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    [摘 要}：以新型全自動十工位注肩機為例，硬件上設計了連續(xù)運轉(zhuǎn)的工作臺和具有獨立功能的工位，通過軟件對工位信號進行處理，從而控制工作臺及工位的動作，實現(xiàn)注肩機的全自動運行；通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)控制部件與執(zhí)行部件之間的通訊，接線簡潔明了，并且各執(zhí)行部件之間互不干擾，保證了系統(tǒng)在高生產(chǎn)效率情況下的可靠性。    包裝機機械的技術(shù)水平、工作效率和可用性，不僅直接影響包裝產(chǎn)品的內(nèi)在和外在質(zhì)量，而且對各類產(chǎn)品生產(chǎn)部門的經(jīng)濟效益影響很大。隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，社會對食品包裝等行業(yè)的技術(shù)水平要求越來越高，國內(nèi)對技術(shù)先進、高可靠性、高效率的高檔包裝機械的需求增長較快。    我國的食品包裝機械裝備在國際上屬于中、低檔產(chǎn)品，整體水平比發(fā)達國家要落后20年，僅有5％能達到國際90年代初期水平，20％的產(chǎn)品達到國際80年代水平，其余60％僅能達到國際70年代水平。單機多，成套流水線少；通用機型多，高效專用生產(chǎn)機械少；結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)含量低的產(chǎn)品多，高技術(shù)附加值、高生產(chǎn)率的產(chǎn)品少是目前國內(nèi)包裝機械的主要缺點。    以軟管包裝為例，首先制管機將鋁塑片材或塑料片材焊接成型、切割成管；然后經(jīng)注肩機將管子的一端注塑壓制出“肩”，旋上蓋頭；最后將牙膏、化妝品等注入管內(nèi)，再使用封尾機，將管子另一頭封裝完畢，這樣才成為可用軟管包裝產(chǎn)品?，F(xiàn)在使用的注肩機僅僅是半自動的，工作過程一般是先由工人將制好的管子套在模具上，操作機器進行注塑、沖壓、脫模，然后經(jīng)過冷卻再由工人將成品從模具上拔下。這樣的生產(chǎn)過程為間歇生產(chǎn)，工作效率較低，即使是熟練工人，一分鐘也僅能達到30支左右，跟不上現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要；而且，注肩機工作時周邊溫度較高，環(huán)境較惡劣，嚴重影響了工人的身體健康。因而迫切需要一種高速連續(xù)工作的全自動注肩機來代替這樣的人工生產(chǎn)方式。1 注肩機的自動控制系統(tǒng)1．1 工作臺及工位設計注肩機的主轉(zhuǎn)臺是加工工件的載體，主轉(zhuǎn)臺通過凸輪分度器實現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動。凸輪分度器為間隙運動機構(gòu)，其輸入軸每旋轉(zhuǎn)一周，主轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動__工位。在凸輪分度器輸入軸旋轉(zhuǎn)一周的過程中，要求主轉(zhuǎn)臺約有40％的時間在運動，而另60％的時間處于靜止狀態(tài)。主轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到位后，通過編碼器發(fā)出同步信號，各工位在同步信號到來之后開始動作。主電機需要驅(qū)動凸輪分度器然后帶動主轉(zhuǎn)臺進行工件加工，經(jīng)過機械部分的校合計算，選用功率5.5kW，額定電流12.5A的變頻電機。為了使主轉(zhuǎn)臺靜止時具有鎖緊作用，主電機采用抱閘裝置，其勵磁電壓為DC24V，功率35W。