CN114620485B - 一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，包括：控制器，控制驱动装置驱动端拾器抓取玻璃；驱动装置，接收控制器的驱动信号驱动端拾器动作；端拾器，抓取玻璃，并将抓取信号反馈给控制器；所述控制器设有驱动模块，中央控制模块，信号接收模块和检测模块，驱动模块用于控制驱动装置动作，信号接收模块用于与外部控制单元和传感器通讯，中央控制模块接收信号接收模块和检测模块处理好的信号。本发明的有益效果是：简化了全自动玻璃切割一体机抓取装置的结构，实现了抓取的伺服控制，降低了抓取整片玻璃时的碎片率，并累计记录抓取整片玻璃时磁流变液的工作状况和各部分受力情况，为磁流变的进一步应用提供了科研数据。

Description

一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统

技术领域

本发明属玻璃切割一体机技术领域中的玻璃整片抓取的技术范畴，尤其涉及应用于大型玻璃的整片玻璃抓取的一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统。

背景技术

玻璃切割一体机是将大型整片玻璃分切成小块玻璃的全自动设备，集成了自动上片，自动定位，自动切割，自动掰片和自动输送，是近期兴起的之中全自动玻璃切割设备，其中自动上片是通过传统的气动吸盘来实现的，气动吸盘安装在摆臂上，通过吸盘来抓取玻璃，玻璃的位置需要预先定好，由于摆臂采用电机和减速机直接驱动，在抓取玻璃时存在冲击，在玻璃搬运的过程中由于电机和减速机的输出特性而存在抖动，对于这种长达到4000毫米、宽达到3000毫米的大型玻璃而言，由于玻璃的脆硬性，搬运过程中的抖动极易造成中间碎裂，在实际应用中通常采用增加吸盘的数量和分布的优化来解决，但是由于传统技术中，对于抓取玻璃时，为了减少对玻璃的冲击，采用在吸盘上增加缓冲结构，而这个缓冲结构，在搬运过程中，正好为抖动提供运动空间，因此并不能解决玻璃碎裂问题。

综上所述，迫切需要一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统来实现降低抓取大型整片玻璃时的碎片率。

发明内容

本发明要实现的目标是：降低抓取大型整片玻璃时的碎片率，

为了是想上述目标，本发明提供一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，包括：

—控制器，控制驱动装置驱动端拾器抓取玻璃；

—驱动装置，接收控制器的驱动信号驱动端拾器动作；

—端拾器，抓取玻璃，并将抓取信号反馈给控制器；

—所述控制器设有驱动模块，中央控制模块，信号接收模块和检测模块，驱动模块用于控制驱动装置动作，信号接收模块用于与外部控制单元和传感器通讯，检测模块用于检测驱动装置的实时动作，中央控制模块接收信号接收模块和检测模块处理好的信号，并发出动作信号通过驱动模块控制驱动装置动作。

—所述驱动装置，设有伺服电动机，磁流变离合器，磁流变保持器，传动机构和反馈传感器，所述伺服电动机，通过驱动模块控制磁流变离合器，将动力经过传动机构传递给端拾器，驱动端拾器动作，所述磁流变保持器，通过自身的电磁场控制磁流变液保持在指定的粘稠度，进而使端拾器的摆臂在任意位置保持静止。

与传统抓取装置不同的是，本发明用磁流变离合器替代了传统的减速机，通过伺服电动机来控制转速，并设置了磁流变保持器来使端拾器的摆臂在任意位置保持静止，这样设计使得伺服电动机的震动和机械转动的扭矩冲击被磁流变保持器吸收，消除了端拾器在搬运玻璃时来自传统电动机和减速机的震动，所带来的抖动，对于这种长达到4000毫米、宽达到3000毫米的大型玻璃的搬运，减少了因为端拾器抖动极易造成的玻璃破碎。

此外，在端拾器、传动机构中的摆臂，磁流变保持器中设置反馈传感器，实时的将端拾器、传动机构中的摆臂，磁流变保持器的位置和动作状态反馈给信号接收模块，经过信号处理模块处理成中央控制模块能读取的信号后，发送给中央控制模块进行分析，并根据分析结果向驱动模块发出控制信号，驱动传动机构带动端拾器、传动机构中的摆臂以及磁流变保持器调整动作，完成玻璃的抓取工作。

