基于PLC的木工框架自動釘釘機系統(tǒng)的設計

應明富

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基于PLC的木工框架自動釘釘機系統(tǒng)的設計

應明富

（漳州職業(yè)技術學院 機械與自動化工程系，福建 漳州 363000）

傳統(tǒng)木工框架的釘釘采用人工方法，不僅耗時耗力，而且釘釘位置不準確，因此設計了一種自動多頭氣動釘槍釘釘系統(tǒng)。該系統(tǒng)用氣缸快速推動木料到相應位置，然后移動多頭釘槍到釘釘位置快速、準確將木料用釘子釘在一起。該系統(tǒng)縮短了框架的加工時間，減少了勞力，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，適合出口型企業(yè)的木工框架批量生產(chǎn)。

PLC；氣動釘槍；木工框架

引言

在木料拼接處準確釘釘是木工框架加工的一個重要環(huán)，其關鍵的一步是要將氣動釘槍快速移動到木料拼接處進行準確釘釘。傳統(tǒng)的釘釘方法是人工操作單頭氣動釘槍逐一將木料用釘子釘在一起的，加工時間過長增加框架制作成本，并且人易疲勞引起釘釘位置不準確，影響產(chǎn)品質(zhì)量。改進后的多頭自動釘釘機用氣缸作動力能夠快速推動多頭氣動釘槍快速準確的將木料釘在一起。該自動釘釘機對氣動釘槍的質(zhì)量有相對較高的要求。

圖1 木框架示意圖

1 木框架自動釘釘機工作過程

本裝置是一種基于PLC控制的木工框架快速定位釘釘系統(tǒng)，主要作用是將按一定形狀拼接在一起的條形木料使用多頭氣動釘槍將它們釘在一起，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；同時也提高自動化程度，減少了人的勞動強度，減少了工人數(shù)量。它主要由機架、氣缸、氣動釘槍、傳感器、氣動系統(tǒng)、PLC等組成。機臺前、后水平位置安裝2個氣缸，用于推動木料到指定位置；機臺上、下位置安裝了2個氣缸，用于推動上、下氣動釘槍架到指定釘釘位置；在上、下氣動釘槍架上，根據(jù)框架所需釘釘?shù)奈恢煤蛿?shù)量安裝相應的氣動釘槍，并且氣動釘槍位置是可調(diào)整位置的。圖1為木框架示意圖。

2 自動釘釘機氣動系統(tǒng)

氣動系統(tǒng)實現(xiàn)的過程是前、后木料推出到木拼接位置，上、下氣動釘槍架推出到釘釘位置，工作循環(huán)包括前、后氣缸推出→上、下氣缸推出→前、后氣缸收回→上、下氣缸收回。全部過程由PLC控制。氣動系統(tǒng)設計方案如圖2所示。

按下啟動按鈕SW1后，電機正轉(zhuǎn)將放有木框架的工作臺移動到氣動釘架工作區(qū)，電磁閥YV1通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥5進入氣缸1左側(cè)缸體推動活塞向右動作，木料4推到木框拼接位置；同時電磁閥YV2通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥6進入氣缸2左側(cè)缸體推動活塞向右動作，木料5推到木框拼接位置；隨后電磁閥7、8同時通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥7進入氣缸3左側(cè)缸體推動活塞向右動作，木框架上方氣動釘架向下移動到釘釘位置，壓縮空氣經(jīng)電磁閥8進入氣缸4左側(cè)缸體推動活塞向右動作，木框架下方氣動釘架向上移動到釘釘位置；釘架到位后，釘槍動作，木框架釘釘工作完成。釘槍動作延時0.5秒后，電磁閥5、6、7、8斷電，氣缸1、2、3、4復位后，電機反轉(zhuǎn)，工作臺回到初始位置，卸下木框架，重新裝入木料，進入下一個木框架釘釘過程。

1.推前板氣缸 2.推后板氣缸 3.推上釘槍架氣缸 4.推下釘槍架氣缸 5.前板電磁閥 6.后板電磁閥 7.上釘架電磁閥 8.下釘架電磁閥 9.氣泵 10.減壓閥

3 PLC程序設計

3.1 硬件連接

用光電傳感器TX1~8檢測木料定位，繼電器KA1~4常開觸點連接電磁閥YV1~YV4線圈。KM1、KM2接電動機正反轉(zhuǎn)線圈，控制工作臺前進和后退。I/O接線圖如圖3所示。

圖3 PLC硬件接線圖

PLC輸入輸出信號分配如表1所示。

表1 PLC I/O分配表

3.2 自動釘板機的軟件設計

自動釘板機控制系統(tǒng)軟件流程圖如圖4所示。

軟件執(zhí)行過程為：系統(tǒng)接受到啟動指令后，首先啟動電機將木框架推進并定位，Y0=1，Y1=1判斷是否到達指定位置，如果是，PLC驅(qū)動Y2、Y3線圈動作，使釘釘機構(gòu)伸出，到位后夾緊機構(gòu)壓緊木框架，同時自動觸動射釘裝置，釘槍動作，木框架自動釘釘。釘槍動作0.5秒后，Y2、3斷電，釘釘架返回，夾緊機構(gòu)松開，電機反轉(zhuǎn)木框架退回，完成整個工作過程。

3.3 文本控制器程序設計

文本控制器主要與PLC進行數(shù)據(jù)共享，通過PLC的程序來完成整個系統(tǒng)的文本控制，在文本控制器中需要輸入相應的輔助繼電器來輔助完成一些動作命令，具體的輔助繼電器表格如表2所示。

圖4 軟件流程圖

表2 文本輔助繼電器表

4 結(jié)論

采用PLC控制的自動釘釘機控制系統(tǒng)，通過電磁閥的通斷電快速準確的控制木料和氣動刀架到指定位置進行釘釘，它通過光電傳感器準確的控制木料和釘釘位置，氣動釘架到位后巧妙的利用了機械裝置觸動氣動釘槍，釘釘快速準確。整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低、調(diào)試方便等優(yōu)點。文本控制器中可以控制和監(jiān)視設備的運行情況，易于分步調(diào)試和故障檢修。該系統(tǒng)經(jīng)過試運行，取得圓滿成功。

[1] 廖常初.PLC基礎及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社，2012：24-62.

[2] 邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡通信及應用[M].北京:清華大學出版社，2000：72-83.

[3] 馮寧.可編程控制器技術應用[M].北京:人民郵電出版社，2009：191-203.

Based on PLC wood frame automatic nailing machine system design

YING Ming-fu

（Department of Mechanical and Automation Engineering, Zhongzhou Insitute of Technology，Zhangzhou 363000，China）

Traditional carpentry framework nailing using artificial method,，Not only sweated and nailing position is not accurate，So the design of an automatic bull pneumatic nail gun nailing system。 This system USES cylinder zap timber to the corresponding position， Then move the long nail gun to nailing position rapid,，Accurate will timber nailed together.。The system shortens the frame processing time，Reduce the labor，Improve the product quality，Suitable for export-oriented enterprises of wood frame batch production。

PLC；Pneumatic nail gun；Wood frame

2012－09－26

應明富(1980－)，男，福建漳州人，助教，工學學士，研究方向：電氣技術。

TP271＋.4

A

1673-1417（2012）04-0021-04

（責任編輯：季平）