CN109363343B - 多工位回转植毛的控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多工位回转植毛的控制系统及其控制方法，各工位回转架由受控于工位转换伺服驱动器的工位转换伺服电机驱动，工作台支架板由受控于旋转伺服驱动器的旋转伺服电机驱动，刷体工作台由受控于升降伺服驱动器的升降伺服电机驱动，各夹爪由受控于夹爪电磁阀的夹爪气缸驱动；各刷体安装板由受控于摇摆伺服驱动器的摇摆伺服电机驱动；各伺服驱动器均受控于PLC控制器，PLC控制器与人机界面相连。所实现植毛过程依次包括如下步骤：工位回转架来到植毛工位、工作台支架板转动完成一排植毛、刷体工作台升降完成各排植毛、行走到上下料工位进行下料和上料、行走到钻孔工位进行钻孔、再次行走到植毛工位。本发明自动化程度高且生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种植毛机的控制系统，特别涉及一种多工位回转植毛的控制系统；本发明还涉及一种多工位回转植毛的控制方法，属于工业自动化控制技术领域。
背景技术
对平面刷的加工而言，传统植毛机的钻植工作台位于下方，平面刷的刷板被夹持在钻植工作台上，平面刷刷板的长度方向沿钻植工作台的宽度方向延伸，平面刷刷板的钻孔植毛面朝上，机头位于钻植工作台上方，机头上设有钻孔机构和植毛机构，机头的后侧连接在机座上，机座向下延伸与钻植工作台连接在共同的底座上。
当平面刷比较长时，由于钻植工作台较宽，机头需要向前探出比较长的距离，悬臂结构导致整体植毛机体积及重量很大，而且钻植工作台上方的空间被钻孔机构和植毛机构占据，无法布置自动上料和下料装置，刷板的上料和下料均由人工辅助完成，劳动强度大，并且有一定的危险性。一旦操作工出现失误，例如没有及时将已完成植毛的刷板取下，将导致植毛嘴与刷板干涉，导致设备损坏。
为解决以上问题，公开号为CN 107874454A的中国发明专利申请公开了一种多工位回转植毛机，多工位回转植毛机包括工作台中心筒，工作台中心筒的外周安装有环形导轨，环形导轨的圆周上设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，每个工位分别安装有工位回转架，各工位回转架下方分别安装有可旋转的工作台支架板，各工作台支架板上分别安装有可升降的刷体工作台，刷体工作台上分别安装有可摇摆的刷体安装板，各刷体安装板的上下两侧分别设有夹爪。对多工位回转植毛机进行可靠控制，使其可靠有序地工作十分重要。
发明内容
本发明的首要目的在于，提供一种多工位回转植毛的控制系统，可以高效发挥多工位回转植毛机的功能，使各工位同时动作，自动化程度高，安全可靠。
为实现以上目的，本发明的多工位回转植毛机的工作台中心筒外周安装有环形导轨，环形导轨的圆周上设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，每个工位分别安装有工位回转架，各工位回转架下方分别安装有可旋转的工作台支架板，各工作台支架板上分别安装有可升降的刷体工作台，所述刷体工作台上分别安装有可摇摆的刷体安装板，各刷体安装板的上下两侧分别设有夹爪，各工位回转架分别由工位转换伺服电机驱动，各工位转换伺服电机分别受控于工位转换伺服驱动器；所述工作台支架板分别由旋转伺服电机驱动，各旋转伺服电机分别受控于旋转伺服驱动器；所述刷体工作台分别由升降伺服电机驱动，各升降伺服电机分别受控于升降伺服驱动器；各夹爪分别由夹爪气缸驱动，各夹爪气缸分别受控于夹爪电磁阀；各刷体安装板分别由摇摆伺服电机驱动，各摇摆伺服电机分别受控于摇摆伺服驱动器；各工位转换伺服驱动器、旋转伺服驱动器、升降伺服驱动器、夹爪电磁阀和摇摆伺服驱动器均受控于PLC控制器，所述PLC控制器通过数据总线与人机界面相连。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：通过人机界面向PLC控制器中输入与植毛相关的各种参数，PLC控制器通过控制夹爪电磁阀的得电，使夹爪气缸驱动夹爪将刷体夹紧，刷体被夹持在刷体安装板上后，刷体长度方向沿水平方向延伸，刷体的宽度方向等于工作台中心筒的高度方向。PLC控制器通过控制工位转换伺服驱动器可以驱动工位转换伺服电机，工位转换伺服电机驱动工位回转架可以带动整个回转机构沿环形导轨依次行走至上下料工位、钻孔工位和植毛工位，通过控制旋转伺服驱动器可以驱动旋转伺服电机，旋转伺服电机驱动工作台支架板带动其上的机构旋转，使刷体在长度方向得以逐步摆动，刷孔与长度方向的轴线形成一定角度，使两端刷毛形成自然向刷体外侧发散的形状。通过控制升降伺服驱动器可以驱动升降伺服电机，升降伺服电机带动刷体工作台升降，可以在刷体宽度方向的另一排刷孔中植毛。通过控制摇摆伺服驱动器可以驱动摇摆伺服电机，使刷体在宽度方向与植毛嘴也形成一定角度，使刷体宽度方向两侧的刷毛也向外侧倾斜呈发散的形状。
