CN111070426A - 一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化打孔控制系统技术领域，具体提供一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，包括：放置机构，用于放置并稳固玻璃锅盖；打孔装置，用于对玻璃锅盖打孔；气缸，用于驱动打孔装置朝玻璃锅盖的方向移动；行程检测电路，行程检测电路包括两块检测块，其中一块检测块固定在打孔装置朝向放置机构的一侧，另一块检测块与放置机构位于打孔装置的同侧，两块检测块接触时行程检测电路导通；控制器，控制器分别与打孔装置和气缸信号连接，控制器与行程检测电路电连接；行程检测电路导通后给控制器发送导通信号，控制器接收到行程检测电路的导通信号后给气缸发送停止驱动信号。本申请能够长期稳定的对玻璃锅盖进行打孔。

Description

一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统

技术领域

本发明属于自动化打孔控制系统技术领域，尤其涉及一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统。

背景技术

玻璃锅盖在加工时，为了后续安装把手，会在玻璃锅盖上进行钻孔。为了提高钻孔的效率，在对玻璃锅盖进行钻孔时，通常会用自动化系统来控制装置进行打孔操作。将玻璃锅盖放在放置装置的打孔位置上后，通过控制器控制气缸来驱动钻刀移动，进而实现对玻璃锅盖的打孔。

但在具体的操作过程中，由于玻璃的易碎性以及钻刀的磨损，难以持续稳定的对玻璃锅盖进行钻孔。具体的，若使用伺服电机来驱动打孔装置移动，钻刀使用一段时间后会产生磨损，这样，伺服电机在功率不变的情况下，随着钻刀的磨损，会出现钻不穿之前能钻穿的玻璃锅盖的情况，此时，就需要对玻璃锅盖进行二次钻孔操作，整体效率低下。

若使用气缸来驱动打孔装置移动，气缸的行程又难以进行精准的控制，由于玻璃锅盖在钻孔时会产生玻璃碎屑，现场的环境较为恶劣，用常规的传感器(如红外传感器)来检测，很容易出现传感器失灵的情况。而传感器一旦出现失灵的状况，气缸会过度伸展，过度伸展的部分对钻孔而言毫无作用，导致钻孔的整体效率低下。

因此，目前需要一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，能够长期稳定的对玻璃锅盖进行打孔。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，能够长期稳定的对玻璃锅盖进行打孔。

本发明提供的基础方案为：

一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，包括：

放置机构，用于放置并稳固玻璃锅盖；

打孔装置，用于对玻璃锅盖打孔；

气缸，用于驱动打孔装置朝玻璃锅盖的方向移动，气缸的活塞杆的自由端与打孔装置固定连接；

行程检测电路，用于检测打孔装置是否完成钻孔的行程，行程检测电路包括两块检测块，分别为正极检测块和负极检测块，其中一块检测块固定在打孔装置朝向放置机构的一侧，另一块检测块与放置机构位于打孔装置的同侧，两块检测块相对设置，当两块检测块接触时，行程检测电路导通；

控制器，控制器分别与打孔装置和气缸信号连接，控制器与行程检测电路电连接，控制器用于控制气缸伸缩以及打孔装置工作；

其中，行程检测电路导通后给控制器发送导通信号，控制器接收到行程检测电路的导通信号后，给气缸发送停止驱动信号。

基础方案工作原理及有益效果：

将玻璃锅盖放入打孔位置后，(通过人工或数控的方式让)控制器给气缸发送驱动信号，并通过控制器控制打孔装置工作；气缸接收到驱动信号后伸展，驱动打孔装置朝玻璃锅盖方向移动，开始为玻璃锅盖进行打孔。

气缸驱动打孔装置移动足够的距离后，两块检测块接触，进而使行程检测电路导通，行程检测电路给控制器发送导通信号；控制器接收到导通信号后，给气缸发送停止驱动信号，气缸停止伸展，完成玻璃锅盖的打孔操作。

