CN105665579B - 冲压控制系统及冲压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冲压控制系统及冲压方法，其中采用一个控制系统来控制机械手和冲床，且该控制系统，在机械手处于上模面和下模面之间时，控制机械手末端的上端面与上模面之间的实际距离大于或等于安全距离，安全距离介于所述上模面与下模面之间距离的1/3至1/5。只要机械手和冲床两者中任何一个出现故障，机械手和冲床即会同时停止运行，从而避免发生传统冲压控制系统中当机械手和冲床两者中任一方出现故障，另一方仍在运行而导致的危险，同时能够保证机械手末端在处于上模面和下模面之间时机械手与冲床之间至少保持安全距离，进一步提高了机械手和冲床的安全性，降低了冲压控制系统生产安全隐患发生的概率。

Description

冲压控制系统及冲压方法

技术领域

本发明涉及冲压技术领域，特别是涉及一种冲压控制系统及冲压方法。

背景技术

冲压控制系统通常包括冲床和机械手，通常先分别将两者的控制系统调试好，然后再进一步调试机械手和冲床的动作协调性。在冲压操作过程中，机械手先在冲床中放置好物料，之后当机械手移出冲床并到达安全位置后，经过一定的延时时间，机械手给冲床一个信号，冲床接收到该信号后，即执行冲压操作。

然而在上述冲压的整个操作过程中，机械手和冲床的动作是非同步的。冲压时间为机械手移动时间与冲床全程冲压时间之和，在此基础上冲压时间还包括为了保证安全而额外增加的延时。因此在实际生产中，需要较长的时间来执行冲压，从而影响生产效率。另外，传统的机械手与冲床的动作分别由2个不同的控制系统控制，当其中一个控制系统(比如某个传感器)出现故障时，另一个控制系统有可能仍然照常运行。那么冲床很有可能在机械手还未移出冲床的时候而压到机械手的上端面，从而使得冲床或者机械手损坏，因此传统的冲压控制系统还存在生产安全隐患。

发明内容

基于此，针对上述如何降低传统冲压控制系统生产安全隐患发生概率的问题，本发明提供一种冲压控制系统及冲压方法，能够降低冲压控制系统生产安全隐患发生的概率。

一种冲压控制系统，包括机械手和冲床，所述机械手末端用于夹取物料，所述冲床设有上模面和下模面，该冲压控制系统还包括用于控制所述机械手和冲床运行的控制系统，且所述控制系统，在所述机械手处于所述上模面和下模面之间时，控制所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离大于或等于安全距离，所述安全距离介于所述上模面与下模面之间距离的1/3至1/5。

在其中一个实施例中，所述控制系统，在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上后并在冲床执行冲压操作前，控制所述冲床向所述下模面移动，并调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离等于所述安全距离。

在其中一个实施例中，所述机械手包括伺服电机编码器，所述冲床包括凸轮；所述控制系统通过所述伺服电机编码器和所述凸轮来计算所述实际距离，并通过调整所述凸轮的旋转角度来调整所述实际距离。

在其中一个实施例中，所述控制系统为运动控制卡。

一种冲压方法，基于上述的冲压控制系统中的冲床；在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上后，所述冲床的执行步骤包括：

所述冲床向所述下模面移动，且调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离大于或等于所述安全距离；

在所述机械手移动至安全点后，所述冲床执行冲压操作。

在其中一个实施例中，在所述冲床向所述下模面移动的步骤中，所述冲床调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离等于所述安全距离。

在其中一个实施例中，所述控制系统控制所述冲床通过调节凸轮的旋转角度来调整所述上模面的高度。

一种冲压方法，基于上述的冲压控制系统中的机械手；在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上后，所述机械手的执行步骤包括：

所述机械手向安全点移动，同时所述冲床向所述下模面移动，且所述冲床调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离大于或等于所述安全距离；

所述机械手在所述安全点等待，同时所述冲床执行冲压操作。

在其中一个实施例中，在所述机械手向安全点移动的步骤中，所述冲床向所述下模面移动，且所述冲床调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离等于所述安全距离。

在其中一个实施例中，在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上之前，所述机械手的执行步骤还包括：

