CN102897531A - 一种预制棒装卸系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光纤预制棒制造领域，涉及光纤预制棒的自动装卸系统，采用液压或气动方式，对生产结束的高温预制棒装卸过程实现自动化。包括三方向移动装置、控制中心和预制棒吊起装置；三方向移动装置包括X轴向板、X轴向移动导轨、X轴向丝杆、X轴向移动伺服电机、Y轴向板、Y轴向移动导轨、Y轴向丝杆、Y轴向移动伺服电机、Z轴向板、Z轴向驱动气缸、Z轴向手臂、托棒支架、发射器和接收器。其控制方法为：将预制棒吊至卸棒位置；Y轴向板沿X轴移动，控制服务器两次记录Y轴向板位置；计算差值得预制棒直径；Z轴向板沿Y轴移动；托棒支架沿Z轴方向向预制棒接近至适当位置后停止；托棒支架沿Y轴移动；预制棒卸除；预制棒回移。
Description
技术领域
本发明属于光纤预制棒制造领域，涉及光纤预制棒的自动装卸系统，采用液压或气动方式，对生产结束的高温预制棒装卸过程实现自动化，保证装卸棒的安全可靠，提供生产运行效率。
背景技术
目前随着国内预制棒需求量的加大，国内已有多家公司投资开始预制棒产业，随着竞争激烈的加剧，为了降低成本提高利润。多家厂商开始逐步增大生产预制棒的棒径。棒径加大也就导致了预制棒的重量的加大。以往预制棒的装卸过程都为人手动操作。当棒径加大，重量加大后，操作人员手动装卸棒难度越来越大，一个不慎，预制棒就可能撞到设备或其余机体，预制棒表面就会磕坏，预制棒对表面光洁度，纯度要求非常高，只要表面有损伤，基本上棒就报废了，将造成不小的损失。所以这种装卸方法已经不可能实现安全的装卸，装卸过程存在安全隐患。这就迫切的需要一种具备自动装卸的方法或设备来替代原有的机械装卸装置。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种预制棒装卸系统及其控制方法，利用伺服电机、气动方式驱动，实现沿导轨直线运动，规定运输轨迹，兼备自动对中系统，异常检测报警、急停系统，实现预制棒的自动装卸。
一种预制棒装卸系统及其控制方法是采取以下技术方案实现的：一种预制棒装卸系统包括三方向移动装置、控制中心和预制棒吊起装置；三方向移动装置包括X轴向板、X轴向移动导轨、X轴向丝杆、X轴向移动伺服电机、Y轴向板、Y轴向移动导轨、Y轴向丝杆、Y轴向移动伺服电机、Z轴向板、Z轴向驱动气缸、Z轴向手臂、托棒支架、发射器和接收器；在X轴向板上安装有两根对称的X轴向移动导轨，在两根X轴向移动导轨之间安装有X轴向丝杆，在X轴向丝杆一端安装有X轴向移动伺服电机；Y轴向板垂直安装在X轴向移动导轨上，在Y轴向板上安装有两根对称的Y轴向移动导轨，在两根Y轴向移动导轨之间安装有Y轴向丝杆，在Y轴向丝杆一端安装有Y轴向移动伺服电机；Z轴向板垂直安装在Y轴向移动导轨上，在Z轴向板上安装有Z轴向手臂和Z轴向驱动气缸，Z轴向手臂前端安装有托棒支架，Z轴向驱动气缸与驱动轴一端相连，驱动轴的另一端与托棒支架端部相连，用以驱动托棒支架。
在托棒支架上安装有发射器，发射器中心水平指向托棒支架圆槽中心，发射器发生激光或红外线，由接收器接收。在发射器旁边装有接近开关，控制Z轴向手臂停止；
所述X轴向移动伺服电机驱动X轴向丝杆转动，由X轴向丝杆辐带动Y轴向板平面沿导轨高精度的直线运动；所述Y轴向移动伺服电机驱动Y轴向丝杆转动，由Y轴向丝杆辐带动Z轴向板平面沿导轨高精度的直线运动。