与现有技术相比，本申请中通过行程检测电路来检测气缸的驱动行程，可以保证打孔装置前进足够的距离(完成玻璃锅盖的打孔)后停止打孔操作，保障打孔的效率。

同时，由于本申请以行程检测电路反馈的导通信号作为打孔完成的电信号，而检测电路的导通条件为两块检测块相接触，两块检测块接触时打孔装置的行程是相对固定的。即使系统经过较长时间的使用，钻刀产生了磨损，同样能够精确的保证打孔装置的行程。

除此，和常规的传感器相比，本系统中的行程检测电路对环境的适应能力很强，即使玻璃钻孔时会产生玻璃碎屑，只要两块检测块接触，便能产生导通信号。不易出现失灵的情况，进而保证打孔装置能够拥有稳定的打孔行程，实现稳定的打孔。

本申请能够长期稳定的对玻璃锅盖进行打孔。

进一步，还包括位置检测器，用于检测玻璃锅盖是否到达打孔位置；位置检测器检测到玻璃锅盖到达打孔位置后，给控制器发送就位信号，控制器接收到位置检测器的就位信号后，给气缸发送驱动信号。

这样，与人工操作控制器来驱动气缸相比，更加智能化，操作起来更加省心省力。

进一步，控制器接收到位置检测器的就位信号后，给打孔装置发送打孔信号；控制器接收到行程检测电路的导通信号后，给打孔装置发送停止打孔信号。

这样的设置，控制器会自动对打孔装置进行开启及关闭，与人工控制相比更加智能；并且，只在需要对玻璃锅盖钻孔时才启动打孔装置，与长时间持续启动打孔装置相比，可以节约电能。

进一步，控制器给气缸发送停止驱动信号T秒后，给气缸发送复位信号，气缸接收到复位信号后进行收缩复位。

这样的设置，在完成玻璃锅盖的打孔后，控制器会控制气缸及打孔装置自动复位，更加智能。T的具体数值，本领域技术人员可依据气缸及打孔装置的型号具体设置。

进一步，还包括导轨，打孔装置与导轨滑动连接。

这样的设置，有了导轨的支撑，气缸在驱动打孔装置移动时，只需推动打孔装置在导轨上滑动即可。

进一步，打孔装置包括钻刀、电机和传动机构，电机通过传动机构驱动钻刀转动；导轨上滑动连接有安装架，安装架包括位于导轨上方的上部和位于导轨下方的下部，电机固定在安装架的下部，钻刀固定在安装架的上部。

这样的安装方式，与将电机安装在钻刀后方相比，打孔装置的整体长度更短，可使系统的整体结构更为紧凑。

进一步，气缸上设有单向进气阀与两个单向出气阀，单向出气阀外均固设有导管，导管与气缸通过单向出气阀连通，导管的另一端分别固定在打孔装置及放置机构上，导管的出气口分别朝向两块检测块。

打孔完成后，气缸会进行复位，气缸复位的过程中其内部的气体会从单向出气阀中喷出，经过两根导管的传输后，气缸内的气体会喷在两块检测块上，为检测块进行除尘，将玻璃碎屑进行清理，从而使行程检测电路能够保持足够的灵敏度。

进一步，位置检测器为压力传感器。

由于玻璃锅盖都有一定的重量，用压力传感器作为位置检测器，可以利用玻璃锅盖的重量对玻璃锅盖进行位置检测。

进一步，两块检测块的材质均为不锈钢。

由于玻璃钻孔时，现场的环境较为恶劣，与铜片等导电材料相比，用不锈钢制作的检测块对环境适应能力更强，在较为恶劣的条件下，两块检测块接触时行程检测电路仍然能够稳定的导通。

进一步，压力传感器为SALENS品牌的MP901型号。

性能稳定、环境适应能力强且价格合理。

附图说明

图1为本发明一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统实施例一的逻辑框图；

图2为本发明一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统实施例一的结构示意图；

图3为本发明一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统实施例三的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：导轨1、放置机构2、气缸3、电机4、钻刀5、正极检测块6、负极检测块7、安装架8、第二安装架9、安装杆10、第一弹簧11、第二弹簧12、固定部13、滑动部14、第二固定槽15。

实施例一

如图1、图2所示：一种气缸3驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，包括放置机构2、位置检测器、打孔装置、气缸3、行程检测电路、控制器和导轨1。

