摘要：本文首先介紹輸送行業(yè)的特點(diǎn)，以及介紹采用三菱PLC和三菱機(jī)械手對(duì)皮帶輸送設(shè)備的好處，以此說(shuō)明三菱控制和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的應(yīng)用以及優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：三菱L型PLC、內(nèi)置IO功能、皮帶輸送機(jī)、CC-LINK、三菱機(jī)械手

引言：工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，工業(yè)機(jī)械手主要用于流水線傳送、焊接、裝配、機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面都能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成化、提高社會(huì)生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)過(guò)程安全性，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

就皮帶輸送行業(yè)而言，現(xiàn)在大部分企業(yè)的做法都是簡(jiǎn)單的PLC驅(qū)動(dòng)電機(jī)使皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，而在搬運(yùn)方面都是采取人工操作，生產(chǎn)效率低下，安全性不高。工業(yè)機(jī)械手與性能強(qiáng)大的PLC結(jié)合，大大提高了生產(chǎn)的效率，不管在什么場(chǎng)合工作人員安全性有了很好了保障。產(chǎn)品質(zhì)量的提升、人工成本的減少、降低員工在連續(xù)工作中出現(xiàn)的工傷事故的危險(xiǎn)是未來(lái)輸送行業(yè)乃至各個(gè)行業(yè)不可忽視的問(wèn)題。

使用這種結(jié)合使用有以下好處：

1.配合機(jī)械手、上位機(jī)和HMI，可以提高整個(gè)生產(chǎn)的可靠性，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，提高良品率。

2.安全性顯著提高，由于全生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，生產(chǎn)過(guò)程只需要人員上料和下料，全生產(chǎn)過(guò)程完全不需要人手，一旦人為干預(yù)，在安全保護(hù)回路狀態(tài)一旦發(fā)生改變，機(jī)械手甚至傳送帶都會(huì)立即停下來(lái)，真正保護(hù)到人員安全。

3.改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量的人力、物力。

4.借助PLC強(qiáng)大的工業(yè)處理能力，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，使用CC-LINK網(wǎng)絡(luò)高速實(shí)時(shí)控制機(jī)械手；PLC控制皮帶輸送材料時(shí)高速快捷，輸送距離及速度隨意調(diào)節(jié)。

1.輸送設(shè)備特點(diǎn)：輸送設(shè)備是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以輸送設(shè)備廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。

2.三菱L型PLC特點(diǎn)：

（1）內(nèi)置以太網(wǎng)功能：經(jīng)由集線器最多可連接16臺(tái)外部設(shè)備。可以從計(jì)算機(jī)及GOT中對(duì)CPU模塊的軟元件數(shù)據(jù)進(jìn)行寫(xiě)入或讀取，可以與外圍設(shè)備進(jìn)行任意數(shù)據(jù)的發(fā)送接收等。

（2）內(nèi)置I/O功能：由于不需要各功能專(zhuān)用的模塊，可以構(gòu)筑僅LPLC的小規(guī)模系統(tǒng)，因此減少了系統(tǒng)成本。

（3）數(shù)據(jù)記錄功能：使用專(zhuān)用的設(shè)置工具，可以以各種各樣的條件進(jìn)行記錄。采集的數(shù)據(jù)可以以CSV格式保存到SD存儲(chǔ)卡中。

3.三菱LD75定位模塊特點(diǎn)：

（1）準(zhǔn)備了用于脈沖輸出的開(kāi)集電極輸出型及差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出型的模塊，

可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器模塊的類(lèi)型及軸數(shù)選擇。

（2）高速啟動(dòng)時(shí)間：定位控制啟動(dòng)時(shí)間達(dá)到了1.5ms(1軸直線控制時(shí))的高速。

（3）高速脈沖輸出：使用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出型LD75D□時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)高速脈沖輸出和遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)器模塊連接。使用LD75D□時(shí):4Mpulse/s，最大10m。

（4）豐富的定位控制功能：可以支持任何定位系統(tǒng)所必需的主要功能(比如原點(diǎn)復(fù)歸控制、定位控制和手動(dòng)控制)和支持對(duì)這些控制進(jìn)行限制·功能添加等的輔助功能。

4.三菱FV-7F系列機(jī)械手特點(diǎn)：

（1）利用三菱公司自行研發(fā)的高性能電機(jī)，通過(guò)獨(dú)有的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)等級(jí)最高的速度（本產(chǎn)品最大合成速度11m/s）。

