CN110539147A - 压装机及包括其的压装系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压装机及包括其的压装系统。其中，压装机包括控制器和支撑组件，以及与控制器电连接的位移传感器、压力传感器和触摸屏，以及与位移传感器机械连接的压装头，压力传感器设于压装头上；支撑组件包括上支撑板、支撑柱和下支撑板，支撑柱设于上支撑板和下支撑板之间，上支撑板设于压装头的上方且设于位移传感器的下方，上支撑板可滑动地套接在支撑柱上；位移传感器用于在压装过程中生成位移信号，压力传感器用于在压装过程中生成压力信号，控制器用于根据位移信号以及压力信号生成压装过程曲线，触摸屏用于显示压装过程曲线。本发明基于实时显示的压装过程曲线，能够实现对压装过程的精确监控，提高生产制造的质量。

Description

压装机及包括其的压装系统

技术领域

本发明涉及机械控制领域，尤其涉及一种压装机及包括其的压装系统。

背景技术

压装是工业制造的基本工艺之一，包括压入、冲压、装配、铆接、锁合等不同应用场合。例如，汽车发动机、变速箱、传动轴、轴承、电机等的制造都离不开压装。随着对产品或者生产工序质量的高标准需求，汽车、电器电子、医疗器械等制造行业领域对压装工艺也提出了更高的要求。

目前制造行业的压装设备普遍采用液压、气压及气液增压等方式，但上述压装方式的压力与位移都无法得到精确控制，并且自动化程度较低，与外围设备的信号交互、数据通讯比较困难。另外，液压需要液压站提供动力，压装速度慢，能耗较高，且易产生油污污染；气压需要压缩空气提供动力，可产生的压力小。

至于采用伺服电缸的压装设备，其伺服电缸通常采用PLC(可编程逻辑控制器)来进行监测和控制，但难以实现精准控制。尤其是在压装压入的瞬间(μs级别)，受限于PLC的采样频率，能监测到的有效数据点极少，无法真实反映压装过程，实现闭环控制更是难上加难。在无法对过程进行精准监测时，只好在工件完成后另加工序进行检测，不仅降低了生产效率，更无法保证产品质量。

另外，即使采用高频的采样板卡，现有的基于PLC监测控制的伺服压装机若要实现对压装曲线的评估，则需要复杂的、专业的编程与调试，给使用带来极大的不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法精确监控压装过程的缺陷，提供一种压装机及包括其的压装系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种压装机，其特点在于，所述压装机包括控制器和支撑组件，以及与所述控制器电连接的位移传感器、压力传感器和触摸屏，以及与所述位移传感器机械连接的压装头，所述压力传感器设于所述压装头上；

所述支撑组件包括上支撑板、支撑柱和下支撑板，所述支撑柱设于所述上支撑板和所述下支撑板之间，所述上支撑板设于所述压装头的上方且设于所述位移传感器的下方，所述上支撑板可滑动地套接在所述支撑柱上；

所述位移传感器用于在压装过程中生成位移信号，所述压力传感器用于在压装过程中生成压力信号，所述控制器用于根据所述位移信号以及所述压力信号生成压装过程曲线，所述触摸屏用于显示所述压装过程曲线，所述压装过程曲线包括压力-时间曲线、位移-时间曲线、压力-位移曲线中的至少一个。

较佳地，所述压装机还包括伺服电机和伺服电缸，所述伺服电机与所述控制器电连接，所述伺服电缸的一端连接至所述伺服电机并且另一端连接至所述压装头；

所述触摸屏用于接收设置压装过程参数的第一指令，所述压装过程参数包括压装位移和压装速度；

所述控制器用于根据所述压装过程参数设置所述伺服电机，以控制所述压装头进行压装。

较佳地，所述触摸屏还用于接收设置评估过程参数的第二指令，所述评估过程参数包括压力上限、压力下限、压力均值、压力斜率阈值、压力最值、位移上限、位移下限、位移均值、位移斜率阈值、位移最值、拐点值、迟滞参数中的至少一个；

