CN100514236C

CN100514236C - 汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统

Info

Publication number: CN100514236C
Application number: CNB2006100155239A
Authority: CN
Inventors: 刘春平
Original assignee: Tianjin Tianduan Press Co Ltd
Current assignee: Tianjin Tianduan Press Co Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: CN101135900A

Abstract

一种汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，包括：设置有包边机触摸屏的包边机操纵箱；设置有机器人触摸屏的机器人操纵箱；设置有包边机PLC和包边机以太网交换机的包边机控制箱；设置有自动换模装置PLC和由自动换模装置PLC控制的自动换模装置变频器的自动换模装置控制箱；设置有机器人PLC、机器人以太网交换机、以及由机器人PLC控制的机器人变频器的机器人控制箱；本发明能够对包边液压机的工作进行全面控制，使在对汽车门和盖进行制造加工过程中，从上料、压制成型、取出工件、工件点焊、工件传输以及换模等工序均为连续自动化完成，实现了机械自动化连续性规模生产，使工件的加工精度、产品质量以及生产效率大大提高，同时还可减轻了操作人员的劳动强度。

Description

汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统

技术领域

本发明属于液压机械自动控制技术领域，特别是涉及一种能够实现生产加工的连续自动化，提高工件的生产效率和产品质量的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统。

背景技术

目前公知的汽车门体和盖的生产工艺在进行加工时，各道工序均由人工操作，工序步骤较多，不能连续进行，这样不仅增加了加工成本、降低生产效率，而且也不利于大批量工业化生产和现代化管理；由于人工操作，其产品质量会受到人为因素的影响，随着目前汽车制造行业发展突飞猛进，现有的生产加工越来越不适应各种不同类型和档次的汽车门体和盖制品的需求。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够实现生产加工的连续自动化，提高工件的生产效率和产品质量的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，包括：设置有包边机触摸屏的包边机操纵箱；设置有机器人触摸屏的机器人操纵箱；设置有包边机PLC和包边机以太网交换机的包边机控制箱；设置有自动换模装置PLC和由自动换模装置PLC控制的自动换模装置变频器的自动换模装置控制箱；设置有机器人PLC、机器人以太网交换机、以及由机器人PLC控制的机器人变频器的机器人控制箱；其中，包边机以太网交换机与包边机PLC相连，包边机以太网交换机还分别通过以太网通信口与包边机操纵箱以及包边机触摸屏相连；机器人以太网交换机与机器人PLC相连，机器人以太网交换机还分别通过以太网通信口与机器人操纵箱以及机器人触摸屏相连，机器人以太网交换机还分别连接上料机器人控制箱和下料机器人控制箱；包边机以太网交换机还分别连接自动换模装置PLC以及机器人以太网交换机。

所述的包边机以太网交换机与包边机PLC的CS1W-ETN21模块相连。

所述的机器人以太网交换机与机器人PLC的CS1W-ETN21模块相连。

所述的包边机以太网交换机与自动换模装置PLC的CS1W-ETN21模块相连。

包边机操纵箱、包边机控制箱、包边机触摸屏、包边机PLC构成包边机控制部分，其之间是采用Device-Net工业现场总线传递信号；机器人操纵箱、机器人触摸屏、机器人控制箱、机器人PLC、机器人变频器、上料机器人控制箱、下料机器人控制箱构成机器人控制部分，其之间是采用Device-Net工业现场总线传递信号；自动换模装置控制箱、自动换模装置变频器构成自动换模装置的控制部分。

将所述的包边机PLC的CS1W-DRM21模块作为包边机主站，包边机主站通过包边机主站分支器分别连接包边机操纵箱分支器、和动力机构分支器，其中，包边机操纵箱分支器连接包边机操纵箱从站和上模分支器，而上模分支器连接上模装置从站和下模分支器，下模分支器连接下模装置从站；动力机构分支器连接动力机构从站以及绝对值旋转编码器。

