CN103616844B - 一种多工位转台控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种多工位转台控制装置及方法，属于电气控制技术领域，该装置包括操作台、PLC可编程控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第一电机和第二电机，本发明电气控制系统在自动化喷涂零件加工中的应用，提高了设备的生产效率，保障了生产的顺利进行，在工程化应用过程中，共对36个零件分2批次进行了喷涂试验，喷涂合格率达到了100%，单边涂层厚度达到了0.30mm～0.50mm的工艺限定范围；该设备效率提高约为47％；多工位转台的电气控制系统在其它类似零件加工装置的应用前景也十分广阔，具有推广价值。

Description

一种多工位转台控制装置及方法

技术领域

本发明属于电气控制技术领域，具体涉及一种多工位转台控制装置及方法。

背景技术

热表处理厂的等离子喷涂设备是用于喷涂耐磨、可磨耗、热障、耐腐蚀、抗氧化等涂层及零件尺寸修复的专用设备，适用于喷涂陶瓷、金属、合金、超合金等各种类型粉末。

目前，该设备主要应用于航空发动机中小零件（销轴、球头及叶片）的喷涂，根据实际情况，在喷涂过程中需要将零件进行旋转，而现有设备无此功能，零件旋转角度完全由人工操作,效率较低，不适应批产需求，只能零件装卡一个喷涂一次，喷涂完再装卡下一个零件，然后进行喷涂操作，效率低，工人劳动强度大，不能满足车间生产要求，成为制约某零件批产的瓶颈。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种多工位转台控制装置及方法，以达到提高工作效率、提高零件喷涂合格率的目的。

一种多工位转台控制装置，该装置包括操作台、PLC可编程控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第一电机和第二电机，其中，操作台的一路输出端连接PLC可编程控制器的输入端，PLC可编程控制器的一路输出端连接第一伺服驱动器的一路输入端，操作台的另一路输出端连接第一伺服驱动器的另一路输入端，第一伺服驱动器的输出端连接第一电机的输入端，PLC可编程控制器的另一路输出端连接第二伺服驱动器的输入端，第二伺服驱动器的输出端连接第二电机的输入端，第一电机设置于多工位转台的大转台下端，并且其输出轴连接多工位转台的一个蜗杆，第二电机设置于多工位转台的大转台下端，并且其输出轴连接多工位转台的另一个蜗杆。

采用多工位转台控制装置进行控制的方法，包括以下步骤：

步骤1、对零件进行清洗并吹沙；

步骤2、将零件安装于多工位转台上，并将喷枪对准一个待喷涂零件，并启动装置；

步骤3、PLC可编程控制器通过第一伺服驱动器发送启动信号至第一电机，控制多工位转台的工位旋转；并通过操作台设置所需电压值，将电压信号直接通过第一伺服驱动器发送至第一电机，控制第一电机的转速，进而控制多工位转台的工位转速；

步骤4、采用喷枪对旋转零件进行喷涂，并判断该零件是否喷涂完成，若是，则执行步骤5，否则继续对该零件进行喷涂；

步骤5、通过操作台选择多工位转台的工位情况，包括18工位、6工位和3工位，将工位情况通过操作台发送至PLC可编程控制器；

步骤6、根据当前工位情况，PLC可编程控制器发送脉冲信号控制第二电机旋转，带动多工位转台旋转，使下一工位处的零件对准喷枪；

（1）当为18工位时，PLC可编程控制器通过第二伺服驱动器输出脉冲信号，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为20°；

（2）当为6工位时，PLC可编程控制器通过第二伺服驱动器输出脉冲信号，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为60°；

（3）当为3工位时，PLC可编程控制器通过第二伺服驱动器输出脉冲信号，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为120°；

步骤7、返回执行步骤4，直至所有零件均被喷涂完成。

本发明的优点：

本发明一种多工位转台控制装置及方法，其电气控制系统在自动化喷涂零件加工中的应用，提高了设备的生产效率，保障了生产的顺利进行，在工程化应用过程中，共对36个零件分2批次进行了喷涂试验，喷涂合格率达到了100%（单边涂层厚度达到了0.30mm-0.50mm的工艺限定范围）；经初步估算，设备效率提高约为47％；多工位转台的电气控制系统在其它类似零件加工装置的应用前景也十分广阔，具有推广价值。

