圓木片定位打孔自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

潘芳偉 陳晨濤 劉超等

摘 要：圓木片安全精確定位打孔全自動(dòng)裝置采用三爪機(jī)構(gòu)定位實(shí)現(xiàn)圓木片的定位，解決傳統(tǒng)工藝中，采用基準(zhǔn)靠方定位存在的缺陷，在打中心孔時(shí)大多數(shù)都采用基準(zhǔn)靠方的方式進(jìn)行定位打孔。自動(dòng)裝置采用PLC為控制器，通過(guò)PLC控制渦輪圓盤(pán)式振動(dòng)盤(pán)、氣泵、活塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精確打孔和上料及下料。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)需人工參與，保證了人身安全。

關(guān)鍵詞：PLC;圓木片定位;自動(dòng)打孔

1 引言

麗水市云和縣被稱為“中國(guó)木制玩具城”。木制玩具是麗水市的一大特色產(chǎn)業(yè)，也是云和縣的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)。圓木片定位打孔是木質(zhì)玩具中一道較為普遍和基礎(chǔ)的加工工序。傳統(tǒng)的加工過(guò)程主要以人工的方式進(jìn)行定位和打孔。操作時(shí)間長(zhǎng)，加工誤差大，并伴隨著的較大的安全隱患。本文采用三爪機(jī)構(gòu)定位實(shí)現(xiàn)圓形木片的固定，整個(gè)自動(dòng)裝置采用PLC控制，利用渦輪圓盤(pán)式振動(dòng)盤(pán)、氣泵等之間的相互配合實(shí)現(xiàn)圓形木片的自動(dòng)上料、下料、定位打孔。

2 圓木片定位打孔裝置

麗水市的木制品加工企業(yè)大多以中小企業(yè)為主，圓木片的加工流程大多采用人工定位打孔的方式，在打中心孔時(shí)大多數(shù)都采用基準(zhǔn)靠方的方式進(jìn)行定位打孔。由于木質(zhì)品自身的特點(diǎn)，每一個(gè)毛坯的含水量和縮水程度均不同。如果在打中心孔的時(shí)候采用基準(zhǔn)靠方的方式進(jìn)行定位，只能完成標(biāo)準(zhǔn)件的中心精確打孔，而大部分實(shí)際加工的毛坯外徑往往存在著一定的偏差，這種情況下，如再采用基準(zhǔn)靠方的方式進(jìn)行打孔，其打出的中心孔將存在很大偏差。傳統(tǒng)工藝中，打孔工具用的是臺(tái)鉆，每次加工用都必需人工參與，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

本項(xiàng)目采用如圖2所示的三爪定位機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓木片的定位。物料首先利用振動(dòng)盤(pán)完成物料的排列。振動(dòng)盤(pán)通過(guò)振動(dòng)使物料能夠整齊工整的進(jìn)入傳送臺(tái)，傳送臺(tái)設(shè)置成一定的坡度，且表面光滑，物料利用重力就能夠自動(dòng)滑落到送料口。送料口設(shè)置一推桿，通過(guò)控制推桿，將物料推送入加工工作臺(tái)上。物料進(jìn)去加工工作臺(tái)后，三爪定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行加緊，物料加工站上方的壓料板壓緊。接著，主軸電機(jī)控制打孔電機(jī)進(jìn)行打孔。打孔完畢后，吹氣孔吹氣，將物料送出加工工作臺(tái)。加工工作臺(tái)上面設(shè)置一壓料板，壓料板不僅能將物料進(jìn)行二次加緊，還能防止加工過(guò)程中的木屑飛濺，一定程度上保證了操作人員的安全。整個(gè)控制系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)的PLC，觸摸屏選用步科的觸摸屏。如圖3所示，通過(guò)觸摸屏不僅能夠?qū)A木片定位打孔設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄故障等相關(guān)數(shù)據(jù)，還能夠根據(jù)加工對(duì)象的不同，設(shè)置進(jìn)刀、退刀等參數(shù)。使整個(gè)設(shè)備的操作更加簡(jiǎn)單、直觀，大大降低了對(duì)操作人員的要求。

3 小結(jié)

原加工方式是人工打孔，采用人工手搖機(jī)械三爪的方式進(jìn)行打孔，平均每次加工需要在8秒左右。臺(tái)鉆加工轉(zhuǎn)速在4000r/min左右，打出來(lái)的孔存在破邊起毛的現(xiàn)象。人工操作，不同的操作人員加工速度和效果也是不同的，屬于不可控因素。而且人工會(huì)直接接觸鉆頭，有很大受傷風(fēng)險(xiǎn)。原工藝中打孔工具選用的是臺(tái)鉆，全程都需要人工參與，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全系數(shù)低，且成品質(zhì)量差。

圓木片定位打孔自動(dòng)裝置采用三爪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圓木片的定位，采用渦輪圓盤(pán)式振動(dòng)盤(pán)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料，整個(gè)系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)控制。整個(gè)設(shè)備采用合全自動(dòng)方式，人工只需在設(shè)備沒(méi)料的時(shí)候，加上生產(chǎn)物料就可以。無(wú)需參與生產(chǎn)，保證人身安全。每個(gè)物料加工時(shí)間在3.5秒左右。打孔采用高速主軸電機(jī)，轉(zhuǎn)速最高可達(dá)24000r/min保證每個(gè)孔光滑整齊。進(jìn)刀采用步進(jìn)電機(jī)加絲桿機(jī)構(gòu)，保證每次進(jìn)刀速度一致，加工效果一致。加工誤差在0.2mm以內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目支持：本文系2018年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃項(xiàng)目編號(hào)2018R480001研究成果。

作者簡(jiǎn)介：潘芳偉（1982-），女，浙江麗水人，碩士研究生，副教授，研究方向：電氣控制技術(shù)。