CN106514291A - 全自动冲浪板成型控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动冲浪板成型控制系统，包括人机界面、主控制器、机器人控制器、工件支撑模块、工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块，所述工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块依次连接，所述工件支撑模块包括为待加工工件提供支撑的支撑电机及其伺服控制器，所述工件升降模块包括对应待加工工件两端的两台升降电机及其伺服控制器，所述工件夹持模块包括夹持气缸，所述工件翻转模块包括翻转气缸。本发明采用红外上料定位，气爪固定，横杆支撑冲浪板，带系统自动翻转功能，具有人工劳动强度小，系统成本低，生产效率高，加工产品质量好，标准化程度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种全自动冲浪板成型控制系统。
背景技术
目前对于冲浪板的成型加工设计工序，更多的是采用人工加工的方式，从毛呸开始利用刨磨工具不断比对关键参数，直到符合模型要求。采用人工成型，人员的劳动强度大，产品一致性差，加工效率低，产品成本高。随着冲浪板定制化，多品种小批量的需求越来越强烈，对冲浪板板成型人员的要求也越来越高，且泡沫在成型的过程中会产生大量的粉尘，对加工人员的健康带来严重的威胁。
现在行业内的冲浪板成型机都是通过CNC三轴数控中心来实现，通过直接导入由三维建模软件生成的G代码，再做一些简单编程就能实现。缺点就是，CNC加工中心体积庞大，而且每次更换一种产品都要重新导入新的路径程序，比较繁琐。通过CNC方式来成型的最大的缺点就是需要人工翻转，因为CNC加工中心本来体积比较庞大，要实现自动翻转比较困难，即使带有自动翻转，体积很大，成本很高，并且翻转后的精度不高。人工翻转还需要手动调节冲浪板的支撑高度，时间最少需要6分钟，效率低。通过CNC数控系统来完成，且是人工介入翻转，所以切割成品也没有一致性。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种有效提高产品的一致性和加工效率的全自动冲浪板成型控制系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：全自动冲浪板成型控制系统，包括人机界面、主控制器、机器人控制器、工件支撑模块、工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块，所述工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块依次连接，所述工件支撑模块包括为待加工工件提供支撑的支撑电机及其伺服控制器，所述工件升降模块包括对应待加工工件两端的两台升降电机及其伺服控制器，所述工件夹持模块包括夹持气缸，所述工件翻转模块包括翻转气缸；
所述人机界面接收人工输入的高度数据，并将该高度数据传送给所述主控制器，所述主控制器将该高度数据转化为脉冲数，并将该脉冲数发送给所述支撑电机的伺服控制器，从而使得所述支撑电机动作，为待加工工件提供指定高度的支撑；
所述夹持气缸具有一个检测该气缸夹紧和松开状态的状态感应开关，该气缸夹紧状态下，所述状态感应开关给所述主控制器发送状态信号；
所述机器人控制器运行A工位加工程序，等待A工位加工完成后，所述机器人控制器给所述主控制器发送一个A工位加工完成信号，所述主控制器同时给所述两台升降电机的伺服控制器发送脉冲信号，所述两台升降电机同步动作，工件被运送到翻转位置后，所述升降电机的伺服控制器给所述主控制器发送一个定位完成信号；
所述主控制器再发送一个信号给所述翻转气缸的电磁阀，执行翻转动作；
所述翻转气缸具有一个检测该气缸是否翻转到位的到位感应开关，该气缸实现180°翻转完成后，所述到位感应开关给所述主控制器发送到位信号；
所述主控制器接收到位信号后再发送脉冲给所述升降电机的伺服控制器，控制所述升降电机运行到B工位位置，到达B工位后所述升降电机的伺服控制器给所述主控制器发送一个到位信号，所述主控制器再发送信号给所述机器人控制器并命令机器人启动B工位加工程序。
所述主控制器与所述机器人控制器采用IO通讯进行数据交换。
所述主控制器与所述人机界面采用RS485通讯进行数据交换。
