CN105234206A - 一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法，包括控制器、冲床、机械手和翻转台，翻转的支架设于底座的一侧，驱动机构驱动旋转支撑机构沿支架上下移动，旋转机构用于驱动夹持机构沿着旋转支撑机构旋转；夹持机构用于夹持待冲压物；翻转台上设有感应传感器，用于实时检测翻转台上的待翻转的冲压物是否掉落。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法，通过简单的站号设置，控制器即可对不同的设备实施独立的控制，基于M/II高速总线的脉冲发送，可使机械手达到8秒左右的动作节拍，满足产品质量和稳定性需求。

Description

一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及冲压控制技术领域，尤其是一种具备负压检测功能的机械控制装置。

背景技术

非连续冲压生产主要以人工上下料和操作机床为主，存在自动化程度低、安全事故多、工作环境噪音大、质量稳定性欠佳等问题。受劳动力成本的不断攀升影响，客观上也需要取代人工的自动化先进装备。当前国内人力成本不断攀升，年轻的劳动者一般不愿意从事这类工作，劳动密集型冲压生产正面临越来越严重的用工荒。采用机器人取代人，对传统冲压生产工艺进行改进，是解决用工难和提升传统冲压行业技术水平的一种重要途径。具有通用性好的六自由度机器人，因价格高、体积较大、运动能力富余、末端执行器需要二次开发等原因，难以应用于冲压生产的物料搬运。相反，针对冲压产品工艺特点设计的，具有四自由度或五自由度的简易机械手，因成本低、直接使用等优点而受到青睐。

现有的整体式冲压移动自动生产线，存在变更生产线困难，设备成本高等问题，难以满足多品种，小批量冲压生产的需要。多自由度冲压搬运机器人可取代人，完成上下料工作。研发与产品冲压工艺相适应的多自由度机器人以及由此配合冲床等设备构建的冲压自动生产线，可最大限度地提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量稳定性、改善冲压生产环境，改进冲压生产工艺，提升冲压生产水平具有重要意义。

采用机器人辅助的全自动生产流水线已被广泛应用于大批量生产中，如汽车车架焊接，在这些系统中，常采用分布式控制模式，各个对象具有自己独立的控制器，能完成各自规定的动作。对象之间通过某种通信方式组成网络，由上位机和各对象之间进行信息传递，实现多机械手、工装设备之间的协作。

这种模式在实时性要求高、动态多变环境的系统中具有优势，系统组建快速简单，但成本相对较高，协作难度大。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供了一种具备负压检测功能的机械控制装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具备负压检测功能的机械控制装置，包括控制器、冲床、机械手和翻转台，所述冲床的输入输出信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接，所述机械手的输入输出信号控制端通过M/II总线与所述控制器电性连接，所述翻转台的输入信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接，所述冲床用于冲压待冲压物，所述翻转台用于将待冲压物体翻转一次，所述机械手，用于将物理位置上的待冲压物移动。

所述翻转台包括底座、支架、驱动机构、旋转机构、旋转支撑机构和夹持机构，所述支架设于所述底座的一侧，所述驱动机构驱动所述旋转支撑机构沿所述支架上下移动，所述旋转机构用于驱动所述夹持机构沿着所述旋转支撑机构旋转；所述夹持机构用于夹持待冲压物；且所述翻转台上设有感应传感器，用于实时检测翻转台上的待翻转的冲压物是否掉落。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述驱动机构包括步进电机、联轴器、轴承和直线轴承；所述旋转支撑机构包括侧梁、固定梁、活动梁、连接板，所述旋转支撑机构的下方设有气缸，所述活动梁的下方设有固定梁，固定梁的下端上设有浮动接头安装板，浮动接头安装板与气缸间设有浮动接头，所述夹持机构包括一对夹具安装板，所述气缸驱动所述侧梁在支架上上下移动。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述旋转机构包括旋转板和旋转轴，所述转板设于侧梁的外侧面上，旋转轴与旋转板配合转动连接，轴承通过轴承座与旋转轴转动连接，联轴器通过定位套与轴承传动连接，联轴器的外侧设有马达安装板，步进电机设于马达安装板的外侧面上，所述马达安装板的上下两端均设有旋转座侧板，所述旋转机构驱动所述夹具安装板在所述侧梁上旋转。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述侧梁的上下两端分别设有上连接板和下连接板，所述上连接板和下连接板间设有两根导柱，一所述夹具安装板的通过连接支架安装于活动梁上，另一夹具安装板通过连接支架安装于固定梁上。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述侧梁和夹具安装板间设有缓冲垫。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述连接板上设有感应传感器，且所述连接板上设有感应器支架用于支撑感应传感器。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述控制器为MP2300控制器，内置基本伺服模块、扩展伺服模块、I/O接口电路和以太网接口电路。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，还包括显示模块、交换机和PC机，所述显示模块和PC机通过所述交换机与所述控制器电连接。

