輕型機(jī)械手運(yùn)送胎胚進(jìn)硫化機(jī)的控制方法

黃鵬 沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司

1 引言

許多輪胎廠的胎胚硫化機(jī)還保留著上個(gè)世紀(jì)末的人工進(jìn)罩方式，往往是一條硫化支線至少安排一名生產(chǎn)工進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)安排一名生產(chǎn)工進(jìn)行胎胚的收集、分類和轉(zhuǎn)運(yùn)，工作效率較慢。而增派人手無疑會(huì)大大提高生產(chǎn)成本，生產(chǎn)工位又有一定的特殊性，面對(duì)旺季和淡季難以進(jìn)行臨時(shí)的人員增減。另外，當(dāng)硫化機(jī)開罩時(shí)，大量的硫化蒸汽對(duì)人體呼吸道和皮膚危害非常大，一到夏季，車間溫度居高不下，生產(chǎn)環(huán)境對(duì)生產(chǎn)工來說相當(dāng)惡劣。針對(duì)此生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化改造，利用輕型機(jī)械手運(yùn)送胎胚，可代替硫化生產(chǎn)工作業(yè)，并且及時(shí)根據(jù)硫化機(jī)的硫化進(jìn)度進(jìn)行提前要胎、準(zhǔn)備，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，減小生產(chǎn)成本。

結(jié)構(gòu)：硫化機(jī)械手可在XY軸兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，各配一臺(tái)變頻電機(jī)。并配一個(gè)機(jī)械爪，由于來回移動(dòng)沒有氣源，所以機(jī)械爪的張開閉合由一臺(tái)電缸控制，電缸由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

供電：由X軸軌道側(cè)面的滑觸線進(jìn)行供電，機(jī)械手側(cè)面裝集電臂進(jìn)行取電。

通訊：百兆光通訊

測(cè)距：條碼帶條碼測(cè)距

2 行走控制方式

15臺(tái)硫化機(jī)，每臺(tái)硫化機(jī)都有左右兩個(gè)模具位，X軸軌道長(zhǎng)度約為90米，硫化機(jī)械手行走加速度為2m/s2，最高速度為3m/s，平均每個(gè)胎胚硫化時(shí)間12分鐘。12*60/（15*2）=24（s），則平均運(yùn)送一條胎胚的時(shí)間為24s。由于初速度和最終速度都是0，所以加速時(shí)間和減速時(shí)間視為相等。由于一來一回，所以總時(shí)間減半。則加速時(shí)間為6秒。加速區(qū)間位移：

則24秒內(nèi)機(jī)械手行走72米。再考慮信號(hào)給定時(shí)間、驅(qū)動(dòng)器激磁時(shí)間、由于打滑造成的二次定位時(shí)間，所以機(jī)械手至少選用兩臺(tái)。分別位于4號(hào)機(jī)與5號(hào)機(jī)之間一臺(tái)，11號(hào)機(jī)與12號(hào)機(jī)之間一臺(tái)。

當(dāng)某臺(tái)硫化機(jī)的存胎器滿足條件時(shí)，此臺(tái)硫化機(jī)的PLC向硫化地溝溝頭PLC發(fā)起要胎信號(hào)，溝頭PLC將此信號(hào)通過管理型交換機(jī)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器中的軟件系統(tǒng)將此信息進(jìn)行整合，將“車間”“地溝號(hào)”“機(jī)臺(tái)號(hào)”“左右模”“胎胚型號(hào)”等信息，以字符串的形式進(jìn)行整合，傳送給立體庫(kù)PLC系統(tǒng)。立體庫(kù)通過解碼，找到對(duì)應(yīng)的胎胚，出庫(kù)，與托盤進(jìn)行綁定，送到對(duì)應(yīng)的EMS小車取胎位。并將對(duì)應(yīng)的字符串傳送給EMS小車的PLC系統(tǒng)。