所述机械手夹取物料；

所述机械手移动至安全点等待；

当所述冲床准备完毕所述机械手移动至所述上模面与下模面之间；

所述机械手移动至正对冲压位置的所述下模面上方

上述冲压控制系统及冲压方法具有的有益效果为：在该冲压控制系统及冲压方法中，采用一个控制系统来控制机械手和冲床，因此只要机械手和冲床两者中任何一个出现故障，机械手和冲床即会同时停止运行，从而避免发生传统冲压控制系统中当机械手和冲床两者中任一方出现故障，另一方仍在运行而导致的危险。同时机械手末端在处于上模面和下模面之间时，控制系统控制机械手末端的上端面与上模面之间的实际距离大于或等于安全距离，且该安全距离介于上模面与下模面之间距离的1/3至1/5，从而能够保证机械手末端在处于上模面和下模面之间时机械手与冲床之间至少保持安全距离，进一步提高了机械手和冲床的安全性，从而降低了机械手或冲床损坏的概率，进而降低了冲压控制系统生产安全隐患发生的概率。

附图说明

图1为一实施例的冲压控制系统的结构示意图。

图2为图1所示实施例的冲压控制系统中冲床的执行步骤流程图。

图3为图1所示实施例的冲压控制系统中机械手的执行步骤流程图。

具体实施方式

为了更清楚的解释本发明提供的冲压控制系统及冲压方法，以下结合实施例作具体的说明。

在一实施例中，如图1所示，冲压控制系统包括机械手100、冲床200和控制系统。机械手末端用于夹取物料，且在夹取物料时，物料保持于机械手末端的下端面120上。冲床200设有上模面210和下模面220。

其中，控制系统用于控制机械手100和冲床200运行，也就是说本实施例采用一个系统来控制机械手100和冲床200。具体的，将控制系统设于机械手100中，即通过机械手100内部的运动控制卡来控制机械手100和冲床200。

因此由于采用同一个系统控制机械手100和冲床200，只要机械手100和冲床200两者之中任一方出现故障，机械手100和冲床200即会同时停止运行，从而避免发生传统冲压控制系统中当机械手和冲床两者中任一方出现故障，另一方仍在运行而导致的危险。

可以理解的是，控制系统不限于上述设于机械手100中的一种情况，只要保证采用控制系统能够控制机械手100和冲床200即可，例如控制系统可单独设置，并与机械手100和冲床200通过有线或无线的方式传输数据。

同时，该控制系统在机械手100处于上模面210和下模面220之间时，控制机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离大于或等于安全距离，且该安全距离介于上模面210与下模面220之间距离的1/3至1/5。其中，该安全距离对应于机械手100和冲床200之间的安全系数。如图1所示，实际距离即为上模面210的高度与机械手末端的上端面110的高度差，即H2。安全距离为H1，实际距离与安全距离的差值为H＝H2-H1。

具体的，机械手100包括伺服电机编码器，冲床200包括凸轮。控制系统通过伺服电机编码器和凸轮来读取上述实际距离，并通过调整凸轮的旋转角度(记为θ)来调整该实际距离。

其中，在机械手100的运动控制系统中还包括伺服电机、丝杆。伺服电机编码器能够测量伺服电机的旋转角度，而伺服电机的旋转角度与丝杆的移动距离成正比关系，同时丝杆的移动距离与机械手100所处的高度成正比关系。因此控制系统通过读取伺服电机编码器测量的伺服电机的旋转角度，即能相应得出机械手末端的上端面110所处的高度。

另外在冲床200的运动控制系统中还包括凸轮，凸轮由安装于冲床200中的电机带动旋转。由于凸轮的旋转角度θ与上模面210所处的高度成正比关系，因此控制系统通过读取凸轮的旋转角度θ即能相应得出上模面210所处的高度。之后将上模面210所处的高度与机械手末端的上端面110所处的高度相减即能计算出上述实际距离。

当控制系统得出上述实际距离后，即能通过控制冲床200中电机旋转的圈数来控制凸轮旋转相应的角度，进而调节上模面210所处的高度，以使得上述实际距离大于或等于安全距离。

可以理解的是，控制系统在关于机械手末端的上端面110与上模面210之间实际距离方面的控制方式不限于上述一种情况，只要控制系统能够读取实际距离并相应调节实际距离大于或等于安全距离即可，例如控制系统在机械手100的丝杆处设置一个位移传感器，那么机械手100即可通过读取丝杆的移动距离来得出机械手末端的上端面110所处的高度。

