輕型機械手運送胎胚進硫化機的控制方法

黃鵬 沈陽新松機器人自動化股份有限公司

1 引言

許多輪胎廠的胎胚硫化機還保留著上個世紀末的人工進罩方式，往往是一條硫化支線至少安排一名生產(chǎn)工進行生產(chǎn)，同時安排一名生產(chǎn)工進行胎胚的收集、分類和轉(zhuǎn)運，工作效率較慢。而增派人手無疑會大大提高生產(chǎn)成本，生產(chǎn)工位又有一定的特殊性，面對旺季和淡季難以進行臨時的人員增減。另外，當硫化機開罩時，大量的硫化蒸汽對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)境對生產(chǎn)工來說相當惡劣。針對此生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行自動化改造，利用輕型機械手運送胎胚，可代替硫化生產(chǎn)工作業(yè)，并且及時根據(jù)硫化機的硫化進度進行提前要胎、準備，進而提高生產(chǎn)效率，減小生產(chǎn)成本。

結(jié)構(gòu)：硫化機械手可在XY軸兩個方向運動，各配一臺變頻電機。并配一個機械爪，由于來回移動沒有氣源，所以機械爪的張開閉合由一臺電缸控制，電缸由伺服電機驅(qū)動。

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

通訊：百兆光通訊

測距：條碼帶條碼測距

2 行走控制方式

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

則24秒內(nèi)機械手行走72米。再考慮信號給定時間、驅(qū)動器激磁時間、由于打滑造成的二次定位時間，所以機械手至少選用兩臺。分別位于4號機與5號機之間一臺，11號機與12號機之間一臺。

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

此時的字符串為10位的10進制數(shù)字，每兩位表示一個信息。可以通過公式算法進行解碼。例如0206120237，則表示2車間6號地溝12號機臺右模37型號。其中37型號在數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)1607這種規(guī)格，數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)維護好對應(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。胎胚到達取胎位后，X軸動作需要知道其中的“機臺號”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。則得出對應(yīng)的位置是右模。同理，可以用公式做一個功能塊，得到12，即12機臺。那么對應(yīng)的12機臺右模的X軸坐標值就出來了。將此值賦給變量X，變量接入軸位移指令MAM的輸入管腳，則運動位置的終點就知道了。

MAM的其他管腳輸入變量有：速度、加速度、加加速度、減速度、運動模式（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，測試出最為平穩(wěn)的參數(shù)。需要注意的是，當運動正在減速或者接近減速點時，如果最大減速度降低，則可能會過沖。對于運動精確控制，需要用到運動位置重設(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際位置或命令位置。位置的重新計算可按絕對值或相對值的方式進行。重新定義當前軸位置的過程對于正在進行的運動沒有影響，因為指令保留重新定義過程中的當前伺服跟隨錯誤。因此，軸位置可在過程中進行重新定義，而不會干擾軸的運動。輸入的變量有：軸名稱，值類型（絕對值/相對值），位置選擇（實際位置/相對位置），位置（用于更改軸位置或當前位置偏移的值）。將條碼帶讀取的實際位置與目標位置做差計算，所得的值與減速距離進行比較，此處減速距離為距離目標位一定距離的減速位，同樣是一個變量。差值大于減速距離時，將正常速度賦值給模塊，當差值小于等于減速距離時，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

提升控制方式相對簡單一些，PLC系統(tǒng)采集到到位信號后，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應(yīng)表中獲得，同樣維護在數(shù)據(jù)庫中。

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，則可以進行X軸行走。

4 結(jié)論

雖然各行各業(yè)都有使用立體庫的需求，需求不同導(dǎo)致堆垛機的配置大相徑庭，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)計詳盡，選型合理才是項目順利進行的關(guān)鍵。