预制棒吊起装置包括吊杆，在吊杆下部开有插销孔；吊杆装夹在设备卡盘上，吊杆用于吊起预制棒。
控制中心具有控制服务器，在控制服务器上安装有可编程控制模块（PLC控制模块），控制服务器通过通信电缆或者无线路由与X轴向移动伺服电机、Y轴向移动伺服电机以及接收器相连接，接收器将预制棒的位置信号发送到控制服务器上，由控制服务器上的可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机和Y轴向移动伺服电机的运行。
在所述X轴向板上设有X轴向限位报警块，在所述Y轴向板上设有Y轴向限位报警块，以限制Y轴向板和Z轴向板移动的范围，当Y轴向板接触X轴向限位报警块或Z轴向板移动接触Y轴向限位报警块时，发出报警信息。
所述发射器及接收器采用激光发射器及激光接收器或者红外发射器及红外接收器。
所述的X轴向移动伺服电机和Y轴向移动伺服电机具有过载报警器，当驱动气压力异常时报警，遇到紧急情况由控制服务器控制X轴向移动伺服电机和Y轴向移动伺服电机急停，防止预制棒造成损伤。
一种预制棒装卸系统的控制方法包括如下步骤：
（1）预制棒生产设备运行结束后，预制棒吊起装置将预制棒吊至卸棒位置；
（2）控制服务器上的可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机和发射器开启；Y轴向板在X轴向移动伺服电机的带动下沿X轴移动，当发射器发射出的激光或者红外线被遮挡时，由控制服务器记录Y轴向板当前的位置，当发射器发射出的激光或者红外线再次被遮挡时，控制服务器再次记录Y轴向板当前的位置；
（3）控制服务器通过计算步骤（2）中两次记录的位置坐标差值，即得预制棒直径，由此计算出目前坐标距预制棒中心的距离，并自动调整距离至预制棒中心位置。
（4）控制服务器上的可编程控制模块控制Y轴向移动伺服电机启动，使Z轴向板沿Y轴移动，当发射器中心与预制棒及吊杆插销孔中心同在一条水平线上时，光线通过，被接收器接收，Z轴向板移动停止。
（5）可编程控制模块控制Z轴向驱动气缸启动，使托棒支架沿Z轴方向向预制棒接近，直至到达适当位置，移动的距离由托棒支架圆槽直径和预制棒的直径决定，保证托棒支架圆槽的中心和预制棒的中心同轴，接近开关控制Z轴向驱动气缸停止，此时托棒支架在Z轴方向的移动停止。
（6）可编程控制模块控制Y轴向移动伺服电机启动，使托棒支架沿Y轴移动，当发射器发射出的光线被遮挡时，Y轴向移动伺服电机停止，托棒支架移动停止，此时预制棒被托起，取下吊杆插销，吊杆上升，预制棒悬挂在预制棒装卸系统的托棒支架上；此时预制棒从吊杆上卸除。
（7）预制棒回移
预制棒回移有两种方式：
A、由可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机和Y轴向移动伺服电机启动，使预制棒跟随Z轴向手臂按照原线路逆向返回。
B、按照实际需求指定线路返回，由可编程控制模块设定预制棒回移线路，沿Z轴方向回移->沿Y轴移动->沿X轴移动->至后续运棒设备。
所述步骤（6）中移动伺服电机移动的时间，由可编程控制模块根据Y轴向移动速度及棒径，计算好移动的距离后预先设定。
本发明的优点：本发明采用液压或气动方式，对装卸过程实现自动化，保证装卸玻璃棒的安全可靠。由可编程控制模块控制移动速度，速度恒定，预制棒几乎没有晃动，相比人工搬运降低了棒被碰坏的可能性。由机械手臂托棒，整个过程无需人接触到棒，降低了人被烫伤的危险性。人工搬运受人体力的限制，无法搬运大直径高重量的预制棒，机械自动搬运可实现大直径高重量的安全无损运输。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明一种预制棒装卸系统的使用状态示意图。