放置机构2用螺栓固定在导轨1的左侧上方，放置机构2用于放置并稳固玻璃锅盖。位置检测器用于检测玻璃锅盖是否到达打孔位置，本实施例中，位置检测器为压力传感器，型号为SALENS品牌的MP901，位置检测器用螺栓固定在放气机构的内部底面。由于玻璃锅盖都有一定的重量，用压力传感器作为位置检测器，可以利用玻璃锅盖的重量对玻璃锅盖进行位置检测。

打孔装置用于对玻璃锅盖打孔。具体的，打孔装置包括钻刀5、电机4和传动机构，传动机构包括皮带轮和皮带，钻刀5和电机4输出轴上均设有皮带轮，两个皮带轮之间通过皮带传动连接，电机4通过传动机构驱动钻刀5转动，电机4通过传动机构驱动钻刀5转动。导轨1上滑动连接有安装架8，安装架8由多根横杆和竖杆焊接而成，安装架8通过滑轮与导轨1滑动连接，安装架8包括位于导轨1上方的上部和位于导轨1下方的下部。电机4用螺栓在安装架8的下部，钻刀5用螺栓固定在安装架8的上部。与将电机4安装在钻刀5后方相比，这样的安装方式，打孔装置的整体长度更短，可使系统的整体结构更为紧凑。

行程检测电路用于检测打孔装置是否完成钻孔的行程，行程检测电路包括两块检测块，分别为正极检测块6和负极检测块7。本实施例中，正极检测块6用螺栓固定在安装杆10上，安装杆10用螺栓固定在导轨1的左侧下方；负极检测块7用螺栓固定在电机4外壳的左侧，且两块检测块相对设置。当两块检测块接触时，行程检测电路导通。本实施例中，两块检测块的材质均为不锈钢，由于玻璃钻孔时现场的环境较为恶劣，与铜片等导电材料相比，用不锈钢制作的检测块对环境适应能力更强，在较为恶劣的条件下，两块检测块接触时行程检测电路仍然能够稳定的导通。

气缸3用螺栓固定在第二安装架9上，第二安装架9由多根横杆和竖杆焊接而成，第二安装架9用螺栓固定在导轨1上。气缸3带有活塞杆，活塞杆的自由端与电机4的右侧粘接。

控制器分别与位置检测器、打孔装置和气缸3信号连接(控制器与控制气缸3开闭的电磁阀电连接)，控制器还与行程检测电路电连接，控制器用于控制气缸3伸缩以及打孔装置工作。本实施例中，控制器使用常用的工业数控PLC控制器即可。

当位置检测器检测到玻璃锅盖到达打孔位置后，给控制器发送就位信号；控制器接收到位置检测器的就位信号后，给气缸3发送驱动信号，并给打孔装置发送打孔信号；气缸3接收到驱动信号后向外伸展活塞杆，打孔装置接收到打孔信号后电机4开始工作。

当行程检测电路导通后，给控制器发送导通信号；控制器接收到导通信号后，给气缸3发送停止驱动信号，并给打孔装置发送停止打孔信号；气缸3接收到停止驱动信号后停止伸展，打孔装置接收到停止打孔信号后电机4停止工作。

控制器给气缸3发送停止驱动信号T秒后，给气缸3发送复位信号，气缸3接收到复位信号后进行收缩复位。本实施例中，T的数值为0.5。

具体实施过程如下：

将玻璃锅盖放入打孔位置，位置检测器检测到玻璃锅盖后，给控制器发送就位信号，控制器接收到就位信号后，给气缸3发送驱动信号，并给打孔装置发送打孔信号(即控制电机4转动)；气缸3接收到驱动信号后伸展，驱动打孔装置朝玻璃锅盖方向移动，开始为玻璃锅盖进行打孔；电机4接收到打孔信号后开始工作。

气缸3驱动打孔装置移动足够的距离后，两块检测块接触，进而使行程检测电路导通并给控制器发送导通信号；控制器接收到导通信号后，给气缸3发送停止驱动信号，并给打孔装置发送停止打孔信号(即控制电机4停止工作)；气缸3接收到停止驱动信号后停止伸展，打孔装置接收到停止打孔信号后电机4停止工作，完成玻璃锅盖的打孔操作。