作为本发明的改进，所述工位转换伺服驱动器SDC1采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，工位转换伺服驱动器SDC1的+UG端口与DC540V+相连，工位转换伺服驱动器SDC1的-UG端口与DC540V-相连；工位转换伺服驱动器SDC1的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；工位转换伺服驱动器SDC1的动力输出端与工位转换伺服电机M1的动力线相连，工位转换伺服电机M1尾端编码器的信号线与工位转换伺服驱动器SDC1的X7端口相连；工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端与夹爪闭合行程开关K0的信号线相连，工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端与回转信号触发开关K1的信号线相连，夹爪闭合行程开关K0与回转信号触发开关K1的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。夹爪闭合行程开关K0处于闭合状态向工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端发出确认刷体被有效夹持的信号，此时才能进入工位转换；前一个工位的操作全部完成后，回转信号触发开关K1闭合，向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1精确控制工位转换伺服电机M1使工位回转架沿环形导轨行走至下一个工位，编码器将工位转换伺服电机M1的参数通过X7端口反馈给工位转换伺服驱动器SDC1。
作为本发明的进一步改进，所述旋转伺服驱动器SDC2采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，旋转伺服驱动器SDC2的+UG端口与DC540V+相连，旋转伺服驱动器SDC2的-UG端口与DC540V-相连；旋转伺服驱动器SDC2的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；旋转伺服驱动器SDC2的动力输出端与旋转伺服电机M2的动力线相连，旋转伺服电机M2尾端编码器的信号线与旋转伺服驱动器SDC2的X7端口相连；旋转伺服驱动器SDC2的DI2输入端与旋转信号触发开关K2的信号线相连，旋转信号触发开关K2的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。工位回转架行走至新工位后，旋转信号触发开关K2闭合，向旋转伺服驱动器SDC2发出旋转启动信号，旋转伺服驱动器SDC2精确控制旋转伺服电机M2转动，使刷体上同一排的刷孔逐个转动至供毛嘴植毛的位置，编码器将旋转伺服电机M2的参数通过X7端口反馈给旋转伺服驱动器SDC2，植毛嘴伸出将刷毛植入刷孔中；由于旋转使刷体轴线与毛嘴之间形成偏转角度，使刷毛在刷体的长度方向形成自然向外侧逐渐发散的形状，扩张了毛尖在刷体长度方向的覆盖面积。
作为本发明的进一步改进，所述升降伺服驱动器SDC3采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，升降伺服驱动器SDC3的+UG端口与DC540V+相连，升降伺服驱动器SDC3的-UG端口与DC540V-相连；升降伺服驱动器SDC3的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；升降伺服驱动器SDC3的动力输出端与升降伺服电机M3的动力线相连，升降伺服电机M3尾端编码器的信号线与升降伺服驱动器SDC3的X7端口相连；升降伺服驱动器SDC3的DI2输入端与升降信号触发开关K3的信号线相连，升降信号触发开关K3的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。某一排刷孔全部完成植毛后，升降信号触发开关K3闭合向升降伺服驱动器SDC3发出升降启动信号，升降伺服驱动器SDC3精确控制升降伺服电机M3驱动刷体工作台上升或下降一段高度，使刷体上另一排的刷孔来到植毛的高度，进行该排刷孔的植毛；编码器将升降伺服电机M3的参数通过X7端口反馈给升降伺服驱动器SDC3。
作为本发明的进一步改进，所述摇摆伺服驱动器SDC4采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，摇摆伺服驱动器SDC4的+UG端口与DC540V+相连，摇摆伺服驱动器SDC4的-UG端口与DC540V-相连；摇摆伺服驱动器SDC4的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；摇摆伺服驱动器SDC4的动力输出端与摇摆伺服电机M4的动力线相连，摇摆伺服电机M4尾端编码器的信号线与摇摆伺服驱动器SDC4的X7端口相连；摇摆伺服驱动器SDC4的DI2输入端与摇摆信号触发开关K4的信号线相连，摇摆信号触发开关K4的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。靠近刷体上边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4精确控制摇摆伺服电机M4使刷体安装板向下摆动一定角度，使上边缘的刷毛向上向外发散；靠近刷体下边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4 精确控制摇摆伺服电机M4使刷体安装板向上摆动一定角度，使上边缘的刷毛向下向外发散。