图中：1、X轴向移动导轨，2、Y轴向移动导轨，3、Z轴向手臂，4、X轴向移动伺服电机，5、Y轴向移动伺服电机，6、Z轴向驱动气缸，7、发射器，8、托棒支架，9、吊杆，10、接收器，11、预制棒，12、Y轴向限位报警块，13、X轴向限位报警块，14、X轴向板，15、Y轴向板，16、Z轴向板，17、X轴向丝杆，18、Y轴向丝杆，19、驱动轴，20、插销孔，21、控制服务器。
图中托棒支架圆槽中心距激光发射器Y方向的距离与距离D一致。
具体实施方式
参照附图1，一种预制棒装卸系统包括三方向移动装置、控制中心和预制棒吊起装置；三方向移动装置包括X轴向板14、X轴向移动导轨1、X轴向丝杆17、X轴向移动伺服电机4、Y轴向板15、Y轴向移动导轨2、Y轴向丝杆18、Y轴向移动伺服电机5、Z轴向板16、Z轴向驱动气缸6、Z轴向手臂3、托棒支架8、发射器7和接收器10；在X轴向板14上安装有两根对称的X轴向移动导轨1，在两根X轴向移动导轨1之间安装有X轴向丝杆17，在X轴向丝杆17一端安装有X轴向移动伺服电机4；Y轴向板15垂直安装在X轴向移动导轨1上，在Y轴向板15上安装有两根对称的Y轴向移动导轨2，在两根Y轴向移动导轨2之间安装有Y轴向丝杆18，在Y轴向丝杆18一端安装有Y轴向移动伺服电机5；Z轴向板16垂直安装在Y轴向移动导轨2上，在Z轴向板16上安装有Z轴向手臂3和Z轴向驱动气缸6，Z轴向手臂3前端安装有托棒支架8，Z轴向驱动气缸6与驱动轴19一端相连，驱动轴19的另一端与托棒支架8端部相连，用以驱动托棒支架8。
在托棒支架8上安装有发射器7，发射器7中心水平指向托棒支架8圆槽中心，发射器7发生激光或红外线，由接收器10接收。在发射器7旁边装有接近开关，控制Z轴向手臂3停止；
所述X轴向移动伺服电机4驱动X轴向丝杆17转动，由X轴向丝杆辐带动Y轴向板15平面沿导轨高精度的直线运动；所述Y轴向移动伺服电机5驱动Y轴向丝杆18转动，由Y轴向丝杆辐带动Z轴向板16平面沿导轨高精度的直线运动。
预制棒吊起装置包括吊杆9，在吊杆9下部开有插销孔20；吊杆9装夹在设备卡盘上，吊杆9用于吊起预制棒11。
控制中心具有控制服务器21，在控制服务器21上安装有可编程控制模块（PLC控制模块），控制服务器21通过通信电缆或者无线路由与X轴向移动伺服电机4、Y轴向移动伺服电机5以及接收器10相连接，接收器10将预制棒11的位置信号发送到控制服务器21上，由控制服务器21上的可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机4和Y轴向移动伺服电机5的运行。
在所述X轴向板14上设有X轴向限位报警块13，在所述Y轴向板15上设有Y轴向限位报警块12，以限制Y轴向板和Z轴向板移动的范围，当Y轴向板15接触X轴向限位报警块13或Z轴向板16移动接触Y轴向限位报警块12时，发出报警信息。
所述发射器7及接收器10采用激光发射器及激光接收器或者红外发射器及红外接收器。
所述的X轴向移动伺服电机4和Y轴向移动伺服电机5具有过载报警器，当驱动气压力异常时报警，遇到紧急情况由控制服务器控制X轴向移动伺服电机4和Y轴向移动伺服电机5急停，防止预制棒造成损伤。
