CN215548688U - 一种木器加工装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种木器加工装置的控制系统，包括设置控制系统应用于木器加工装置，由主控计算机，发出各指令，并由主控操作面板，根据工件预设形状及尺寸、选用的加工工具规格，向主控计算机输入相应的加工程序，通过基于PLC控制芯片的I/O扩展单元，使主控计算机与伺服驱动系统的被控对象进行信息交换，以控制工装单元、上下料机械臂单元及加工机械臂单元的动作。本实用新型通过控制加工装置一次性完成所有工序，有效提高加工精度，生产效率，降低了坏品率，减少了能耗，并且通过自动化控制，做到了加工时人机分离，也能够有效降低了人员的工伤率。

Description

一种木器加工装置的控制系统

技术领域

本实用新型实施例涉及木器加工技术领域，具体涉及一种木器加工装置的控制系统。

背景技术

传统的木器加工分为开料、加工、组装、打磨、油漆等多道工序，不同的作业岗位借助于分布在车间不同位置的车铣刨磨钻等各类设备，按流程完成木器加工。然而这种工艺方式等待时间多，效率不高。加工行业的数字化升级通常以数控加工中心为核心，加工中心具有效率高、专用性强的特点，适合于大批量生产，但小批量条件下则成本效益不足。寻找适合木工行业的小批量柔性加工方式是需要解决的创新课题。最近几十年来，工业机器人由于其灵活性和可靠性在机械、电子、交通运输、仓储等各行各业都获得了广泛的应用，但是在木工行业应用较少且主要用于物料搬运，用于加工的更是极为有限。

目前涉及一种木器加工装置，其包括料仓单元、工装单元、上下料机械臂单元以及加工机械臂单元，由工装单元对待加工工件进行工装夹持和翻转变位，由上下料机械臂单元将工件在料仓单元和工装单元之间进行运输工件，并由加工机械臂单元临近工装单元设置，对工件进行加工。但是上述装置，需要结合相应的控制系统，以实现加工装置的自动加工。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种木器加工装置的控制系统，以解决现有技术中木器加工装置缺少自动加工控制的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

根据本实用新型实施例的第一方面，一种木器加工装置的控制系统，应用于木器加工装置上以对工件进行加工，所述木器加工装置包括料仓单元、工装单元、上下料机械臂单元及加工机械臂单元，所述木器加工装置的控制系统包括：

主控计算机，适于执行各指令；

存储器，适于存储多条指令，所述指令适于由所述主控计算机加载并执行；

主控操作面板，根据工件预设形状及尺寸、选用的加工工具规格，向主控计算机输入相应的控制指令；

示教器，适用于以串行通信的方式与主控计算机进行信息交互，以进行木器加工装置中机械臂单元的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控；

伺服驱动系统，适用于控制工装单元、上下料机械臂单元及加工机械臂单元中的伺服驱动装置，以接收主控计算机的控制指令，并根据示教器预输入的编程相应控制所述上下料机械臂单元对多个工件依次自动进行上料至所述工装单元或下料至料仓单元；

控制所述工装单元对工件自动进行工装夹持和翻转变位；

控制所述加工机械臂单元对工件进行自动加工；

I/O扩展单元，基于PLC控制芯片，适于由所述主控计算机与伺服驱动系统的被控对象进行信息交换；

其中，所述工装单元和上下料机械臂单元对工件的夹取控制通过I/O扩展单元的PLC引脚串联继电器完成动作控制。

进一步地，所述主控计算机集成有主控柜电路，所述主控柜电路包括第一端子排和第二端子排，所述第一端子排连接有断路器QF1、断路器QF2以及断路器QF3，所述断路器QF1和断路器QF2均连接有继电器线圈，所述断路器QF3连接有风机线圈和开关电源，所述开关电源连接所述第二端子排，以适用于所述开关电源对所述主控计算机和主控操作面板进行供电。

进一步地，所述工装单元包括夹具子单元和工件定位子单元，所述夹具子单元包括基架、主动气动卡盘以及从动气动卡盘，所述主动气动卡盘和从动气动卡盘呈相对设置在基架的顶部，并滑动连接在基架上，使主动气动卡盘和从动气动卡盘之间形成供工件被夹持的间隙，所述工件定位子单元包括三组并排设置在主动气动卡盘和从动气动卡盘之间的顶升平台，所述顶升平台包括台面板和连接并驱动台面板升降的伺服电机，每组顶升平台的台面板上均滑动连接有两个呈相对设置的压紧气缸，使所述压紧气缸的滑动方向垂直于主动气动卡盘和从动气动卡盘的夹持轴线，所述I/O扩展单元包括第一I/O扩展模块，所述第一I/O扩展模块包括第一组I/O接口，所述第一组I/O接口和三组顶升平台的伺服电机通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制三组顶升平台的上限位或下限位。