附图说明

图1为本发明一种实施例的空置装置整体结构框图；

图2为本发明一种实施例的控制电路图；

图3为本发明一种实施例的多工位转台俯视图；

图4为本发明一种实施例的多工位转台侧视图；

图5为本发明一种实施例的多工位转台控制方法流程图；

图6为本发明一种实施例的电压与第一电机速度线性关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

如图1所示，一种多工位转台控制装置，该装置包括操作台、PLC可编程控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第一电机和第二电机。

本发明实施例中，第一伺服电机和第伺服二电机均采用型号为R88M-K20030H-BOSS-Z的伺服电机；第一伺服驱动器和第二伺服驱动器均采用R88D-KT02H-Z型号；PLC可编程控制器选用OMRON公司生产的CP1H-X40DT1-D型PLC。开关电源POWER1为DC24V，功率240W。开关电源POWER2为DC5V，功率100W。伺服驱动器与伺服电机之间通过专用的编码器电缆、动力电缆、制动电缆进行连接。

如图2所示，本发明实施例中，操作台的输出端SB3连接PLC可编程控制器的输入端0.02，操作台输出端R1和PLC可编程控制器的一路输出端100.05均连接第一伺服驱动器的输入端CN1，第一伺服驱动器的输出端TB1、CN2均连接到第一电机的输入端；PLC可编程控制器的另一路输出端100.00和100.02均连接第二伺服驱动器的输入端CN1，第二伺服驱动器的输出端TB1、CN2均连接到第二电机的输入端。

如图3所示，本发明实施例中，多工位转台是满足某零件批产喷涂所研制的装置，区别于以往装卡一个零件喷涂一个零件的工作方式，该装置共有18个装卡工位1，装卡后可采用喷枪2进行连续喷涂，极大的提高了工作效率。转台共有18个零件装卡工位1，采取18工位、6工位、3工位三种自动分度方式，能够以三种分度方式定位旋转。此外，该装置能够实现每个工位零件按不同角速度自动旋转。

如图4所示，本发明实施例中，第一电机3设置于多工位转台的大转台6下端，并且其输出轴连接多工位转台一个蜗杆的一端，该蜗杆的另一端连接设置于多工位转台中心轴7上的一个蜗轮，该蜗轮通过18个设置于工位1下端的齿轮分别连接18个工位1下端的蜗轮，从而实现带动工位上的零件旋转，零件的转速在40～70r/min；第二电机4设置于多工位转台的大转台6下端，并且其输出轴连接多工位转台另一个蜗杆的一端，该蜗杆的另一端连接设置于多工位转台中心轴7上的另一个蜗轮，从而实现带动多工位转台的旋转。本发明实施例中，根据计算结果确定了蜗轮蜗杆主要技术参数，同时为了保证其自身的习惯性能，蜗轮的材质确定为QSn7-0.2；蜗杆的材质确定为40Cr，同时按照国家标准确定了其它技术参数。多工位转台的底座5作为多工位装置的主要部件，在焊接过程中不但要能够承受静、动载荷的要求，而且还需要能够与喷涂设备准确连接，同时为零组件的装卡提供必要的操作空间。底座是相对独立的焊接件，在设计过程中不但要满足工艺需求，还要考虑到加工制造和装配的技术水平；本底座采用铝制结构，有效地减轻了系统总体重量。

采用多工位转台控制装置进行控制的方法，方法流程图如图5所示，包括以下步骤：

步骤1、对零件进行清洗并吹沙；

步骤2、将零件安装于多工位转台上，并将喷枪对准一个待喷涂零件，并启动装置；

步骤3、PLC可编程控制器通过第一伺服驱动器发送启动信号至第一电机，控制多工位转台的工位旋转；并通过操作台设置所需电压值，将电压信号直接通过第一伺服驱动器发送至第一电机，控制第一电机的转速，进而控制多工位转台的工位转速；

本发明实施例中，工位自转采取转速调节控制方式，伺服驱动器根据输入的0～5V直流模拟量电压变化对电机的速度变化的线性关系进行控制，其线性关系图如图6所示。伺服驱动器与伺服电机之间通过专用的编码器电缆、动力电缆、制动电缆进行连接。