所述高度数据包括对应待加工工件正面和反面的两个位置高度。
所述主控制器为PLC控制器。
所述PLC控制器的型号为三菱PLC FX3U。
所述机器人为ABB机器人，型号为IRB6700。
所述工件支撑模块还包括用于对所述支撑电机进行限位的上、下限位感应器及原点感应器。
所述工件升降模块还包括用于对所述升降电机进行限位的上、下限位感应器及原点感应器。
本发明采用红外上料定位，气爪固定，横杆支撑冲浪板，带系统自动翻转功能，具有人工劳动强度小，系统成本低，生产效率高，加工产品质量好，标准化程度高等优点。
附图说明
图1是本发明全自动冲浪板成型控制系统的结构框图
具体实施方式
如图1所示，全自动冲浪板成型控制系统，包括人机界面、主控制器、机器人控制器、工件支撑模块、工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块，所述工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块依次连接，所述工件支撑模块包括为待加工工件提供支撑的支撑电机及其伺服控制器，所述工件升降模块包括对应待加工工件两端的两台升降电机及其伺服控制器，所述工件夹持模块包括夹持气缸，所述工件翻转模块包括翻转气缸；
所述人机界面接收人工输入的高度数据，并将该高度数据传送给所述主控制器，所述高度数据包括对应待加工工件正面和反面(对应A工位和B工位)的两个位置高度。所述主控制器将该高度数据转化为脉冲数，并将该脉冲数发送给所述支撑电机的伺服控制器，从而使得所述支撑电机动作，到达指定的高度，为待加工工件提供指定高度的支撑；
所述夹持气缸具有一个检测该气缸夹紧和松开状态的状态感应开关，该气缸夹紧状态下，所述状态感应开关给所述主控制器发送状态信号；
只有在夹持气缸夹紧状态下，才能实现工件位置的升降和翻转功能；当夹持气缸在松开状态下的时候，可以进行工件上下料。
该系统中设有两个工位，即A工位和B工位。自动程序开始，首先点击上料定位按钮，待人工上完工件以后，再点击A面定位，当A面定位完成且指示灯常亮，按启动按钮，自动程序开始执行，所述机器人控制器运行A工位加工程序，等待A工位加工完成后，所述机器人控制器给所述主控制器发送一个A工位加工完成信号，所述主控制器同时给所述两台升降电机的伺服控制器发送脉冲信号，所述两台升降电机同步动作，工件被运送到翻转位置后，所述升降电机的伺服控制器给所述主控制器发送一个定位完成信号；
所述主控制器再发送一个信号给所述翻转气缸的电磁阀，执行翻转动作；
所述翻转气缸具有一个检测该气缸是否翻转到位的到位感应开关，该气缸实现180°翻转完成后，所述到位感应开关给所述主控制器发送到位信号；
所述主控制器接收到位信号后再发送脉冲给所述升降电机的伺服控制器，控制所述升降电机运行到B工位位置，到达B工位后所述升降电机的伺服控制器给所述主控制器发送一个到位信号，所述主控制器再发送信号给所述机器人控制器并命令机器人启动B工位加工程序。
所述主控制器与所述机器人控制器采用IO通讯进行数据交换。
所述主控制器与所述人机界面采用RS485通讯进行数据交换。
所述主控制器为PLC控制器。
所述PLC控制器的型号为三菱PLC FX3U。
所述机器人为ABB机器人，型号为IRB6700。
所述工件支撑模块还包括用于对所述支撑电机进行限位的上、下限位感应器及原点感应器。当支撑电机的定位的时候，下限位感应器为下限位置，感应到此感应开关，支撑电机就不能再往下运动；当系统初始化，伺服电机回归原点的时候，伺服电机到达此位置后，会向相反方向运动，寻找DOG点；当系统初始化或者伺服电机回归原点的时候，原点感应器的下降沿触发，就代表已经到达原点位置，电机立即停止；当电机的定位的时候，上限位感应器为上限位置，感应到此感应开关，电机就不能再往上运动，保护电机因为过载而报警。
所述工件升降模块还包括用于对所述升降电机进行限位的上、下限位感应器及原点感应器。当升降电机的定位的时候，下限位感应器为下限位置，感应到此感应开关，电机就不能再往下运动；当系统初始化，伺服电机回归原点的时候，伺服电机到达此位置后，会向相反方向运动，寻找DOG点；当电机的定位的时候，上限位感应器为上限位置，感应到此感应开关，电机就不能再往上运动，保护电机因为过载而报警；当系统初始化或者伺服电机回归原点的时候，原点感应器的下降沿触发，就代表已经到达原点位置，电机立即停止。