作为本发明的进一步改进，所述PLC控制器采用LTi SoCM-3.0006.1110控制器，PLC控制器的O1端口连接有夹爪控制继电器J1的线圈，夹爪控制继电器一J1的触头串联在夹爪电磁阀一S1的线圈回路中；PLC控制器的O5端口连接有夹爪控制继电器二J2的线圈，夹爪控制继电器二J2的触头串联在夹爪电磁阀二S2的线圈回路中；PLC控制器的O9端口连接有夹爪控制继电器三J3的线圈，夹爪控制继电器三J3的触头串联在夹爪电磁阀三S3的线圈回路中。当工位回转架一来到上下料工位时，三维机械手将刷体放置在刷体安装板上，PLC控制器使夹爪控制继电器J1的线圈得电，夹爪控制继电器一J1的触头闭合，使夹爪电磁阀一S1的线圈得电，压缩空气进入夹爪气缸，夹爪气缸驱动夹爪夹紧将刷体固定，完成刷体上料。刷体植毛完成后回到上下料工位时，PLC控制器使夹爪控制继电器J1的线圈失电，夹爪控制继电器一J1的触头断开，使夹爪电磁阀一S1的线圈失电，夹爪气缸回程，夹爪在复位弹簧作用下张开，将刷体释放，完成刷体下料。
本发明的另一个目的在于，提供一种多工位回转植毛的控制方法，可以高效发挥多工位回转植毛机的功能，使各工位同时动作，自动化程度高，安全可靠。
为实现以上目的，本发明多工位回转植毛的控制方法，其所实现植毛过程依次包括如下步骤：⑴夹爪闭合行程开关K0处于闭合状态向工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端发出使能信号；被夹爪夹持固定在刷体安装板上的刷体在钻孔工位完成钻孔后，回转信号触发开关K1闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1驱动工位转换伺服电机M1转动使工位回转架沿环形导轨行走至植毛工位；⑵旋转信号触发开关K2闭合向旋转伺服驱动器SDC2发出旋转启动信号，旋转伺服驱动器SDC2驱动旋转伺服电机M2逐步转动使工作台支架板绕铰接轴的轴线逐步对称偏转一定角度；⑶同一排刷孔全部完成植毛后，升降信号触发开关K3闭合向升降伺服驱动器SDC3发出升降启动信号，升降伺服驱动器SDC3控制升降伺服电机M3驱动刷体工作台上升或下降一段高度，使刷体上另一排的刷孔来到植毛的高度，然后回到步骤⑵，直至全部完成刷体上各排刷孔的植毛。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：刷体被夹持状态即夹爪闭合行程开关K0处于闭合状态，才能进入工位转换，夹爪闭合行程开关K0 闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端发出确认刷体被有效夹持的信号，工位转换伺服驱动器SDC1才能接收回转启动信号；然后刷体在钻孔工位完成钻孔后，回转信号触发开关K1闭合发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1按PLC控制器的指令精确控制工位转换伺服电机M1转动，使工位回转架沿环形导轨行走至植毛工位；在工位转换过程中，旋转伺服电机M2、升降伺服电机M3和摇摆伺服电机M4均处于锁定状态，如此由钻孔工位向植毛工位的转换十分安全可靠。到达植毛工位后，首先旋转信号触发开关K2闭合向旋转伺服驱动器SDC2发出旋转启动信号，工位转换伺服电机M1、升降伺服电机M3和摇摆伺服电机M4均处于锁定状态，旋转伺服驱动器SDC2驱动旋转伺服电机M2逐步转动使工作台支架板绕铰接轴的轴线逐步对称偏转一定角度，植毛嘴伸出将刷毛植入刷孔中；由于旋转使刷体轴线与毛嘴之间形成偏转角度，使刷毛在刷体的长度方向形成自然向外侧逐渐发散的形状，每排两端向外发散的角度最大，扩张了毛尖在刷体长度方向的覆盖面积。一排刷孔全部完成植毛后，升降信号触发开关K3闭合向升降伺服驱动器SDC3发出升降启动信号，此时工位转换伺服电机M1和摇摆伺服电机M4均处于锁定状态，升降伺服驱动器SDC3控制升降伺服电机M3驱动刷体工作台上升或下降一段高度，使刷体上另一排的刷孔来到植毛的高度，仍然依靠摇摆伺服电机M4驱动刷体在长度方向摆动，使刷毛在长度方向向外发散，然后再进入下一排植毛，直至全部完成刷体上各排刷孔的植毛。
作为本发明的改进，植毛过程还包括如下步骤：⑷刷体完成植毛后，回转信号触发开关K1再次闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1驱动工位转换伺服电机M1转动使工位回转架沿环形导轨行走至上下料工位；⑸PLC控制器使相应夹爪控制继电器的线圈失电，该夹爪控制继电器的触头断开使相应的夹爪电磁阀的线圈失电，该夹爪电磁阀关闭使夹爪释放，刷体落料；⑹三维机械手完成新刷体的上料；⑺PLC控制器使相应夹爪控制继电器的线圈得电，该夹爪控制继电器的触头闭合使相应的夹爪电磁阀的线圈得电，该夹爪电磁阀打开，使相应的夹爪气缸驱动夹爪闭合，将新刷体夹持；⑻回转信号触发开关K1再次闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1驱动工位转换伺服电机M1转动，使工位回转架沿环形导轨行走至钻孔工位进行钻孔。刷体在植毛工位完成所有孔眼的植毛后，才能进行工位转换，工位转换前仍然需要得到回转信号触发开关K1的触发信号，通过PLC控制器控制夹爪控制继电器，再通过夹爪控制继电器控制夹爪电磁阀，通过夹爪电磁阀控制夹爪气缸，通过夹爪气缸控制夹爪的夹紧，夹爪电磁阀切断夹爪气缸的气源，则夹爪在复位弹簧作用下张开。上料完成后，刷体被转换至钻孔工位，在钻孔工位，刷体的动作顺序与刷毛工位相同，钻头的进给动作也与植毛嘴的进给动作相同。