一种具备负压检测功能的机械控制装置的控制方法，包括如下步骤：

S1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，查看是否存在异常，存在异常，则进入报警程序；不存在异常，进入步骤S2；

S2、选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，完成零点复归；

S3、选择手动控制模式，选择点动操作、定长运动操作或单轴手动回零点操作；

S4、选择自动控制模式，控制装置自动判断是否零点复归，若没有完成，则执行零点复归，若完成，系统选择单机单步、单机单周期、单机连续或整线连续，并执行对应操作。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，一种具备负压检测功能的机械控制装置的控制方法，包括如下步骤：

D1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，检查冲床、翻转台和机械手的初位置、负压等初始状态是否正常；

D2、判断是否从第一工位开始，若从第一工位开始，进入步骤D3，若没有，设置开始工位序号；

D3、启动该工位，进入下一步；

D4、自动检查当前工位运行条件是否满足运行需求，若不满足，系统自动进入等待状态并自检，若满足运行需求，进入下一步；

D5、执行该工位操作，完成后，自动启动下一工位；

D6、自动检查判断工件是否异常落下，若没有，返回步骤D1，继续进入下一周期操作；若存在工件异常落下，进入暂停步骤D7；

D7、暂停后，由人工检查工件状态是否正常？若不正常，产品废弃，并设置状态信息；若正常，人工将工件放入下一工位，并设置工件放入正常，停止暂停，返回步骤D1，进行下一周期操作。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法，基于一个控制器的多个机械手、冲床、翻转台的集中式控制。通过简单的站号设置，控制器即可对不同的设备实施独立的控制，基于M/II高速（不小于10Mbps）总线的脉冲发送，可使机械手达到8秒左右的动作节拍，满足产品质量和稳定性需求；

（2）本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法，包括翻转台，翻转台可根据需要，将冲压物翻转，再通过机械手送至下一个冲床上继续冲压，满足需求；

（3）本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法，翻转台上设有感应传感器，用于实时检测翻转台上的待翻转的冲压物是否掉落；

（4）本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置及其控制方法，控制器内置以太网接口电路，通过网络通信方式，便于本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置融入更广泛的柔性制造系统和物联网系统，实现远程操控。

附图说明

图1是本发明的翻转台的主视图。

图2是本发明的翻转台的侧视图。

图3是本发明的翻转台的俯视图。

图4是本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置的控制方法的控制流程图。

图5是本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置的连续运行控制的控制方法的控制流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种具备负压检测功能的机械控制装置，包括控制器、冲床、机械手和翻转台，冲床的输入输出信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接，机械手的输入输出信号控制端通过M/II总线与所述控制器电性连接，翻转台的输入信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接，冲床用于冲压待冲压物，翻转台用于将待冲压物体翻转一次，机械手，用于将物理位置上的待冲压物移动。

参见图1-图3，图1是本发明的翻转台的主视图。图2是本发明的翻转台的侧视图。图3是本发明的翻转台的俯视图。翻转台包括底座、支架16、驱动机构、旋转机构、旋转支撑机构和夹持机构，支架16设于所述底座的一侧，驱动机构驱动所述旋转支撑机构沿所述支架16上下移动，旋转机构用于驱动所述夹持机构沿着所述旋转支撑机构旋转；夹持机构用于夹持待冲压物；且翻转台上设有感应传感器，用于实时检测翻转台上的待翻转的冲压物是否掉落。