控制器给气缸3发送停止驱动信号T秒后，给气缸3发送复位信号，气缸3接收到复位信号后进行收缩复位。这样，在完成玻璃锅盖的打孔后，控制器会控制气缸3及打孔装置自动复位，更加智能。T的具体数值，本领域技术人员可依据气缸3及打孔装置的型号具体设置。

与现有技术相比，本申请中通过行程检测电路来检测气缸3的驱动行程，可以保证打孔装置前进足够的距离(完成玻璃锅盖的打孔)后停止打孔操作，保障打孔的整体效率。

同时，由于本申请以行程检测电路反馈的导通信号作为打孔完成的电信号，而检测电路的导通条件为两块检测块相接触，两块检测块接触时打孔装置的行程是相对固定的。即使系统经过较长时间的使用，钻刀5产生了磨损，同样能够精确的保证打孔装置的行程。

除此，和常规的传感器相比，本系统中的行程检测电路对环境的适应能力很强，即使玻璃钻孔时会产生玻璃碎屑，只要两块检测块接触，便能产生导通信号。不易出现失灵的情况，进而保证打孔装置能够拥有稳定的打孔行程，实现稳定的打孔。

由于两块检测块接触后，会给打孔装置一个前进的阻力，进而给气缸3阻力阻止气缸3继续伸展。这样，通过机械限位加行程检测电路反馈的方式对打孔装置的位移进行限定，本申请能够长期稳定的对玻璃锅盖进行打孔。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施例中，气缸3的底部有单向进气阀与和单向出气阀，单向出气阀有两个，两个单向出气阀外均粘接有导管，导管分别与气缸3通过单向出气阀连通，导管的另一端分别粘接在打孔装置及放置机构2上，导管的出气口分别朝向两块检测块。

打孔完成后，气缸3会进行复位，气缸3复位的过程中其内部的气体会从单向出气阀中喷出，经过两根导管的传输后，气缸3内的气体会喷在两块检测块上，为检测块进行除尘，将玻璃碎屑进行清理，从而使行程检测电路能够保持足够的灵敏度。

实施例三

如图3所示，与实施例一不同的是，本实施例中，正极检测块6与负极检测块7的相对端均为从左到右向上倾斜的斜面，正极检测块6的高度低于负极检测块7。

安装杆10的右侧焊接有固定槽，固定槽朝右开口，固定槽包括固定部13和滑动；固定部13为不锈钢材料且与电源电连接，固定部13为向右开口的圆筒状，且开口处周向向外延伸，延伸部分的竖截面为环状；滑动部14为塑胶材质，滑动部14为中空的圆柱体，滑动部14的内径大于固定部13的内径，且滑动部14的左端与固定部13的开口延伸处固定。

正极检测块6与滑动部14滑动连接，正极检测块6的左端焊接有第一弹簧11，第一弹簧11为金属弹簧，第一弹簧11的左端焊接在固定部13的内底面上。

电机4的左侧焊接有向左开口的第二固定槽15，负极检测块7位于第二固定槽15内且负极检测块7的右端与第二固定槽15的内壁保持接触，负极检测块7的底部有第二弹簧12，第二弹簧12的两端分别与负极检测块7及第二固定槽15焊接。

第一弹簧11、第二弹簧12及负极检测块7之间满足K1*L1＞(K2*L2+G2)cotα。其中，K1为第一弹簧11的弹性系数，L1为第一弹簧11的最大形变量，K2为第二弹簧12的弹性系数，L2为第二弹簧12的最大形变量，G2为负极检测块7的重力，α为负极检测块7竖截面的左下角夹角的度数。

换个说法，当第二弹簧12达到最大形变量时，第一弹簧11仍能继续收缩。这样，能够保证气缸3伸缩时钻刀5持续移动，保障整体效率。

当正极检测块6与负极检测块7接触后，行程检测电路给控制器发送第一就位信号(行程检测电路给控制器发送的电平改变)，控制器接收到第一就位信号后，控制气缸3的伸展速度减缓。