在上述过程中，中央控制模块记录反馈传感器每次反馈的信号，并进行分析，按照信号的正态分布选取频率高的型号作为优先执行型号，选取频率的作为极限保险信号执行，其中保险信号在执行前按按照1.5的安全系数进行校准后执行。而记录的反馈信号有进行备份，与所提供的执行信号一同储存下来，定期有技术人员进行分析，根据分析结果对中央控制模块进行算法升级。

作为本发明的进一步改进，所述伺服电动机与磁流变离合器的输入端相连，磁流变离合器与传动装置相连，传动装置内设有转轴，转轴与磁流变离合器的输出轴相连，磁流变保持器设置在转轴上，转轴的端部设有摆臂，摆臂的末端连接有端拾器。

采用这样的设计，传动装置内设有转轴，转轴与磁流变离合器的输出轴相连，磁流变保持器设置在转轴上，磁流变保持器将转轴分为两部分，并通过磁流变保持器连接在一起，而两个转轴分别由磁流变离合器驱动，这样一方面保证磁流变保持器，通过自身的电磁场控制磁流变液保持在指定的粘稠度，进而使端拾器的摆臂在任意位置保持静止的，同时另一方面让转轴在受到磁流变离合器驱动下才能转动，同时缩小了传动的距离，减少了震动产生的可能。

此外，本改进中，区别于上述结构的另外一种结构是：磁流变离合器和磁流变保持器保持同轴，伺服电动机的动力经过磁流变离合器传递给磁流变保持器，再由磁流变保持器传递给传动机构的转轴，最终通过摆臂驱动端拾器来抓取玻璃，这种结构，伺服电动机的震动在磁流变保持器处被完全隔断，但是为了能够驱动摆臂动作，需要实时的给你反馈信号调整磁流变保持器的磁场来改变磁流变保持器内磁流变液的粘稠度，也即固化程度。

作为本发明的进一步改进，所述传动机构所述磁流变离合器设有两个输出轴，所述磁流变保持器位于两个输出轴之间。

采用这样的设计，可以将伺服电动机设置在玻璃切割一体机上料端的中间，驱动端拾器的摆臂设置在玻璃切割一体机上料端的两侧，磁流变保持器设置在中间，与伺服电动机一起设置在玻璃切割一体机上料端的对称中心线上，其两端为传动结构的转轴，而转轴与磁流变离合器的两个输出轴连接在一起，有磁流变离合器驱动转轴转动，两个转轴相对的一端均与磁流变保持器连接，在磁流变离合器没有驱动转轴转动时，由磁流变保持器保持转轴静止。

作为本发明的进一步改进，所述磁流变保持器和磁流变离合器的磁场由驱动模块控制。

采用这样的设计，磁流变保持器的磁场由驱动模块控制，而驱动模块的控制信号是由中央控制模块分析反馈信号后，控制驱动模块发出的，这样磁流变保持器的磁场就可以根据反馈信号的反馈，实时的调整，以满足端拾器运动过程中以及抓取和释放玻璃时不同受力情况下，磁流变保持器对传动机构所提供的保持力进行调节。

同时，流变离合器的作用是将伺服电动机的动力传递给传动机构，而上述磁流变保持器对端拾器动作保持力的实时改变，也通过反馈信号反馈给中央控制模块， 并发出控制信号控制驱动模块改变磁流变离合器的磁场来，来改变磁流变离合器内磁流变液的固化状态，为传动机构提供最小的且能驱动端拾器运动的力，这样可以进一步减少端拾器运动时受到的冲击力。

作为本发明的进一步改进，所述端拾器由两个摆臂共同驱动，所述摆臂上设有角度传感器，所述端拾器上设有压力传感器，角度传感器和压力传感器分别与信号接收模块相连。

其中，角度传感器是为中央控制模块提供摆臂运动状况反馈信号的元件，压力传感器是为中央控制器提供端拾器抓取或释放玻璃时，端拾器受力状况反馈信号的元件，中央控制器根据这两种元件的反馈信号分析玻璃的受力情况，并做出控制信号的改变，调节磁流变保持器和磁流变离合器的磁场，改变磁流变保持器和磁流变离合器的磁流变液的固化程度，来提供最佳的驱动力，驱动端拾器运动。