进一步地，所述第一组I/O接口分别和顶升平台上的压紧气缸以及两个气动卡盘通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输出接口连接有多个继电器，适用于所述压紧气缸和气动卡盘根据指令分别夹紧或松开。

进一步地，所述第一组I/O接口与示教器通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输入接口连接有多个按键开关，适用于所述按键开关根据所述示教器对应的操作按钮控制装置运行。

进一步地，所述第一I/O扩展模块包括第二组I/O接口，所述第二组I/O 接口和顶升平台上的压紧气缸通过通信总线建立连接关系，并且第二组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制各压紧气缸的夹紧止位或松开止位。

进一步地，所述上下料机械臂单元包括机械臂和安装在机械臂工作端的抓手，所述抓手包括多个电动手爪组成，所述I/O扩展单元包括第二I/O扩展模块，所述第二I/O扩展模块包括第三组I/O接口，所述第三组I/O接口和抓手通过通信总线建立连接关系，其中，第三组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制多个手爪的夹紧止位或松开止位，且第三组I/O接口的输出接口连接有多个继电器，适用于多个手爪根据指令分别夹紧或松开。

本实用新型实施例具有如下优点：设置控制系统应用于木器加工装置，由主控操作面板向主控计算机输入控制指令，并通过基于PLC控制芯片的I/O 扩展单元，使主控计算机与伺服驱动系统的被控对象进行信息交换，以控制工装单元、上下料机械臂单元及加工机械臂单元的动作，从而控制加工装置一次性自动完成所有工序，有效提高加工精度，生产效率，降低了坏品率，减少了能耗，并且通过自动化控制，做到了加工时人机分离，也能够有效降低了人员的工伤率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的工装单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的控制系统的控制原理框图；

图4为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的控制系统的主控柜的电路原理图；

图5-图6为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的控制系统的第一 I/O扩展模块的原理图；

图7为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的控制系统的工装单元的信号线示意图；

图8为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的控制系统的第二I/O扩展模块的原理图；

图9为本实用新型实施例1提供的木器加工装置的控制系统的上下料机械臂单元的信号线示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实用新型实施例提供了一种木器加工装置的控制系统，应用于木器加工装置上以对工件进行加工。

其中，如图1和图2所示，木器加工装置包括料仓单元1、工装单元2、上下料机械臂单元3及加工机械臂单元4，工装单元2包括夹具子单元21和工件定位子单元22，夹具子单元21包括基架、主动气动卡盘211以及从动气动卡盘212，主动气动卡盘211和从动气动卡盘212呈相对设置在基架的顶部，并滑动连接在基架上，使主动气动卡盘211和从动气动卡盘212之间形成供工件被夹持的间隙，以实现该工件的轴向定位。优选的，主动气动卡盘211通过伺服电机驱动旋转，可以实现高速旋转和精确分度，从动气动卡盘212的盘体呈自由转动设置，从而在夹持工件后，从动气动卡盘212可跟随主动气动卡盘 211旋转，以实现工件的翻转。工件定位子单元22包括三组并排设置在主动气动卡盘211和从动气动卡盘212之间的顶升平台221，顶升平台221包括台面板和连接并驱动台面板升降的伺服电机，并在每组顶升平台221的台面板上均滑动连接有两个呈相对设置的压紧气缸222，使压紧气缸222的滑动方向垂直于主动气动卡盘211和从动气动卡盘212的夹持轴线，从而通过采用三组顶升平台221上布置的多个压紧气缸222，分别沿水平方向以及垂直方向对工件的不同方向进行压紧，由此完成工件开榫加工的定位和夹紧。上下料机械臂单元3设置在料仓单元1和工装单元2之间，包括机械臂和安装在机械臂工作端的抓手，优选的，抓手包括多个电动手爪组成，以对工件进行夹持和转移，加工机械臂单元4设置在工装单元2的一侧，以对工件进行加工。

如图3所示，结合上述的木器加工装置，本实施例的木器加工装置的控制系统包括：

主控计算机5，适于执行各指令。其中，主控计算机5集成有主控柜电路 (参考图4)，主控柜电路包括第一端子排和第二端子排，第一端子排连接有断路器QF1、断路器QF2以及断路器QF3，断路器QF1和断路器QF2均连接有继电器线圈，断路器QF3连接有风机线圈和开关电源，开关电源连接所述第二端子排，以适用于开关电源对主控计算机5和主控操作面板7进行供电。

存储器，适于存储多条指令，且多条指令适于由主控计算机5加载并执行；

主控操作面板6，根据工件预设形状及尺寸、选用的加工工具规格，向主控计算机5输入相应的控制指令；

示教器，适用于以串行通信的方式与主控计算机5进行信息交互，以进行木器加工装置的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控；