作为本发明的进一步改进，所述上下料工位与钻孔工位之间的相位角相差180°，钻孔工位与植毛工位之间的相位角相差90°，植毛工位与上下料工位之间的相位角相差90°，各工位回转架进行工位转换时，同时到达下一个工位。钻孔工位和植毛工位的动作可以完全同步，耗费时间相同；上下料工位向钻孔工位转换需要行走的距离是其它两工位转换行走距离的两倍，但是上下料工位的动作较少，耗费时间短，可以提前行走，保证同时到达，这样三个工位既保证不相互干涉，又避免等待，提高了生产效率。
作为本发明的进一步改进，步骤⑶中靠近刷体上边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4驱动摇摆伺服电机M4使刷体安装板向下摆动一定角度；靠近刷体下边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4驱动摇摆伺服电机M4使刷体安装板向上摆动一定角度。旋转伺服电机只能使刷体在长度方向发生偏转，很多毛刷需要其中心线上下两侧的刷毛在刷体宽度方向也对称向外发散，越靠近刷体上下边缘，刷毛发散的角度越大。中间一排刷孔植毛时，不需要在上下方向摇摆；靠近刷体上边缘的刷孔植毛时，刷体安装板向下摆动一定角度，使刷体上边缘的刷毛向上发散；靠近刷体下边缘的刷孔植毛时，刷体安装板向上摆动一定角度，使刷体下边缘的刷毛向下发散，如此在宽度方向扩张了毛尖的覆盖面积。
附图说明
图1为本发明中多工位回转植毛机的立体图。
图2为图1中工位回转机构的立体图。
图3为本发明多工位回转植毛的控制系统的原理框图。
图4为本发明中工位转换控制系统的电气原理图。
图5为本发明中工作台支架板旋转控制系统的电气原理图。
图6为本发明中刷体工作台升降控制系统的电气原理图。
图7为本发明中刷体安装板摇摆控制系统的电气原理图。
图8为本发明中夹爪电磁阀控制系统的电气原理图。
图中：1.工作台中心筒；2.环形导轨；3.工位回转架；4.工作台支架板；5.刷体工作台；6.刷体安装板；7.夹爪；8.夹爪气缸；M1.工位转换伺服电机；M2.旋转伺服电机；M3.升降伺服电机；M4.摇摆伺服电机；PM1.人机界面；SDC1.工位转换伺服驱动器；SDC2.旋转伺服驱动器；SDC3.升降伺服驱动器；SDC4.摇摆伺服驱动器；K0.夹爪闭合行程开关；K1.回转信号触发开关；K2.旋转信号触发开关；K3.升降信号触发开关；K4.摇摆信号触发开关；J1.夹爪控制继电器；J2.夹爪控制继电器二；J3.夹爪控制继电器三；S1.夹爪电磁阀一；S2.夹爪电磁阀二；S3.夹爪电磁阀三。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明中的多工位回转植毛机包括工作台中心筒1，工作台中心筒1的外周安装有环形导轨2，环形导轨2的圆周上设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，每个工位分别安装有工位回转架3，各工位回转架3下方分别安装有可旋转的工作台支架板4，各工作台支架板4上分别安装有可升降的刷体工作台5，刷体工作台5上分别安装有可摇摆的刷体安装板6，各刷体安装板6的上下两侧分别设有夹爪7。
如图3至图8所示，本发明多工位回转植毛的控制系统中，各工位回转架3分别由工位转换伺服电机M1驱动，各工位转换伺服电机M1分别受控于工位转换伺服驱动器SDC1；工作台支架板4分别由旋转伺服电机M2驱动，各旋转伺服电机M2分别受控于旋转伺服驱动器SDC2；刷体工作台5分别由升降伺服电机M3驱动，各升降伺服电机M3分别受控于升降伺服驱动器SDC3；各夹爪7分别由夹爪气缸8驱动，各夹爪气缸8分别受控于夹爪电磁阀；各刷体安装板6分别由摇摆伺服电机M4驱动，各摇摆伺服电机M4分别受控于摇摆伺服驱动器SDC4；各工位转换伺服驱动器SDC1、旋转伺服驱动器SDC2、升降伺服驱动器SDC3、夹爪电磁阀和摇摆伺服驱动器SDC4均受控于PLC控制器，PLC控制器通过数据总线与人机界面PM1相连。
通过人机界面PM1向PLC控制器中输入与植毛相关的各种参数，PLC控制器通过控制夹爪电磁阀的得电，使夹爪气缸8驱动夹爪7将刷体夹紧，刷体被夹持在刷体安装板6上后，刷体长度方向沿水平方向延伸，刷体的宽度方向等于工作台中心筒1的高度方向。
PLC控制器通过控制工位转换伺服驱动器SDC1可以驱动工位转换伺服电机M1，工位转换伺服电机M1驱动工位回转架3可以带动整个回转机构沿环形导轨2依次行走至上下料工位、钻孔工位和植毛工位，通过控制旋转伺服驱动器SDC2可以驱动旋转伺服电机M2，旋转伺服电机M2驱动工作台支架板4带动其上的机构旋转，使刷体在长度方向得以逐步摆动，刷孔与长度方向的轴线形成一定角度，使两端刷毛形成自然向刷体外侧发散的形状。通过控制升降伺服驱动器SDC3可以驱动升降伺服电机M3，升降伺服电机M3带动刷体工作台5升降，可以在刷体宽度方向的另一排刷孔中植毛。通过控制摇摆伺服驱动器SDC4可以驱动摇摆伺服电机M4，使刷体在宽度方向与植毛嘴也形成一定角度，使刷体宽度方向两侧的刷毛也向外侧倾斜呈发散的形状。
