CN201201242Y - 直线电机定子生产线上下料机械手电控系统 - Google Patents

直线电机定子生产线上下料机械手电控系统 Download PDF

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CN201201242Y CNU2008200572829U CN200820057282U CN201201242Y CN 201201242 Y CN201201242 Y CN 201201242Y CN U2008200572829 U CNU2008200572829 U CN U2008200572829U CN 200820057282 U CN200820057282 U CN 200820057282U CN 201201242 Y CN201201242 Y CN 201201242Y
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余鹿延
顾宝林
何婕
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Abstract

本实用新型公开了一种直线电机定子生产线上下料机械手电控系统，包括由X轴、Z轴和手爪三个运动部分组成的机械手及其电控系统，其特点是，电控系统包括程序控制器PLC、控制X轴、Z轴和手爪运动的由伺服驱动器、电机和光电传感器组成的伺服系统PLC分别经PLC上的定长模块、D/A和I/O接口X轴、Z轴和手爪的伺服系统相连接，PLC并通过I/O接口分别和来自工位的操作指令系统、反映X、Z、爪状态的工位开关、X轴及爪信号的传感器连接，PLC还连接到人机界面。本实用新型的有益效果是，上下料机械手的定位精度高，重复性好；智能程度高，能对不同工艺设备随机发出的上下料请求信号排队，以先到先做的原则逐一响应。

