套管全自動裝配機的設計

劉金濤

（大連金瑪硼業(yè)科技集團有限公司，遼寧大連 116600）

1 生產現狀

圖1 裝配原理圖

如圖1 所示，是生產A產品最后裝配工序的示意圖，此前，是人工將外套1 及料芯2 從包裝箱中取出，將料芯2 插入外套1 孔中，并將料芯2 與外套1 的端面對齊，然后再放回包裝箱中。整個生產過程完全是手工操作，不但費工費時，產品質量也得不到保證，嚴重影響了企業(yè)經濟效益。

2 設計目標

由于勞動力成本越來越高，客戶對產品質量的要求也越來越高，如果企業(yè)延續(xù)以前的生產方式，競爭力將會越來越低，企業(yè)只有提高生產效率，才能增加競爭力。提高生產效率的最有力手段就是采用先進的設備替代落后的手工操作，而產品的裝配工序是最費工費時的，也是影響產品質量最重要的環(huán)節(jié)，為此制造了一種全新的套管全自動裝配機，可以將外套1 與料芯2裝配到一起，該設備替代了人工裝配，改變了費工費時、產品質量得不到保證的生產狀況，同時提高了企業(yè)效益。

3 主要結構和工作原理

設計制造的套管全自動裝配機結構如圖2 所示。

先分別將外套4 放置于料斗7 中；將料芯18 放置于料斗19 中，啟動后，設備便自動進行工作：首先，光電管28 檢測外套4，光電管27 檢測料芯18 是否在工作位置上和是否可以進行工作，PLC 將會根據光電管的信號分別給電動機13、電動機22 指令，電動機13、電動機22將分別轉動，通過鏈輪14 與鏈輪15、鏈輪21 與鏈輪20分別帶動整理器12、整理器17 轉動，直到光電管28 檢測到外套4；光電管27 檢測到料芯18 后，電動機13、電動機22 才會分別停止轉動。當工作位置分別有外套4、料芯18 后，各個工位上的氣缸按照PLC 的工作指令有序地工作。

圖2 套管全自動裝配機結構

各氣缸在不同的工序中的狀態(tài)如下：

1）第一種狀態(tài)：開始。如表1 所示，當設備在開始位置時，氣缸5、氣缸6、氣缸11、氣缸16、氣缸24、氣缸26全部處于伸出狀態(tài)；氣缸9 處于縮回狀態(tài)。此時，如圖2中A-A 所示，外套4 處于待命狀態(tài)，只有壓板10 抬起，可以使外套4 落下而不受阻礙。此時，如圖2B-B 所示，料芯18 處于待命狀態(tài)。

表1 氣缸動作順序表

2）第二種狀態(tài)：外套4、料芯18 落料。如表1 所示，當外套4、料芯18 全部處于落料狀態(tài)時，氣缸5、氣缸6、氣缸16、氣缸24 全部處于伸出狀態(tài)；氣缸9、氣缸11、氣缸26 處于縮回狀態(tài)。此時，如圖2 中A-A 所示，氣缸9、氣缸11 處于縮回狀態(tài)時，（壓板10 已經抬起）可以使外套4落下；此時，如圖2 中B-B 所示，氣缸26 處于縮回狀態(tài)時，可以使料芯18 落下。

3）第三種狀態(tài)：固定。如表1 所示，當外套4 處于固定狀態(tài)時，氣缸5、氣缸9、氣缸11、氣缸16、氣缸26 全部處于伸出狀態(tài)；氣缸6、氣缸24 處于縮回狀態(tài)；此時，如圖2 中A-A 所示，氣缸9 伸出，壓板10 壓下，可以使外套4固定在V 形槽8 中。此時，如圖2 中B-B 所示，料芯18已經落在V 形鐵25 中。