步骤4、采用喷枪对旋转零件进行喷涂，并判断该零件是否喷涂完成，若是，则执行步骤5，否则继续对该零件进行喷涂；

步骤5、通过操作台选择多工位转台的工位情况，包括18工位、6工位和3工位，将工位情况通过操作台发送至PLC可编程控制器；

步骤6、根据当前工位情况，PLC可编程控制器发送脉冲信号控制第二电机旋转，带动多工位转台旋转，使下一工位处的零件对准喷枪；

（1）、当为18工位时，PLC可编程控制器输出脉冲信号至第二伺服驱动器，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为20°；

（2）、当为6工位时，PLC可编程控制器输出脉冲信号至第二伺服驱动器，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为60°；

（3）、当为3工位时，PLC可编程控制器输出脉冲信号至第二伺服驱动器，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为120°；

本发明实施例中，转台工位转换采用位置控制方式，根据控制要求对旋转装置进行旋转分度，依据伺服电机旋转圈数与转台旋转角度的转换比，以此确定伺服电机旋转圈数，通过PLC输出脉冲控制伺服驱动器。软件设定的脉冲个数对应的伺服电机旋转圈数，脉冲频率控制伺服电机旋转速度，脉冲个数与伺服电机旋转一圈的对比关系可在伺服驱动器中进行设定。

(1)转台旋转

设定相当于电机旋转1圈的指令脉冲数，该控制系统中PLC输出1000个脉冲，伺服电机转动1圈。转台与伺服电机转数比1：200，即伺服电机旋转200圈转台旋转1圈。对于18工位来说，工位与工位间为20°，对应不同工位PLC所发出脉冲个数为N，关系式为:

$N=\mathrm{Pn}\×\frac{i}{G}---\left(1\right)$

其中，Pn为PLC可编程控制器输出脉冲个数，值为1000，i为转台与伺服电机转数比，值为200，G为工位数。由此可知，18工位时，N=11111；6工位时，N=33333；3工位时，N=66666。

工位自转采取转速调节控制方式，根据伺服驱动器输入的0～5V直流模拟量电压对电机的速度进行控制。

步骤7、返回执行步骤4，直至所有零件均被喷涂完成。

Claims (1)

1.一种多工位转台控制方法，该方法采用多工位转台控制装置，该装置包括操作台、PLC可编程控制器、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第一电机和第二电机，其中，操作台的一路输出端连接PLC可编程控制器的输入端，PLC可编程控制器的一路输出端连接第一伺服驱动器的一路输入端，操作台的另一路输出端连接第一伺服驱动器的另一路输入端，第一伺服驱动器的输出端连接第一电机的输入端，PLC可编程控制器的另一路输出端连接第二伺服驱动器的输入端，第二伺服驱动器的输出端连接第二电机的输入端，第一电机设置于多工位转台的大转台下端，并且其输出轴连接多工位转台的一个蜗杆，第二电机设置于多工位转台的大转台下端，并且其输出轴连接多工位转台的另一个蜗杆；其特征在于，方法包括以下步骤：

步骤1、对零件进行清洗并吹沙；

步骤2、将零件安装于多工位转台上，并将喷枪对准一个待喷涂零件，并启动装置；

步骤3、PLC可编程控制器通过第一伺服驱动器发送启动信号至第一电机，控制多工位转台的工位旋转；并通过操作台设置所需电压值，将电压信号直接通过第一伺服驱动器发送至第一电机，控制第一电机的转速，进而控制多工位转台的工位转速；

步骤4、采用喷枪对旋转零件进行喷涂，并判断该零件是否喷涂完成，若是，则执行步骤5，否则继续对该零件进行喷涂；

步骤5、通过操作台选择多工位转台的工位情况，包括18工位、6工位和3工位，将工位情况通过操作台发送至PLC可编程控制器；

步骤6、根据当前工位情况，PLC可编程控制器发送脉冲信号控制第二电机旋转，带动多工位转台旋转，使下一工位处的零件对准喷枪；

(1)当为18工位时，PLC可编程控制器通过第二伺服驱动器输出脉冲信号，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为20°；

(2)当为6工位时，PLC可编程控制器通过第二伺服驱动器输出脉冲信号，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为60°；

(3)当为3工位时，PLC可编程控制器通过第二伺服驱动器输出脉冲信号，控制第二电机的旋转圈数，实现多工位转台旋转的角度为120°；

步骤7、返回执行步骤4，直至所有零件均被喷涂完成。