不锈钢餐厨具以其美观轻便、光洁、易于清洗、不锈蚀等优点颇受国内外消费者欢迎，已逐渐成为餐具中的主流。不锈钢餐厨具拉伸成型生产线主要完成取料、拉伸成型和卸料等工序。传统的生产方式由人工取料，并对钢板和模具喷油润滑，再手动送料进入拉伸机成型，最后卸料。由于工人操作的不稳定性，从而影响拉伸产品质量的稳定性。同时，加工过程涉及机械拉伸，若生产条件差，易发生工伤事故。
为了提高不锈钢厨具生产的自动化水平，改善生产线工作环境，我公司采用了基于PLC+PC控制模式的机器人系统，构建了包括设备层、控制层和管理层的不锈钢餐厨具拉伸成型自动生产线，利用机器人、拉伸料重叠检测装置和拉伸机的协同工作，完成工件的自动拉伸成型。
1、不锈钢厨具拉伸成型生产线整体介绍
现有不锈钢餐厨具拉伸成型设备是拉伸机。生产线主要完成三道工序：上料、拉伸成型、下料。工人将不锈钢板和拉伸模具喷油润滑后，将钢板人工送人拉伸机预定位置，然后按下拉伸按钮并控制拉伸，拉伸完成后再由工人卸料。由于人工操作的不稳定性，造成产品质量不稳定，并且工作环境有一定的危险性．故对不锈钢餐厨具拉伸成型生产线的自动化改造很有必要。采用自主设计的基于PLC+PC控制模式的机器人替代工人操作，与拉伸料重叠检测装置和拉伸机构成不锈钢餐厨具拉伸成型自动生产线，如图1所示。机器人主要完成拉伸料和工件的搬运，重叠检测装置用于检测拉伸料(钢板)是否重叠，拉伸机主要完成冲压拉伸成型，控制柜是一个系统空盒子装置。
图1
2、不锈钢餐厨具拉伸成型自动生产线构建
2.1不锈钢餐厨具拉伸成型自动生产线整体结构
本文构建了基于机器人的不锈钢厨具拉伸成型自动生产线，整体结构如图2所示。该生产线由负责信息管理的管理层，负责拉伸成型的控制层，以及设备层组成。
2.2管理层结构
基于机器人的不锈钢餐厨具拉伸成型自动生产线系统中的生产信息管理系统，完成订单管理、生产管理、工艺管理、报警管理和操作人员管理等工作，功能结构如图3所示。
2.3控制层结构
控制层(如图4所示)是整个系统的核心．控制机器人与拉伸料重叠检测装置、冲压机的协同工作。控制层由主PLC+从PC的主从控制模式构成。PLC负责系统的逻辑控制部分，具体包括拉伸机的信号采集、拉伸控制和顺序上下料控制，拉伸料检测装置的信号采集，与PC进行通讯、置位标志位等。PC机实时扫描串口，当监测到主PLC发出的标志位时，通过运动控制器控制机器人的伺服轴运动，实现机器人的插补运动控制和拉伸料吸放操作。
控制系统基于高性能PLC和PC，PLC通过RS连接触摸屏，Pc连接显示器和键盘鼠标实现信息交互，同时PLC和PC通过串口通信交换标志位。
2.4设备层结构
设备层主要包括拉伸机、拉伸料重叠榆测装置和机器人。各设备在控制系统的控制下协调配合，完成不锈钢厨具拉伸成型的自动化生产。
(1)拉伸机
拉伸机是完成不锈钢餐厨具拉伸成型工序的设备。不锈钢餐厨具拉伸成型系统可以是一台机器人对应多台拉伸机，以提高生产效率。本文设计的生产线以一台拉伸机为例。为了适应不锈钢厨具拉伸成型生产线的自动化需要，在原有拉伸机的基础上．进行适应性改造。主要是加装传感器和传感器与PLC的连接。传感器检测拉伸机是否完成上料、拉伸以及下料．再将各动作信号输人PLC输人口。PLC输出信号控制拉伸机入模、拉伸时间、出模等动作。
(2)拉伸料重叠检测装置
拉伸料重叠检测装置是实现机器人吸取拉伸料时钢板是否重叠的检测．防止多片重叠的拉伸料被同时送入模具内造成模具爆裂。由于拉伸料是光滑的不锈钢板，且入模前表面已喷润滑油，故钢板有时会粘合。拉伸料重叠检测装置通过检测器检测机器人吸取的钢板厚度。检测传感器在单片钢片或钢片重叠时会有不同的信号，通过判断检测传感器的不同信号达到检测拉伸料是否重叠。当机器人手爪吸取的是单片钢板时，机器人继续进行上料工序；当检测到吸取的钢片重叠时，机器人丢弃吸取的钢片，重新吸取新的钢片。
(3)机器人
机器人完成拉伸料在各设备间的搬运，结构如图5所示。机器人有5个自由度，分别位于腰部、大臂、小臂、手腕和手爪，其运动由PC+运动控制卡实现。运动控制卡控制5个伺服驱动器带动伺服电动机，从而控制机器人实现各动作和末端运动轨迹。机器人末端安装有一执行拉伸料吸放的末端执行器，如图6所示。该执行器采用通用化设计。主要由吸盘装置和喷油润滑装置构成．实现各种规格拉伸料的吸放和润滑。
图5
3不锈钢餐厨具拉伸成型自动生产线工作流程
基于机器人的不锈钢拉伸成型生产线控制系统为PLC+PC控制模式，以PLC的逻辑控制为主，以PC和运动控制卡的运动控制为从。该系统设计有6种工作模式，分别为回零模式、手动模式、示教模式、自动模式、停止模式和故障模式，具体的工作模式由人工在触摸屏上进行选择．如图7所示。下面分述如下：
(1)回零模式为系统上电启动后，分别启动机器人、拉伸机、拉伸料重叠检测装置，PLC进行拉伸机就绪检测、拉伸料重叠检测装置状态检测，PC串口初始化、标志初始化、VC窗口初始化、机器人空间位置初始化(5个关节轴的回零)。若有设备出现故障或延时未能监测到信号，转入故障模式。
(2)手动模式为人工控制操作．此处有两种方式：在触摸屏上操作可以使机器人执行被选择的动作，在PC的运行界面上操作可以手动控制机器人的5个轴表1。
从表1可看出。采用变速非圆截面车削方法较恒速加工方法显著提高了凸轮截面跟踪精度，减小了跟踪误差，提高了表面加工质量。
5结语
应用自抗扰控制技术和角度域编程方法，将变速加工应用于非圆截面车削加工中，能够抑制加工过程中的自给振动，提高加工过程中的稳定性。通过实验验证，可得到以下结论：
(1)基于自抗扰控制的直线伺服单元具有良好的跟踪性和鲁棒性。能够满足非圆车削的精度要求。
(2)变速菲圆截面加工较恒速非圆截面加工显著提高了加工精度，减小了跟踪误差，提高加加工系统稳定性，抑制了加工过程中的自给振动。
(3)选择正弦函数作为变速加工主轴驱动函数，实现该驱动方式简单、可靠，选择合适的RVA/RVF参数能够优化非圆截面工件加工质量。
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