由以上内容可以得出，在本实施例提供的冲压控制系统中，采用一个控制系统来控制机械手100和冲床200，能够避免发生传统冲压控制系统中当机械手和冲床两者中任一方出现故障，另一方仍在运行而导致的危险。在此基础上，当机械手100进入冲床后，控制系统控制机械手末端的上端面110与上模面210之间至少相差安全距离，进一步提高了机械手100和冲床200的安全性，从而降低了机械手100或冲床200损坏的概率，进而降低了冲压控制系统生产安全隐患发生的概率。

另外，在本实施例提供的冲压控制系统中，在机械手100将物料放置于下模面220的模腔上后并在冲床200执行冲压操作前，控制系统还控制冲床200向下模面220移动，并调整上模面210的高度，使得机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离等于安全距离。

也就是说，在机械手100卸下物料后，控制系统即控制冲床200开始向下移动，即向下模面220移动，以缩短冲床200执行冲压操作时上模面210到达下模面220需经过的路径。同时，在冲床200开始移动后，为了使得在机械手100移动至安全点之前，机械手100与冲床200之间仍然保持安全运行，控制系统控制冲床200向下移动的距离处于一定限制范围内，以使得机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离等于安全距离。

在这一过程中，由于实际距离与安全距离的差值H与凸轮的旋转角度θ成正比例的关系，即当H＜0时，θ＜0；当H＞0时，θ＞0。因此，在实际操作中，控制系统通过调节凸轮的旋转角度θ的大小，使得在机械手100将物料放置于下模面220的模腔上后并在冲床200执行冲压操作前，H始终保持为0(即机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离等于安全距离)。之后当机械手100移动至安全点后，冲床200即可从对应于上述H为0的位置开始进行冲压，从而缩短了冲压时间，能够有效提高生产效率。

因此，上述冲压控制系统在通过采用一个控制系统来控制机械手100和冲床200以提高机械手100和冲床200安全性的基础上，又缩短了冲床200执行冲压操作的时间，从而提高了冲压效率。

可以理解的是，根据实际需求的不同，控制系统关于机械手末端的上端面110与上模面210之间实际距离的控制方式不限于上述一种情况，例如若在对冲压效率的要求较低而对安全性要求较高的情况下，控制系统在机械手100将物料放置于下模面220上后并在冲床200执行冲压操作前，则可控制冲床200向下模面220移动，并调整上模面210的高度，使得机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离为大于安全距离的某一定值。

对应于上述冲压控制系统的整个冲压执行过程，在控制系统的控制下，机械手100的执行步骤如下，如图3所示。

S210、机械手100夹取物料。

其中，机械手100可通过吸盘或者夹具来夹取物料，且在物料被卸下之前，物料一直保持于机械手末端的下端面120上。

S220、机械手100移动至安全点等待。

S230、当冲床200准备完毕后，机械手100移动至上模面210与下模面220之间，也就是说在该步骤执行完毕后机械手100已进入冲床200。

S240、机械手100移动至正对冲压位置的下模面220上方。

在这一步骤中，机械手100通过移动并进行定位，最终使得物料处于冲压位置的正上方。

在上述步骤S220、S230和S240中，机械手100一直处于移动的状态，且物料始终处于被机械手100夹持的状态，即物料保持位于机械手末端的下模面120上，从而跟随机械手100作同样移动。

S250、机械手100将物料置于下模面220的模腔上。

这一步骤中，由于步骤S240中机械手100已经准确定位，因此当机械手100将物料卸下后，物料即处于精确的冲压位置。

S260、机械手100向安全点移动。

S270、机械手100移动至安全点后等待，即机械手100等待冲床200执行冲压操作。需要说明的是，在实际操作中，若冲床200完成冲压操作后，机械手100又从步骤S210开始循环执行各步骤。

同时在本实施例中，在控制系统的控制下，当机械手100执行步骤S250完毕后，如图2所示，冲床200即开始执行以下步骤。

S110，冲床200向下模面220移动，且调整上模面210的高度，使得机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离大于或等于安全距离。

对应于上述冲压控制系统，在机械手100卸下物料后，在机械手100执行步骤S260的同时，控制系统控制冲床200开始向下移动，即向下模面220的方向移动，则可缩短冲床200执行冲压操作时上模面210到达下模面220需经过的路径，提高了冲压的效率。同时，控制系统控制冲床200调整上模面210的高度，使得机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离大于或等于安全距离，同样是为了保证在冲床200向下移动的时刻机械手100与冲床200仍能保证各自安全运行，以避免发生冲床200与机械手100在机械手100还没移出冲床100的时候发生挤压事故。