作为本发明的进一步改进，所述端拾器上设有若干气动吸盘，气动吸盘上设有距离传感器，用于测量玻璃偏指定位置的距离。

在端拾器上设置校准点，通过检测玻璃在端拾器上偏校准点的距离来实时反应玻璃的状态，是否出去变形或者震动状态，这一信号可以帮助中央控制模块来判断根据角度传感器和压力传感器做出的调整信号是否合适，是的中央控制模块对传动机构做出的控制调节更可靠，可行。

本发明的积极效果是：

简化了全自动玻璃切割一体机抓取装置的机械结构，实现了抓取的伺服控制，降低了抓取整片玻璃时的碎片率，并累计记录抓取整片玻璃时磁流变液的工作状况和各部分受力情况，为磁流变的进一步应用提供了科研数据。

附图说明

图1是本发明一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统的控制流程图；

图2是本发明一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统所应用的一种玻璃切割一体机正视图；

图3是图2中所示本发明一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统三维机构图；

图4是图3中所示本发明一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统第一种实施方式结构示意图；

图5是图3中所示本发明一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统第二种实施方式结构示意图；

图6是图3中所示本发明一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统磁流变离合器双输出轴示意图；

图7是图3中所示本发明一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统磁流变保持器双输出结构示意图；

图例说明：1—气动吸盘， 2—磁流变保持器， 201—壳体，202—第一线圈，203—磁流变液，204—第二线圈，205—分输出轴，3—磁流变电动推杆，4—压力传感器，5—角度传感器，6—端拾器支架，7—转轴，8—伺服电动与磁流变离合器，801—磁流变离合器分输出轴，14—第一电动推杆，16—端拾器，18—传动轴，19—玻璃切割一体机，20—摆臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

具体实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

具体实施例一：

一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，包括：

—控制器，固定在玻璃切割一体机19的机架上，控制器上还设有操作面板，方便操作者调整和控制抓取系统；

—驱动装置，设有伺服电动机和磁流变离合器8，固定在玻璃切割一体机19机架的中部，磁流变保持器2固定在玻璃切割一体机19机架的左侧，与传动轴18连接在一起，其中磁流变离合器也与传动轴18相连，传动机构包括传动轴18摆臂20和端拾器的前后行走装置，反馈传感器包括固定在端拾器16的端拾器支架6上的压力传感器4，和固定在传动轴18端部的5角度传感器；

—端拾器，包括端拾器支架6和固定在端拾器支架上的气动吸盘1；端拾器支架6的下端与摆臂20铰接在一起，气动吸盘1与端拾器支架6之间设有压力传感器4。

—如图1所示，控制器设有驱动模块，中央控制模块，信号接收模块和检测模块，驱动模块用于控制驱动装置动作，信号接收模块用于与外部控制单元和传感器通讯，检测模块用于检测驱动装置的实时动作，中央控制模块接收信号接收模块和检测模块处理好的信号，并发出动作信号通过驱动模块控制驱动装置动作。

具体使用时：

初始位置时，端拾器支架6横置在玻璃切割一体机19机架的中部，此时驱动模块启动伺服电动机，和磁流变离合器，按预制的参数运行磁流变离合器的磁场，带动传动轴18转动，此时磁流变保持器2内磁场为零，则角度传感器5产生信号，反馈给信号接收模块进行信号转换后由中央控制模块分析，发出控制信号，由驱动模块控制磁流变保持器2的磁场，使得其内部的磁流变液203固化，使得角度传感器5的检测信号为零，此时磁流变离合器磁场重置为零，验证得磁流变保持器2提供的力足够保持转轴固定，也即摆臂20不在摆动，此时再次启动磁流变离合器的磁场驱动转轴转动，此时磁流变保持器2起到阻尼的作用，当遇到冲击力时，角度传感器器5反馈信号出现非平稳的波动，此时磁流变保持器2的磁场再次增强，同时磁流变离合器的磁场减弱，保证传动轴18静止，也即端拾器支架6保持静止，放置颤动，进而保证玻璃不会银抖动而碎裂。

