CN112573197A - 一种基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，包括工控机、驱控一体化控制器、执行电机、执行气动元器件、行走机架(X、Y、Z、A、B轴)、轨道、真空吸盘架和吸盘；工控机为人机界面，用于导入排版图纸数据，存储排版生产数据，并与驱控一体化控制器通信和数据交换；驱控一体化控制器用于控制和驱动执行电机和执行气动元器件，并采集各种输入信号；执行电机安装于行走机架上，用于带动机架行走；执行气动元器件安装于吸盘架上，用于吸取或排放石板；行走机架行走于轨道上；真空吸盘架由行走机架上的Z、A、B轴带动，可以移动和转动至指定位置和方向。本发明方便快捷，提升了工作效率，方便设备开发和调试，成本低，故障率低。
Description
技术领域
本发明涉及驱控一体化技术领域，具体涉及一种基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统。
背景技术
石材作为一种高档建筑装饰材料广泛应用于室内外装饰设计、幕墙装饰和公共设施建设。为了在工程施工中避免对石材进行二次加工产生的灰尘造成环境污染，因此在石材工艺流程中排版必不可少，并且对石材排版的技术和效率也提出了很高的要求，目前多数石材搬运排版设备控制系统都是使用传统的PLC或工控机+运动控制器+伺服驱动器+电机控制+输入输出电路方案。这种传统设备控制方案配线多、分立元器件多，集成度低，调试困难，开发困难，故障易发，硬件投资大，不利于在石材加工行业应用推广。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，采用工控机+驱控一体化控制器+电机方案，实现石材排版全自动化作业。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，包括：
工控机，为人机界面，用于导入排版图纸数据，存储排版生产数据，并与驱控一体化控制器通信和数据交换；
驱控一体化控制器，分别与执行电机、执行气动元器件电连接，用于控制和驱动执行电机和执行气动元器件，并采集各种输入信号；
执行电机，安装于行走机架上，用于带动行走机架行走；其包括X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、A轴电机和B轴电机；
行走机架，行走于轨道上；其包括地面行走前后移动的左右两端的X轴机架、左右移动的Y轴机架、上下移动的Z轴机架、绕Z轴转动的A轴机架和翻转的B轴机架，其中X轴电机安装在X轴机架上，Y轴电机安装在Y轴机架上，Z轴电机安装在Z轴机架上，A轴电机安装在A轴机架上，B轴电机安装在B轴机架上；
轨道，包括左右两端的X轴轨道、Y轴轨道、Z轴轨道、A轴轨道和B轴轨道；X轴轨道通过两端的底梁与Y轴轨道滑动连接，Y轴轨道与Z轴轨道滑动连接；其中X轴机架行走于X轴轨道上，Y轴机架行走于Y轴轨道上，Z轴机架行走于Z轴轨道上，A轴机架行走于A轴轨道上，B轴机架行走于B轴轨道上；
真空吸盘架，由行走机架中的Z轴机架、A轴机架、B轴机架带动，可移动和转动至指定位置和方向；
执行气动元器件，安装于真空吸盘架上，用于吸取或排放石板；
吸盘，安装于真空吸盘架上，用于提取石板、旋转石板、移动石板和放置石板。
进一步地，所述工控机还包括触摸显示器，用于显示操作界面。
进一步地，所述基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统还包括箱体，所述工控机和驱控一体化控制器设置于箱体内；箱体、工控机和驱控一体化控制器组成控制台机柜，安装于Y轴轨道下的左端的底梁处。
进一步地，左右两端的X轴机架分别安装有两个驱动轮，分别立于地面左右两端的X轴轨道上作同步移动。
进一步地，所述行走机架还安装有减速机。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明采用工控机+驱控一体化控制器+电机方案，实现石材排版全自动化作业。这种控制器把运动控制、驱动控制、输入输出电路控制及安全控制功能高度集成为一体，配线少，分立元器件少，调试容易，故障率低，成本投入低，非常有利于在石材加工行业应用推广。
本发明采用的驱控一体化控制器为单一模块，高集成度，可以直接连接驱动电机和输入输出元器件，分立元器件少，方便设备开发和调试，成本低，故障率低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统的结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
附图标记说明：
11、工控机；12、驱控一体化控制器；21、X轴电机；22、Y轴电机；23、Z轴电机；24、A轴电机；25、B轴电机；31、X轴机架；32、Y轴机架；33、Z轴机架；41、X轴轨道；42、Y轴轨道；43、Z轴轨道；44、底梁；51、真空吸盘架；52、吸盘。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明提供一种基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，包括工控机11、驱控一体化控制器12、执行电机、执行气动元器件、行走机架(X、Y、Z、A、B轴)、轨道、真空吸盘架51和吸盘52。
所述工控机11为人机界面，用于导入排版图纸数据，存储排版生产数据，并与驱控一体化控制器12通信和数据交换。
所述驱控一体化控制器12分别与执行电机、执行气动元器件电连接，用于控制和驱动执行电机和执行气动元器件，并采集各种输入信号。
所述执行电机安装于行走机架上，用于带动行走机架行走；其包括X轴电机21、Y轴电机22、Z轴电机23、A轴电机24和B轴电机25。