将所述的机器人PLC的CS1W-DRM21模块作为机器人主站，机器人主站通过机器人主站分支器分别连接机器人操纵箱分支器、和工件搬入机器人分支器，其中，机器人操纵箱分支器连接机器人操纵箱从站和工作搬入移载装置分支器，而工作搬入移载装置分支器分别连接工作搬入移载装置从站和工件搬出机器人分支器，工件搬出机器人分支器又分别连接工件搬出机器人从站和工作搬出移载装置分支器，工作搬出移载装置分支器连接工件搬出移载装置，工件搬入机器人分支器连接工作搬入机器人从站。

在包边机PLC和自动换模装置PLC上都设置有一个CPU模块和一个电源模块，而在机器人PLC上设有二个CPU模块以及二个电源模块和一个双机单元CS1D-DPL01。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明由于设置有包边机控制部分、机器人控制部分、自动换模装置的控制部分对包边液压机的工作进行全面控制，使在对汽车门和盖进行制造加工过程中，从上料、压制成型、取出工件、工件点焊、工件传输以及换模等工序均为连续自动化完成，实现了机械自动化连续性规模生产，并以PLC和工控机作为该制造系统的控制核心，可以设定存储数百套模具的工艺参数，并对压力、速度、行程以及模具准确定位均能进行设定，使工件的加工精度、产品质量以及生产效率大大提高，同时还可减轻了操作人员的劳动强度。

附图说明

图1是本发明的控制部分设置示意图；

图2是本发明包边机PLC的示意图；

图3是本发明机器人PLC的示意图；

图4是本发明换模装置PLC的示意图；

图5是本发明包边机D-net总线配置示意；

图6是本发明机器人D-net总线配置示意图；

图7是本发明的工作流程示意图；

图8是本发明的换模装置设置示意图。

图9是本发明的包边机操纵箱操纵面板示意图。

图10是本发明的机器人操纵箱操纵面板示意图。

图11是本发明的换模装置操纵箱操纵面示意图。

图中的标号分别是：

1—包边机操纵箱；2—机器人操纵箱；3—包边机控制箱；4—换模装置控制箱；5—机器人控制箱；6—包边机触摸屏；7—机器人触摸屏；8—包边机PLC；9—自动换模装置PLC；10—机器人PLC；11—包边机以太网交换机；12—机器人以太网交换机；13—自动换模装置变频器；14—机器人变频器；15—上料机器人控制箱；16—下料机器人控制箱；17—包边机主站；18—包边机操纵箱从站；19—上模装置从站；20—动力机构从站；21—下模装置从站；22—绝对值旋转编码器；23—包边机总线分支器；24—包边机终端电阻；25—包边机从站通讯单元；26—包边机远程输入单元；27—包边机远程输出单元；28—机器人主站；29—机器人操纵箱从站；30—工件搬入移载装置从站；31—工件搬送机器人从站；32—工件搬出机器人从站；33—工件搬出移载装置；34—机器人从站总线分支器；35—机器人终端电阻；36—机器人从站通讯单元；37—机器人远程输入单元；38—机器人远程输出单元；39、40—以太网通信口；41、42—太网通信口；43—包边机主站分支器；44—包边机操纵箱分支器；45—动力机构分支器；46—上模分支器；47—机器人主站分支器；48—机器人操纵箱分支器；49；工作搬入移载装置分支器；50—工件搬出机器人分支器；51—工作搬出移载装置分支器；52—模具；53—包边液压机；54—模具A位；55—模具B位；56—挂钩。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

汽车四门两盖柔性成型制造系统，是由工件搬入移载装置、工件搬入机器人、包边液压机、工件搬出机器人、工件搬出移载装置以及控制系统构成，其中，控制系统的目的是使这几部分有机的结合起来，互相配合完成以下过程：首先将工件送入工件搬送机器人工作区域的工件搬入移载装置，该装置通过变频器及变频电机控制旋转180°后与工件搬送机器人配合安装，工件搬送机器人与包边液压机配合安装，在包边液压机另一侧依次安装有从包边液压机取出工件并将传送至固定焊接台的工件搬出机器人、固定焊接台和将完成工件送出制造系统的工件搬出移载装置，在包边液压机后侧通过中间平台连接有自动换模装置，实现工件的传送、包边加工、取出、传输自动化完成。