（2）通過(guò)高速運(yùn)行模式，與SQ/SD系列相比，最大可達(dá)原來(lái)的1.2倍。運(yùn)算處理、條件分支處理最大可達(dá)原有的2倍速度，縮短節(jié)拍。

（3）處理速度提升20%，通過(guò)事先編譯機(jī)器人程序，通過(guò)中間語(yǔ)言處理運(yùn)行速度可達(dá)以往的1.2倍。一行的行數(shù)較長(zhǎng)時(shí)，最多可將生產(chǎn)節(jié)拍縮短3倍。

（4）具有高剛性手臂、自動(dòng)調(diào)諧控制?？杀O(jiān)視機(jī)器人的姿勢(shì)、負(fù)荷、調(diào)整伺服調(diào)諧/實(shí)時(shí)濾波器。實(shí)現(xiàn)高精度。

（5）提升軌跡精度、控制性能。依機(jī)器人的動(dòng)作位置、姿勢(shì)、負(fù)荷條件，自動(dòng)設(shè)定適合的馬達(dá)控制調(diào)諧。

（6）裝置安全符合安全規(guī)格ISO10218(2006)、符合歐洲機(jī)械指令（CE）、UL規(guī)格。

（7）附加軸功能：不需要專(zhuān)用的控制裝置，除機(jī)器手外，最大可應(yīng)8軸控制。另外還有附加軸同步輸出功能，提升全體裝置的安全性。由機(jī)器人控制器內(nèi)的主回路導(dǎo)體輔助點(diǎn)輸出。

5.三菱機(jī)械手在自動(dòng)輸送設(shè)備上的具體應(yīng)用

自動(dòng)輸送設(shè)備對(duì)機(jī)械手在工位的定位要求較高，要求在特定工位上準(zhǔn)確、快速完成部件的裝配，能使生產(chǎn)線達(dá)到較高的自動(dòng)化程度；機(jī)械手還要遵照一定的原則相互調(diào)整，滿(mǎn)足鞏義店的節(jié)拍要求；備有與上層管理系統(tǒng)的通信接口。目前，三菱FV-7F具備針對(duì)自動(dòng)輸送興業(yè)的應(yīng)用要求，比如定位要求高，快速完成部件的裝配，相對(duì)于其他品牌來(lái)說(shuō)能更好滴解決這一難題，下面將以某手機(jī)生產(chǎn)設(shè)備廠的自動(dòng)輸送裝配設(shè)備為例，具體介紹起應(yīng)用情況。

5.1控制系統(tǒng)硬件配置

控制部分采用三菱產(chǎn)品：

（1）三菱機(jī)械手RV-7FL-D-S11

（2）示教單元R33TB-S03

（3）PLCCPUL02CPU

（4）定位模塊LD75P4

（5）輸入模塊LX41C4

（6）輸出模塊LY41NT1P

（7）伺服放大器MR-E-40A-KH003

（8）伺服放大器MR-E-10A-KH003

（9）伺服電機(jī)HF-43J-S100

（10）伺服電機(jī)HF-13J-S100

（11）人機(jī)界面GT1275-VNBA-C

LPLC與機(jī)械手之間通過(guò)CC-LINK模塊進(jìn)行高速通信。

5.3控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)CC-LINK與以太網(wǎng)混合通信，為保證PLC與機(jī)械手之間通信不受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響和實(shí)時(shí)通信，決定采取CC-LINK通信；通過(guò)觸摸屏能監(jiān)控生產(chǎn)效率、良品率，操作高效；視覺(jué)主機(jī)把生產(chǎn)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳送到PLC，接著發(fā)送到機(jī)械手準(zhǔn)確搬運(yùn)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。

5.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理和工藝說(shuō)明

基本結(jié)構(gòu)：主要由進(jìn)料傳送帶、合格品傳送帶、不合格品傳送帶、機(jī)架和機(jī)械手組成。

下圖是該設(shè)備三維簡(jiǎn)圖

主要工作區(qū)域在機(jī)架內(nèi)部，大致分為4個(gè)區(qū)域。當(dāng)進(jìn)料傳送帶輸送待測(cè)產(chǎn)品時(shí)，根據(jù)進(jìn)料檢測(cè)到位信號(hào)ON\OFF和當(dāng)時(shí)機(jī)械手的工作狀態(tài)，機(jī)械手自動(dòng)采取下一個(gè)動(dòng)作。比如機(jī)械手是空閑狀態(tài)，機(jī)械手自動(dòng)在進(jìn)料傳送帶取料，把料放到那四個(gè)區(qū)域的空閑盒子進(jìn)行測(cè)試；測(cè)試完成根據(jù)測(cè)試結(jié)果把產(chǎn)品放到合格品傳送帶或者不合格品傳送帶。