Description

直线电机定子生产线上下料机械手电控系统
技术领域
本实用新型涉及一种直线电机定子生产线上下料机械手电控系统，属自动控制领域。
背景技术
直线电机定子生产线是按新产品的工艺设计的全新设备，它的上下料机械手的定位精度要求高，重复性好；智能程度高，对不同工艺设备随机发出的上下料请求信号排队，以先到先做的原则逐一响应。普通的上下料机械手没有对随机发出的上下料请求信号排队功能，定位精度、重复性不能适应直线电机定子生产线要求。
发明内容
本实用新型的目的是为满足直线电机定子生产线的要求，提供一种直线电机定子生产线上下料机械手电控系统。
本实用新型的技术方案是，一种直线电机定子生产线上下料机械手电控系统，包括由X轴、Z轴和手爪三个运动部分组成的机械手及其电控系统，其特点是，电控系统包括程序控制器PLC、控制X轴、Z轴和手爪运动的由伺服驱动器、电机和光电传感器组成的伺服系统PLC分别经PLC上的定长模块、D/A和I/O接口X轴、Z轴和手爪的伺服系统相连接，PLC并通过I/O接口分别和来自工位的操作指令系统、反映X、Z、爪状态的工位开关、X轴及爪信号的传感器连接，PLC还连接到人机界面。
所述的经PLC上的定长模块和伺服系统相连接构成X轴定长控制系统，它包括定长模块中的伺服控制器、由速度调节器、电流调节器、放大期组成的驱动器、电动机和光电传感器，由PLC调用相关位置给定值，经定长模块的伺服控制器运算得到实时速度给定值，该值送到驱动器，控制电动机驱动机械运动，电动机轴上的光电脉冲发生器检测位置实际值和速度实际值，分别反馈到定长模块伺服控制器和驱动器的速度调节器供闭环控制。
本实用新型的有益效果是，上下料机械手的定位精度高，重复性好；智能程度高，能对不同工艺设备随机发出的上下料请求信号排队，以先到先做的原则逐一响应。
附图说明
图1为机械手电控系统方框图；
图2为X轴定长控制系统方框图。
具体实施方式
由图1所示，一种直线电机定子生产线上下料机械手电控系统，包括由X轴、Z轴和手爪三个运动部分组成的机械手及其电控系统，其特点是，所述的电控系统包括程序控制器PLC、由伺服驱动器、电机和光电传感器组成的伺服系统，所述的PLC分别经PLC上的定长模块、D/A和I/O接口X轴、Z轴和手爪的伺服系统相连接，PLC并通过I/O接口分别和来自工位的操作指令系统、反映X、Z、爪状态的工位开关、X轴及爪信号的传感器连接，PLC还和人机界面相连接。
其工作原理是：机械手电控系统以PLC为控制核心，8个不同位置的工艺设备连接到PLC的I/O接口，反映X、Z、爪状态的传感器(工位开关、X轴、爪信号)也接到相应的PLC的I/O接口。当工位向机械手电控系统发出搬运工件请求信号，PLC以先到先做的原则选定服务工位；扫描判定X、Z、爪状态满足要求，就经PLC上的定长模块控制X轴行走：定长模块连到X轴伺服驱动器，伺服驱动器驱动电动机旋转，电动机带动机械，使X轴水平运动；电动机带的光电传感器接到伺服驱动器，再由伺服驱动器连到定长模块，输入实时路程信号进行闭环控制。PLC经数模转换D/A接口连到Z轴伺服驱动器，Z轴伺服驱动器驱动电动机旋转，电动机带动机械，使Z轴垂直运动；电动机带的光电传感器接到伺服驱动器，输入实时速度信号进行闭环控制。检测Z轴位置的传感器(LDS、LDX)连到PLC的I/O接口，PLC判别Z轴位置以控制Z轴启动、减速、停止。PLC经I/O接口连到爪伺服驱动器，爪伺服驱动器驱动电动机旋转，电动机带动机械，使爪抓紧或放松。电动机带的光电传感器接到伺服驱动器，输入实时速度信号进行闭环控制。PLC连到人机界面，显示三轴的运行状态：X轴运行速度、路程、位置，Z轴位置、爪状态、工位请求及选定状态、电控装置运行及故障等。
操作过程为：上电初始时机械手寻到原点停留待命，
当工艺设备发出上料请求信号时在程序控制下，上料机械手Z轴下降
Figure Y200820057282D0005135413QIETU
减速
Figure Y200820057282D0005135419QIETU
下位到
Figure Y200820057282D0005135432QIETU
爪手抓工件
Figure Y200820057282D0005135439QIETU
抓紧到位提升
Figure Y200820057282D0005135446QIETU
减速
Figure Y200820057282D0005135451QIETU
上位到
Figure Y200820057282D0005135457QIETU
Z轴封锁X轴前进到目标工位
Figure Y200820057282D0006140047QIETU
X轴停止、箝位；
Figure Y200820057282D0006140102QIETU
Z轴下降
Figure Y200820057282D0006140108QIETU
减速下位到爪手放工件
Figure Y200820057282D00062
放松到位
Figure Y200820057282D00063
Z轴提升
Figure Y200820057282D0006140119QIETU
减速
Figure Y200820057282D0006140124QIETU
上位到
Figure Y200820057282D00064
Z轴封锁；
Figure Y200820057282D00065
X轴返回原点待命。
当工艺设备发出下料请求信号时，在程序控制下下料机械手从原点出发去工位把工件运回原点，PLC程序判别原点下方的输送带具备接受工件条件时，Z轴下去放工件；然后上升回原点待命。如不具备接受工件条件，Z轴不下去，下料机械手停在原点待命。下料机械手的运作过程与上料机械手基本相似，稍有不同。
PLC上的定长模块和伺服系统相连接构成X轴定长控制系统，由图2所示，所述的X轴定长控制系统包括定长模块中的伺服控制器、由速度调节器、电流调节器、放大期组成的驱动器、光电传感器、电动机和机械，由PLC调用相关位置给定值，经定长模块的伺服控制器运算得到实时速度给定值，该值送到驱动器，控制电动机驱动机械运动，电动机轴上的光电脉冲发生器检测位置实际值和速度实际值，分别反馈到定长模块伺服控制器和驱动器的速度调节器供闭环控制。
本系统用于直线电机定子生产线上下料机械手电气自动控制，能完成以下控制：
1)X轴定长控制：
由于机械手在X轴上行走的距离比较长，定位精度要求高，重复性好，所以用定长模块作为系统的定长控制模块。X轴系统框图见图2。由于定长模块控制运算的单位是微米，在正常运行的情况下面，实际的定长静态误差小于0.01mm，且重复性很好。
2)、智能化选择工位：
生产线开始工作时机械手先在原点待命，当工位上发出需求申请时机械手自动响应。生产线上有八个工位，它们的需求申请是随机发出的，机械手必须判别随机信号出现的先后，按先到先做的原则逐一响应。PLC程序对每个工位指定个唯一的工位号及寄存器G1-G8。另设一个寄存器Q，初始设定为0。每接到一个需求申请信号，寄存器Q自动加1，并将寄存器Q的数值送到发出需求申请信号的工位对应的寄存器G。再设一个寄存器S，初始设定为1。机械手每完成一次响应，寄存器S自动加1。PLC程序不断比对寄存器S与寄存器G1-G8的数据，一旦出现数据与寄存器S相同的寄存器G，则确认该寄存器对应的工位为机械手响应的对象。
本系统中的PLC选用S7-300，它是西门子公司模块化PLC系统。它由电源PS307、中央处理单元CPU 314C-2PtP、定长模块FM354、数字量输入模块SM321、数字量输入/输出模块构成。
伺服驱动器选用安川伺服系统。
本系统经试用，能达到以下主要技术指标：
*运送距离：9-30m
*运送速度：30m/min
*定位精度：±0.01m
*重复性：±0.01m
*能对不同工艺设备随机发出的上下料请求信号排队，以先到先做的原则逐一响应。

Claims (2)

1.一种直线电机定子生产线上下料机械手电控系统，包括由X轴、Z轴和手爪三个运动部分组成的机械手及其电控系统，其特征在于，所述的电控系统包括程序控制器PLC、由伺服驱动器、电机和光电传感器组成的伺服系统；所述的PLC分别经PLC上的定长模块、D/A和I/O接口和X轴、Z轴和手爪的伺服系统相连接，所述的PLC通过I/O接口分别和来自工位的操作指令系统、反映X、Z、爪状态的工位开关、X轴和爪信号的传感器连接，PLC还和人机界面相连接。
2.根据权利要求1所述的直线电机定子生产线上下料机械手电控系统，其特征在于，所述的PLC上的定长模块和伺服系统相连接构成X轴定长控制系统，所述X轴定长控制系统包括定长模块中的伺服控制器、由速度调节器、电流调节器、放大器组成的驱动器、光电传感器、电动机和机械，由PLC调用位置给定值，经定长模块的伺服控制器运算得到实时速度给定值，该值送到驱动器，控制电动机驱动机械运动，电动机轴上的光电脉冲发生器检测位置实际值和速度实际值，分别反馈到定长模块伺服控制器和驱动器的速度调节器供闭环控制。
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