如图1所示，本发明的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，包括：设置有包边机触摸屏6的包边机操纵箱1；设置有机器人触摸屏7的机器人操纵箱2；设置有包边机PLC 8和包边机以太网交换机11的包边机控制箱3；设置有自动换模装置PLC 9和由自动换模装置PLC 9控制的自动换模装置变频器13的自动换模装置控制箱4；设置有机器人PLC 10和机器人以太网交换机12以及由机器人PLC 10控制的机器人变频器14的机器人控制箱5；其中，包边机以太网交换机11与包边机PLC 8相连，包边机以太网交换机11还分别通过以太网通信口39、40与包边机操纵箱1以及包边机触摸屏6相连；机器人以太网交换机12与机器人PLC 10相连，机器人以太网交换机12还分别通过以太网通信口41、42与机器人操纵箱2以及机器人触摸屏7相连，机器人以太网交换机12还分别连接上料机器人控制箱15和下料机器人控制箱16；包边机以太网交换机11还分别连接自动换模装置PLC 9以及机器人以太网交换机12。

如图2、图3、图4所示，在包边机PLC 8和自动换模装置PLC 9上都设置有一个CPU模块和一个电源模块，而机器人PLC 10上设有二个CPU模块以及二个电源模块和一个双机单元。而且，包边机以太网交换机11与包边机PLC 8的CS1W-ETN21模块相连；机器人以太网交换机12与机器人PLC 10的CS1W-ETN21模块相连；包边机以太网交换机11还与自动换模装置PLC的CS1W-ETN21模块相连。

其中，包边机操纵箱1、包边机控制箱3、包边机触摸屏6、包边机PLC 8构成包边机控制部分，并是采用Device-Net工业现场总线传递信号。主要控制包边机的动作、上下模具夹紧器、浮动导轨、模具识别器等。

如图2、图5所示，将包边机PLC 8的CS1W-DRM21模块作为包边机主站17，包边机主站17通过包边机主站分支器43分别连接包边机操纵箱分支器44、和动力机构分支器45，其中，包边机操纵箱分支器44连接包边机操纵箱从站18和上模分支器46，而上模分支器46连接上模装置从站19和下模分支器23，下模分支器23连接下模装置从站；动力机构分支器45连接动力机构从站20以及绝对值旋转编码器22。

动力机构从站20主要用来连接包边机液压部分的执行元件电磁铁、比例溢流阀、比例方向阀、压力传感器、位置传感器等，包边机的液压元件选用日本NACH(不二跃)公司产品，位置传感器选用德国贝加福Device-Net总线接口的绝对值旋转编码器。上模装置从站19主要连接上模夹紧器发讯限位，上模加紧器采用考斯麦克公司的自动夹紧装置。下模装置从站21主要连接下模夹紧器发讯限位、模具识别器、左右光电保护装置、左右安全拴装置、浮动导轨、安全门等信号，上模加紧器采用Kosmek(考斯麦克)公司的自动夹紧装置，模具识别器采用BALLUFF(巴路夫)产品，光电保护采用德国SICK(施克)产品。包边机在生产时完成以下功能：工件搬送机器人上料完成后给包边机一个完成信号，液压安全锁解除，包边机滑块下降，减速下降并加压，包边机卸压滑块上升，液压安全锁闭合，给工件搬出机器人一个完成信号。包边机在换模时完成以下功能：包边机滑块遇上模分离，滑块回程到顶部液压安全锁闭合，下模固定夹紧器松开，模具识别器下降，换模安全门打开，浮动导轨顶起，模具被换模装置拉出包边机，新模具送入包边机，换模安全门闭合，模具识别器上升，下模固定夹紧器夹紧，滑块下行，模具夹紧器把上模固定在滑块上。