機(jī)臺(tái)上的測(cè)試盒子如果更換或者更換測(cè)試產(chǎn)品時(shí)，需要進(jìn)行示教，對(duì)產(chǎn)品與測(cè)試盒進(jìn)行位置計(jì)算，示教完畢后自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于測(cè)試不合格時(shí)根據(jù)觸摸屏的參數(shù)來(lái)決定是否再次測(cè)試或者放置到不合格傳送帶。

測(cè)試過(guò)程中PLC主要進(jìn)行信號(hào)傳遞和傳送帶控制，傳送帶上有傳感器，用來(lái)檢測(cè)滿(mǎn)料和到位，當(dāng)檢測(cè)到產(chǎn)品時(shí)，PLC會(huì)傳送信號(hào)到機(jī)械手，來(lái)決定接下來(lái)的動(dòng)作；通過(guò)觸摸屏設(shè)置測(cè)試參數(shù)和監(jiān)控測(cè)試合格率等等。

5.5實(shí)現(xiàn)功能調(diào)試

（1）PLC的cc-link參數(shù)設(shè)置

（2）機(jī)械手的cc-link參數(shù)設(shè)置

機(jī)器手的寄存器從6000開(kāi)始（讀和寫(xiě)）通訊速度為10M。

2.機(jī)械手插槽表設(shè)置

通過(guò)該設(shè)置來(lái)確定程序的啟動(dòng)條件。

（3）調(diào)試過(guò)程中關(guān)鍵部分就是測(cè)試盒安全位調(diào)整，其過(guò)程如下：

1）測(cè)試盒安全位調(diào)整值X、Y方向，如下圖，

2）測(cè)試盒安全位調(diào)整值Z方向，如下圖，

注意：

1）當(dāng)設(shè)置上層治具時(shí)，合適的測(cè)試安全位最好是抓手前端與伸出治具在上圖的調(diào)整值X方向，有大約100-130mm的間隙；

2）當(dāng)設(shè)置下層治具時(shí)，合適的測(cè)試安全位最好是抓手前端與伸出治具在上圖的調(diào)整值X方向，之間有2-10mm的間隙。

測(cè)試盒換手安全位調(diào)整距離

治具換手位是指，用于當(dāng)前工位上，CCD、抓手1或抓手2這三者之間轉(zhuǎn)換的位置。

治具安全位是由治具照相位通過(guò)參數(shù)“測(cè)試盒安全位調(diào)整值”生成，而治具換手位是在治具安全位的基礎(chǔ)上通過(guò)此參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如下示意圖。

因?yàn)樯?、下層治具的安全位不一樣，所以此參?shù)也分為上、下層。

治具安全位、治具換手位與區(qū)域的關(guān)系

為避免抓手與皮帶干涉，治具安全位和治具換手位都必須向它們各自區(qū)域中心靠，如下圖，

(4)調(diào)試過(guò)程中常見(jiàn)故障及解決辦法

6.應(yīng)用感受

綜上所述，物料傳送時(shí)位置精度高，PLC與機(jī)械手之間的實(shí)時(shí)通信，加上視覺(jué)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。使得生產(chǎn)過(guò)程中效率提高，抓取產(chǎn)品時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤，動(dòng)作快速、準(zhǔn)確。在生產(chǎn)空間有限及要求搬運(yùn)準(zhǔn)確的情況下，L型PLC和三菱機(jī)械手很好地突出其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，L型PLC其小巧且功能強(qiáng)大，三菱機(jī)械手精度高、速度快，以良好的品質(zhì)以及應(yīng)用特點(diǎn)占領(lǐng)現(xiàn)在的自動(dòng)輸送市場(chǎng)，還為整個(gè)工業(yè)界提供了前無(wú)所有的發(fā)展空間。

7.參考文獻(xiàn)：

(1)LJ61BTIIN主站模塊使用手冊(cè)

(2)CR750-D_CR751-D控制器使用說(shuō)明書(shū)

(3)L型PLC內(nèi)置IO功能和LD75定位模塊使用手冊(cè)