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    [摘 要}：以新型全自動(dòng)十工位注肩機(jī)為例，硬件上設(shè)計(jì)了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作臺(tái)和具有獨(dú)立功能的工位，通過軟件對(duì)工位信號(hào)進(jìn)行處理，從而控制工作臺(tái)及工位的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)注肩機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行；通過現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)控制部件與執(zhí)行部件之間的通訊，接線簡潔明了，并且各執(zhí)行部件之間互不干擾，保證了系統(tǒng)在高生產(chǎn)效率情況下的可靠性。    包裝機(jī)機(jī)械的技術(shù)水平、工作效率和可用性，不僅直接影響包裝產(chǎn)品的內(nèi)在和外在質(zhì)量，而且對(duì)各類產(chǎn)品生產(chǎn)部門的經(jīng)濟(jì)效益影響很大。隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，社會(huì)對(duì)食品包裝等行業(yè)的技術(shù)水平要求越來越高，國內(nèi)對(duì)技術(shù)先進(jìn)、高可靠性、高效率的高檔包裝機(jī)械的需求增長較快。    我國的食品包裝機(jī)械裝備在國際上屬于中、低檔產(chǎn)品，整體水平比發(fā)達(dá)國家要落后20年，僅有5％能達(dá)到國際90年代初期水平，20％的產(chǎn)品達(dá)到國際80年代水平，其余60％僅能達(dá)到國際70年代水平。單機(jī)多，成套流水線少；通用機(jī)型多，高效專用生產(chǎn)機(jī)械少；結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)附加值、高生產(chǎn)率的產(chǎn)品少是目前國內(nèi)包裝機(jī)械的主要缺點(diǎn)。    以軟管包裝為例，首先制管機(jī)將鋁塑片材或塑料片材焊接成型、切割成管；然后經(jīng)注肩機(jī)將管子的一端注塑壓制出“肩”，旋上蓋頭；最后將牙膏、化妝品等注入管內(nèi)，再使用封尾機(jī)，將管子另一頭封裝完畢，這樣才成為可用軟管包裝產(chǎn)品?，F(xiàn)在使用的注肩機(jī)僅僅是半自動(dòng)的，工作過程一般是先由工人將制好的管子套在模具上，操作機(jī)器進(jìn)行注塑、沖壓、脫模，然后經(jīng)過冷卻再由工人將成品從模具上拔下。這樣的生產(chǎn)過程為間歇生產(chǎn)，工作效率較低，即使是熟練工人，一分鐘也僅能達(dá)到30支左右，跟不上現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要；而且，注肩機(jī)工作時(shí)周邊溫度較高，環(huán)境較惡劣，嚴(yán)重影響了工人的身體健康。因而迫切需要一種高速連續(xù)工作的全自動(dòng)注肩機(jī)來代替這樣的人工生產(chǎn)方式。1 注肩機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)1．1 工作臺(tái)及工位設(shè)計(jì)注肩機(jī)的主轉(zhuǎn)臺(tái)是加工工件的載體，主轉(zhuǎn)臺(tái)通過凸輪分度器實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪分度器為間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其輸入軸每旋轉(zhuǎn)一周，主轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)__工位。在凸輪分度器輸入軸旋轉(zhuǎn)一周的過程中，要求主轉(zhuǎn)臺(tái)約有40％的時(shí)間在運(yùn)動(dòng)，而另60％的時(shí)間處于靜止?fàn)顟B(tài)。主轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，通過編碼器發(fā)出同步信號(hào)，各工位在同步信號(hào)到來之后開始動(dòng)作。主電機(jī)需要驅(qū)動(dòng)凸輪分度器然后帶動(dòng)主轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行工件加工，經(jīng)過機(jī)械部分的校合計(jì)算，選用功率5.5kW，額定電流12.5A的變頻電機(jī)。為了使主轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)具有鎖緊作用，主電機(jī)采用抱閘裝置，其勵(lì)磁電壓為DC24V，功率35W。本機(jī)采用十工位循環(huán)系統(tǒng)：從2號(hào)工位開始上管，經(jīng)過加熱、預(yù)塑成型，在10號(hào)工位下管，l號(hào)工位對(duì)下管效果進(jìn)行檢測。各個(gè)工位介紹如下：1號(hào)工位：檢測工位。檢測在該工位時(shí)芯軸上是否已無軟管。如無則繼續(xù)運(yùn)行，如有軟管則循環(huán)停止（停機(jī)）。