如图9所示，包边机操纵箱1上还设有包边机控制面板，其上有各种旋钮和按钮对包边机控制部分进行集中控制操作。其中，包边机操纵箱从站18是通过的包边机控制面板的旋钮和按钮输入信号，包边机操纵箱从站18的输出与包边液压机控制面板的指示灯连接。图中没有标识的是备用旋钮或按钮。

机器人操纵箱2、机器人触摸屏7、机器人控制箱5、机器人PLC 10、机器人变频器14、上料机器人控制箱15、下料机器人控制箱16构成机器人控制部分，并是采用Device-Net工业现场总线传递信号。机器人控制部分主要对工件搬入移载装置、工件搬送机器人、工件搬出机器人、工件搬出移载装置进行控制。

如图3、图6所示，将所述的机器人PLC 10的CS1W-DRM21模块作为机器人主站28，机器人主站28通过机器人主站分支器47分别连接机器人操纵箱分支器48、分支器48连接机器人操纵箱从站29和工作搬入移载装置分支器49，而工作搬入移载装置分支器49分别连接工作搬入移载装置从站30和工件搬出机器人分支器50，工件搬出机器人分支器50又分别连接工件搬出机器人从站32和工作搬出移载装置分支器51，工作搬出移载装置分支器51连接工件搬出移载装置33，工件搬入机器人分支器34连接工作搬入机器人从站31。

工件搬入移载装置从站30主要用来连接工件搬入部分旋转台上的发讯点限位，使旋转台能够准确地停在工件搬入机器人从站31夹取工件的位置。工件搬入机器人从站31主要连接搬入机器人夹具上的发讯点限位，使搬入机器人能够准确夹取工件将工件放进压机内的模具中。工件搬出机器人从站32主要连接搬出机器人夹具上的发讯点限位，使搬出机器人能够准确夹取工件并将工件放在工件搬出移载装置上。工件搬出移载装置从站33主要连接搬出移载装置上的发讯点限位，使工件能够顺利的送到下一工序。

由于PLC控制部件多，动作繁琐，采用了OMRON公司CS1系列双机系统，进一步提高了设备和装置的可靠性，当CPU单元产生问题时，系统立即将控制切换至另一个CPU单元，可以在影响最小的情况下使系统继续运行。

如图10所示，机器人操纵箱2上还设有机器人搬运装置控制面板，其上有各种旋钮和按钮对机器人控制部分进行集中控制操作。其中，机器人操纵箱从站29是通过如图10所示的旋钮和按钮输入信号，机器人操纵箱从站29的输出与机器人搬运装置控制面板的指示灯连接。图中没有标识的是备用旋钮或按钮。

如图1、图8所示，自动换模装置控制箱4、自动换模装置变频器13构成自动换模装置的控制部分；自动换模装置控制部分主要负责模具A、B位的判断及移动、负责把模具送进和拉出包边机。

换模装置部分，采用OMRON公司CS1系列CPU43HCPU，与包边机共用一个触摸屏，用三菱变频器及住友减速机驱动换模小车和挂钩，配合包边机完成以下功能：换模装置分A、B两个工位，当需要将B位模具换到包边机时，首先将A位对准包边机，包边机浮动导轨顶起后挂钩前进勾住模具将模具拉出包边机置于A位，挂钩摘钩，变频器驱动换模小车将B位对准包边机，挂钩将B位模具送入包边机，挂钩摘钩退回，反之亦然。

如图11所示，自动换模装置控制部分也设置有自动换模装置控制面板，自动换模装置控制箱4也是通过自动换模装置控制面板的旋钮和按钮输入信号并通过指示灯显示信号。

包边机控制部分、机器人控制部分、自动换模装置的控制部分这三个部分之间靠包边机以太网交换机11和机器人以太网交换机12以及三个部分PLC上的以太网模块构成的以太网相互通讯。

图7是本发明的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统的工作流程示意图。其工作是从工件搬入移载装置从站30到工件搬入机器人从站31；从工件搬入机器人从站31到包边机系统17、18、19、20、21；再从包边机系统17、18、19、20、21到工件搬出机器人从站32；最后至工件搬出移载装置从站33。在包边机系统17、18、19、20、21的工作中，需要进行换模时，可进入自动换模装置。