一种预制棒装卸系统的控制方法包括如下步骤：
（1）预制棒生产设备运行结束后，预制棒吊起装置将预制棒11吊至卸棒位置；
（2）控制服务器21上的可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机4和发射器7开启；Y轴向板15在X轴向移动伺服电机4的带动下沿X轴移动，当发射器7发射出的激光或者红外线被遮挡时，由控制服务器21记录Y轴向板15当前的位置，当发射器7发射出的激光或者红外线再次被遮挡时，控制服务器21再次记录Y轴向板15当前的位置；
（3）控制服务器21通过计算步骤（2）中两次记录的位置坐标差值，即得预制棒11直径，由此计算出目前坐标距预制棒中心的距离，并自动调整距离至预制棒中心位置。
（4）控制服务器21上的可编程控制模块控制Y轴向移动伺服电机5启动，使Z轴向板16沿Y轴移动，当发射器7中心与预制棒11及吊杆插销孔20中心同在一条水平线上时，光线通过，被接收器10接收，Z轴向板16移动停止。
（5）可编程控制模块21控制Z轴向驱动气缸6启动，使托棒支架8沿Z轴方向向预制棒11接近，直至到达适当位置，移动的距离由托棒支架8圆槽直径和预制棒11的直径决定，保证托棒支架圆槽的中心和预制棒11的中心同轴，接近开关控制Z轴向驱动气缸6停止，此时托棒支架8在Z轴方向的移动停止。
（6）可编程控制模块21控制Y轴向移动伺服电机5启动，使托棒支架沿Y轴移动，当发射器7发射出的光线被遮挡时，Y轴向移动伺服电机5停止，托棒支架Y轴向移动停止，此时预制棒11被托起，取下吊杆插销，吊杆9上升，预制棒11悬挂在预制棒装卸系统的托棒支架8上；此时预制棒11从吊杆上卸除。
（7）预制棒回移
预制棒回移有两种方式：
A、由可编程控制模块21控制X轴向移动伺服电机4和Y轴向移动伺服电机5启动，使预制棒11跟随Z轴向手臂3按照原线路逆向返回。
B、按照实际需求指定线路返回，由可编程控制模块21设定预制棒回移线路，沿Z轴方向回移->沿Y轴移动->沿X轴移动->至后续运棒设备。
所述步骤（6）中移动伺服电机5移动的时间，由可编程控制模块21根据Y轴向移动速度及棒径，计算好移动的距离后预先设定。
Claims (6)
1.一种预制棒装卸系统，其特征在于：包括三方向移动装置、控制中心和预制棒吊起装置；三方向移动装置包括X轴向板、X轴向移动导轨、X轴向丝杆、X轴向移动伺服电机、Y轴向板、Y轴向移动导轨、Y轴向丝杆、Y轴向移动伺服电机、Z轴向板、Z轴向驱动气缸、Z轴向手臂、托棒支架、发射器和接收器；在X轴向板上安装有两根对称的X轴向移动导轨，在两根X轴向移动导轨之间安装有X轴向丝杆，在X轴向丝杆一端安装有X轴向移动伺服电机；Y轴向板垂直安装在X轴向移动导轨上，在Y轴向板上安装有两根对称的Y轴向移动导轨，在两根Y轴向移动导轨之间安装有Y轴向丝杆，在Y轴向丝杆一端安装有Y轴向移动伺服电机；Z轴向板垂直安装在Y轴向移动导轨上，在Z轴向板上安装有Z轴向手臂和Z轴向驱动气缸，Z轴向手臂前端安装有托棒支架，Z轴向驱动气缸与驱动轴一端相连，驱动轴的另一端与托棒支架端部相连，用以驱动托棒支架；
在托棒支架上安装有发射器，发射器中心水平指向托棒支架圆槽中心，发射器发生激光或红外线，由接收器接收；在发射器旁边装有接近开关，控制Z轴向手臂停止；
所述X轴向移动伺服电机驱动X轴向丝杆转动，由X轴向丝杆辐带动Y轴向板平面沿导轨高精度的直线运动；所述Y轴向移动伺服电机驱动Y轴向丝杆转动，由Y轴向丝杆辐带动Z轴向板平面沿导轨高精度的直线运动；