所述控制器用于根据所述评估过程参数评估所述压装过程曲线，并将评估结果显示在所述触摸屏上。

较佳地，所述触摸屏还用于接收选择所述压装过程曲线中的待评估点的第三指令；

所述控制器还用于根据所述评估过程参数评估所述待评估点，并将评估结果显示在所述触摸屏上。

较佳地，所述触摸屏还用于接收设置待评估区域的第四指令，所述待评估区域包括所述待评估点；

所述控制器用于根据所述评估过程参数评估位于所述待评估区域中的所述压装过程曲线来评估所述待评估点。

较佳地，所述压装机还包括安全光幕，所述安全光幕与所述控制器电连接并设于所述支撑组件周围；

所述安全光幕用于设立保护屏障并检测是否有物体进入所述保护屏障，并在检测为是时生成第五指令；

所述控制器用于根据所述第五指令控制所述压装头中止压装。

较佳地，所述压装机还包括框架，所述框架设于所述支撑组件周围；

所述框架上设有信号灯，所述信号灯与所述控制器电连接；

和/或，所述框架上设有防护板。

较佳地，所述压装机还包括电气柜、启动按钮和急停按钮；

所述启动按钮用于控制所述电气柜向所述控制器供电；

所述急停按钮用于控制所述电气柜停止向所述控制器供电。

较佳地，所述压装机还包括脚轮和/或脚杯，所述脚轮和/或所述脚杯分别设于所述压装机的底部；

和/或，所述下支撑板上设有T型槽和标准螺纹孔。。

一种压装系统，其特点在于，所述压装系统包括流水线、机械手、控制系统以及上述任一种压装机；

所述控制系统与所述压装机的所述控制器以及所述机械手电连接；

所述控制系统用于控制所述机械手从所述流水线上抓取待压装的工件至所述压装机中，以及从所述压装机中抓取已压装的工件至所述流水线上。

本发明的积极进步效果在于：本发明基于位移传感器和压力传感器在压装过程中生成的位移信号和压力信号生成了实时显示的压装过程曲线，则可以进一步基于对压装过程曲线的评估，来确定此次压装是否符合工艺需求。从而，本发明能够实现对压装过程的精确监控，进而能够提高生产制造的质量。

附图说明

图1为根据本发明实施例1的压装机的主视图。

图2为根据本发明实施例1的压装机的压装过程曲线的示意图。

图3为根据本发明实施例1的压装机的另一压装过程曲线的示意图。

图4为根据本发明实施例2的压装系统的模块示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种压装机，图1示出了本实施例的主视图。参照图1，本实施例的压装机100包括：触摸屏1、压装头2、控制器(图中未示出)、位移传感器3、压力传感器(图中未示出)、上支撑板4、支撑柱5、下支撑板6。

具体地，控制器分别与位移传感器3、压力传感器以及触摸屏1电连接，位移传感器3与压装头2机械连接，压力传感器设于压装头2上，其中，压力传感器可以根据实际需要设于压装头2的外部或者内部，支撑柱5设于上支撑板4和下支撑板6之间，上支撑板4设于压装头2的上方且设于位移传感器3的下方，上支撑板4可滑动地套接在支撑柱5上。

从而，在压装过程中，上支撑板4随着压装头2沿着支撑柱5向下运动，位移传感器3则实时检测压装头2的运动位移并生成位移信号，压力传感器则实时检测压装头2上的压力并生成压力信号。其中，由上支撑板4、支撑柱5以及下支撑板6构成的支撑组件可以支撑压装头2等部分，此外，支撑柱5的设置还限定了上支撑板4的运动轨迹，进而限定了压装头2的运动轨迹，确保压装过程中压装头2不发生偏移。

在本实施例中，位移传感器3和压力传感器的采集频率可以高达500kHz，从而即使是在压装装入的瞬间，也可以精确检测压装头2的运动位移及其上的压力。控制器根据位移信号以及压力信号生成压装过程曲线，压装过程曲线可以包括但不限于表征压装头2上的压力与时间之间对应关系的压力-时间曲线、表征压装头2的运动位移与时间之间对应关系的位移-时间曲线、表征压装头2上的压力与压装头2的运动位移之间对应关系的压力-位移曲线。触摸屏1用于显示上述压装过程曲线，从而本实施例实现了在压装过程中的对压力以及位移的实时监测，进而可以根据实时监测到的压力和位移控制压装过程。