如图4所示，工位转换伺服驱动器SDC1采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，工位转换伺服驱动器SDC1的+UG端口与DC540V+相连，工位转换伺服驱动器SDC1的-UG端口与DC540V-相连；工位转换伺服驱动器SDC1的X5.1信号端口通过信号线与PLC控制器相连；工位转换伺服驱动器SDC1的动力输出端与工位转换伺服电机M1的动力线相连，工位转换伺服电机M1尾端编码器的信号线与工位转换伺服驱动器SDC1的X7端口相连；工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端与夹爪闭合行程开关K0的信号线相连，工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端与回转信号触发开关K1的信号线相连，夹爪闭合行程开关K0与回转信号触发开关K1的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。
夹爪闭合行程开关K0处于闭合状态向工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端发出确认刷体被有效夹持的信号，此时才能进入工位转换；前一个工位的操作全部完成后，回转信号触发开关K1闭合，向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1精确控制工位转换伺服电机M1使工位回转架3沿环形导轨2行走至下一个工位，编码器将工位转换伺服电机M1的参数通过X7端口反馈给工位转换伺服驱动器SDC1。
如图5所示，旋转伺服驱动器SDC2采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，旋转伺服驱动器SDC2的+UG端口与DC540V+相连，旋转伺服驱动器SDC2的-UG端口与DC540V-相连；旋转伺服驱动器SDC2的X5.1信号端口通过信号线与PLC控制器相连；旋转伺服驱动器SDC2的动力输出端与旋转伺服电机M2的动力线相连，旋转伺服电机M2尾端编码器的信号线与旋转伺服驱动器SDC2的X7端口相连；旋转伺服驱动器SDC2的DI2输入端与旋转信号触发开关K2的信号线相连，旋转信号触发开关K2的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。
工位回转架3行走至新工位后，旋转信号触发开关K2闭合，向旋转伺服驱动器SDC2发出旋转启动信号，旋转伺服驱动器SDC2精确控制旋转伺服电机M2转动，使刷体上同一排的刷孔逐个转动至供毛嘴植毛的位置，编码器将旋转伺服电机M2的参数通过X7端口反馈给旋转伺服驱动器SDC2，植毛嘴伸出将刷毛植入刷孔中；由于旋转使刷体轴线与毛嘴之间形成偏转角度，使刷毛在刷体的长度方向形成自然向外侧逐渐发散的形状，扩张了毛尖在刷体长度方向的覆盖面积。
如图6所示，升降伺服驱动器SDC3采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，升降伺服驱动器SDC3的+UG端口与DC540V+相连，升降伺服驱动器SDC3的-UG端口与DC540V-相连；升降伺服驱动器SDC3的X5.1信号端口通过信号线与PLC控制器相连；升降伺服驱动器SDC3的动力输出端与升降伺服电机M3的动力线相连，升降伺服电机M3尾端编码器的信号线与升降伺服驱动器SDC3的X7端口相连；升降伺服驱动器SDC3的DI2输入端与升降信号触发开关K3的信号线相连，升降信号触发开关K3的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。某一排刷孔全部完成植毛后，升降信号触发开关K3闭合向升降伺服驱动器SDC3发出升降启动信号，升降伺服驱动器SDC3精确控制升降伺服电机M3驱动刷体工作台5上升或下降一段高度，使刷体上另一排的刷孔来到植毛的高度，进行该排刷孔的植毛；编码器将升降伺服电机M3的参数通过X7端口反馈给升降伺服驱动器SDC3。
如图7所示，摇摆伺服驱动器SDC4采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，摇摆伺服驱动器SDC4的+UG端口与DC540V+相连，摇摆伺服驱动器SDC4的-UG端口与DC540V-相连；摇摆伺服驱动器SDC4的X5.1信号端口通过信号线与PLC控制器相连；摇摆伺服驱动器SDC4的动力输出端与摇摆伺服电机M4的动力线相连，摇摆伺服电机M4尾端编码器的信号线与摇摆伺服驱动器SDC4的X7端口相连；摇摆伺服驱动器SDC4的DI2输入端与摇摆信号触发开关K4的信号线相连，摇摆信号触发开关K4的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。