伺服驱动系统7，适用于控制工装单元2、上下料机械臂单元3及加工机械臂单元4中的伺服驱动装置，以接收主控计算机的控制指令，并根据示教器预输入的编程相应控制上下料机械臂单元3对多个工件依次自动进行上料至工装单元2或下料至料仓单元1；

控制工装单元2对工件自动进行工装夹持和翻转变位；

控制加工机械臂单元4对工件自动进行加工；

I/O扩展单元8，基于PLC控制芯片，适于由主控计算机5与伺服驱动系统的被控对象进行信息交换；

其中，工装单元2和上下料机械臂单元3对工件的夹取通过I/O扩展单元 8的PLC引脚串联继电器完成动作控制。

具体地，结合图5-图9所示，I/O扩展单元8包括第一I/O扩展模块和第二I/O扩展模块，

第一I/O扩展模块包括第一组I/O接口和第二组I/O接口，第一组I/O接口包括：

和三组顶升平台221的伺服电机通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制三组顶升平台221的上限位或下限位；

和顶升平台221上的压紧气缸222以及两个气动卡盘通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输出接口连接有多个继电器，适用于压紧气缸 222和气动卡盘根据指令分别夹紧或松开；

和示教器通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输入接口连接有多个按键开关，适用于多个按键开关根据示教器对应的操作按钮控制装置运行。

第二组I/O接口和顶升平台221上的压紧气缸222通过通信总线建立连接关系，并且第二组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制各压紧气缸222的夹紧止位或松开止位。

第二I/O扩展模块包括第三组I/O接口，将第三组I/O接口和抓手通过通信总线建立连接关系，其中，第三组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制多个手爪的夹紧止位或松开止位，且第三组I/O接口的输出接口连接有多个继电器，适用于多个手爪根据指令分别夹紧或松开。

具体的，本实用新型的木器加工装置的控制系统通过下述步骤执行控制：

S1、由示教器根据加工需求，向主控计算机5预编入加工程序，同时由操作人员在料仓单元1进行工件备料，待料仓单元1就位后，通过主控操作面板 6发出控制指令；

S2、主控计算机5接收主控操作面板6发出的控制指令，并与伺服驱动系统7进行信息交互，由伺服驱动系统7根据预编的加工程序控制上下料机械臂单元3对工件依次进行取料、定位以及上料至工装单元2；

S3、待工件上料后，由伺服驱动系统7根据预编的加工程序控制夹具子单元21的两个气动卡盘夹紧工件两端；

S4、待工件夹紧后，由伺服驱动系统7根据预编的加工程序控制工件定位子单元22的顶升平台221上升托住工件的中间段，并控制顶升平台221上的压紧气缸222压紧工件；

S5、待工件定位后，由伺服驱动系统7根据预编的加工程序控制加工机械臂单元4对工件进行加工；

S6、待工件加工完毕后，由伺服驱动系统7根据预编的加工程序依次控制：

加工机械臂单元4回位；

压紧气缸222松开工件；

上下料机械臂单元3对工件依次进行取料、定位以及下料至料仓单元1。

另一种实施方式，本实施例的木器加工控制方法还包括：在步骤S2执行后，由主控计算机5根据预编的加工程序，判断工件是否需要翻转加工：

若工件无需翻转加工，则跳过步骤S3，并依次执行步骤S4-S6；

若工件需求翻转加工，则执行步骤S3，并在步骤S3执行完后，先控制加工机械臂单元4对工件的中间段进行加工，包括控制气动卡盘对工件进行翻转加工，待工件的中间段加工完后，再继续步骤S4-S6，其中，步骤S5包括控制气动卡盘松开工件的端部，并控制加工机械臂单元4对工件的两端进行加工。

另一种实施方式，本实施例的木器加工控制方法还包括：在步骤S3执行后，由主控计算机5根据预编的加工程序，判断工件是否需要辅助压紧：

若工件无需辅助压紧，则按工件需求翻转加工的步骤执行；

若工件需求辅助压紧，则依次执行步骤S3-S6，其中，步骤S5包括先控制加工机械臂单元4对工件的中间段进行加工，待工件中间段的一面加工完后，控制气动卡盘对工件进行翻转，并控制压紧气缸222再次压紧工件，再控制加工机械臂单元4对工件中间段的另一面进行加工，并待工件的中间段加工完后，控制气动卡盘松开工件的端部，并控制加工机械臂单元4对工件的两端进行加工。