其中，驱动机构包括步进电机12、联轴器13、轴承14和直线轴承15；旋转支撑机构包括侧梁24、固定梁21、活动梁23、连接板25，旋转支撑机构的下方设有气缸9，活动梁23的下方设有固定梁21，固定梁21的下端上设有浮动接头安装板7，浮动接头安装板7与气缸9间设有浮动接头8，夹持机构包括一对夹具安装板20，气缸9驱动所述侧梁24在支架16上上下移动。

旋转机构包括旋转板1和旋转轴2，转板1设于侧梁24的外侧面上，旋转轴2与旋转板1配合转动连接，轴承14通过轴承座6与旋转轴2转动连接，联轴器13通过定位套5与轴承14传动连接，联轴器13的外侧设有马达安装板4，步进电机12设于马达安装板4的外侧面上，马达安装板4的上下两端均设有旋转座侧板3，旋转机构驱动夹具安装板20在侧梁24上旋转。

其中，侧梁24的上下两端分别设有上连接板17和下连接板22，上连接板17和下连接板22间设有两根导柱18，移动板19通过连接支架28安装于活动梁23上，其中，一所述夹具安装板20设于移动板19上，另一夹具安装板20通过连接支架28安装于固定梁21上。夹具安装板20可沿着侧梁24旋转。侧梁24和夹具安装板20间设有缓冲垫27。

此外，连接板25上设有感应传感器，且连接板25上设有感应器支架26用于支撑感应传感器。连接板25的一侧设有安全挡板32,防止工作过程中触碰工作人员。

一种具备负压检测功能的机械控制装置，控制器为MP2300控制器，内置基本伺服模块、扩展伺服模块、I/O接口电路和以太网接口电路。一种具备负压检测功能的机械控制装置，还包括显示模块、交换机和PC机，显示模块和PC机通过所述交换机与所述控制器电连接。

参见图4，一种具备负压检测功能的机械控制装置的控制方法，包括如下步骤：

S1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，查看是否存在异常，存在异常，进入报警程序，不存在异常，进入步骤S2；

S2、选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，完成零点复归；

S3、选择手动控制模式，选择点动操作、定长运动操作或单轴手动回零点操作；

S4、选择自动控制模式，控制装置自动判断是否零点复归，若没有完成，则执行零点复归，若完成，系统选择单机单步、单机单周期、单机连续或整线连续，并执行对应操作。

参见图5，图5是是本发明的一种具备负压检测功能的机械控制装置的连续运行控制的控制方法的控制流程图。一种具备负压检测功能的机械控制装置的控制方法，包括如下步骤：

D1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，检查冲床、翻转台和机械手的初位置、负压等初始状态是否正常；

D2、判断是否从第一工位开始，若从第一工位开始，进入步骤D3，若没有，设置开始工位序号；

D3、启动该工位，进入下一步；

D4、自动检查当前工位运行条件是否满足运行需求，若不满足，系统自动进入等待状态并自检，若满足运行需求，进入下一步；

D5、执行该工位操作，完成后，自动启动下一工位；

D6、自动检查判断工件是否异常落下，若没有，返回步骤D1，继续进入下一周期操作；若存在工件异常落下，进入暂停步骤；

D7、暂停设定时间后，由人工检查工件状态是否正常？若不正常，产品废弃，并设置状态信息；若正常，人工将工件放入下一工位，并设置工件放入正常，停止暂停，返回步骤D1，进行下一周期操。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种具备负压检测功能的机械控制装置，包括控制器、冲床、机械手和翻转台，其特征是：

所述冲床的输入输出信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接；

所述机械手的输入输出信号控制端通过M/II总线与所述控制器电性连接；

所述翻转台的输入信号控制端与所述控制器的I/O接口电连接；

所述冲床用于冲压待冲压物；

所述翻转台用于将待冲压物体翻转一次；

所述机械手，用于将物理位置上的待冲压物移动；

所述翻转台：包括底座、支架（16）、驱动机构、旋转机构、旋转支撑机构和夹持机构，所述支架（16）设于所述底座的一侧，所述驱动机构驱动所述旋转支撑机构沿所述支架（16）上下移动，所述旋转机构用于驱动所述夹持机构沿着所述旋转支撑机构旋转；所述夹持机构用于夹持待冲压物；