Claims

1.一种汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，其特征是，包括：设置有包边机触摸屏(6)的包边机操纵箱(1)；设置有机器人触摸屏(7)的机器人操纵箱(2)；设置有包边机PLC(8)和包边机以太网交换机(11)的包边机控制箱(3)；设置有自动换模装置PLC(9)和由自动换模装置PLC(9)控制的自动换模装置变频器(13)的自动换模装置控制箱(4)；设置有机器人PLC(10)、机器人以太网交换机(12)、以及由机器人PLC(10)控制的机器人变频器14的机器人控制箱5；其中，包边机以太网交换机(11)与包边机PLC(8)相连，包边机以太网交换机(11)还分别通过以太网通信口(39、40)与包边机操纵箱(1)以及包边机触摸屏(6)相连；机器人以太网交换机(12)与机器人PLC(10)相连，机器人以太网交换机(12)还分别通过以太网通信口(41、42)与机器人操纵箱(2)以及机器人触摸屏(7)相连，机器人以太网交换机(12)还分别连接上料机器人控制箱(15)和下料机器人控制箱(16)；包边机以太网交换机(11)还分别连接自动换模装置PLC(9)以及机器人以太网交换机(12)。

2.根据权利要求1所述的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，其特征是，所述的包边机以太网交换机(11)与包边机PLC(8)的CS1W-ETN21模块相连。

3.根据权利要求1所述的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，其特征是，所述的机器人以太网交换机(12)与机器人PLC(10)的CS1W-ETN21模块相连。

4.根据权利要求1所述的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，其特征是，所述的包边机以太网交换机(11)与自动换模装置PLC(9)的CS1W-ETN21模块相连。

5.根据权利要求1所述的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，其特征是，包边机操纵箱(1)、包边机控制箱(3)、包边机触摸屏(6)、包边机PLC(8)构成包边机控制部分，其之间是采用Device-Net工业现场总线传递信号；机器人操纵箱(2)、机器人触摸屏(7)、机器人控制箱(5)、机器人PLC(10)、机器人变频器(14)、上料机器人控制箱(15)、下料机器人控制箱(16)构成机器人控制部分，其之间是采用Device-Net工业现场总线传递信号；自动换模装置控制箱(4)、自动换模装置变频器(13)构成自动换模装置的控制部分。

6.根据权利要求1所述的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系统，其特征是，将所述的包边机PLC(8)的CS1W-DRM21模块作为包边机主站(17)，包边机主站(17)通过包边机主站分支器(43)分别连接包边机操纵箱分支器(44)、和动力机构分支器(45)，其中，包边机操纵箱分支器(44)连接包边机操纵箱从站(18)和上模分支器(46)，而上模分支器(46)连接上模装置从站(19)和下模分支器(23)，下模分支器(23)连接下模装置从站；动力机构分支器(45)连接动力机构从站(20)以及绝对值旋转编码器(22)。

7.根据权利要求1所述的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系，其特征是，将所述的机器人PLC(10)的CS1W-DRM21模块作为机器人主站(28)，机器人主站(28)通过机器人主站分支器(47)分别连接机器人操纵箱分支器(48)和工件搬入机器人分支器(34)，其中，机器人操纵箱分支器(48)连接机器人操纵箱从站(29)和工作搬入移载装置分支器(49)，而工作搬入移载装置分支器(49)分别连接工作搬入移载装置从站(30)和工件搬出机器人分支器(50)，工件搬出机器人分支器(50)又分别连接工件搬出机器人从站(32)和工作搬出移载装置分支器(51)，工作搬出移载装置分支器(51)连接工件搬出移载装置(33)，工件搬入机器人分支器(34)连接工作搬入机器人从站(31)。

8.根据权利要求1所述的汽车四门两盖柔性成型制造系统的控制系，其特征是，在包边机PLC(8)和自动换模装置PLC(9)上都设置有一个CPU模块和一个电源模块，而在机器人PLC(10)上设有二个CPU模块以及二个电源模块和一个双机单元CS1D-DPL01。