本機采用十工位循環(huán)系統(tǒng)：從2號工位開始上管，經(jīng)過加熱、預塑成型，在10號工位下管，l號工位對下管效果進行檢測。各個工位介紹如下：1號工位：檢測工位。檢測在該工位時芯軸上是否已無軟管。如無則繼續(xù)運行，如有軟管則循環(huán)停止（停機）。本工位的檢測采用一可導電的纖維刷子與芯軸表面接觸，如通路則為無管，若不通路則為尚有軟管在芯軸上。2號工位：自動上管工位。從高處流水線上滑落的軟管進入支架中的兩片擋板上，在此處設有一光電開關檢測頭，檢測到軟管已到位，則壓落氣缸可以工作，即壓下使軟管掉下進入滑槽中，在頂桿的頂動下套在芯軸上。此工位通過伺服電機驅(qū)動曲柄作回轉(zhuǎn)運動，帶動擺臂擺動，使頂桿頭部的頂針作往復的前后運動。伺服電機輸出軸上設有一個發(fā)訊塊，一個接近開關感應這個發(fā)訊塊，可以控制輸出軸在每個工作循環(huán)終了時，始終停止在一個固定的位置。伺服電機從零位置起開始運轉(zhuǎn)，在使頂桿向前移動的半轉(zhuǎn)以一個速度V1運行，而在從最前端向后運行的半轉(zhuǎn)以另一速度V2運行，V1＜V2。芯軸上設有一可導電的纖維刷子，當刷子檢測到已有軟管套在芯軸上，則正常運行，否則控制以后的工位在遇到這個芯軸停止工作。3號工位：吐塑工位。首先進行溫度控制，根據(jù)實際加料的快慢與加料的多少設定PID對象的特性參數(shù)，不斷對控制溫度進行自動修正，這一部分工作可以通過溫控儀或可編程控制器（PLC）來完成。中部的閥門控制計量機構(gòu)的動力是一伺服電機，伺服電機驅(qū)動一偏心軸轉(zhuǎn)動，偏心軸的轉(zhuǎn)動帶動一聯(lián)桿作上下運動，使閥門實現(xiàn)開、關。通過設置接近光電開關使伺服電機停在同一位置。在上述電機的輸入軸上還設有一接近開關，在電機軸轉(zhuǎn)動一圈的某個角度段中發(fā)出訊號使電磁閥工作，使壓縮空氣吹出，壓縮空氣將擠出的塑料環(huán)狀物吹入模具。4號工位：壓緊合模工位。這一工位通過氣缸控制：旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動到位后，電磁換向閥M1工作，引發(fā)氣缸Q1動作，推動曲臂連桿機構(gòu)使兩沖頭壓下。在此設有一接近開關K1，當沖頭動作到位時接近開關K1得電并發(fā)出訊號，電磁換向閥M2工作，使另一控制推桿的氣缸Q2工作。在氣缸Q2旁有一接近開關K2，當K2得電工作時，發(fā)出訊號并使氣缸Q1退回，隨著氣缸Q1的退回，接近開關K1失電，使氣缸Q2退回。若氣缸Q2未退回，則不能進入下一工作循環(huán)。5號工位：本工位僅起冷卻作用，無任何動作。6號工位：本工位主要用作檢測解鎖，通過2個并排的光電開關檢測是否解鎖，當均未得電則表明本工位處于非完全解鎖狀態(tài)，此時機器隨即進入循環(huán)停止，以便停機后人工調(diào)整。7號工位：冷卻工位，無任何動作。8號工位：解鎖旋松工位。在到達8號工位時,模具上的齒輪在另一轉(zhuǎn)動的齒輪驅(qū)動下將注塑成型的牙膏管螺紋旋松在6號工位檢測到的鎖緊的芯棒，在從7號工位到8號工位的轉(zhuǎn)動過程中，在一解鎖凸輪的作用下，完全解鎖。在旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動的過程中，8號工位的氣缸同時控制緩沖汽缸向下，以減少工位解鎖時的機械沖擊。在8號工位另設一接近開關，用來檢測芯棒退出后是否完全到位，如未到位則循環(huán)停止，以便人為調(diào)整，使芯棒完全退出，方可進入下一工位。9號工位：空工位，無任何動作。10號工位：卸管工位，即將注完肩的軟管從芯軸上拔出。卸管工位有一伺服電機帶動一曲柄滑塊機構(gòu)運動，滑塊上裝有一個用氣缸控制開合的抓手，當裝有軟管的芯軸在旋轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)到位后，可律以作前后運動和張開閉合的抓手將軟管抓出。