参照图1，本实施例的压装机100还包括伺服电机7以及伺服电缸8，具体地，伺服电机7与控制器电连接，伺服电缸8的一端连接至伺服电机7并且另一端连接至压装头2。触摸屏1可以接收若干设置压装过程参数的第一指令以创建压装控制程序，压装过程参数可以包括但不限于压装位移和压装速度，其中，包括若干第一指令的压装控制程序根据实际需要，可以实现单步、连续或者循环运行(循环次数可以根据实际需要自定义设置)。控制器根据设置的压装过程参数设置伺服电机7，通过伺服电机7的运转带动伺服电缸8的运转，进而控制压装头2进行压装。

在本实施例中，压装控制程序可以包括若干第一指令，每一第一指令均可以设置独立的压装位移和压装速度，不同第一指令的组合，可以方便地实现压装机100的分段压装。例如，在空行程或回程时，可以设置较快的压装速度(如50mm/s)，以缩短生产节拍，提高生产效率；而在与工件接触后，则可以设置较慢的压装速度(如10mm/s)，以保证压装质量。又例如，通过对压装位移的设置，可以当压装头2的位移到达某一位置时，使得压装头2在保压一定时间后，再返回进行下一次压装。从而，本实施例的压装机，可以根据实际需要，实现基于压装位移、压装速度等的多种不同的控制模式。

在本实施例中，触摸屏1还可以接收设置评估过程参数的第二指令，评估过程参数可以包括但不限于压力上限、压力下限、压力均值、压力斜率阈值、压力最值、位移上限、位移下限、位移均值、位移斜率阈值、位移最值、拐点值、迟滞参数。控制器可以根据设置的评估过程参数评估生成的实时压装过程曲线是否满足预设的评估目标，并将评估结果显示在触摸屏1上，其中，评估结果可以是对压装过程曲线的数据分析结果，也可以是压装过程(也即被压装工件)是否合格的结果。

参照图2，示出了本实施例的压装机的压装过程曲线的示意图，其中，L1为具体位移所对应的压力上限，L2为具体位移所对应的压力下限，由于本实施例的压装过程曲线C1处于L1和L2形成的包络中，从而压装过程曲线C1是满足预设的评估目标的。

在本实施例中，触摸屏1还可以接收选择压装过程曲线中的待评估点的第三指令，控制器可以根据上述评估过程参数评估待评估点，并将评估结果显示在触摸屏1上。此外，触摸屏1还可以接收设置包括待评估点的待评估区域的第四指令，控制器可以根据上述评估过程参数评估位于待评估区域中的压装过程曲线来评估该待评估点。

参照图3，示出了本实施例的压装机的另一压装过程曲线的示意图，在压装过程曲线C2中，压装开始点P1为选择的第一个待评估点，S1为根据待评估点P1设置的待评估区域，控制器可以通过评估压装过程曲线C2位于待评估区域S1中的部分来评估待评估点P1。同样地，控制器可以通过评估压装过程曲线C2位于待评估区域S2中的部分来评估待评估点P2，其中，待评估点P2是压装过程中的点；通过评估压装过程曲线C2位于待评估区域S3中的部分来评估待评估点P3，其中，待评估点P3是压装结束点。

在本实施例中，可以基于设置的评估过程参数来评估实时生成的压装过程曲线(包括待评估点)，一旦监测到压装过程曲线不满足预设的评估目标，可以立即输出压装不合格的结果至触摸屏1。

在本实施例中，压装机100还可以包括存储器(图中未示出)，用于存储生成的压装过程曲线、以及对该压装过程曲线的各评估结果，实现每一被压装工件的压装数据可追溯。其中，经由USB(通用串行总线)接口和TCP/IP通讯，可以导出和上传该存储器中的数据。

