片分別裝入“落料筒”和“紙片筒”內(nèi)。在圖1中，設(shè)計(jì)了一平板，其厚度略小于工作厚度，由送片汽缸控制，使工件在落料筒、落料口和磁頭之問(wèn)運(yùn)動(dòng)；磁頭由磁頭升降汽缸推動(dòng)上、下運(yùn)動(dòng)，為保證磁頭在工作過(guò)程中可靠運(yùn)行，尤其是在系統(tǒng)出現(xiàn)掉電等意外情況下，仍能保持運(yùn)行狀態(tài)，選用了雙控閥；落料汽缺控制一滑塊，可進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，它是為落料口的開(kāi)關(guān)而設(shè)計(jì)的。送片汽缸、磁頭升降汽缸、落料汽缸的組合動(dòng)可使充磁機(jī)自動(dòng)完成上料、充磁和下料這三道工序。由于工件材料的差異，不是所有工都能達(dá)到產(chǎn)品要求，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)出不合格產(chǎn)品，就應(yīng)剔除，為此設(shè)計(jì)了Y型分料斗，由電磁鐵控制分料斗內(nèi)的倉(cāng)門(mén)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)廢品時(shí)，及時(shí)將廢品引入廢品箱內(nèi)，而將合格磁片輸送到成品倉(cāng)。紙片進(jìn)給汽缸和磁片進(jìn)位汽缸則是為磁片和紙片在成品倉(cāng)內(nèi)順序疊放而設(shè)計(jì)的，在磁片落入成品倉(cāng)之前，紙片進(jìn)給汽缸先將紙片送入成品倉(cāng)，最后磁片進(jìn)位汽缸將磁片推入成品倉(cāng)，完成了紙片和磁片的順序疊放。

    自動(dòng)充磁機(jī)是按程序設(shè)定連續(xù)工作的，當(dāng)完成設(shè)定數(shù)額成品時(shí)，自動(dòng)停止，等待取出一組成品后，繼續(xù)運(yùn)行。因?yàn)楦鞑糠謩?dòng)作頻繁，所以要求汽缸有高的可靠性，為此選用了口本產(chǎn)的SMC系列汽缸。充磁機(jī)的總體尺寸為500mm×350mm×500mm。

3控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    作為實(shí)用產(chǎn)品要求控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單可靠且成本低。該設(shè)備控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是按工序要求，根據(jù)汽缸行程的狀態(tài)信息和有關(guān)檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充磁的任務(wù)。

    控制系統(tǒng)主要由汽缸的電磁閥和行程開(kāi)關(guān)、可編程控制器和操作臺(tái)組成。

3．1控制器的設(shè)計(jì)

    自動(dòng)充磁機(jī)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件都是通過(guò)開(kāi)關(guān)量控制的，并且依工序順序組合運(yùn)動(dòng)的，為此采用可編程邏輯控制器作為控制單元，其系統(tǒng)框圖如圖2所示。

    選用松下電工的FPl系列可編程控制器PLC，它具有24點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出功能，PLC繼電器輸出功能直接驅(qū)動(dòng)汽缸的電磁閥和電磁鐵。

    為確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的檢測(cè)環(huán)節(jié)。首先，充磁機(jī)的磁頭(哈爾濱先達(dá)電子有限公司產(chǎn)品)要求，在啟動(dòng)充磁時(shí)，磁頭中間必須有工件，否則強(qiáng)大的電磁能量將燒毀磁頭。因此，在設(shè)備啟動(dòng)充磁前，控制器必須確定是否有工件，為此在設(shè)備“上料”途中，設(shè)置了工件檢測(cè)器件，選用OMRON公司E2E系列接近開(kāi)關(guān)，檢測(cè)距離是0．8mIn，這樣保證了設(shè)備完全運(yùn)行。另外，工件完成充磁后，磁頭中的磁通檢測(cè)器檢測(cè)磁片的充磁效果，并向控制器發(fā)出磁片是否合格的信號(hào)，控制器根據(jù)此信號(hào)確定磁片“下料”的去向。

    充磁機(jī)的操作臺(tái)(見(jiàn)圖2)由“運(yùn)行”和“暫�！卑粹o、“數(shù)值設(shè)定”和4個(gè)狀態(tài)指示燈組成。其中“數(shù)值設(shè)定”是2位10進(jìn)制編碼，它向控制器輸入了兩組4位BCD碼，操作員根據(jù)磁片封裝數(shù)量設(shè)定恢?jǐn)?shù)值。而操作臺(tái)上的“故障指示”在