本发明全自动冲浪板成型控制系统的难点就是A和B工位的误差要控制在0.5mm之内，因为工件翻转后的误差会成倍的扩大，而左右两台升降电机的同轴度直接影响到翻转后的精度，所以翻转的高度必须保证左右尽可能的保持水平。为了能达到这样的控制精度，我们采用伺服电机的控制方式，PLC给两台伺服控制器发送相同的脉冲数，并且同时发送定位运行信号，保证同步性的同时也确定上升的高度也是一致的。三菱PLC FX3U的脉冲口输出响应时间能达到5us，这样的响应时间足以达到我们需要的同步性的要求。由于是气缸带动翻转，我们采用一边为主动轴，另一边为从动轴，通过旋紧螺丝调节到合适的翻转摩擦力，可以沿中心360度翻转。因为从动轴摩擦力是可调节的，所以同样不存在冲浪板在翻转的过程中会出现扭曲的情况。
Claims (9)
1.全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，包括人机界面、主控制器、机器人控制器、工件支撑模块、工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块，所述工件升降模块、工件翻转模块和工件夹持模块依次连接，所述工件支撑模块包括为待加工工件提供支撑的支撑电机及其伺服控制器，所述工件升降模块包括对应待加工工件两端的两台升降电机及其伺服控制器，所述工件夹持模块包括夹持气缸，所述工件翻转模块包括翻转气缸；
所述人机界面接收人工输入的高度数据，并将该高度数据传送给所述主控制器，所述主控制器将该高度数据转化为脉冲数，并将该脉冲数发送给所述支撑电机的伺服控制器，从而使得所述支撑电机动作，为待加工工件提供指定高度的支撑；
所述夹持气缸具有一个检测该气缸夹紧和松开状态的状态感应开关，该气缸夹紧状态下，所述状态感应开关给所述主控制器发送状态信号；
所述机器人控制器运行A工位加工程序，等待A工位加工完成后，所述机器人控制器给所述主控制器发送一个A工位加工完成信号，所述主控制器同时给所述两台升降电机的伺服控制器发送脉冲信号，所述两台升降电机同步动作，工件被运送到翻转位置后，所述升降电机的伺服控制器给所述主控制器发送一个定位完成信号；
所述主控制器再发送一个信号给所述翻转气缸的电磁阀，执行翻转动作；
所述翻转气缸具有一个检测该气缸是否翻转到位的到位感应开关，该气缸实现180°翻转完成后，所述到位感应开关给所述主控制器发送到位信号；
所述主控制器接收到位信号后再发送脉冲给所述升降电机的伺服控制器，控制所述升降电机运行到B工位位置，到达B工位后所述升降电机的伺服控制器给所述主控制器发送一个到位信号，所述主控制器再发送信号给所述机器人控制器并命令机器人启动B工位加工程序。
2.根据权利要求1所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述主控制器与所述机器人控制器采用IO通讯进行数据交换。
3.根据权利要求1所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述主控制器与所述人机界面采用RS485通讯进行数据交换。
4.根据权利要求1所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述高度数据包括对应待加工工件正面和反面的两个位置高度。
5.根据权利要求1所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述主控制器为PLC控制器。
6.根据权利要求5所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述PLC控制器的型号为三菱PLC FX3U。
7.根据权利要求1所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述机器人为ABB机器人，型号为IRB6700。
8.根据权利要求1所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述工件支撑模块还包括用于对所述支撑电机进行限位的上、下限位感应器及原点感应器。
9.根据权利要求1所述的全自动冲浪板成型控制系统，其特征在于，所述工件升降模块还包括用于对所述升降电机进行限位的上、下限位感应器及原点感应器。
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