参照图1，本实施例的压装机100还包括安全光幕9，安全光幕9与控制器电连接并设于支撑组件周围，具体地，安全光幕9设于支撑组件外围的四个角落。安全光幕9可以设立保护屏障并检测是否有物体进入保护屏障，并在检测为是时生成第五指令，控制器可以根据第五指令控制压装头2中止压装。例如，当将手或者其他物体伸入保护屏障的范围内，压装头2将立刻停止运行，以避免造成伤害，有效保障人身与财产安全。

参照图1，本实施例的压装机100还包括框架10、信号灯11、防护板12、电气柜13、启动按钮14和急停按钮15。其中，框架10设于支撑组件周围，可以采用但不限于铝型材或方钢等材料。信号灯11设于框架10上并与控制器电连接，例如，信号灯11可以是三色灯，当压装机100启动但未运行时，亮黄灯；当压装机100正常运行时，亮绿灯；当监测到压装过程曲线不满足预设的评估目标时，亮红灯。防护板12设于框架10上，可以采用但不限于亚克力板、钢丝网等材料。在本实施例中，压装机100可以包括两个相对急停按钮15对称设置启动按钮14，启动按钮14用于控制电气柜13向控制器供电，急停按钮15用于控制电气柜13停止向控制器供电，电气柜13内可以包括但不限于伺服驱动器、漏电保护器、继电器、接触器、空开、直流电源转换器等设备，既可以方便操作人员的操作，又可以提高操作人员在生产过程中的安全保障。

参照图1，本实施例的压装机100还包括设于其底部的脚轮(图中未示出)和脚杯16，脚轮的设置可以方便地对本实施例柜式的压装机进行转移，脚杯16的设置可以确保本实施例柜式的压装机可以平稳地站立。

应当理解，本实施例的压装机可以只包括脚轮，此时，该脚轮包括卡扣结构以实现压装机的转移和停止转移。应当理解，本实施例的压装机也可以只包括脚杯，此时对压装机的转移较不方便。

在本实施例中，下支撑板6上还设有T型槽和标准螺纹孔，以方便操作人员更换工装17，工装17用于承载工件18。

在本实施例中，位移传感器3包括但不限于编码器、电阻尺、光栅尺、磁栅尺，压力传感器包括但不限于应变片式的拉力、压力及拉压力传感器、压电晶体传感器。

伺服电机7的制造商可以采用但不限于松下、三菱、安川、西门子、力士乐，控制器既可以经由Profinet(新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准)、CC-Link(Control&Communication Link，控制与通信链路系统)等与伺服电机7进行通信，也可以通过向伺服电机7发射脉冲的方式来设置伺服电机7。

伺服电缸8可以采用滚珠丝杠和滚柱丝杠，与伺服电机7可采用直连式或折返式的连接方式。伺服电缸8的安装可以采用前法兰、侧面固定等方式。伺服电缸8可以带有常闭型的限位开关，对伺服电缸8的行程进行硬限位，当伺服电缸8的推杆运行到限位开关的位置时，限位开关输出的信号能够立即让伺服电机7停止运行，以确保设备安全。限位开关以及上述位移上限、位移下限的设置，实现了对压装过程的双重保障，有利于提高压装过程以及压装机的安全性。

在本实施例中，可以基于位移传感器和压力传感器实时生成压装过程曲线，以实时监测压装过程中的位移和压力，进而可以基于监测到的位移和压力精确控制压装过程，还可以基于生成的压装过程曲线评估压装过程，实现了压装过程的自动化以及压装过程历史数据的可追溯，能够高效、高质地完成压装。

实施例2

本实施例提供一种压装系统，图4示出了本实施例的模块示意图。参照图4，本实施例的压装系统包括实施例1中的压装机100、以及流水线200、机械手300和控制系统400。

具体地，控制系统400可以经由I/O(输入/输出)接口以及Profinet接口与压装机100的控制器电连接，控制系统400还与机械手300电连接，控制系统400控制机械手300从流水线200上抓取待压装的工件至压装机100中，以及从压装机100中抓取已压装的工件至流水线200上。

