圆木片定位打孔自动装置的设计

    潘芳伟 陈晨涛 刘超等

    摘 要：圆木片安全精确定位打孔全自动装置采用三爪机构定位实现圆木片的定位，解决传统工艺中，采用基准靠方定位存在的缺陷，在打中心孔时大多数都采用基准靠方的方式进行定位打孔。自动装置采用PLC为控制器，通过PLC控制涡轮圆盘式振动盘、气泵、活塞等执行机构实现自动精确打孔和上料及下料。整个生产过程无需人工参与，保证了人身安全。

    关键词：PLC;圆木片定位;自动打孔

    1 引言

    丽水市云和县被称为“中国木制玩具城”。木制玩具是丽水市的一大特色产业，也是云和县的传统支柱产业。圆木片定位打孔是木质玩具中一道较为普遍和基础的加工工序。传统的加工过程主要以人工的方式进行定位和打孔。操作时间长，加工误差大，并伴随着的较大的安全隐患。本文采用三爪机构定位实现圆形木片的固定，整个自动装置采用PLC控制，利用涡轮圆盘式振动盘、气泵等之间的相互配合实现圆形木片的自动上料、下料、定位打孔。

    2 圆木片定位打孔装置

    丽水市的木制品加工企业大多以中小企业为主，圆木片的加工流程大多采用人工定位打孔的方式，在打中心孔时大多数都采用基准靠方的方式进行定位打孔。由于木质品自身的特点，每一个毛坯的含水量和缩水程度均不同。如果在打中心孔的时候采用基准靠方的方式进行定位，只能完成标准件的中心精确打孔，而大部分实际加工的毛坯外径往往存在着一定的偏差，这种情况下，如再采用基准靠方的方式进行打孔，其打出的中心孔将存在很大偏差。传统工艺中，打孔工具用的是台钻，每次加工用都必需人工参与，劳动强度大。

    本项目采用如图2所示的三爪定位机构来实现圆木片的定位。物料首先利用振动盘完成物料的排列。振动盘通过振动使物料能够整齐工整的进入传送台，传送台设置成一定的坡度，且表面光滑，物料利用重力就能够自动滑落到送料口。送料口设置一推杆，通过控制推杆，将物料推送入加工工作台上。物料进去加工工作台后，三爪定位机构进行加紧，物料加工站上方的压料板压紧。接着，主轴电机控制打孔电机进行打孔。打孔完毕后，吹气孔吹气，将物料送出加工工作台。加工工作台上面设置一压料板，压料板不仅能将物料进行二次加紧，还能防止加工过程中的木屑飞溅，一定程度上保证了操作人员的安全。整个控制系统采用台达的PLC，触摸屏选用步科的触摸屏。如图3所示，通过触摸屏不仅能够对圆木片定位打孔设备的工作状态进行实时监控，记录故障等相关数据，还能够根据加工对象的不同，设置进刀、退刀等参数。使整个设备的操作更加简单、直观，大大降低了对操作人员的要求。

    3 小结

    原加工方式是人工打孔，采用人工手摇机械三爪的方式进行打孔，平均每次加工需要在8秒左右。台钻加工转速在4000r/min左右，打出来的孔存在破边起毛的现象。人工操作，不同的操作人员加工速度和效果也是不同的，属于不可控因素。而且人工会直接接触钻头，有很大受伤风险。原工艺中打孔工具选用的是台钻，全程都需要人工参与，劳动强度大，安全系数低，且成品质量差。

    圆木片定位打孔自动装置采用三爪机构实现圆木片的定位，采用涡轮圆盘式振动盘实现自动上料，整个系统采用PLC实现控制。整个设备采用合全自动方式，人工只需在设备没料的時候，加上生产物料就可以。无需参与生产，保证人身安全。每个物料加工时间在3.5秒左右。打孔采用高速主轴电机，转速最高可达24000r/min保证每个孔光滑整齐。进刀采用步进电机加丝杆机构，保证每次进刀速度一致，加工效果一致。加工误差在0.2mm以内。

    参考文献：

    [1]潘芳伟.基于PLC的饲料供给系统的优化设计[J].科技创新与应用，2015（11）.

    [2]张更容.基于TSP和GA打孔机生产效能提高的研究[J].钦州学院学报，2018（03）.

    [3]杨卫，张志耀，王海珍.生瓷带打孔机在线检测技术研究[J]. 电子工艺技术，2016（02）.

    项目支持：本文系2018年浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目编号2018R480001研究成果。

    作者简介：潘芳伟（1982-），女，浙江丽水人，硕士研究生，副教授，研究方向：电气控制技术。