本工位的檢測采用一可導(dǎo)電的纖維刷子與芯軸表面接觸，如通路則為無管，若不通路則為尚有軟管在芯軸上。2號(hào)工位：自動(dòng)上管工位。從高處流水線上滑落的軟管進(jìn)入支架中的兩片擋板上，在此處設(shè)有一光電開關(guān)檢測頭，檢測到軟管已到位，則壓落氣缸可以工作，即壓下使軟管掉下進(jìn)入滑槽中，在頂桿的頂動(dòng)下套在芯軸上。此工位通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)擺臂擺動(dòng)，使頂桿頭部的頂針作往復(fù)的前后運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)輸出軸上設(shè)有一個(gè)發(fā)訊塊，一個(gè)接近開關(guān)感應(yīng)這個(gè)發(fā)訊塊，可以控制輸出軸在每個(gè)工作循環(huán)終了時(shí)，始終停止在一個(gè)固定的位置。伺服電機(jī)從零位置起開始運(yùn)轉(zhuǎn)，在使頂桿向前移動(dòng)的半轉(zhuǎn)以一個(gè)速度V1運(yùn)行，而在從最前端向后運(yùn)行的半轉(zhuǎn)以另一速度V2運(yùn)行，V1＜V2。芯軸上設(shè)有一可導(dǎo)電的纖維刷子，當(dāng)刷子檢測到已有軟管套在芯軸上，則正常運(yùn)行，否則控制以后的工位在遇到這個(gè)芯軸停止工作。3號(hào)工位：吐塑工位。首先進(jìn)行溫度控制，根據(jù)實(shí)際加料的快慢與加料的多少設(shè)定PID對(duì)象的特性參數(shù)，不斷對(duì)控制溫度進(jìn)行自動(dòng)修正，這一部分工作可以通過溫控儀或可編程控制器（PLC）來完成。中部的閥門控制計(jì)量機(jī)構(gòu)的動(dòng)力是一伺服電機(jī)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)一偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)一聯(lián)桿作上下運(yùn)動(dòng)，使閥門實(shí)現(xiàn)開、關(guān)。通過設(shè)置接近光電開關(guān)使伺服電機(jī)停在同一位置。在上述電機(jī)的輸入軸上還設(shè)有一接近開關(guān)，在電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的某個(gè)角度段中發(fā)出訊號(hào)使電磁閥工作，使壓縮空氣吹出，壓縮空氣將擠出的塑料環(huán)狀物吹入模具。4號(hào)工位：壓緊合模工位。這一工位通過氣缸控制：旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，電磁換向閥M1工作，引發(fā)氣缸Q1動(dòng)作，推動(dòng)曲臂連桿機(jī)構(gòu)使兩沖頭壓下。在此設(shè)有一接近開關(guān)K1，當(dāng)沖頭動(dòng)作到位時(shí)接近開關(guān)K1得電并發(fā)出訊號(hào)，電磁換向閥M2工作，使另一控制推桿的氣缸Q2工作。在氣缸Q2旁有一接近開關(guān)K2，當(dāng)K2得電工作時(shí)，發(fā)出訊號(hào)并使氣缸Q1退回，隨著氣缸Q1的退回，接近開關(guān)K1失電，使氣缸Q2退回。若氣缸Q2未退回，則不能進(jìn)入下一工作循環(huán)。5號(hào)工位：本工位僅起冷卻作用，無任何動(dòng)作。6號(hào)工位：本工位主要用作檢測解鎖，通過2個(gè)并排的光電開關(guān)檢測是否解鎖，當(dāng)均未得電則表明本工位處于非完全解鎖狀態(tài)，此時(shí)機(jī)器隨即進(jìn)入循環(huán)停止，以便停機(jī)后人工調(diào)整。7號(hào)工位：冷卻工位，無任何動(dòng)作。8號(hào)工位：解鎖旋松工位。在到達(dá)8號(hào)工位時(shí),模具上的齒輪在另一轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪驅(qū)動(dòng)下將注塑成型的牙膏管螺紋旋松在6號(hào)工位檢測到的鎖緊的芯棒，在從7號(hào)工位到8號(hào)工位的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，在一解鎖凸輪的作用下，完全解鎖。在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，8號(hào)工位的氣缸同時(shí)控制緩沖汽缸向下，以減少工位解鎖時(shí)的機(jī)械沖擊。在8號(hào)工位另設(shè)一接近開關(guān)，用來檢測芯棒退出后是否完全到位，如未到位則循環(huán)停止，以便人為調(diào)整，使芯棒完全退出，方可進(jìn)入下一工位。9號(hào)工位：空工位，無任何動(dòng)作。10號(hào)工位：卸管工位，即將注完肩的軟管從芯軸上拔出。卸管工位有一伺服電機(jī)帶動(dòng)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，滑塊上裝有一個(gè)用氣缸控制開合的抓手，當(dāng)裝有軟管的芯軸在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)到位后，可律以作前后運(yùn)動(dòng)和張開閉合的抓手將軟管抓出。