在本实施例中，压装机经由与外围设备的通信，实现了包括工件的输送、压装等生产过程的自动化控制，进一步提高了压装过程的效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种压装机，其特征在于，所述压装机包括控制器和支撑组件，以及与所述控制器电连接的位移传感器、压力传感器和触摸屏，以及与所述位移传感器机械连接的压装头，所述压力传感器设于所述压装头上；

所述支撑组件包括上支撑板、支撑柱和下支撑板，所述支撑柱设于所述上支撑板和所述下支撑板之间，所述上支撑板设于所述压装头的上方且设于所述位移传感器的下方，所述上支撑板可滑动地套接在所述支撑柱上；

所述位移传感器用于在压装过程中生成位移信号，所述压力传感器用于在压装过程中生成压力信号，所述控制器用于根据所述位移信号以及所述压力信号生成压装过程曲线，所述触摸屏用于显示所述压装过程曲线，所述压装过程曲线包括压力-时间曲线、位移-时间曲线、压力-位移曲线中的至少一个。

2.如权利要求1所述的压装机，其特征在于，所述压装机还包括伺服电机和伺服电缸，所述伺服电机与所述控制器电连接，所述伺服电缸的一端连接至所述伺服电机并且另一端连接至所述压装头；

所述触摸屏用于接收设置压装过程参数的第一指令，所述压装过程参数包括压装位移和压装速度；

所述控制器用于根据所述压装过程参数设置所述伺服电机，以控制所述压装头进行压装。

3.如权利要求1所述的压装机，其特征在于，所述触摸屏还用于接收设置评估过程参数的第二指令，所述评估过程参数包括压力上限、压力下限、压力均值、压力斜率阈值、压力最值、位移上限、位移下限、位移均值、位移斜率阈值、位移最值、拐点值、迟滞参数中的至少一个；

所述控制器用于根据所述评估过程参数评估所述压装过程曲线，并将评估结果显示在所述触摸屏上。

4.如权利要求3所述的压装机，其特征在于，所述触摸屏还用于接收选择所述压装过程曲线中的待评估点的第三指令；

所述控制器还用于根据所述评估过程参数评估所述待评估点，并将评估结果显示在所述触摸屏上。

5.如权利要求4所述的压装机，其特征在于，所述触摸屏还用于接收设置待评估区域的第四指令，所述待评估区域包括所述待评估点；

所述控制器用于根据所述评估过程参数评估位于所述待评估区域中的所述压装过程曲线来评估所述待评估点。

6.如权利要求1所述的压装机，其特征在于，所述压装机还包括安全光幕，所述安全光幕与所述控制器电连接并设于所述支撑组件周围；

所述安全光幕用于设立保护屏障并检测是否有物体进入所述保护屏障，并在检测为是时生成第五指令；

所述控制器用于根据所述第五指令控制所述压装头中止压装。

7.如权利要求1所述的压装机，其特征在于，所述压装机还包括框架，所述框架设于所述支撑组件周围；

所述框架上设有信号灯，所述信号灯与所述控制器电连接；

和/或，所述框架上设有防护板。

8.如权利要求1所述的压装机，其特征在于，所述压装机还包括电气柜、启动按钮和急停按钮；

所述启动按钮用于控制所述电气柜向所述控制器供电；

所述急停按钮用于控制所述电气柜停止向所述控制器供电。

9.如权利要求1所述的压装机，其特征在于，所述压装机还包括脚轮和/或脚杯，所述脚轮和/或所述脚杯分别设于所述压装机的底部；

和/或，所述下支撑板上设有T型槽和标准螺纹孔。

10.一种压装系统，其特征在于，所述压装系统包括流水线、机械手、控制系统以及如权利要求1-9中任一项所述的压装机；

所述控制系统与所述压装机的所述控制器以及所述机械手电连接；

所述控制系统用于控制所述机械手从所述流水线上抓取待压装的工件至所述压装机中，以及从所述压装机中抓取已压装的工件至所述流水线上。