本实用新型实施例具有如下优点：设置控制系统应用于木器加工装置，由主控操作面板6向主控计算机5输入控制指令，并通过基于PLC控制芯片的 I/O扩展单元8，使主控计算机5与伺服驱动系统7的被控对象进行信息交换，以控制工装单元2、上下料机械臂单元3及加工机械臂单元4的动作，从而控制加工装置一次性自动完成所有工序，包括控制三组顶升平台221上布置的多个压紧气缸222，分别沿水平方向以及垂直方向对工件的不同方向进行压紧，由此完成工件开榫加工的定位和夹紧，并控制两组气动卡盘对工件进行夹持，实现该工件的轴向定位，以及控制机械臂加工单元4对工件进行加工等，有效提高加工精度，生产效率，降低了坏品率，减少了能耗，并且通过控制上下料机械臂单元3和加工机械臂单元4，可以部分取代人工作业，以实现加工时人机分离，也能够有效降低了人员的工伤率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种木器加工装置的控制系统，应用于木器加工装置上以对工件进行加工，所述木器加工装置包括料仓单元、工装单元、上下料机械臂单元及加工机械臂单元，其特征在于，所述木器加工装置的控制系统包括：

主控计算机，适于执行各指令；

存储器，适于存储多条指令，所述指令适于由所述主控计算机加载并执行；

主控操作面板，根据工件预设形状及尺寸、选用的加工工具规格，向主控计算机输入相应的控制指令；

示教器，适用于以串行通信的方式与主控计算机进行信息交互，以进行木器加工装置中机械臂单元的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控；

伺服驱动系统，适用于控制工装单元、上下料机械臂单元及加工机械臂单元中的伺服驱动装置，以接收主控计算机的控制指令，并根据示教器预输入的编程，相应控制所述上下料机械臂单元对多个工件依次自动进行上料至所述工装单元或下料至料仓单元；

控制所述工装单元对工件自动进行工装夹持和翻转变位；

控制所述加工机械臂单元对工件进行自动加工；

I/O扩展单元，基于PLC控制芯片，适于由所述主控计算机与伺服驱动系统的被控对象进行信息交换；

其中，所述工装单元和上下料机械臂单元对工件的夹取通过I/O扩展单元的PLC引脚串联继电器完成动作控制。

2.根据权利要求1所述的木器加工装置的控制系统，其特征在于：所述主控计算机集成有主控柜电路，所述主控柜电路包括第一端子排和第二端子排，所述第一端子排连接有断路器QF1、断路器QF2以及断路器QF3，所述断路器QF1和断路器QF2均连接有继电器线圈，所述断路器QF3连接有风机线圈和开关电源，所述开关电源连接所述第二端子排，以适用于所述开关电源对所述主控计算机和主控操作面板进行供电。

3.根据权利要求1所述的木器加工装置的控制系统，其特征在于：所述工装单元包括夹具子单元和工件定位子单元，所述夹具子单元包括基架、主动气动卡盘以及从动气动卡盘，所述主动气动卡盘和从动气动卡盘呈相对设置在基架的顶部，并滑动连接在基架上，使主动气动卡盘和从动气动卡盘之间形成供工件被夹持的间隙，所述工件定位子单元包括三组并排设置在主动气动卡盘和从动气动卡盘之间的顶升平台，所述顶升平台包括台面板和连接并驱动台面板升降的伺服电机，每组顶升平台的台面板上均滑动连接有两个呈相对设置的压紧气缸，使所述压紧气缸的滑动方向垂直于主动气动卡盘和从动气动卡盘的夹持轴线，所述I/O扩展单元包括第一I/O扩展模块，所述第一I/O扩展模块包括第一组I/O接口，所述第一组I/O接口和三组顶升平台的伺服电机通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制三组顶升平台的上限位或下限位。

4.根据权利要求3所述的木器加工装置的控制系统，其特征在于：所述第一组I/O接口分别和顶升平台上的压紧气缸以及两个气动卡盘通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输出接口连接有多个继电器，适用于所述压紧气缸和气动卡盘根据指令分别夹紧或松开。

5.根据权利要求3所述的木器加工装置的控制系统，其特征在于：所述第一组I/O接口与示教器通过通信总线建立连接关系，并且第一组I/O接口的输入接口连接有多个按键开关，适用于所述按键开关根据所述示教器对应的操作按钮控制装置运行。

6.根据权利要求3所述的木器加工装置的控制系统，其特征在于：所述第一I/O扩展模块包括第二组I/O接口，所述第二组I/O接口和顶升平台上的压紧气缸通过通信总线建立连接关系，并且第二组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制各压紧气缸的夹紧止位或松开止位。

7.根据权利要求1所述的木器加工装置的控制系统，其特征在于：所述上下料机械臂单元包括机械臂和安装在机械臂工作端的抓手，所述抓手包括多个电动手爪组成，所述I/O扩展单元包括第二I/O扩展模块，所述第二I/O扩展模块包括第三组I/O接口，所述第三组I/O接口和抓手通过通信总线建立连接关系，其中，第三组I/O接口的输入接口连接有多个限位开关，适用于多个限位开关根据指令分别控制多个手爪的夹紧止位或松开止位，且第三组I/O接口的输出接口连接有多个继电器，适用于多个手爪根据指令分别夹紧或松开。

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