预制棒吊起装置包括吊杆，在吊杆下部开有插销孔；吊杆装夹在设备卡盘上，吊杆用于吊起预制棒；
控制中心具有控制服务器，在控制服务器上安装有可编程控制模块，控制服务器通过通信电缆或者无线路由与X轴向移动伺服电机、Y轴向移动伺服电机以及接收器相连接，接收器将预制棒的位置信号发送到控制服务器上，由控制服务器上的可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机和Y轴向移动伺服电机的运行。
2.根据权利要求1所述的预制棒装卸系统，其特征在于：在所述X轴向板上设有X轴向限位报警块，在所述Y轴向板上设有Y轴向限位报警块，以限制Y轴向板和Z轴向板移动的范围，当Y轴向板接触X轴向限位报警块或Z轴向板移动接触Y轴向限位报警块时，发出报警信息。
3.根据权利要求1或2所述的预制棒装卸系统，其特征在于：所述发射器及接收器采用激光发射器及激光接收器或者红外发射器及红外接收器。
4.根据权利要求1或2所述的预制棒装卸系统，其特征在于：所述的X轴向移动伺服电机和Y轴向移动伺服电机具有过载报警器。
5.权利要求1所述的预制棒装卸系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）预制棒生产设备运行结束后，预制棒吊起装置将预制棒吊至卸棒位置；
（2）控制服务器上的可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机和发射器开启；Y轴向板在X轴向移动伺服电机的带动下沿X轴移动，当发射器发射出的激光或者红外线被遮挡时，由控制服务器记录Y轴向板当前的位置，当发射器发射出的激光或者红外线再次被遮挡时，控制服务器再次记录Y轴向板当前的位置；
（3）控制服务器通过计算步骤（2）中两次记录的位置坐标差值，即得预制棒直径，由此计算出目前坐标距预制棒中心的距离，并自动调整距离至预制棒中心位置；
（4）控制服务器上的可编程控制模块控制Y轴向移动伺服电机启动，使Z轴向板沿Y轴移动，当发射器中心与预制棒及吊杆插销孔中心同在一条水平线上时，光线通过，被接收器接收，Z轴向板移动停止；
（5）可编程控制模块控制Z轴向驱动气缸启动，使托棒支架沿Z轴方向向预制棒接近，直至到达适当位置，移动的距离由托棒支架圆槽直径和预制棒的直径决定，保证托棒支架圆槽的中心和预制棒的中心同轴，接近开关控制Z轴向驱动气缸停止，此时托棒支架在Z轴方向的移动停止；
（6）可编程控制模块控制Y轴向移动伺服电机启动，使托棒支架沿Y轴移动，当发射器发射出的光线被遮挡时，Y轴向移动伺服电机停止，托棒支架移动停止，此时预制棒被托起，取下吊杆插销，吊杆上升，预制棒悬挂在预制棒装卸系统的托棒支架上；此时预制棒从吊杆上卸除；
（7）预制棒回移
预制棒回移有两种方式：
A、由可编程控制模块控制X轴向移动伺服电机和Y轴向移动伺服电机启动，使预制棒跟随Z轴向手臂按照原线路逆向返回；
B、按照实际需求指定线路返回，由可编程控制模块设定预制棒回移线路，沿Z轴方向回移->沿Y轴移动->沿X轴移动->至后续运棒设备。
6.根据权利要求5所述的预制棒装卸系统的控制方法，其特征在于：所述步骤（6）中移动伺服电机移动的时间，由可编程控制模块根据Y轴向移动速度及棒径，计算好移动的距离后预先设定。
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