靠近刷体上边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4精确控制摇摆伺服电机M4使刷体安装板6向下摆动一定角度，使上边缘的刷毛向上向外发散；靠近刷体下边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4 精确控制摇摆伺服电机M4使刷体安装板6向上摆动一定角度，使上边缘的刷毛向下向外发散。
如图8所示，PLC控制器采用LTi SoCM-3.0006.1110控制器，PLC控制器的O1端口连接有夹爪控制继电器J1的线圈，夹爪控制继电器一J1的触头串联在夹爪电磁阀一S1的线圈回路中；PLC控制器的O5端口连接有夹爪控制继电器二J2的线圈，夹爪控制继电器二J2的触头串联在夹爪电磁阀二S2的线圈回路中；PLC控制器的O9端口连接有夹爪控制继电器三J3的线圈，夹爪控制继电器三J3的触头串联在夹爪电磁阀三S3的线圈回路中。
当工位回转架3一来到上下料工位时，三维机械手将刷体放置在刷体安装板6上，PLC控制器使夹爪控制继电器J1的线圈得电，夹爪控制继电器一J1的触头闭合，使夹爪电磁阀一S1的线圈得电，压缩空气进入夹爪气缸8，夹爪气缸8驱动夹爪7夹紧将刷体固定，完成刷体上料。刷体植毛完成后回到上下料工位时，PLC控制器使夹爪控制继电器J1的线圈失电，夹爪控制继电器一J1的触头断开，使夹爪电磁阀一S1的线圈失电，夹爪气缸8回程，夹爪7在复位弹簧作用下张开，将刷体释放，完成刷体下料。
本发明多工位回转植毛的控制方法，其所实现植毛过程依次包括如下步骤：⑴夹爪闭合行程开关K0处于闭合状态向工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端发出使能信号；被夹爪7夹持固定在刷体安装板6上的刷体在钻孔工位完成钻孔后，回转信号触发开关K1闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1驱动工位转换伺服电机M1转动使工位回转架3沿环形导轨2行走至植毛工位；⑵旋转信号触发开关K2闭合向旋转伺服驱动器SDC2发出旋转启动信号，旋转伺服驱动器SDC2驱动旋转伺服电机M2逐步转动使工作台支架板4绕铰接轴的轴线逐步对称偏转一定角度；⑶同一排刷孔全部完成植毛后，升降信号触发开关K3闭合向升降伺服驱动器SDC3发出升降启动信号，升降伺服驱动器SDC3控制升降伺服电机M3驱动刷体工作台5上升或下降一段高度，使刷体上另一排的刷孔来到植毛的高度，然后回到步骤⑵，直至全部完成刷体上各排刷孔的植毛。
刷体被夹持状态即夹爪闭合行程开关K0处于闭合状态，才能进入工位转换，夹爪闭合行程开关K0 闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI1输入端发出确认刷体被有效夹持的信号，工位转换伺服驱动器SDC1才能接收回转启动信号；然后刷体在钻孔工位完成钻孔后，回转信号触发开关K1闭合发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1按PLC控制器的指令精确控制工位转换伺服电机M1转动，使工位回转架3沿环形导轨2行走至植毛工位；在工位转换过程中，旋转伺服电机M2、升降伺服电机M3和摇摆伺服电机M4均处于锁定状态，如此由钻孔工位向植毛工位的转换十分安全可靠。
到达植毛工位后，首先旋转信号触发开关K2闭合向旋转伺服驱动器SDC2发出旋转启动信号，工位转换伺服电机M1、升降伺服电机M3和摇摆伺服电机M4均处于锁定状态，旋转伺服驱动器SDC2驱动旋转伺服电机M2逐步转动使工作台支架板4绕铰接轴的轴线逐步对称偏转一定角度，植毛嘴伸出将刷毛植入刷孔中；由于旋转使刷体轴线与毛嘴之间形成偏转角度，使刷毛在刷体的长度方向形成自然向外侧逐渐发散的形状，每排两端向外发散的角度最大，扩张了毛尖在刷体长度方向的覆盖面积。
一排刷孔全部完成植毛后，升降信号触发开关K3闭合向升降伺服驱动器SDC3发出升降启动信号，此时工位转换伺服电机M1和摇摆伺服电机M4均处于锁定状态，升降伺服驱动器SDC3控制升降伺服电机M3驱动刷体工作台5上升或下降一段高度，使刷体上另一排的刷孔来到植毛的高度，仍然依靠摇摆伺服电机M4驱动刷体在长度方向摆动，使刷毛在长度方向向外发散，然后再进入下一排植毛，直至全部完成刷体上各排刷孔的植毛。
步骤⑶中靠近刷体上边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4驱动摇摆伺服电机M4使刷体安装板6向下摆动一定角度；靠近刷体下边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关K4闭合向摇摆伺服驱动器SDC4发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器SDC4驱动摇摆伺服电机M4使刷体安装板6向上摆动一定角度。
旋转伺服电机只能使刷体在长度方向发生偏转，很多毛刷需要其中心线上下两侧的刷毛在刷体宽度方向也对称向外发散，越靠近刷体上下边缘，刷毛发散的角度越大。中间一排刷孔植毛时，不需要在上下方向摇摆；靠近刷体上边缘的刷孔植毛时，刷体安装板6向下摆动一定角度，使刷体上边缘的刷毛向上发散；靠近刷体下边缘的刷孔植毛时，刷体安装板6向上摆动一定角度，使刷体下边缘的刷毛向下发散，如此在宽度方向扩张了毛尖的覆盖面积。
