空调外机壳体孔加工机器人控制系统设计

张秀艳，董少峥

（大连科技学院，辽宁 大连 116052）

在国内大多数中小企业中，冲压设备以传统的机械式冲床为主。机械式冲床一般具有外形尺寸较大、工作环境噪声高、冲压力不可随时调整以及能源的利用率低等缺点。同时，为了提高冲床的能量利用率以及增大冲床的工作冲击惯性，一般都配备有巨大的飞轮，但事实上，设备运行时单位重量的输出力低。另外在加工小尺寸的液压元件时，能源浪费严重，而且由于冲击过程的不稳定性，经常造成严重的人身事故。孔加工机器人是空调外机壳体孔生产中的重要设备，因此要求设备的可靠性高，自动化程度高。针对实际生产中的需要，用PLC控制系统实现孔机器人的控制。

1 孔机器人总体方案

孔机器人是利用压缩液压泵提供的压缩液压油经电磁阀进入气缸，带动活塞传动到主轴上使主轴形成向下运动，从而形成冲力，使工件在模具中产生规定的变形而达到加工的目的。

冲压过程及动作包括压V形孔定位和冲舌形孔，冲头位于移动台上完成压孔冲孔工作，滑台有滚动丝杠控制其左右动作，伺服电机转动控制丝杠传动，伺服电机由伺服驱动器控制，伺服控制器与PLC模块相连。

2 压孔机床液压部分设计

孔机器人的结构主要包括两大部分：液压控制部分和PLC控制部分。

整个压孔机床的动作完全是属于液压传动，PLC控制液压部分的电磁阀从而控制液压油缸动作，完成定位、夹紧、冲舌孔和压V形孔的主要工作。其中冲压部分采用立式结构，液压缸采用三段缸体用拉杆连结而成，这种结构便于安装。缸体之间的密封采用橡胶密封件，能有效防止内漏。压孔机器人的液压原理图如图1所示。

图1 液压理图

3 孔机器人的硬件控制系统

孔机器人的工作原理和工艺流程的分析，确定孔机器人控制系统硬件设计方案。以可编程序控制器为核心，将可编程序控制器、脉冲模块、伺服电机驱动系统接在一起，孔机器人各机构的运行。

在主回路中，有三种需要启动的电机，冲孔液压电机1、冲孔电机2和压V形孔液压电机3。考虑这三种电机容量不大，采用直接启动电机的方式及当KM1、KM2闭合时，冲孔电机和压V形孔电机得电开始工作，直接启动不经过任何启动设备，利用开关或接触器，直接将电机接入电源，使电动机在额定电压下启动。这种启动方式使用电气设备少，控制线路简单，启动转矩大。

4 结语

空调外机壳体孔机器人是一种新型的利用液压技术和PLC控制冲压机器人。该机器人从PLC的基本结构入手，对PLC控制系统的通用设计方法和提高系统可靠性的一些基本措施的应用研究作了尝试，对PLC在实际现场控制过程中经常遇到的一些实际问题，如：PLC选型问题、扩展I/O点数和伺服控制问题等，提出了具体解决方案。该空调外机壳体孔机器人已经在空调生产厂家投入使用，对成本控制要求比较高的生产场合来说非常适用，能够解决实际生产难题，同时为机器人化在生产制造业的实际应用具有参考价值。