此時(shí)的字符串為10位的10進(jìn)制數(shù)字，每?jī)晌槐硎疽粋€(gè)信息。可以通過公式算法進(jìn)行解碼。例如0206120237，則表示2車間6號(hào)地溝12號(hào)機(jī)臺(tái)右模37型號(hào)。其中37型號(hào)在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)1607這種規(guī)格，數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)維護(hù)好對(duì)應(yīng)的所需數(shù)據(jù)，包括胎胚直口直徑，胎胚高度，胎胚外徑等信息。胎胚到達(dá)取胎位后，X軸動(dòng)作需要知道其中的“機(jī)臺(tái)號(hào)”和“左右模”信息。將字符串除以10000，取余，得到0237。再將0237除以100，取余得到37。用0237減去37，所得商再除以100，得到02。則得出對(duì)應(yīng)的位置是右模。同理，可以用公式做一個(gè)功能塊，得到12，即12機(jī)臺(tái)。那么對(duì)應(yīng)的12機(jī)臺(tái)右模的X軸坐標(biāo)值就出來了。將此值賦給變量X，變量接入軸位移指令MAM的輸入管腳，則運(yùn)動(dòng)位置的終點(diǎn)就知道了。

MAM的其他管腳輸入變量有：速度、加速度、加加速度、減速度、運(yùn)動(dòng)模式（梯形/S曲線）、躍度。這些參數(shù)都是滿足生產(chǎn)的條件下，通過調(diào)試，測(cè)試出最為平穩(wěn)的參數(shù)。需要注意的是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)正在減速或者接近減速點(diǎn)時(shí)，如果最大減速度降低，則可能會(huì)過沖。對(duì)于運(yùn)動(dòng)精確控制，需要用到運(yùn)動(dòng)位置重設(shè)指令MRP。

MRP指令可更改軸的命令位置或?qū)嶋H位置。由位置制定的值用于更新軸的實(shí)際位置或命令位置。位置的重新計(jì)算可按絕對(duì)值或相對(duì)值的方式進(jìn)行。重新定義當(dāng)前軸位置的過程對(duì)于正在進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)沒有影響，因?yàn)橹噶畋Ａ糁匦露x過程中的當(dāng)前伺服跟隨錯(cuò)誤。因此，軸位置可在過程中進(jìn)行重新定義，而不會(huì)干擾軸的運(yùn)動(dòng)。輸入的變量有：軸名稱，值類型（絕對(duì)值/相對(duì)值），位置選擇（實(shí)際位置/相對(duì)位置），位置（用于更改軸位置或當(dāng)前位置偏移的值）。將條碼帶讀取的實(shí)際位置與目標(biāo)位置做差計(jì)算，所得的值與減速距離進(jìn)行比較，此處減速距離為距離目標(biāo)位一定距離的減速位，同樣是一個(gè)變量。差值大于減速距離時(shí)，將正常速度賦值給模塊，當(dāng)差值小于等于減速距離時(shí)，將安全速度賦值給模塊。

通過以上編程，能使EMS小車X軸精確定位。

3 提升控制方式

提升控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單一些，PLC系統(tǒng)采集到到位信號(hào)后，檢查夾爪狀態(tài)為收縮到位，安全門為打開到位，沒有故障，則可以下探抓胎。下探的高度為輪胎的信息對(duì)應(yīng)表中獲得，同樣維護(hù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

下探到位后，夾爪張開。張開的行程與輪胎直口的直徑相對(duì)應(yīng)，同樣從輪胎信息中獲得。張開到位并且無故障，則可以提升。提升到位后，安全門關(guān)閉。

提升到位、安全門關(guān)到位、沒有故障，則可以進(jìn)行X軸行走。

4 結(jié)論

雖然各行各業(yè)都有使用立體庫(kù)的需求，需求不同導(dǎo)致堆垛機(jī)的配置大相徑庭，但是將其歸納總結(jié)，總是能得出一些規(guī)律讓我們加以利用。前期設(shè)計(jì)詳盡，選型合理才是項(xiàng)目順利進(jìn)行的關(guān)鍵。