且所述翻转台上设有感应传感器，用于实时检测翻转台上的待翻转的冲压物是否掉落。

2.根据权利要求1所述的具备负压检测功能的机械控制装置，其特征是，所述驱动机构包括步进电机（12）、联轴器（13）、轴承（14）和直线轴承（11）；所述旋转支撑机构包括侧梁（24）、固定梁（21）、活动梁（23）、连接板（25），所述旋转支撑机构的下方设有气缸（9），所述活动梁（23）的下方设有固定梁（21），固定梁（21）的下端上设有浮动接头安装板（7），浮动接头安装板（7）与气缸（9）间设有浮动接头（8），所述夹持机构包括一对夹具安装板，（20）所述气缸（9）驱动所述侧梁（24）在支架（16）上上下移动。

3.根据权利要求1所述的具备负压检测功能的机械控制装置，其特征是，所述旋转机构包括旋转板（1）和旋转轴（2），所述转板（1）设于侧梁（24）的外侧面上，旋转轴（2）与旋转板（1）配合转动连接，轴承（14）通过轴承座（6）与旋转轴（2）转动连接，联轴器（13）通过定位套（5）与轴承（14）传动连接，联轴器（13）的外侧设有马达安装板（4），步进电机（12）设于马达安装板（4）的外侧面上，所述马达安装板（4）的上下两端均设有旋转座侧板（3），所述旋转机构驱动所述夹具安装板（20）在所述侧梁（24）上旋转。

4.根据权利要求2或3所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，其特征在于：所述侧梁（24）的上下两端分别设有上连接板（17）和下连接板（22），所述上连接板（17）和下连接板（22）间设有两根导柱（18），移动板（19）通过连接支架（28）安装于活动梁（23）上，一所述夹具安装板（20）设于移动板（19）上，另一夹具安装板（20）通过连接支架（28）安装于固定梁（21）上。

5.根据权利要求2所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，其特征在于：所述侧梁（24）和夹具安装板（20）间设有缓冲垫（27）。

6.根据权利要求2所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，其特征在于：所述连接板（25）上设有感应传感器，且所述连接板（25）上设有感应器支架（26）用于支撑感应传感器。

7.根据权利要求1所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，其特征在于：所述控制器为MP2300控制器，内置基本伺服模块、扩展伺服模块、I/O接口电路和以太网接口电路。

8.根据权利要求1所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置，其特征在于：还包括显示模块、交换机和PC机，所述显示模块和PC机通过所述交换机与所述控制器电连接。

9.如权利1-8任意所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置的控制方法，其特征在于：

S1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，查看是否存在异常，存在异常，则进入报警程序；不存在异常，进入步骤S2；

S2、选择工作模式，选择手动控制模式或自动控制模式，完成零点复归；

S3、选择手动控制模式，选择点动操作、定长运动操作或单轴手动回零点操作；

S4、选择自动控制模式，控制装置自动判断是否零点复归，若没有完成，则执行零点复归，若完成，系统选择单机单步、单机单周期、单机连续或整线连续，并执行对应操作。

10.如权利1-8任意所述的一种具备负压检测功能的机械控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

D1、初始化检查，对控制装置进行系统初始化和状态检查，检查冲床、翻转台和机械手的初位置、负压等初始状态是否正常；

D2、判断是否从第一工位开始，若从第一工位开始，进入步骤D3，若没有，设置开始工位序号；

D3、启动该工位，进入下一步；

D4、自动检查当前工位运行条件是否满足运行需求，若不满足，系统自动进入等待状态并自检，若满足运行需求，进入下一步；

D5、执行该工位操作，完成后，自动启动下一工位；

D6、自动检查判断工件是否异常落下，若没有，返回步骤D1，继续进入下一周期操作；若存在工件异常落下，进入暂停步骤D7；

D7、暂停设定时间后，由人工检查工件状态是否正常？若不正常，产品废弃，并设置产品已废弃状态信息；若正常，人工将工件放入下一工位，并设置工件放入正常，停止暂停，返回步骤D1，进行下一周期操作。