机电一体化系统分析与设计

基于PLC的全自动点胶机系统设计

专业：机械工程1408班

学号：*************

老师：刘**

姓名：孙*

武汉理工大学

2015年6月

摘要

本文旨在设计一种基于PLC的全自动点胶系统。首先分析点胶机的工作环境与要求，对点胶系统的机械结构进行设计。然后进行运动控制系统的控制要求分析，确定点胶机驱动的执行元件。最后实现软件开发和界面设计。

关键词：机械结构控制系统驱动元件界面设计

1 引言

点胶机是属于非标自动化产品，是需要考虑被加工产品的形状以及更换产品时通用性的要求，所以要具备即专一又通用的要求，那就需要编写一定的程序，并且该程序架构应该可以满足不同产品换型时的简便操作，设备由控制设备来控制伺服机械手臂和供胶系统使其相互配合，完成点胶工作。

正是对于不同的产品，所需要点胶的位置和胶量也不一样，采用的点胶方式也各具特色。这就形成了点胶机种类的多样化。通过对点胶机市场的调研发现，用于工业生产的点胶机主要分为了通用型和专用型。前者使用范围大但点胶性能不如后者。按照控制轴数可分为两轴点胶机和多轴点胶机。点胶机的控制轴数越多，就越灵活，就能够实现比较复杂的点胶轨迹运动,适用能力也就越强。即使是外形比较复杂的的产品，也能对其进行精确点胶。但其控制的过程也相应比较复杂,研发成本较高。单头点胶机和多头点胶机。单头点胶机的结构简单，设计过程也比较容易，但只有一个点胶头工作，导致点胶的效率不高。显然，多头点胶机的效率要高于单头，胶头的个数越多效率也成倍的高于单头。但目前多头点胶技术水平还不够高，只能实现点胶轨迹的重复，还不能使每个点胶头按照各自不同的运动轨迹点胶,从而互相协同点胶。

自动点胶机的发展源于美国和欧洲，随着日本电子行业对点胶机的大规模需求,于是出现代工美国点胶机的日本点胶厂家，随着中国工业的发展，吸引大批日本企业，台湾企业的入驻，专业点胶机厂家进入国内。近年来，国内的点胶机厂家数量增长很快，但性能上一直打不到国外的水平。

本文点胶系统采用的控制方案是PLC和触摸屏和伺服系统的结构。这种方案的有点在于集运动控制和点胶控制于一体，因而成本很低，设备维护方便，线路相对简单，系统运行可靠。当机器出现某种异常情况的时候，人机界面会自动弹出提示画面，方便维护人员对设备进行检修。当不需要显示和设定参数的时候，可以把它拆下，不影响机器的运行。

2机械结构

2.1流水线生产

流水线技术是将一个重复的时序过程分解成为若干个子过程，而且每一个子过程都可以有效地在其专用功能时段上与其他子过程同时执行。流水过程由多个相联的子过程组成,每个子过程称为流水线的流水段。当多个不同任务同时操作时，各自使用不同的资源，互不影响，独立工作。如果流水段的执行时间不均衡，那么会影响整个系统的工作效率。因此在设计流水线任务时，各个功能段所需的时间应尽量相等。否则，时间长的功能段将成为流水线的瓶颈，从而造成流水线的“堵塞”。

2.2全自动点胶系统的构成

本系统设计的目的是实现对贴片攻略电感的点胶过程。在进行点胶之前，需将半成品电感输送至点胶位置,因此需要设计一个上料单元，在上料之前就需要将每个元件的位置调整为一致，因此需要设计一个能实现自动捡料的单元。点胶完成后，由于胶液具有一定的粘度与湿度，所以需要设计一个下料烘干单元。只有将这几个单元结合起来才能完成真正的设计目的。

由以上分析，全自动点胶控制系统建立在点胶控制平台的基础上，采用流水线的工作方式。整个系统要实现能够在规定的工作环境中按照要求自动进行上料，点胶，下料和烘干存放的工作，其中点胶控制单元是全自动点胶控制系统中最重要的单元。

图1自动点胶系统生产工作流程图

2.3点胶机的机械结构

点胶机的机械部分就是一个三自由度的传动机构平台。胶头可以通过机械

的移动定位到空间的任意一个（X，Y，Z）坐标。通过PLC控制胶头走出各种

各样的轨迹，灵活的控制运动速度、加速度、进行高精度的定位。

图2点胶机结构图

为了防止胶水的固化，目前点胶机大都采用AB双液点胶，其中A料桶用来装本胶，B料桶用来装催化剂，当A胶遇到催化剂时，胶水才开始固化。点胶机的机械示意图3所示。

图3点胶机的机械示意图

主体为一个XY方向工作台；工作平台上有一个可纵向运动同步带机构，

由步进电机驱动，控制机床的主要纵向运动；纵向同步带上有一个横向可运动

的胶头，由伺服电机驱动，控制机床的主要横向运动。胶头可由上下移动的同

步齿形带使胶头接近工件，其功能是控制胶水的流量，平时默认在最高处，当

工作时按照工艺要求降低到指定位置。

A、B料罐液体混合料分别通过传输管道与一台计量泵连接，通过计量泵分别传输到胶头内直流电机搅拌器内，将两种液体进行充分混合，当涂胶时，打开胶头，密封胶从中流出。

混料机构主要由A、B料罐，A、B搅拌器，A、B加热器，A、B液位限

定器及直流电机搅拌器组成。A、B料罐由液位限定器控制液体料的容量，不

工作时不需要搅拌和加热，在正式涂胶工作前按照工艺提前搅拌，并按工艺保

持恒温，这样，是为了保证液体料在胶头的充分混合。

2.4自动点胶系统

自动点胶系统由3部分组成：胶加热保温系统，计量泵，点胶系统。胶加热保温系统主要由2个自动温控表控制的电加热丝构成，负责在任何情况下为胶加热，保证胶的流动性。2个计量泵分别为A胶泵和B胶泵，用来连续定量的吸胶和排胶。定量泵由变频电机结合变频器通过调节冲程频率来调节流量。当泵吸胶时电磁截止阀V1和V2导通，V3截止，当泵排胶时V1和V2截止，V3导通。点胶系统主要由2台步进电机和一个点胶头构成。2台步进电机通过同步齿形带构成XY工作平面，电机1直接通过同步齿形带带动点胶头运动，电机2通过同步带带动工件运动，实现点胶头的精确定位。点胶头也由步进电机和同步带控制升降。如图4所示。

图4点胶液路原理

点胶分为四步，试点胶，重复吸胶和排胶过程，当有均匀的胶液挤入试胶槽时，说明可以进行对工件的点胶工作。然后进行工件的定位，然后吸胶排胶并不断重复上两个步骤，最后清洗管路。