所述行走机架行走于轨道上；其包括地面行走前后移动的左右两端的X轴机架31、左右移动的Y轴机架32、上下移动的Z轴机架33、绕Z轴转动的A轴机架和翻转的B轴机架，其中X轴电机21安装在X轴机架31上，Y轴电机22安装在Y轴机架32上，Z轴电机23安装在Z轴机架33上，A轴电机24安装在A轴机架上，B轴电机25安装在B轴机架上。
所述轨道包括左右两端的X轴轨道41、Y轴轨道42、Z轴轨道43、A轴轨道和B轴轨道；X轴轨道41通过两端的底梁44与Y轴轨道42滑动连接，Y轴轨道42与Z轴轨道43滑动连接；其中X轴机架31行走于X轴轨道41上，Y轴机架32行走于Y轴轨道42上，Z轴机架33行走于Z轴轨道43上，A轴机架行走于A轴轨道上，B轴机架行走于B轴轨道上。
所述真空吸盘架51由行走机架中的Z轴机架33、A轴机架、B轴机架带动，可移动和转动至指定位置和方向。
所述执行气动元器件安装于真空吸盘架51上，用于吸取或排放石板。
所述吸盘52安装于真空吸盘架51上，用于提取石板、旋转石板、移动石板和放置石板。
本实施例中，所述工控机11还包括触摸显示器，用于显示操作界面。所述基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统还包括箱体，所述工控机11和驱控一体化控制器12设置于箱体内；箱体、工控机11和驱控一体化控制器12组成控制台机柜，安装于Y轴轨道42下的左端的底梁44处。左右两端的X轴机架31分别安装有两个驱动轮，分别立于地面左右两端的X轴轨道41上作同步移动。所述行走机架还安装有减速机。
本发明的工作原理：将排板CAD图纸导入到控制台机柜的工控机11电脑系统中，使用排版搬运软件分析排板图纸，匹配是否适合排版区域，然后识别图纸上石材编号。在触摸显示器上直接点击自动排版、搬运、旋转、调换等操作指令。驱控一体化控制器12响应操作指令，进行相应程序计算，自动输出各轴的最优移动、旋转动作数据，利用信号来控制各轴的运动。通过X、Y、Z轴轨道移动到置物架前，真空吸盘架51上A、B轴旋转与板材一样的角度，自动扫描材材上的条形码，录入板材的信息，再接近并贴附板材，感应器输出信号，使空压机工作产生负压，吸盘52吸附板材。控制系统计算各轴需要移动的距离，最后真空吸盘架51移动到所需位置下降，释放负压，石板脱离吸盘52，完成石材搬运排版操作。如此，仅需通过控制台机柜人机界面即可完成对石材的搬运排版，方便快捷，实现了装置的自动化工作，提升了工作效率，也降低了人工成本。
本发明在上述部件工作下可以实现石材排版过程中的提取石板、旋转石板、移动石板和放置石板的作业工作。
本发明采用工控机+驱控一体化控制器+电机方案，把运动控制、驱动控制、输入输出I0控制及安全控制功能高度集成为一体，可以实现装置全自动化工作。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，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 (5)
1.一种基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，其特征在于，包括：
工控机，为人机界面，用于导入排版图纸数据，存储排版生产数据，并与驱控一体化控制器通信和数据交换；
驱控一体化控制器，分别与执行电机、执行气动元器件电连接，用于控制和驱动执行电机和执行气动元器件，并采集各种输入信号；
执行电机，安装于行走机架上，用于带动行走机架行走；其包括X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、A轴电机和B轴电机；
行走机架，行走于轨道上；其包括地面行走前后移动的左右两端的X轴机架、左右移动的Y轴机架、上下移动的Z轴机架、绕Z轴转动的A轴机架和翻转的B轴机架，其中X轴电机安装在X轴机架上，Y轴电机安装在Y轴机架上，Z轴电机安装在Z轴机架上，A轴电机安装在A轴机架上，B轴电机安装在B轴机架上；
轨道，包括左右两端的X轴轨道、Y轴轨道、Z轴轨道、A轴轨道和B轴轨道；X轴轨道通过两端的底梁与Y轴轨道滑动连接，Y轴轨道与Z轴轨道滑动连接；其中X轴机架行走于X轴轨道上，Y轴机架行走于Y轴轨道上，Z轴机架行走于Z轴轨道上，A轴机架行走于A轴轨道上，B轴机架行走于B轴轨道上；
真空吸盘架，由行走机架中的Z轴机架、A轴机架、B轴机架带动，可移动和转动至指定位置和方向；
执行气动元器件，安装于真空吸盘架上，用于吸取或排放石板；
吸盘，安装于真空吸盘架上，用于提取石板、旋转石板、移动石板和放置石板。
2.根据权利要求1所述的基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，其特征在于，所述工控机还包括触摸显示器，用于显示操作界面。
3.根据权利要求1所述的基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，其特征在于，所述基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统还包括箱体，所述工控机和驱控一体化控制器设置于箱体内；箱体、工控机和驱控一体化控制器组成控制台机柜，安装于Y轴轨道下的左端的底梁处。
4.根据权利要求1所述的基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，其特征在于，左右两端的X轴机架分别安装有两个驱动轮，分别立于地面左右两端的X轴轨道上作同步移动。
5.根据权利要求1所述的基于驱控一体化石材搬运排版设备控制系统，其特征在于，所述行走机架还安装有减速机。
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