当正极检测块6的左端与固定部13接触后，给控制器发送第二就位信号(行程检测电路给控制器发送的电平再次改变)，控制器接收到第二就位信号后，控制气缸3停止伸展。

具体实施过程：

当正极检测块6与负极检测块7接触后，行程检测电路导通，给控制器发送第一就位信号，此时，控制器控制气缸3的伸展速度减缓。正极检测块6与负极检测块7接触，说明转刀与玻璃锅盖之间的距离已经非常接近了，此时，控制器控制气缸3的伸展速度减缓，在保证转孔的整体效率的同时，可防气缸3伸展过快，导致钻刀5移速过快对玻璃锅盖的冲击过大，造成玻璃锅盖的损坏，对玻璃锅盖起到保护作用，提高玻璃锅盖的成品率。

当正极检测块6的左端与固定部13接触后，钻刀5的位移量已足够将玻璃锅盖钻穿，即玻璃锅盖的转孔已完成。此时，行程检测电路给控制器发送第二就位信号(正极检测块6与固定部13的接触时，行程检测电路的电阻改变，行程检测电路给控制器发送的电平再次改变)，控制器接收到第二就位信号后，控制气缸3停止伸展。进而完成对玻璃的钻孔。

除此，由于两块玻璃的相对端为相互配合的斜面，在两块检测块接触的过程中，两块检测块的相对端会进行摩擦，保持两块检测块相对端的清洁，进而保证两块检测块进而保证检测块能够稳定的发挥作用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于，包括：

放置机构，用于放置并稳固玻璃锅盖；

打孔装置，用于对玻璃锅盖打孔；

气缸，用于驱动打孔装置朝玻璃锅盖的方向移动，气缸的活塞杆的自由端与打孔装置固定连接；

行程检测电路，用于检测打孔装置是否完成钻孔的行程，行程检测电路包括两块检测块，分别为正极检测块和负极检测块，其中一块检测块固定在打孔装置朝向放置机构的一侧，另一块检测块与放置机构位于打孔装置的同侧，两块检测块相对设置，当两块检测块接触时，行程检测电路导通；

控制器，控制器分别与打孔装置和气缸信号连接，控制器与行程检测电路电连接，控制器用于控制气缸伸缩以及打孔装置工作；

其中，行程检测电路导通后给控制器发送导通信号，控制器接收到行程检测电路的导通信号后，给气缸发送停止驱动信号。

2.根据权利要求1所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：还包括位置检测器，用于检测玻璃锅盖是否到达打孔位置；位置检测器检测到玻璃锅盖到达打孔位置后，给控制器发送就位信号，控制器接收到位置检测器的就位信号后，给气缸发送驱动信号。

3.根据权利要求2所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：控制器接收到位置检测器的就位信号后，给打孔装置发送打孔信号；控制器接收到行程检测电路的导通信号后，给打孔装置发送停止打孔信号。

4.根据权利要求2所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：控制器给气缸发送停止驱动信号T秒后，给气缸发送复位信号，气缸接收到复位信号后进行收缩复位。

5.根据权利要求1所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：还包括导轨，打孔装置与导轨滑动连接。

6.根据权利要求5所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：打孔装置包括钻刀、电机和传动机构，电机通过传动机构驱动钻刀转动；导轨上滑动连接有安装架，安装架包括位于导轨上方的上部和位于导轨下方的下部，电机固定在安装架的下部，钻刀固定在安装架的上部。

7.根据权利要求1所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：气缸上设有单向进气阀与两个单向出气阀，单向出气阀外均固设有导管，导管与气缸通过单向出气阀连通，导管的另一端分别固定在打孔装置及放置机构上，导管的出气口分别朝向两块检测块。

8.根据权利要求2所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：位置检测器为压力传感器。

9.根据权利要求1所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：两块检测块的材质均为不锈钢。

10.根据权利要求8所述的气缸驱动的玻璃锅盖打孔控制系统，其特征在于：压力传感器为SALENS品牌的MP901型号。

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