4）第四種狀態(tài)：穿套。如表1 所示，當設備處于穿套狀態(tài)時，氣缸5、氣缸6、氣缸9、氣缸11、氣缸24、氣缸26全部處于伸出狀態(tài)；氣缸16 處于縮回狀態(tài)。此時，如圖2中A-A 所示，氣缸9 伸出，壓板10 壓下，可以使外套4固定在V 形槽8 中。此時，如圖2 所示，氣缸16 逐步縮回，將料芯18 推入外套4 的孔中。

5）第五種狀態(tài)：成品落料。如表1 所示，當設備處于成品落料狀態(tài)時，氣缸6、氣缸11、氣缸16、氣缸24、氣缸26 全部處于伸出狀態(tài)；氣缸5、氣缸9 處于縮回狀態(tài)。此時，如圖2 中A-A 所示，氣缸5 縮回，帶動落料閘門8 開啟，使已經插入料芯18 的外套4 落入接料車3 中，完成一個工作循環(huán)。此時，如圖2 所示，氣缸24、氣缸26 全部處于伸出狀態(tài)。

6）第六種狀態(tài)：復位。如表1 所示，當設備處于復位狀態(tài)時，氣缸5、氣缸6、氣缸11、氣缸16、氣缸24、氣缸26 全部處于伸出狀態(tài)；氣缸9 處于縮回狀態(tài)；與原始位置相同。此時，如圖2 中A-A 所示，將外套4 處于待命狀態(tài)，只有壓板10 抬起，可以使外套4 落下而不受阻礙。此時，如圖2 中B-B 所示，將料芯18 處于待命狀態(tài)。

4 自動控制系統(tǒng)

如圖3 所示，自動控制系統(tǒng)由PLC（電腦）、光電管、電磁開關、電磁閥、電動機、氣缸等組成，工作原理為：工作時PLC 根據光電管、電磁開關的反饋信號，將工作指令按事先編寫好的工作程序分別傳遞給電磁閥、電動機、氣缸等執(zhí)行元件，電磁閥、電動機、氣缸等執(zhí)行元件就按照程序有條不紊地工作。

現以外套4 從料斗7落入V 形槽8的過程為例，說明其工作步驟：

1）首先光電管28 要檢測外套4 是否在工作位置。如果沒有材料，光電管28 將會給PLC 一個信號，PLC 將會根據光電管28 的信號給電動機13 一個工作指令，這時電動機13 根據工作指令轉動，直到光電管28 檢測到外套4為止。

圖3 PLC 控制原理圖

2）PLC 根據光電管28 的信號給氣缸11 一個工作指令，氣缸11 根據工作指令縮回，使外套4 落入V 形槽8中，同時氣缸11 上的電磁開關將其自身位置信號反饋給PLC，PLC 根據氣缸11 電磁開關的信號再給其一個工作指令，氣缸11 根據工作指令伸出氣缸。

3）PLC 根據氣缸11 電磁開關的信號給氣缸6 一個工作指令，氣缸6 根據工作指令縮回氣缸；使外套4 落在氣缸11 上，PLC 根據氣缸6 電磁開關的信號給氣缸6 一個工作指令，氣缸6 根據工作指令伸出氣缸。

經過以上3 個步驟便可以實現外套4 從料斗7 到落入V 形槽8 的工作過程。

5 技術特點

1）用機械設備代替手工操作，工作過程完全實現自動化。

2）采用PLC 控制設備的整個工作過程，方便、可靠、靈活、智能化程度高。操作人員只需按動啟動按鈕就可以操作設備；產品質量可以達到統(tǒng)一的品質；只需修改程序就可以生產不同規(guī)格的產品；可以根據實際情況自動選擇相應的工序。

3）采用材料整理器設計，使材料供給十分可靠。

4）采用雙氣缸擒縱裝置，控制供料數量，準確無誤。

5）采用落料閘門（V 形槽）開合結構，使定位、排料一體化，簡化了結構。

6）增加了光電管、電磁開關等檢測元件，使工作程序更加可靠。

6 結語

本方案經過實際檢驗，工作可靠，使用方便，生產效率高，各項指標均達到了設計要求，是一種高效的自動化設備，完全取代了手工操作。