植毛过程还包括如下步骤：⑷刷体完成植毛后，回转信号触发开关K1再次闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1驱动工位转换伺服电机M1转动使工位回转架3沿环形导轨2行走至上下料工位；⑸PLC控制器使相应夹爪控制继电器的线圈失电，该夹爪控制继电器的触头断开使相应的夹爪电磁阀的线圈失电，该夹爪电磁阀关闭使夹爪7释放，刷体落料；⑹三维机械手完成新刷体的上料；⑺PLC控制器使相应夹爪控制继电器的线圈得电，该夹爪控制继电器的触头闭合使相应的夹爪电磁阀的线圈得电，该夹爪电磁阀打开，使相应的夹爪气缸8驱动夹爪7闭合，将新刷体夹持；⑻回转信号触发开关K1再次闭合向工位转换伺服驱动器SDC1的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器SDC1驱动工位转换伺服电机M1转动，使工位回转架3沿环形导轨2行走至钻孔工位进行钻孔。
刷体在植毛工位完成所有孔眼的植毛后，才能进行工位转换，工位转换前仍然需要得到回转信号触发开关K1的触发信号，通过PLC控制器控制夹爪控制继电器，再通过夹爪控制继电器控制夹爪电磁阀，通过夹爪电磁阀控制夹爪气缸8，通过夹爪气缸8控制夹爪7的夹紧，夹爪电磁阀切断夹爪气缸8的气源，则夹爪7在复位弹簧作用下张开。上料完成后，刷体被转换至钻孔工位，在钻孔工位，刷体的动作顺序与刷毛工位相同，钻头的进给动作也与植毛嘴的进给动作相同。
上下料工位与钻孔工位之间的相位角相差180°，钻孔工位与植毛工位之间的相位角相差90°，植毛工位与上下料工位之间的相位角相差90°，各工位回转架3进行工位转换时，同时到达下一个工位。钻孔工位和植毛工位的动作可以完全同步，耗费时间相同；上下料工位向钻孔工位转换需要行走的距离是其它两工位转换行走距离的两倍，但是上下料工位的动作较少，耗费时间短，可以提前行走，保证同时到达，这样三个工位既保证不相互干涉，又避免等待，提高了生产效率。
以上仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。
Claims (6)
1.一种多工位回转植毛的控制方法，多工位回转植毛机的工作台中心筒外周安装有环形导轨，环形导轨的圆周上设有上下料工位、钻孔工位和植毛工位，每个工位分别安装有工位回转架，各工位回转架下方分别安装有可旋转的工作台支架板，各工作台支架板上分别安装有可升降的刷体工作台，所述刷体工作台上分别安装有可摇摆的刷体安装板，各刷体安装板的上下两侧分别设有夹爪，其特征在于：
各工位回转架分别由工位转换伺服电机驱动，各工位转换伺服电机分别受控于工位转换伺服驱动器；所述工作台支架板分别由旋转伺服电机驱动，各旋转伺服电机分别受控于旋转伺服驱动器；所述刷体工作台分别由升降伺服电机驱动，各升降伺服电机分别受控于升降伺服驱动器；各夹爪分别由夹爪气缸驱动，各夹爪气缸分别受控于夹爪电磁阀；各刷体安装板分别由摇摆伺服电机驱动，各摇摆伺服电机分别受控于摇摆伺服驱动器；各工位转换伺服驱动器、旋转伺服驱动器、升降伺服驱动器、夹爪电磁阀和摇摆伺服驱动器均受控于PLC控制器，所述PLC控制器通过数据总线与人机界面相连；
所述PLC控制器采用LTi SoCM-3.0006.1110控制器，PLC控制器的O1端口连接有夹爪控制继电器(J1)的线圈，夹爪控制继电器一(J1)的触头串联在夹爪电磁阀一(S1)的线圈回路中；PLC控制器的O5端口连接有夹爪控制继电器二(J2)的线圈，夹爪控制继电器二(J2)的触头串联在夹爪电磁阀二(S2)的线圈回路中；PLC控制器的O9端口连接有夹爪控制继电器三(J3)的线圈，夹爪控制继电器三(J3)的触头串联在夹爪电磁阀三(S3)的线圈回路中；
所实现植毛过程依次包括如下步骤：⑴夹爪闭合行程开关(K0)处于闭合状态向工位转换伺服驱动器(SDC1)的DI1输入端发出使能信号；被夹爪夹持固定在刷体安装板上的刷体在钻孔工位完成钻孔后，回转信号触发开关(K1)闭合向工位转换伺服驱动器(SDC1)的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器(SDC1)驱动工位转换伺服电机(M1)转动使工位回转架沿环形导轨行走至植毛工位；⑵旋转信号触发开关(K2)闭合向旋转伺服驱动器(SDC2)发出旋转启动信号，旋转伺服驱动器(SDC2)驱动旋转伺服电机(M2)逐步转动使工作台支架板绕铰接轴的轴线逐步对称偏转一定角度；⑶同一排刷孔全部完成植毛后，升降信号触发开关(K3)闭合向升降伺服驱动器(SDC3)发出升降启动信号，升降伺服驱动器(SDC3)控制升降伺服电机(M3)驱动刷体工作台上升或下降一段高度，使刷体上另一排的刷孔来到植毛的高度，然后回到步骤⑵，直至全部完成刷体上各排刷孔的植毛；⑷刷体完成植毛后，回转信号触发开关(K1)再次闭合向工位转换伺服驱动器(SDC1)的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器(SDC1)驱动工位转换伺服电机(M1)转动使工位回转架沿环形导轨行走至上下料工位；⑸PLC控制器使相应夹爪控制继电器的线圈失电，该夹爪控制继电器的触头断开使相应的夹爪电磁阀的线圈失电，该夹爪电磁阀关闭使夹爪释放，刷体落料；⑹三维机械手完成新刷体的上料；⑺PLC控制器使相应夹爪控制继电器的线圈得电，该夹爪控制继电器的触头闭合使相应的夹爪电磁阀的线圈得电，该夹爪电磁阀打开，使相应的夹爪气缸驱动夹爪闭合，将新刷体夹持；⑻回转信号触发开关(K1)再次闭合向工位转换伺服驱动器(SDC1)的DI2输入端发出回转启动信号，工位转换伺服驱动器(SDC1)驱动工位转换伺服电机(M1)转动，使工位回转架沿环形导轨行走至钻孔工位进行钻孔；