其中压力传感器4在抓起玻璃时为中央控制模块提供反馈信号，其调节方式与上述角度调节相同，不在累述。

具体实施例二：

在具体实施例一的基础上，磁流变离合器2演变为磁流变电动推杆3，通过磁流变电动推杆3推动摆臂20和端拾器支架6摆动。磁流变电动推杆3的结构与通用的伺服电动推杆相同，仅在齿轮传动处由齿轮啮合改为齿轮和磁流变液的配合。通过控制磁流变液的固化来控制磁流变电动推杆3的动作。

具体实施例三：

在具体实施例一或者具体实施例二的基础上，如图7所示，磁流变液保持器2，包括壳体201，第一线圈202，磁流变液203，第二线圈204和分输出轴205，通过驱动模块控制第一线圈202和第二线圈204来控制磁流变液203的固化程度，当分输出轴205收到的外部转动扭矩与磁流变液203的固化后提供阻尼扭矩相等时，即可保持传动轴18不在转动，也就是转轴7不再转动，进而端拾器6保持静止。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

本发明还公布了：

方案一：

在端拾器支架上设有第一电动推杆14，用于调整端拾器支架6余玻璃的平行度，该平行度检测由距离传感器和压力传感器4共同完成，由中央控制器控制第一电动推杆14和伺服电动与磁流变离合器8，或者第一电动推杆14和磁流变电动推杆3共同完成。

方案二：

端拾器的支架6上设有若干气动吸盘1，气动吸盘1上设有距离传感器，用于测量玻璃偏指定位置的距离。

在端拾器上设置校准点，通过检测玻璃在端拾器上偏校准点的距离来实时反应玻璃的状态，是否出去变形或者震动状态，这一信号可以帮助中央控制模块来判断根据角度传感器和压力传感器做出的调整信号是否合适，是的中央控制模块对传动机构做出的控制调节更可靠，可行。

上述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，包括：

控制器，控制驱动装置驱动端拾器抓取玻璃；

驱动装置，接收控制器的驱动信号驱动端拾器动作；

端拾器，抓取玻璃，并将抓取信号反馈给控制器；

其特征在于：

所述控制器设有驱动模块，中央控制模块，信号接收模块和检测模块，驱动模块用于控制驱动装置动作，信号接收模块用于与外部控制单元和传感器通讯，检测模块用于检测驱动装置的实时动作，中央控制模块接收信号接收模块和检测模块处理好的信号，并发出动作信号通过驱动模块控制驱动装置动作；

所述驱动装置设有伺服电动机，磁流变离合器，磁流变保持器，传动机构和反馈传感器，所述伺服电动机，通过驱动模块控制磁流变离合器，将动力经过传动机构传递给端拾器，驱动端拾器动作，所述磁流变保持器，通过自身的电磁场控制磁流变液保持在指定的粘稠度，进而使端拾器的摆臂在任意位置保持静止；

所述伺服电动机与磁流变离合器的输入端相连，磁流变离合器与传动机构相连，传动机构内设有转轴，转轴与磁流变离合器的输出轴相连，磁流变保持器设置在转轴上，转轴的端部设有摆臂，摆臂的末端连接有端拾器。

2.根据权利要求1所述一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，其特征在于，所述传动机构设有两个转轴，所述磁流变离合器设有两个输出轴，所述磁流变保持器位于两个输出轴之间。

3.根据权利要求2所述一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，其特征在于，所述磁流变保持器和磁流变离合器的磁场由驱动模块控制。

4.根据权利要求1至3其中任意一项所述一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，其特征在于，所述端拾器由两个摆臂共同驱动，所述摆臂上设有角度传感器，所述端拾器上设有压力传感器，角度传感器和压力传感器分别与信号接收模块相连。

5.根据权利要求4所述一种玻璃切割一体机智能伺服驱动抓取系统，其特征在于，所述端拾器上设有若干气动吸盘，气动吸盘上设有距离传感器，用于测量玻璃偏指定位置的距离。