具体的，在步骤S110中，控制系统控制冲床200调整上模面210的高度，使得机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离等于上述安全距离。也就是说冲床200在开始冲压的时候，能够使得上模面210从与上述安全距离对应的高度方向开始向下冲压，进一步缩短了冲床200的冲压路径，提高了冲压效率。

可以理解的是，根据实际需求的不同，步骤S110中控制系统关于机械手末端的上端面110与上模面210之间实际距离的控制方式不限于上述一种情况，例如若在对冲压效率的要求较低而对安全性要求较高的情况下，控制系统控制冲床200调整上模面210的高度，使得机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离为大于安全距离的某一定值。

具体的，控制系统控制冲床200通过调整凸轮的旋转角度来调整上模面210的高度。

S120、在机械手移动至安全点后，冲床200执行冲压操作。相当于在机械手100执行步骤S270的同时，冲床200开始执行冲压操作，即从执行上述步骤S110完毕移动后停留的位置(即对应上述机械手末端的上端面110与上模面210之间为安全距离时上模面210所处的位置)开始冲压。

综上所述，上述冲压控制系统及冲压方法，采用一个控制系统来控制机械手100和冲床200，因此只要机械手100和冲床200两者中任何一个出现故障，机械手100和冲床200即会同时停止运行，从而避免发生传统冲压控制系统中当机械手和冲床两者中任一方出现故障，另一方仍在运行而导致的危险。同时机械手末端在处于上模面210和下模面220之间时，控制系统控制机械手末端的上端面110与上模面210之间的实际距离大于或等于安全距离，且该安全距离介于上模面210与下模面220之间距离的1/3至1/5，从而能够保证机械手末端在处于上模面210和下模面220之间时机械手100与冲床200之间至少保持安全距离，进一步提高了机械手100和冲床200的安全性，从而降低了机械手100或冲床200损坏的概率，进而降低了冲压控制系统生产安全隐患发生的概率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种冲压控制系统，包括机械手和冲床，所述机械手末端用于夹取物料，所述冲床设有上模面和下模面，其特征在于，还包括用于控制所述机械手和冲床运行的控制系统，且所述控制系统，在所述机械手处于所述上模面和下模面之间时，控制所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离大于或等于安全距离，所述安全距离介于所述上模面与下模面之间距离的1/3至1/5；

所述控制系统，在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上后并在冲床执行冲压操作前，控制所述冲床向所述下模面移动，并调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离等于所述安全距离。

2.根据权利要求1所述的冲压控制系统，其特征在于，所述机械手包括伺服电机编码器，所述冲床包括凸轮；所述控制系统通过所述伺服电机编码器和所述凸轮来计算所述实际距离，并通过调整所述凸轮的旋转角度来调整所述实际距离。

3.根据权利要求1所述的冲压控制系统，其特征在于，所述控制系统为运动控制卡。

4.一种冲压方法，其特征在于，基于权利要求1所述的冲压控制系统中的冲床；在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上后，所述冲床的执行步骤包括：

所述冲床向所述下模面移动，且调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离大于或等于所述安全距离；

在所述机械手移动至安全点后，所述冲床执行冲压操作。

5.根据权利要4所述的冲压方法，其特征在于，在所述冲床向所述下模面移动的步骤中，所述冲床调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离等于所述安全距离。

6.根据权利要求4所述的冲压方法，其特征在于，所述控制系统控制所述冲床通过调节凸轮的旋转角度来调整所述上模面的高度。

7.一种冲压方法，其特征在于，基于权利要求1所述的冲压控制系统中的机械手；在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上后，所述机械手的执行步骤包括：

所述机械手向安全点移动，同时所述冲床向所述下模面移动，且所述冲床调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离大于或等于所述安全距离；

所述机械手在所述安全点等待，同时所述冲床执行冲压操作。

8.根据权利要求7所述的冲压方法，其特征在于，在所述机械手向安全点移动的步骤中，所述冲床向所述下模面移动，且所述冲床调整所述上模面的高度，使得所述机械手末端的上端面与所述上模面之间的实际距离等于所述安全距离。

9.根据权利要求7所述的冲压方法，其特征在于，在所述机械手将物料放置于所述下模面的模腔上之前，所述机械手的执行步骤还包括：

所述机械手夹取物料；

所述机械手移动至安全点等待；

当所述冲床准备完毕所述机械手移动至所述上模面与下模面之间；

所述机械手移动至正对冲压位置的所述下模面上方。