步骤⑶中靠近刷体上边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关(K4)闭合向摇摆伺服驱动器(SDC4)发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器(SDC4)驱动摇摆伺服电机(M4)使刷体安装板向下摆动一定角度；靠近刷体下边缘的刷孔到达植毛的高度后，摇摆信号触发开关(K4)闭合向摇摆伺服驱动器(SDC4)发出摇摆启动信号，摇摆伺服驱动器(SDC4)驱动摇摆伺服电机(M4)使刷体安装板向上摆动一定角度。
2.根据权利要求1所述的多工位回转植毛的控制方法，其特征在于，所述上下料工位与钻孔工位之间的相位角相差180°，钻孔工位与植毛工位之间的相位角相差90°，植毛工位与上下料工位之间的相位角相差90°，各工位回转架进行工位转换时，同时到达下一个工位。
3.根据权利要求1所述的多工位回转植毛的控制方法，其特征在于：所述工位转换伺服驱动器(SDC1)采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，工位转换伺服驱动器(SDC1)的+UG端口与DC540V+相连，工位转换伺服驱动器(SDC1)的-UG端口与DC540V-相连；工位转换伺服驱动器(SDC1)的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；工位转换伺服驱动器(SDC1)的动力输出端与工位转换伺服电机(M1)的动力线相连，工位转换伺服电机(M1)尾端编码器的信号线与工位转换伺服驱动器(SDC1)的X7端口相连；工位转换伺服驱动器(SDC1)的DI1输入端与夹爪闭合行程开关(K0)的信号线相连，工位转换伺服驱动器(SDC1)的DI2输入端与回转信号触发开关(K1)的信号线相连，夹爪闭合行程开关(K0)与回转信号触发开关(K1)的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。
4.根据权利要求3所述的多工位回转植毛的控制方法，其特征在于：所述旋转伺服驱动器(SDC2)采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，旋转伺服驱动器(SDC2)的+UG端口与DC540V+相连，旋转伺服驱动器(SDC2)的-UG端口与DC540V-相连；旋转伺服驱动器(SDC2)的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；旋转伺服驱动器(SDC2)的动力输出端与旋转伺服电机(M2)的动力线相连，旋转伺服电机(M2)尾端编码器的信号线与旋转伺服驱动器(SDC2)的X7端口相连；旋转伺服驱动器(SDC2)的DI2输入端与旋转信号触发开关(K2)的信号线相连，旋转信号触发开关(K2)的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。
5.根据权利要求4所述的多工位回转植毛的控制方法，其特征在于：所述升降伺服驱动器(SDC3)采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，升降伺服驱动器(SDC3)的+UG端口与DC540V+相连，升降伺服驱动器(SDC3)的-UG端口与DC540V-相连；升降伺服驱动器(SDC3)的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；升降伺服驱动器(SDC3)的动力输出端与升降伺服电机(M3)的动力线相连，升降伺服电机(M3)尾端编码器的信号线与升降伺服驱动器(SDC3)的X7端口相连；升降伺服驱动器(SDC3)的DI2输入端与升降信号触发开关(K3)的信号线相连，升降信号触发开关(K3)的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。
6.根据权利要求5所述的多工位回转植毛的控制方法，其特征在于：所述摇摆伺服驱动器(SDC4)采用LTi SoCM-3.0006.1110伺服驱动器，摇摆伺服驱动器(SDC4)的+UG端口与DC540V+相连，摇摆伺服驱动器(SDC4)的-UG端口与DC540V-相连；摇摆伺服驱动器(SDC4)的X5.1信号端口通过信号线与所述PLC控制器相连；摇摆伺服驱动器(SDC4)的动力输出端与摇摆伺服电机(M4)的动力线相连，摇摆伺服电机(M4)尾端编码器的信号线与摇摆伺服驱动器(SDC4)的X7端口相连；摇摆伺服驱动器(SDC4)的DI2输入端与摇摆信号触发开关(K4)的信号线相连，摇摆信号触发开关(K4)的电源线两端分别与DC24V+及DC24V-相连。
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